【文章內(nèi)容簡介】 590能經(jīng)受高至44V的正向電壓和20V的反向電壓，因而不規(guī)則的電源變化或管腳反接也不會損壞器件。如圖34接口電路就是將傳感器與后續(xù)有關(guān)電路相聯(lián)系，構(gòu)成實(shí)用傳感器系統(tǒng)。這種接口有兩種，即硬件接口和軟件接口。所謂軟件接口就是不管傳感器與微型計(jì)算機(jī)連接方式如何，要在CPU控制下用相應(yīng)程序取自傳感器的數(shù)據(jù)存入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。所謂硬件接口，就是考慮傳感器與計(jì)算機(jī)連接采用何種電路，通過什么樣輸入口，獲得期望的精度與響應(yīng)特性。接口設(shè)計(jì)是應(yīng)考慮以下兩個問題，其一是傳感器的輸出與計(jì)算機(jī)輸入的匹配。傳感器的輸出信號有三種形式，即數(shù)字開關(guān)量、數(shù)字脈沖列和模擬信號，相應(yīng)有三接口，如圖35所示。 (c)圖35 如圖35（a）為微動開關(guān)與光電開關(guān)等傳感器輸出的數(shù)字開關(guān)量。因微動開關(guān)有抖動，在與計(jì)算機(jī)連接時必須接入如圖36所示。的消除抖動電路。圖36 消除抖動電路數(shù)字開光量有兩種輸出類型，電壓輸出型和觸點(diǎn)輸出型，傳感器與控制裝置連接有多種形式，一般有傳感器輸出0V或5V電壓信號可以直接與控制裝置連接。但對于程序控制器，多半采用觸點(diǎn)輸出形式。而電壓輸出型傳感器要采用晶體管作為無觸點(diǎn)作用連接。如圖（b）所示的數(shù)字脈沖列信號，一般是用計(jì)數(shù)電路進(jìn)行計(jì)數(shù)，然后送入計(jì)算機(jī)。而（c）所示傳感器輸出為模擬信號，對模擬信號處理最為復(fù)雜。首先要把模擬信號變?yōu)檫m合A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。雖進(jìn)行了預(yù)處理但還要放大、分壓、濾波、取樣保持和加減運(yùn)算等，這一般采用運(yùn)算放大器電路來實(shí)現(xiàn)，如圖37所示，下一章節(jié)將具體介紹。輸出=輸入（1+） 輸出=輸入圖37放大與分壓電路其二是器件的選用。分立元件、組件和大規(guī)模集成塊都可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的接口功能。但要兼顧成本、時間和技術(shù)力量選擇合適的器件。接口的具體實(shí)現(xiàn)可采用硬件或軟件，對于硬件接口主要考慮A/D轉(zhuǎn)換器與計(jì)算機(jī)連接基本方式。首先經(jīng)過預(yù)處理，把傳感器輸出為0~5V的電壓信號，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換為8為數(shù)字信號。一般是計(jì)算機(jī)發(fā)出啟動信號，啟動A/D轉(zhuǎn)換味為數(shù)字信號。一般是計(jì)算機(jī)發(fā)出啟動信號，啟動A/D開始轉(zhuǎn)換，并用狀態(tài)標(biāo)志位來檢測轉(zhuǎn)換的結(jié)束，若轉(zhuǎn)換期間狀態(tài)標(biāo)志位呈現(xiàn)低電平，一旦轉(zhuǎn)換完成，狀態(tài)標(biāo)志位便呈現(xiàn)高電平，計(jì)算機(jī)的CPU通過各種方法檢測到這個狀態(tài)位的高電平的出現(xiàn)，并把數(shù)據(jù)取走。A/D轉(zhuǎn)換器的重要之處是轉(zhuǎn)換速度與分辨率。但還要考慮傳感器的響應(yīng)、預(yù)處理電路特性和微處理機(jī)速度等。消除噪聲的方法有，傳感器與預(yù)處理放大電路接線要盡量短；傳感器信號界限要采用屏蔽線，外皮接地；放大電路的輸入與輸出之間盡量遠(yuǎn)離；放大電路增益不要太高，以免產(chǎn)生振蕩；放大電路與傳感器遠(yuǎn)離，以免產(chǎn)生強(qiáng)電場、磁場的干擾等。軟件接口是通過編程來實(shí)現(xiàn)。CPU通過A/D采集模擬數(shù)據(jù)方法大致有定時詢問，即定時查詢標(biāo)志位，轉(zhuǎn)換結(jié)束取走數(shù)據(jù)；延時等待，即CPU發(fā)出啟動轉(zhuǎn)換指令后，延時一段時間，轉(zhuǎn)換結(jié)束后取走數(shù)據(jù)；中斷技術(shù)，即采用中斷方式取走數(shù)據(jù)等。消除開關(guān)量抖動的軟件方式是在檢測到開關(guān)狀態(tài)發(fā)生變換時，進(jìn)行一段的程序延遲，以避開開關(guān)抖動所造成的狀態(tài)不穩(wěn)時間。A/D轉(zhuǎn)換的程序?qū)嵗缦拢篠TART：LD A，00H OUT （00H），A LD A，01H OUT （00H），AINPUT：IN A，（02）H ANI 01H JP NZ，INPUT IN A，（01H）第四章 傳感器的放大電路集成電路是利用各種不同的加工工藝，在一塊連續(xù)的襯底材料上同時做出大量的三極管、二極管和電阻等電路元件，并把他們互連而成。這些元件尺寸極小、元件密度高、引線短，使得外部接線大為減少，從而提高了電子設(shè)備的可靠性與靈活性，降低了成本，使電子設(shè)備的裝配大為減化，為電子技術(shù)的應(yīng)用開辟了一個嶄新的時代。集成運(yùn)算放大器就是其中之一，它是一個具有高放大倍數(shù)的直接耦合放大器。它首先被應(yīng)用于模擬計(jì)算機(jī)的數(shù)值運(yùn)算，所以稱之為運(yùn)算放大器。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，運(yùn)算放大器的應(yīng)用早已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出數(shù)值運(yùn)算的范疇，作為一種放大器件，它廣泛應(yīng)用在測量、控制、通信、信號變換等各個方面。因此，集成運(yùn)算放大器已成為模擬電路中的一個基本單元電路?？梢赃@么說，凡需要電壓放大的場合，都會首先考慮采用運(yùn)算放大器。集成運(yùn)算放大器的種類繁多，內(nèi)部電路各不相同，但原則上它們都是由輸入級、中間放大級、低阻輸出級偏置電路組成，其構(gòu)成框圖如圖41（a）所示。輸入級有和兩個輸入端。當(dāng)在端輸入時，輸出信號與的極性相同，故稱端為同相端；當(dāng)在端輸入時，輸出信號與的極性相反，故稱端為反相輸入端。圖41（b）為集成運(yùn)算放大器的電路符號。 （a）電路框圖 （b）符號圖41集成運(yùn)算放大器內(nèi)部電路框圖 差動放大電路 如果將輸入信號同時加到運(yùn)算放大器的同相端和反相輸入端，便構(gòu)成了差動放大電路，如圖42所示。 圖42 差動放大電路下面討論差動放大電路輸入與輸出之間的關(guān)系。首先假設(shè)同相輸入端對地短接，顯然電路變成了反相放大器。如果再假設(shè)和同時輸入，其輸出電壓應(yīng)是和共同作用的結(jié)果，即上式右邊第一項(xiàng)代表反向放大器的輸出，而第二項(xiàng)代表同相放大器的輸出。若令，則 上式是差動放大電路的常用公式，起輸出增益取決于上式說明在四個電阻值相等的條件下，差動放大電路成為了一個減法器，其輸出為兩個輸入信號直接相減。 這種差動放大電路在測量儀器及儀表中應(yīng)用很廣泛。 儀表放大電路 圖43的儀表放大器是由三個運(yùn)算放大器組成的差動放大器，由于它主要用于測量儀表中，所以稱為儀表放大器。目前儀表放大器已實(shí)現(xiàn)集成化，即將三個運(yùn)算放大器集成在一個硅片上，形成了一種專用的高精密度儀表放大器，像美國生產(chǎn)的INA101就是這種集成電路。 在圖43中，和都為同相放大器，為差動放大器，它把和的差動輸出變成單端輸出。通常組成減法器，即。當(dāng)時放大器的增益為1+2（），調(diào)節(jié)電位器RP，便可改變增益的大小。 圖43儀表放大器電路 儀表放大器特別適合用于弱信號的放大，因此它常用作傳感信號的放大，如熱敏電阻傳感信號、應(yīng)變式傳感信號、遠(yuǎn)距離傳感信號等。因此，它在各種測量儀器、儀表和醫(yī)療儀器等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。第五章 ADC0809芯片簡介及接口　ADC0809芯片簡介常用的集成A/D轉(zhuǎn)換器有8位、10位、12位、16位等，每種又可分為不同的型號。下面以ADC0809為例介紹集成A/D轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與外部特性。ADC0809是CMOS的8位A/D轉(zhuǎn)換器，采用逐次逼近式進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。芯片內(nèi)有一個8路模擬開關(guān)，一個比較器，一個帶有樹狀模擬開關(guān)的256R分壓器和一個逐次逼近的寄存器等等，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖51所示。圖51 ADC0809內(nèi)部邏輯框圖圖中8路模擬開關(guān)用于選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，并公用一個A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。IN0－IN7為8路模擬量輸入端，模擬量輸入電壓的范圍是0－5V，對應(yīng)的數(shù)字量為00H－FFH，轉(zhuǎn)換時間為100μs。ADDA、ADDB、ADDC為通道地址線，用于選擇通道。ALE是通道地址鎖存信號，其上升沿時，把ADDA、ADDB、ADDC地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。VREF(+)、VREF(－)接基準(zhǔn)電源，在精度要求不太高的情況下，供電電源就可用作基準(zhǔn)電源。START是啟動引腳，其上脈沖的下降沿啟動一次新的A/D轉(zhuǎn)換。EOC是轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，可用于向單片機(jī)申請中斷或供單片機(jī)查詢。CLK是時鐘端，典型的時鐘頻率為640KHZ。DB0－DB7是數(shù)字量輸出。樹狀開關(guān)和256R分壓器組成一個基本D/A轉(zhuǎn)換器。當(dāng)給ADC0809一個啟動信號（START）后，通過控制與時序電路以及逐次逼近寄存器，采用逐步逼近的方式進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。ADC0809轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量通過三態(tài)緩沖器輸出，當(dāng)輸出允許OE=“1”時，打開三態(tài)輸出門輸出數(shù)字量。輸入ADC0809的模擬信號是單極性的（0～+5V）。在實(shí)用中，輸入信號有時是雙極性的（5V～+5V），此時可采用圖11電路?！DC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器的引腳功能 IN0～I(xiàn)N7:8路模擬量輸入。A、B、C:3位地址輸入端的不同組合選擇,八路模擬量輸入。ALE:地址鎖存啟動信號，在ALE的上升沿，將A、B、C上的通道地址鎖存到內(nèi)部的地址鎖存器。D0～D7:八位數(shù)據(jù)輸出線，A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果由這8根線傳送給單片機(jī)。OE:允許輸出信號。當(dāng)OE=1時，即為高電平，　　　　　　　允許輸出鎖存器輸出數(shù)據(jù)?！　　　　　　　　　　　　　　　D52　 START:啟動信號輸入端，START為正脈沖，其上升沿清除ADC0808的內(nèi)部的各寄存器，其下降沿啟動A/D開始轉(zhuǎn)換。 EOC:轉(zhuǎn)換完成信號，當(dāng)EOC上