人機(jī)交互設(shè)備接口技術(shù)教材(編輯修改稿)
2025-03-30 17:33 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 寫入按規(guī)律變化的數(shù)據(jù)，即可在輸出端獲得正弦波、三角波、鋸齒波、方波、階梯波、梯形波等函數(shù)波形。 ? 直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制 ? 用不同的數(shù)值產(chǎn)生不同的電壓，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速 ? 其他需要用電壓 /電流來進(jìn)行控制的場合 模 /數(shù)（ A/D）轉(zhuǎn)換器 ? 用途 ? 將連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以便于計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。 ? 常用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)或數(shù)字化聲音。 采樣： 把時(shí)間連續(xù)變化的信號(hào)變換為時(shí)間離散的信號(hào)。 保持： 保持采樣信號(hào) ， 使有充分時(shí)間轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。 量化： 把采樣保持電路的輸出信號(hào)用單位量化電壓的 整數(shù)倍表示。 編碼： 把量化的結(jié)果用二進(jìn)制代碼表示。 A /D 轉(zhuǎn)換的一般步驟 uI(t) C 量化編碼 電路 Dn1 D1 D0 … uI?(t) S 采樣保持電路 輸入模擬量 輸出數(shù)字量 1) 采樣和保持 ? 采樣 ? 將一個(gè)時(shí)間上連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)為時(shí)間上斷續(xù)變化的（離散的）模擬量。 ? 或：把一個(gè)時(shí)間上連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換為一個(gè)脈沖串，脈沖的幅度取決于輸入模擬量。 ? 保持 ? 將采樣得到的模擬量值保持下來，使之等于采樣控制脈沖存在的最后瞬間的采樣值。 ? 目的： A/D轉(zhuǎn)換期間保持采樣值恒定不變。 ? 對(duì)于慢速變化的信號(hào)，可省略采樣保持電路 采樣保持電路（ S/H） ? 由 MOS管采樣開關(guān) T、 保持電容 Ch和運(yùn)放構(gòu)成的跟隨器三部分組成。 ?采樣控制信號(hào) S(t)=1時(shí)， T導(dǎo)通， Vin向 Ch充電， Vc和 Vout跟 蹤 Vin變化，即對(duì) Vin采樣。 S(t)=0時(shí)， T截止， Vout將保持前一 瞬間采樣的數(shù)值不變。 ＋ － Ch T Vout Vin 采樣控制 S(t) 采樣保持電路的波形 Vin S(t) Vout ?進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換時(shí)所用的輸入電壓，就是對(duì)保持下來的采樣電壓（每次采樣結(jié)束時(shí)的輸入電壓）進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 采樣周期的確定 ? 采樣通常采用等時(shí)間間隔采樣。 ? 采樣頻率 fs不能低于 2fimax（ fimax為輸入信號(hào) Vin的最高次諧波分量的頻率）； ? fs的 上限受計(jì)算機(jī)的速度、存儲(chǔ)容量、器件速度的限制。 ? 實(shí)際中一般取 fs為 fimax的 45倍。 2) 量化和編碼 ? 量化 就是用基本的量化電平的個(gè)數(shù)來表示采樣到模擬電壓值。即把時(shí)間上離散而數(shù)值上連續(xù)的模擬量以一定的準(zhǔn)確度變換為時(shí)間上、數(shù)值上都離散的具有標(biāo)準(zhǔn)量化級(jí)的等效數(shù)字值。（量化電平的大小取決于 A/D變換器的字長） ? 編碼 是把已經(jīng)量化的模擬數(shù)值 (它一定是量化電平的整數(shù)倍 )用二進(jìn)制碼、 BCD碼或其它碼來表示。 工作原理及技術(shù)指標(biāo) ? 逐次逼近型 A/D轉(zhuǎn)換器 D/A+V i比較器逐次變換寄存器S A R┇ ┇ } 數(shù)字量輸出時(shí)序及控制邏輯…… V C原理：類似天平稱重量時(shí)的嘗試法，逐步用砝碼的累積重量去逼近被稱物 主要技術(shù)指標(biāo) ? 精度 ? 量化間隔 (分辨率 ) = Vmax/電平數(shù) (即滿量程值 ) 例：某 8位 ADC的滿量程電壓為 5V，則其分辨率為 5V/255= ? 量化誤差 : 用數(shù)字（離散）量表示連續(xù)量時(shí)，由于數(shù)字量 字長有限 而無法精確地表示連續(xù)量所造成的誤差。(字長越長，精度越高 ) 絕對(duì)量化誤差 = 量化間隔 /2 = (滿量程電壓 /(2n1))/2 相對(duì)量化誤差 = 1/2 * 1/量化電平數(shù)目 * 100% 例：滿量程電壓 =10V， A/D變換器位數(shù) =10位，則 絕對(duì)量化誤差 ≈ 10/211 = 相對(duì)量化誤差 ≈ 1/211 *100% = % 主要技術(shù)指標(biāo)（續(xù)） ? 轉(zhuǎn)換時(shí)間 ? 轉(zhuǎn)換一次需要的時(shí)間。精度越高（字長越長），轉(zhuǎn)換速度越慢。 ? 輸入動(dòng)態(tài)范圍 ? 允許轉(zhuǎn)換的電壓的范圍。如 0～ 5V、 5V～+5V、 0～ 10V等。 典型的 A/D轉(zhuǎn)換器簡介 ? ADC0809 ? 8通道（ 8路）輸入 ? 8位字長 ? 逐位逼近型 ? 轉(zhuǎn)換時(shí)間 100μs ? 內(nèi)置三態(tài)輸出緩沖器 引腳功能 D7～ D0：輸出數(shù)據(jù)線（三態(tài)） IN0～ IN7： 8通道（路）模擬輸入 ADDA、 ADDB、 ADDC：通道地址（通道選擇） ALE：通道地址鎖存 START：啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束，可用于查詢或作為中斷申請(qǐng) OE：輸出允許（打開輸出三態(tài)門） CLK：時(shí)鐘輸入（ 10KHz～ ） VREF(+)、 VREF()：基準(zhǔn)參考電壓 ADC
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