通道接口技術(shù)學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1通道接口技術(shù)通道接口技術(shù)(jsh)第一頁，共64頁。第1頁/共64頁第二頁，共64頁。以適用于輸入輸出。第2頁/共64頁第三頁，共64頁。第3頁/共64頁第四頁，共64頁。第4頁/共64頁第五頁，共64頁。第5頁/共64頁第六頁，共64頁。第6頁/共64頁第七頁，共64頁。第7頁/共64頁第八頁，共64頁。使用。第8頁/共64頁第九頁，共64頁。要程序進(jìn)行控制。第9頁/共64頁第十頁，共64頁。第10頁/共64頁第十一頁，共64頁。第11頁/共64頁第十二頁，共64頁。第12頁/共64頁第十三頁，共64頁。第13頁/共64頁第十四頁，共64頁。第14頁/共64頁第十五頁，共64頁。第1

2、5頁/共64頁第十六頁，共64頁。第16頁/共64頁第十七頁，共64頁。第17頁/共64頁第十八頁，共64頁。 第18頁/共64頁第十九頁，共64頁。較雜亂。鑒于以上幾點(diǎn)需要用接口作為兩者的橋梁。第19頁/共64頁第二十頁，共64頁。第20頁/共64頁第二十一頁，共64頁。第21頁/共64頁第二十二頁，共64頁。第22頁/共64頁第二十三頁，共64頁。第23頁/共64頁第二十四頁，共64頁。第24頁/共64頁第二十五頁，共64頁。第25頁/共64頁第二十六頁，共64頁。此外。還有接口(ji ku)端口的地址譯碼電路、第26頁/共64頁第二十七頁，共64頁。第27頁/共64頁第二十八頁，共64頁

3、。第28頁/共64頁第二十九頁，共64頁。第29頁/共64頁第三十頁，共64頁。數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換器示意圖信號說明:D數(shù)字量輸入信號 (8位. 10位. 12位. 16位等)A-模擬量輸出信號(5V 10V等)Vref參考(cnko)電壓 31223()2222noutFSRnBBBBVV第30頁/共64頁第三十一頁，共64頁。R2R4R8RAB4B3B2B1(MSB)(LSB)VoutIoutRfE)2222(24433221BBBBRREVoutf第31頁/共64頁第三十二頁，共64頁。、當(dāng)D為“1”時開關(guān)接運(yùn)放的點(diǎn)，為“0”時開關(guān)接地。第32頁/共64頁第三十三頁，共64頁。D/A的組

4、成(z chn)框圖T型電阻型電阻(dinz)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器第33頁/共64頁第三十四頁，共64頁。第34頁/共64頁第三十五頁，共64頁。 R-2RT R-2RT型電阻型電阻(dinz)(dinz)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 梯形電阻梯形電阻(dinz)(dinz)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)A A、B B、C C、D D任意任意一點(diǎn)，其右邊的電阻一點(diǎn)，其右邊的電阻(dinz)(dinz)網(wǎng)絡(luò)等效電網(wǎng)絡(luò)等效電阻阻(dinz)(dinz)均等于均等于R R 。 S S為電子為電子(dinz)(dinz)開關(guān)。開關(guān)。 當(dāng)當(dāng) D=0時時 S 接地；當(dāng)接地；當(dāng) D=1時時 S 接接“地地”（虛地）（虛

5、地）。基準(zhǔn)電源基準(zhǔn)電源并行數(shù)字輸入并行數(shù)字輸入電子開關(guān)電子開關(guān)模擬信號輸出模擬信號輸出RRR2R2R2R2R2RI0I1I2I3S0S1S2S3D0D1D2D3-UREFIRfUO8ABCDIo1Io2+_第35頁/共64頁第三十六頁，共64頁。RRR2R2R2R2R2RI0I1I2I3S0S1S2S3D0D1D2D3UREFIUO8ABCDIo1Io2_+當(dāng)當(dāng) D=0 D=0時時S S 接地接地(jid)(jid)；當(dāng)；當(dāng) D=1 D=1時時S S 接接“地地”（虛地），（虛地），R-2RTR-2RT型電阻型電阻(dinz)(dinz)網(wǎng)絡(luò)的等網(wǎng)絡(luò)的等效電路效電路即不論模擬開關(guān)接到左邊(zu

6、 bian)還是右邊，電阻2R一端總是零電位。其等效電路如圖：RRUREFII =UREFR 梯形電阻網(wǎng)絡(luò)A、B、C、D任意一點(diǎn)，其右邊的電阻網(wǎng)絡(luò)等效電阻均等于R 。第36頁/共64頁第三十七頁，共64頁。I=UREFR RRR2R2R2R2RI0I1I2I3UREFIABCDI0I1I2I3343222III2432222III1421222III0410222III2RRRR2R2R2R2R2RI0I1I2I3S0S1S2S3D0D1D2D3UREFIRfUO8ABCDIo1Io2+_Io1 =I3I2I1I0+=（D3 23 +D2 22 + D12124I + D020）UO= Rf

7、I01= （D3 23 +D2 22 + D12124Rf I + D020）UO= (D3 23+D2 22+D121+D020) UREF Rf24 RUO= (Dn-1 2n-1+Dn-2 2n-2+D121+D020) UREF Rf2n R第37頁/共64頁第三十八頁，共64頁。 二、二、D/AD/A的主要的主要(zhyo)(zhyo)技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)是指最小輸出電壓（是指最小輸出電壓（ 對應(yīng)對應(yīng)(duyng)(duyng)的輸入二進(jìn)制數(shù)為的輸入二進(jìn)制數(shù)為1 1 ）與）與最大輸出電壓最大輸出電壓( (對應(yīng)對應(yīng)(duyng)(duyng)的輸入二進(jìn)制數(shù)的所有位全為的輸入二進(jìn)制數(shù)的所有位

8、全為1)1)之比。之比。 例如例如(lr)十位數(shù)模轉(zhuǎn)換器的分辨率為：十位數(shù)模轉(zhuǎn)換器的分辨率為：分辨率分辨率= =1/（2n-1）1210-10.0011、 分分 辨辨 率率: : 第38頁/共64頁第三十九頁，共64頁。5、穩(wěn)定時間： 數(shù)據(jù)變化量滿刻度時，達(dá)到(d do)終值1/2LSB時所需要的時間。 4、輸入編碼： 一般(ybn)為二進(jìn)制編碼、BCD碼、符號-數(shù)值碼等。從數(shù)碼輸入到模擬電壓穩(wěn)定輸出間的時間稱為轉(zhuǎn)換速度。從數(shù)碼輸入到模擬電壓穩(wěn)定輸出間的時間稱為轉(zhuǎn)換速度。3、 轉(zhuǎn)換速度轉(zhuǎn)換速度：表示實(shí)際輸出的電壓值與理想表示實(shí)際輸出的電壓值與理想(lxing)(lxing)的輸出電壓值之間的的

9、輸出電壓值之間的差別。差別。2、 轉(zhuǎn)換精度轉(zhuǎn)換精度：第39頁/共64頁第四十頁，共64頁。在滿刻度范圍內(nèi)，偏離在滿刻度范圍內(nèi)，偏離(pinl)(pinl)理想轉(zhuǎn)換特性的最大誤差。理想轉(zhuǎn)換特性的最大誤差。一般用最低有效一般用最低有效(yuxio)(yuxio)位（位（LSBLSB）的分?jǐn)?shù)來表示。為）的分?jǐn)?shù)來表示。為0.010.01-0.8-0.8 7 7、工作溫度范圍、工作溫度范圍(fnwi)(fnwi) 較好的較好的D DA A轉(zhuǎn)換器工作溫度范圍轉(zhuǎn)換器工作溫度范圍(fnwi)(fnwi)為為-40-85-40-85 較差的較差的D DA A轉(zhuǎn)換器工作溫度范圍轉(zhuǎn)換器工作溫度范圍(fnwi)(fn

10、wi)為為0-0-70 70 6、線性誤差線性誤差數(shù)字量輸入模擬量輸出 理想特性實(shí)際滿刻度 線性誤差第40頁/共64頁第四十一頁，共64頁。第41頁/共64頁第四十二頁，共64頁。第42頁/共64頁第四十三頁，共64頁。第43頁/共64頁第四十四頁，共64頁。 C B A X接通接通 0 0 0 0 X0 0 0 0 1 X1 0 1 1 1 X7 1 全不通全不通第44頁/共64頁第四十五頁，共64頁。(fngd)第45頁/共64頁第四十六頁，共64頁。 在數(shù)據(jù)采集和過程控制中，被采集對象往往在數(shù)據(jù)采集和過程控制中，被采集對象往往(wngwng)(wngwng)是是連續(xù)變的物理量（如溫度、壓

11、力、聲波等），由于計(jì)算機(jī)只連續(xù)變的物理量（如溫度、壓力、聲波等），由于計(jì)算機(jī)只能處理離散的數(shù)字量，需要對連續(xù)變化的物理轉(zhuǎn)換為數(shù)字量能處理離散的數(shù)字量，需要對連續(xù)變化的物理轉(zhuǎn)換為數(shù)字量, ,這一操作過程就是這一操作過程就是A/DA/D轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。AnalogyDATAA/DCPUI/O第46頁/共64頁第四十七頁，共64頁。為離散數(shù)字信號第47頁/共64頁第四十八頁，共64頁。第48頁/共64頁第四十九頁，共64頁。、字量。7、控制器：用于協(xié)調(diào)通道切換，數(shù)據(jù)放大等工作。第49頁/共64頁第五十頁，共64頁。 A/D 轉(zhuǎn)換器的作用(zuyng)是將輸入的模擬量數(shù)字化。直接(zhji)轉(zhuǎn)換器：主要分

12、為 兩大類：間接(jin ji)轉(zhuǎn)換器：逐次逼近型、并聯(lián)比較型等單積分型、雙積分型等一、一、A/D轉(zhuǎn)換器的作用轉(zhuǎn)換器的作用第50頁/共64頁第五十一頁，共64頁。逐次逐次(zh c)(zh c)逼近型逼近型A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器順順序序砝碼重量砝碼重量 比較判斷比較判斷砝碼去留砝碼去留18g 8g13g 留留 1 128g+4g 12g13g 去去 0 048g+4g+1g 13g=13g 留留 1 1逐次逼近的基本思想逐次逼近的基本思想(sxing)：類似于用天平稱物：類似于用天平稱物 結(jié)果結(jié)果(ji gu)表示表示第51頁/共64頁第五十二頁，共64頁。逐次逐次(zh c)逼近型逼近型A

13、/D轉(zhuǎn)換器原理框圖轉(zhuǎn)換器原理框圖電電壓壓比比較較器器輸出數(shù)字量輸出數(shù)字量模擬信號輸入模擬信號輸入?yún)⒖茧妷簠⒖茧妷褐鸫伪浦鸫伪平拇嫫鹘拇嫫鱀/A 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器節(jié)節(jié)拍拍脈脈沖沖發(fā)發(fā)生生器器輸輸 出出 寄存器寄存器CP第52頁/共64頁第五十三頁，共64頁。四四位位D/A轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換器器1DQCDQCDQCDQC+C4C3C2C1C0SDJKRDCQ0SDJKRDCQ1SDJKRDCQ2SDJKRDCQ3+Ui=5.52V比較(bjio)器節(jié)節(jié)拍拍脈脈沖沖發(fā)發(fā)生生器器時鐘(shzhng)脈沖數(shù)碼(shm)寄存器d3d2d1d0逐次比較寄存器U0U+U+JKU0= (d323+d222+d121+d0

14、20)24URCC0C2C1C3C40 01 1000UR=8VU0=4V1 10 00 00 00 00 010 01 11 11 10 01 11 1U0=5VU0=6V0 01 1U0=5.5V四位逐次逼近型四位逐次逼近型A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器D/A第53頁/共64頁第五十四頁，共64頁。順序順序d3 d2 d1 d0UA/V比較比較該位該位1 1的去留的去留11 1 0 0 0 0 0 04UAUI1 1 0 0 1 1 0 035UAUI1 1 0 0 1 1 1 145.5UAUI留留去去留留留留UA逼近逼近(bjn)UI的波形的波形四位四位(s wi)(s wi)逐次逼近型逐次

15、逼近型ADCADC的轉(zhuǎn)換過程的轉(zhuǎn)換過程UA逼近逼近(bjn)U1的波形的波形5.52O512346UA/V2341脈沖脈沖順序順序第54頁/共64頁第五十五頁，共64頁。二、二、A/D轉(zhuǎn)換器主要轉(zhuǎn)換器主要(zhyo)技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)（1）分辨率：指）分辨率：指A/D轉(zhuǎn)換器可轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的最小電壓轉(zhuǎn)換器可轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的最小電壓(diny) ，是反映是反映A/D轉(zhuǎn)換器對最小模擬輸入值的敏感度轉(zhuǎn)換器對最小模擬輸入值的敏感度. 所以分辨率一般所以分辨率一般(ybn)(ybn)表示式為：表示式為： 分辨率分辨率=Vref/2=Vref/2位數(shù)（單極性）位數(shù)（單極性） 或或 分辨率分辨率= =（V+ref-V-ref)/2V+ref-V-ref)/2位數(shù)（雙極性）位數(shù)（雙極性） 通常是用通常是用A/D的位數(shù)來表示，比如的位數(shù)來表示，比如 8位、位、10位、位、12位等位等 所以，所以， A/D轉(zhuǎn)換器的輸出數(shù)字量越多。其分辨率越高。轉(zhuǎn)換器的輸出數(shù)字量越多。其分辨率越高。 如如：8為為ADC滿量程為滿量程為5V,則分辨率為則分辨率為5000mV/256=