1、第三章數(shù)據(jù)采集技術(shù)和輸入輸出介面，主要內(nèi)容，4，采樣固定器和與微機(jī)的連接5，微電腦控制A/D轉(zhuǎn)換器6，A/D轉(zhuǎn)換器和與微機(jī)的介面，4，采樣固定器和與微機(jī)的連接，(1)正在A/D轉(zhuǎn)換()(3)牙齒電路包括采樣固定器，或簡(jiǎn)單和負(fù)載放大器(S/H)，4，采樣固定器和微機(jī)連接，1，采樣固定器工作原理，采樣固定器輸入放大器A1，保持時(shí)間：當(dāng)控制信號(hào)斷開模擬開關(guān)時(shí)，電容放大器僅連接到放大器A2高電阻輸入端，因此模擬開關(guān)斷開前瞬間的輸入信號(hào)VI值可以保持不變，輸出放大器可以在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持一定的輸出值，直到模擬開關(guān)再次關(guān)閉。4，采樣固定器和微型計(jì)算機(jī)的連接，牙齒曹征時(shí)間也稱為孔徑時(shí)間。4，采樣固定器以及

2、與微機(jī)的連接，捕獲時(shí)間轉(zhuǎn)換為采樣狀態(tài)時(shí)，電容電壓沿輸入信號(hào)變化達(dá)到指定采樣精度(誤差小于0.01%)所需的最短時(shí)間稱為捕獲時(shí)間。與輸入放大器的反應(yīng)時(shí)間、電容充電放電時(shí)間常數(shù)和輸入信號(hào)的變化率、捕獲精度有關(guān)。泄漏電流(損耗率)實(shí)際上，開關(guān)的阻塞電阻、運(yùn)算放大器輸入電阻、電容本身的介質(zhì)電阻都受到限制，因此電容電荷泄漏將導(dǎo)致電壓繼續(xù)下降。泄漏電流IS可以表示保持電壓的下降速度。也就是說，在保持供給影響(供給影響)期間，由于模擬開關(guān)的分離電阻無窮大和開關(guān)極間電容影響，輸入信號(hào)結(jié)合在保持電容引起輸出電壓的小變化中。4，取樣托架和微型計(jì)算機(jī)的連接，在表達(dá)式中，VH是保持電壓變化。VG是控制信號(hào)的跳電壓，通

3、常為5v。CGD是模擬開關(guān)極間的傳記容量。c表示維持傳記容量。4、采樣固定器和與微機(jī)的連接、2、常用采樣固定器籌碼、(1)。LF198、LF298、LF398 LF198/LF298/LF398是單片采樣托架。原理結(jié)構(gòu)如下圖所示。針腳2為0端，針腳1、4為電源端，電源設(shè)定范圍為5V至18V。4、采樣固定器與微機(jī)連接，LF198/LF298/LF398具有采樣速度高、電壓降速度慢、精度高等特點(diǎn)。采樣時(shí)間小于6s時(shí)，準(zhǔn)確度達(dá)到0.01%，保持電容1F時(shí)，降低率為5mV/min，處理單位增益跟隨器時(shí)，DC增益精度為0.002%，輸入阻抗1010連接到高阻抗信號(hào)時(shí)，也不會(huì)影響精度。牙齒采樣保持芯片的典

4、型應(yīng)用程序，如下圖所示。邏輯輸入是差分信號(hào)，差分語句限制為1.4V，因此可以直接連接到TTL、PMOS和CMOS電路輸出。，2，常用取樣固定器籌碼，4，取樣固定器和與微機(jī)的連接，(2)。AD582/AD583 AD582是單籌碼采樣固定器，由連接場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)構(gòu)的輸入放大器、低泄漏電阻模擬開關(guān)和高性能輸出運(yùn)算放大器配置組成?？刂七壿嬑⒎州斎?。AD583是與AD582類似的采樣保持芯片。區(qū)別在于AD583牙齒單個(gè)邏輯輸入。AD582/AD583度具有捕獲時(shí)間短、下降速度慢的特點(diǎn)，也可以進(jìn)行差分輸入。輸入信號(hào)電平為電源電壓對(duì)，2，常用采樣固定器籌碼，4，采樣固定器與微機(jī)連接，3，采樣固定器與微電腦連接

5、，(2)。示例托架的邏輯輸入也可以與并行籌碼(例如8255)的一個(gè)或鎖定內(nèi)存的輸出端相關(guān)聯(lián)，如下圖所示。微型計(jì)算機(jī)通過控制并行端口或鎖定內(nèi)存來控制采樣固定器。4、采樣固定器和與微機(jī)的連接、4、保持電容器選擇、保持步長(zhǎng)、捕獲時(shí)間和減少率是選擇保持電容容量時(shí)要考慮的三個(gè)茄子主要因素。看一下保持器手冊(cè)的曲線、表，可以獲得傳記容量與三個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系，根據(jù)實(shí)際需要綜合選擇傳記容量，一般在1000pF1F之間。(David assell，Northern Exposure(美國(guó)電視電視劇)，Northern Exposure(運(yùn)動(dòng))保持電容介質(zhì)吸收是采樣保持電路過程中的重要誤差源，因此選擇電容器時(shí)要小心

6、。聚苯乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯都具有低滯后、低介質(zhì)吸收低、絕緣電阻高的介質(zhì)優(yōu)先順序。陶瓷電容延遲一般在1%以上，不能選擇。5、微電腦控制A/D轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)是分辨率、速度、精度等。這些技術(shù)指標(biāo)越高，價(jià)錢也越貴。為了降低儀表成本，可以利用微機(jī)的功能配置微電腦控制式A/D轉(zhuǎn)換器。5，微電腦控制A/D轉(zhuǎn)換器，1，微電腦控制間接比較A/D轉(zhuǎn)換器，意義：間接比較A/D轉(zhuǎn)換器是通過積分器對(duì)測(cè)量的電壓和基準(zhǔn)電壓分別進(jìn)行積分，通過時(shí)間間接得到的積分A/D轉(zhuǎn)換器。最大的特點(diǎn)是對(duì)工頻串模式干擾的強(qiáng)抑制能力(全周期積分為零)，容易獲得高分辨率和精度。但是，低成本單籌碼A/D轉(zhuǎn)換器芯片的分辨率仍

7、然有限(14位)，由微機(jī)組成的微電腦控制集成A/D轉(zhuǎn)換器可以獲得20位以上的分辨率。、5、微電腦控制A/D轉(zhuǎn)換器，原理：微電腦控制雙積分A/D轉(zhuǎn)換器的模擬部分將替換基本電壓源、模擬開關(guān)、積分器和微機(jī)取代純硬件邏輯控制器轉(zhuǎn)換器的操作波形和微電腦控制的節(jié)目流程圖如下頁圖所示。(記住二重積分A/D的工作方式)，5，微型電腦控制A/D轉(zhuǎn)換器，讀取比較器狀態(tài)后，只添加04H(如下表所示)，就可以直接輸出控制模擬開關(guān)的信號(hào)。極性判別及其開關(guān)連接表，轉(zhuǎn)換分辨率：如節(jié)目流程圖所示，轉(zhuǎn)換結(jié)果從節(jié)目數(shù)(內(nèi)部寄存器的增加)中獲得。在一定的積分時(shí)間(例如T1=100ms)內(nèi)，計(jì)算速度越高，轉(zhuǎn)換分辨率越高。上述查詢和軟

8、件計(jì)數(shù)方法包括讀取比較器狀態(tài)、加法、輸出開關(guān)控制信號(hào)和軟件計(jì)數(shù)，需要多個(gè)命令，最大計(jì)劃值為10，000以上。如果將查詢方式更改為中斷方式，當(dāng)T2結(jié)束時(shí)，比較器的反轉(zhuǎn)中斷觸發(fā)一次，停止計(jì)數(shù)，軟件計(jì)數(shù)只需要使用兩個(gè)命令(80C196命令)。當(dāng)然，也可以用其他方法計(jì)算。5，微電腦控制A/D轉(zhuǎn)換器，count3360 Inc bx sjmpcount，6，A/D轉(zhuǎn)換器和微電腦介面，1，A/D轉(zhuǎn)換器可以用DVx/VR表示將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的函數(shù)關(guān)系。其中D是數(shù)字信號(hào)，Vx是輸入模擬電壓，VR是基準(zhǔn)電壓。常數(shù)等號(hào)表示D接近比率VX/VR，D和比率的差值是量化誤差。好的A/D轉(zhuǎn)換器的準(zhǔn)確度主要取決于量化誤

9、差，相當(dāng)于1/2LSB。量化的位數(shù)越多，分辨率越高，LSB能夠區(qū)分的模擬量的最小變化量就越小。、6、A/D轉(zhuǎn)換器和微機(jī)的介面，因此，在選擇A/D轉(zhuǎn)換器時(shí)，首先要選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)量級(jí)和轉(zhuǎn)換速度，以確保量化比特確定分辨率高于智能儀器的整體機(jī)器精度要求，條件下具有大量可選比特?cái)?shù)的A/D芯片保持較高的內(nèi)部分辨率。)、6、A/D轉(zhuǎn)換器和微機(jī)的介面，(2) A/D轉(zhuǎn)換器選擇，根據(jù)在選擇A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度指標(biāo)時(shí)收集的變量信號(hào)的特性，信號(hào)中包含的最大頻率組件的頻率越高，取樣頻率就應(yīng)該越高。一般來說，產(chǎn)業(yè)過程的溫度、水位變化緩慢，壓力、流量變化快，工業(yè)加工的機(jī)械量變化快。各種系統(tǒng)的功率變化、發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒、爆破、火器

10、發(fā)射等變量變化速度更快，對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度的要求也不同。在允許的條件下數(shù)據(jù)采集時(shí)選擇更快的A/D轉(zhuǎn)換器有助于數(shù)據(jù)處理。選擇A/D轉(zhuǎn)換器時(shí)，還要注意儀表的抗干擾問題、A/D轉(zhuǎn)換的工作方式、與微機(jī)連接的方式(串行或并行)、輸入特性等與抗干擾功能密切相關(guān)。根據(jù)、6、A/D轉(zhuǎn)換器和微機(jī)的介面、(3)A/D轉(zhuǎn)換器類型、A/D轉(zhuǎn)換工作原理，A/D轉(zhuǎn)換器可以是積分、連續(xù)比較近似、直接比較(無反饋)和雙積分A/D優(yōu)點(diǎn)：分辨率高，對(duì)工頻干擾的抵抗力強(qiáng)，積分時(shí)間是工頻周期的整數(shù)倍，可以使工頻干擾的積分結(jié)果為零。缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)換速度慢，通常每秒只能完成幾次轉(zhuǎn)換。但是，對(duì)于收集速度不高的產(chǎn)業(yè)過程測(cè)試，雙集成A/D轉(zhuǎn)換器

11、往往是設(shè)計(jì)的第一選擇。直接比較式A/D是迄今為止轉(zhuǎn)換速度最高的A/D轉(zhuǎn)換器。例如，8位并行直接比較型A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度高達(dá)250MHz，特別適用于發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒、爆破、火器發(fā)射等情況下的變量收集。缺點(diǎn)：結(jié)果復(fù)雜，籌碼里零件多，價(jià)錢價(jià)格貴?？梢杂?、6、A/D轉(zhuǎn)換器和微電腦介面、-類型A/D轉(zhuǎn)換器1位編碼技術(shù)、簡(jiǎn)單模擬電路、高采樣率、數(shù)字低通濾波器過濾的量化噪聲模擬低通濾波器也可以在積分器(請(qǐng)參閱(威廉莎士比亞，美國(guó)電視電視劇)要了解更詳細(xì)的情況，可以參考相關(guān)技術(shù)資料。近似原理品種多，界面方便，分辨率、速度、價(jià)錢等都很合適。選擇A/D轉(zhuǎn)換器時(shí)，可以考慮轉(zhuǎn)換精度(分辨率)、速度、籌碼價(jià)錢等主要因素，

12、以獲得高性能價(jià)錢比。表3.4列出了幾種茄子A/D轉(zhuǎn)換器的一些指標(biāo)，供讀者參考。根據(jù)表3.5，可以詳細(xì)評(píng)估和選擇A/D轉(zhuǎn)換器芯片。一方面，必須正確選擇A/D、D/A轉(zhuǎn)換器，還必須合理設(shè)計(jì)電腦系統(tǒng)和A/D、D/A轉(zhuǎn)換器的連接硬件和程序。后者往往是成敗的關(guān)鍵。(1)A/D介面技術(shù)通用A/D轉(zhuǎn)換器具有啟動(dòng)轉(zhuǎn)換輸入、轉(zhuǎn)換狀態(tài)輸出、基準(zhǔn)(請(qǐng)參閱)電源輸入、時(shí)鐘輸入、數(shù)據(jù)輸出5茄子功能針。、6、A/D轉(zhuǎn)換器和微電腦介面、3、A/D轉(zhuǎn)換器和微電腦連接，以及微機(jī)連接到A/D轉(zhuǎn)換器時(shí)啟動(dòng)A/D的邏輯輸出控制信號(hào)。有接收轉(zhuǎn)換狀態(tài)信號(hào)的輸入通道。A/D轉(zhuǎn)換器和微機(jī)的接口由硬件和軟件兩部分組成，其軟件設(shè)計(jì)主要任務(wù)是確定

13、A/D轉(zhuǎn)換是否開始和A/D轉(zhuǎn)換是否結(jié)束。必須等到A/D轉(zhuǎn)換完成后才能讀取數(shù)據(jù)。、6、A/D轉(zhuǎn)換器和微機(jī)的接口顯然比D/A接口更復(fù)雜。啟動(dòng)方式由芯片決定，通常是脈沖啟動(dòng)和平啟動(dòng)。電子只需將啟動(dòng)脈沖添加到啟動(dòng)轉(zhuǎn)換輸入針腳，例如ADC0809(正脈沖)、ADC0804(負(fù)脈沖)、AD574等。可以形成用WR信號(hào)和地址解碼信號(hào)啟動(dòng)脈沖的條件。I/O寫入命令將產(chǎn)生啟動(dòng)脈沖。水平起始A/D轉(zhuǎn)換器必須在起始接腳上加入并保持固定水平。否則，轉(zhuǎn)換將停止。因此，必須使用鎖定內(nèi)存或I/O接口保持啟動(dòng)級(jí)別。AD570、AD571和AD572都是水平激活A(yù)/D轉(zhuǎn)換器。A/D轉(zhuǎn)換器在每次轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，如果籌碼內(nèi)的轉(zhuǎn)換結(jié)束觸

14、發(fā)器位置，則輸出轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志信號(hào)EOC。微型計(jì)算機(jī)可以通過三種茄子方法理解牙齒標(biāo)志，即中斷、祖懷和大氣。要求將、6、A/D轉(zhuǎn)換器和微型計(jì)算機(jī)上的介面、微型計(jì)算機(jī)請(qǐng)求中斷通道、I/O通道或WAIT通道用作接受牙齒徽標(biāo)信號(hào)的輸入通道。使用計(jì)時(shí)方法，硬件通道不需要接受變換結(jié)束標(biāo)志。根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間，微機(jī)開始A/D轉(zhuǎn)換后將直接延遲一段時(shí)間。這意味著A/D轉(zhuǎn)換已結(jié)束，可以直接讀取數(shù)據(jù)。大多數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器只能在啟動(dòng)一次后完成一次轉(zhuǎn)換，因此需要重新轉(zhuǎn)換時(shí)必須重新啟動(dòng)。A/D轉(zhuǎn)換器根據(jù)數(shù)據(jù)輸出結(jié)構(gòu)分為三種茄子狀態(tài)寄存器和三種無茄子狀態(tài)寄存器。電子的數(shù)據(jù)輸出針可以直接連接到微電腦數(shù)據(jù)總線連接。為了增強(qiáng)I/O介面功能，三狀態(tài)寄存器A/D轉(zhuǎn)換器有時(shí)也通過并行I/O端口重新連接到系統(tǒng)。10位以上的A/D轉(zhuǎn)換器和8位微電腦系統(tǒng)之間的連接也需要通過增加讀取