03第三章+计算机控制系统输出接口技术

《03第三章+计算机控制系统输出接口技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、计算机控制系统的输入输出接口（经常被称作生产过程通道）是计算机与生产过程或外部设备之间交换信息的桥梁。第3章计算机控制系统输入输出接口技术用于过程控制计算机的输入输出接口可以分为模拟量输出接口、模拟量输入接口、开关量（数字量）输入输出接口。+e给定量控制器工业控制机A/D生产过程D/A测量变送y被控量被控对象执行机构r模拟量输入接口一般由接口电路、控制电路、模／数转换器和电流／电压（I/V）变换器等构成，其核心是模／数转换器，简称A／D。3.1模拟量输入接口技术模拟量输入通道的组成结构3.1.1A／

2、D转换器主要参数A／D转换器是将模拟电压或电流转换成数字量的器件或装置。常用的A／D转换方式有逐次逼近式和双斜积分式。逐次逼近式：转换时间短（几个微秒～几百个微秒），但抗干扰能力较差。双斜积分式：转换时间长（几十个毫秒～几百个毫秒），抗干扰能力较强。常用的逐次逼近式A/D换器有8位分辨率的ADC0809，12位分辨率的AD574等。常用的双斜积分式A／D转换器有3位半的MC14433，4位半的ICL7135等。逐次逼近式原理:对应电路，它由启动脉冲启动后，在第一个时钟脉冲作用下，控制电路使时序产生器

3、的最高位置1，其他位置0，其输出经数据寄存器将1000……0，送入D/A转换器。输入电压首先与D/A转换器输出电压（VREF/2）相比较，如v1≥VREF/2，比较器输出为1，若vI

4、‘比较，如v1≥VREF/4，则Dn-2位存1，否则存0……。以此类推，逐次比较得到输出数字量。特点:(1)转换速度快;(2)抗干扰能力差.双斜积分式原理:双积分ADC的基本原理是对输入模拟电压和参考电压分别进行两次积分，将输入电压平均值变成与之成正比的时间间隔，然后利用时钟脉冲和计数器测出此时间间隔，进而得到相应的数字量输出。由于该转换电路是对输入电压的平均值进行变换，所以它具有很强的抗工频干扰能力，在数字测量中得到广泛应用。特点(1))转换精度高。 (2)转换速度慢，不适于高速应用场合。A／D

5、转换器的主要技术指标:转换时间：指完成一次模拟量到数字量转换所需要的时间。分辨率：通常用数字量的位数n（字长）来表示，如8位、12位、16位等。即数字量的最低有效位（LSB）对应于满量程输入的l／2n。若n=8，满量程输入为5.12V，则LSB对应于模拟电压为：5.12V／28＝20mV。线性误差：在满量程输入范围内，偏离理想转换特性的最大误差定义为线性误差。线性误差常用LSB的分数表示，如1/2LSB或±1LSB。量程：即所能转换的输入电压范围，如-5V～+5V，0～10V，0～5V等。对基准电源

6、的要求：是否要外接精密基准电源。把模拟量信号转换为n位二进制数字量信号的电路,通常分四步进行:采样,:把时间上连续变化的模拟量转换为一个时间上断续变化的(离散的)模拟量(P39图3.14)保持:将采样得到的模拟量信号在单位时间内保持下来(保持电路)量化:用基本的量化电平q的个数表示保持电路里的模拟电压值,其实质是把时间上离散而数字上连续的模拟量变为时间和数字上都离散的数字值.编码:把量化的数字值用二进制码或BCD码表示出来.A／D转换器的工作原理3.1.312位A／D转换器芯片AD574AAD574

7、A结构框图20VINMSBAGND逐位逼近寄存器(SAR)8711115VDD272625242322212019181716三态输出锁存缓冲器D7D6D5D4D3D2D1D0D11D10D9D82345620控制逻辑CS12/8A0R/CSTSECD/A转换器AD565A10V基准电源10VINREFINREFOUTBIPOFVEEVCCDGND101213149LSB时钟电路比较器+-10K5K5KAD574A是分辨率为12位的A／D转换器芯片，下图为其原理结构框图.模拟信号输入线STS:转换结

8、束输出线D0--D11转换数据输出线R/C:读,启动转换信号控制线1．转换启动线（输入）：由系统控制器发出的控制信号，此信号有效，转换开始。2．转换结束线（输出）：转换完毕后由A／D转换器发出的状态信号，由它中断或DMA传送，或作查询之用。3．模拟信号输入线：来自被转换的对象，有单通道输入与多通道输入之分。4．数字信号输出线:由A/D转换器将数字量送给CPU的数据线。数据线的根数表示A／D转换器的分辨率。A／D转换器的外部特性2在选择和使用A／D转换器芯片时，除满足转