输入输出通道接口技术课件.ppt

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1、第3章输入输出通道接口技术3.1概述在计算机控制系统中，为了实现对生产过程的控制，必须把现场的各种测试参数，如T、P、F等连续变化的物理量或开关量，转换为计算机可识别的数字量输入到计算机进行数据处理。处理结果又必须转换为电压或电流，以推动执行机构工作。因此在计算机和生产过程之间，必须设置信息传递和变换装置，这个装置称为过程输入/输出通道。典型的单片机测控系统硬件组成框图单片计算机接口DAAD多路开关反多路开关开关量输入开关量输出执行机构传感器变送器接口接口接口生产设备或过程通用外设输入/输出通道输入/输出信号一般有两种类

2、型：一种是随时间连续变化的物理量，称为模拟信号；一种是只有开和关(或1和0)两种状态的量，称为开关量。因此计算机控制系统中，输入/输出通道分模拟量通道和数字量通道两类。3.2输入/输出通道的结构信息种类信息来源通道类型数字量开关量输入阀门的开、关，接点的通、断，电平的高、低数字量输入通道数据数码各类数字传感器、控制器等脉冲量输入长度、转速、流量测定转换等中断输入操作人员请求、过程报警等模拟量电流信号压力、温度、液位、湿度、速度、质量、位移等模拟量输入通道电压信号信息来源输出驱动输出信息种类通道类型数字量计算机输出的阀门的开、

3、关，触点的通、断，电机的启、停等开关量数字量输出通道数字量（数字设备）数字量执行器（电动、气动、液压执行器械）电压或电流模拟量输出通道3.2.1模拟量输入通道的结构输入通道的一般结构：1、并行转换结构CPUI/O接口电路A/D转换采样/保持器采样/保持器A/D转换来自现场的信号2、共享转换结构多路开关信号处理信号处理信号处理放大器逻辑控制S/HA/DI/O接口电路CPU3.2.2模拟量输出通道结构输出通道的一般结构：1、多通道独立D/A转换形式CPUI/O接口电路D/A转换隔离执行器放大转换D/A转换隔离执行器放大转换2、多

4、通道共享D/A转换形式CPUI/O接口电路D/A转换多路开关保持器保持器3.3模拟量输入通道接口技术在单片机的实时测控和智能化仪表等应用系统中，常需将检测到的连续变化的模拟量(如温度、压力、流量、速度、液位和成分等)通过模拟量输入通道转换成单片机可以接收的数字量信号，输入到单片机中进行处理。A/D转换器是模拟量输入通道的主要组成部分，完成模拟量到数字量的转换。A/D转换接口设计主要是根据用户提出的数据采集精度及速度等要求，按一定的技术准则和经济原因合理的选择通道结构和A/D转换器芯片，并配置多路模拟开关、前置放大器、采样保持

5、器、接口和控制电路等，实现模拟量到数字量的线性转换，对被测信号进行采集和处理。A/D转换器一般分类如下：（1）按转换输出数据的方式，可分为串行与并行两种，其中并行ADC又可根据数据宽度分为8位、12位、14位、16位等。（2）按输出数据类型可分为BCD码输出型和二进制输出型。（3）按转换原理可分为逐次逼近式、双积分式、计数器式和并行式。3.3.1A/D主要技术指标1、分辨率：用数字量的位数来表示，位数越高，分辨率越高，对输入量的变化越灵敏。2、量程：所能转换的电压范围。3、转换精度：分绝对精度和相对精度。与分辨率不同。绝对精

6、度指满刻度输出的实际电压与理想输出值之差；相对精度是指相对于转换器满刻度输出模拟电压的百分比。4、转换时间：转换时间是指启动A/D转换到转换结束所需的时间。5、工作温度范围：能够保证精度的工作温度范围。6、对参考电压的要求：分内部参考电压源和外部参考电压源。ADC0809地址锁存和译码OE通道选择开关ADDAADDBADDC1N0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN78位三态锁存缓冲器DACVcc比较器CLOCKSTARTGNDVREF(+)VREF(-)ALE逐次逼近寄存器SAR定时和控制D0D1D2D3D4D5D6D

7、7EOC一、ADC0809的内部结构3.3.2并行ADC及接口技术例：如图所示，试用查询和中断两种方式编写程序，对IN0～IN7通道上的模拟电压数据进行一次采集，并将转换结果送入内部RAM20H单元开始的数据缓冲区中。RDWRCPDQQA0A1A2CLKSTARTALEOEEOCIN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN774LS373P1.0ADDAADDBADDCD0～D7ALEP0INT0P2.7MCS-51单片机≥1≥1OEGADC0809中断方式；主程序START：MOVDPTR，#7FFFHMOVR2，#08

8、HMOVR0，#20HMOVR1，#00H；IN0通道号SETBEASETBEX0；开外中断0SETBIT0；中断请求信号为下降沿触发ROT：MOVA，R1MOVX@DPTR，A；启动A/D转换LOOP：SJMPLOOP；等待中断DJNZR2，ROT;中断服务程序ORG1000HMOVXA