模拟量输入输出

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1、模拟量的输入输出实验设备：滑动变阻器，电磁铁，铁块，弹簧，电压源，电炉丝，热电偶，导线等实验原理：输入量为热电偶测量温度是否达到100℃，未达到100℃电磁铁吸引力减小，引起滑动变阻器滑动，使阻值减小，令电压上升，电炉丝升温。当热电偶测得电炉丝温度达到100℃时，电磁铁吸引力不再改变，滑动变阻器不在滑动，此时电压恒定。输出量为电压增减量控制电压大小，从而控制电磁铁吸引力的大小。实验目的：利用单片机模拟量的输入输出控制电压从而控制滑动变阻器将电炉丝温度控制在100℃热电偶热电偶是一种感温元件，是一种仪表。它直接测量

2、温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表（二次仪表）转换成被测介质的温度。热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路，当两端存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势——热电动势。两种不同成份的均质导体为热电极，温度较高的一端为工作端，温度较低的一端为自由端，自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系，制成热电偶分度表；分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到的，不同的热电偶具有不同的分度表。特点◆装配简单，更换方便◆压簧式感温元件，抗震性能好◆测量精度

3、高◆测量范围大（－200℃～1300℃，特殊情况下－270℃～2800℃）◆热响应时间快◆机械强度高，耐压性能好◆耐高温可达2800度◆使用寿命长常用热电偶材料热电偶分度号热电极材料使用温度范围（℃）S铂铑合金（铑含量10%）纯铂0-1400R铂铑合金（铑含量13%）纯铂0-1400B铂铑合金（铑含量30%）铂铑合金（铑含量6%）0-1400K镍铬镍硅-200-+1000T纯铜铜镍-200-+300J铁铜镍-200-+600N镍铬硅镍硅-200-+1200E镍铬铜镍-200-+700K型热电偶特点检出(测温)元件

4、热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。必须配二次仪表，其优点是：①测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。②测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。③构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。A/D转换八个通道的K分度号热电偶将温度信号转换成mV级电压信号输入给采集仪。信号调理电路包括多路切换电路和热偶信号调理专用电路A

5、D595。在实际的热电偶测温中，必须进行冷端补偿、调零、电压放大和线性化等比较繁琐的工作，否则会造成很大的误差。AD595是AD公司针对上述问题设计的专用芯片，内部具有放大、冷端补偿、冰点基准、温差电偶故障报警等电路。被测温度与AD595输出电压的关系是10mV/℃，芯片在+5V~+30V范围内都可正常工作。随所测温度量程增大，电源电压应相应提高。需注意的是，AD595的第1脚要求接热电偶正极且接地，模拟开关切换的是各热电偶的负极。AD595的7脚是负电源端，由于不测0℃以下的温度，不用负压供电，所以7脚可接地。

6、AD595的12、13脚是热偶故障报警电路的输出端，13脚接地后，集电极开路的12脚接上拉电阻。热电偶正常时输出高电平，断偶故障时输出低电平。将这个逻辑电平引入单片机，用于对14脚热偶电压的正确判断。模数转换及MAX144电路的应用模数转换电路是以单片机为核心的数据采集系统的关键环节，这里采用美信公司12bit串行输出的A/D器件MAX144。它具有两个输入通道，通道CH1用于转换来自信号调理电路的温度测量信号；另一通道CH0用来转换仪器内的电池电压信号(电池电压的高低，在电脑显示数据曲线的同时告知用户)。MAX

7、144是8脚μMAX封装，非常适合于微小型手持仪器，其引脚功能及周边接线如图3所示。MAX144的引脚5是基准电压引入端，用4.096V的AD292作为外接基准源，模拟输入信号1mV对应于数字输出1个字，相当于温度0.1℃的分辨率。MAX144的串行输出是SPI/QSP兼容接口。CS、SCLK、DOUT分别接单片机的三条I/O口线，其读入A/D转换结果的子程序框图如图4所示。转换结果的第13位用来判别读入的是哪个A/D通道。D/A转换D/A转换采用电压输出型　如TLC5620电压输出型DA转换器虽有直接从电阻阵列

8、输出电压的，但一般采用内置输出放大器以低阻抗输出。直接输出电压的器件仅用于高阻抗负载，由于无输出放大器部分的延迟，故常作为高速DA转换器使用。TLC5620特点4通道8位电压输出D/A转换器。5V单电源串行接口高阻抗的基准输入可编程实现1至2倍的输出范围设备可同时进行更新内置上电复位低功耗半缓冲输出TLC5620C和TLC5620I是带有高阻抗缓冲输入的4通道8位电源输出