第2章1模拟量输入通道.ppt

逐次逼近式 ADC 逐次逼近式 A/D 原理概述 ? N 位的逐次逼近式 A/D 转换器 , 由 N 位寄存器、 N 位 D/A 转换器、比较器、逻辑控制电路、输出 缓冲器等五部分组成。 ? 工作原理：启动信号作用后，时钟信号先 通过逻辑控制电路使 N 位寄存器的最高位 D N-1 为 1 ，以下各位为 0 ，这个二进制代码经 D/A 转换 器转换成电压 U 0 （此时为全量程电压的一半） 送到比较器与输入模拟电压 U X 比较。若 U X U 0 ， 则保留这一位；若 U X U 0 ，则 D N-1 位置 0 。 逐次逼近式 A/D 原理概述 ? D N-1 位比较完毕后，再对下一位即 D N-2 位进 行比较，控制电路使寄存器 D N-2 为 1 ，其以下各 位仍为 0 ，然后再与上一次 D N-1 结果一起经过 D/A 转换后再次送到比较器与 U X 相比较。如此一位 一位地比较下去，直至最后一位 D 0 比较完毕为 止。 ? 最后，发出 EOC 信号表示转换结束。这样经 过 N 次比较后， N 位寄存器保留的状态就是转换 后的数字量数据。 ? 地址锁存与译码器控制 8 位模拟开关，实现对 8 路 模拟信号的选择。 8 个模拟输入端能接收 8 路模拟 信号，但相对某一时刻只能选择其中的一路进行转 换。 ? 树状开关与 256R 电阻网络一起构成 D/A 转换电路， 产生与逐次逼近寄存器中二进制数字量对应的反馈 模拟电压，送至比较器，与输入模拟电压进行比较。 比较器的输出结果和控制与时序电路的输出一起控 制逐次逼近寄存器中的数据从高位至低位变化，依 次确定各位的值，直至最低位被确定为止。在转换 完成后，转换结果送到三态输出缓冲器。当输出允 许信号 OE 有效时，选通输出缓冲器，输出转换结 果。 数字量由逐次逼近寄存器提供。 思路： 从输出数字量的最高位起，逐位判断该位的值（ 0,1 ）。 例题 : 以输出四位数字量 a 3 a 2 a 1 a 0 为例 : 1. 输入 1000 到逐次逼近寄存器，以确定 a 3 的值； 2. 输入 a 3 100 到逐次逼近寄存器，以确定 a 2 的值； 3. 输入 a 3 a 2 10 到逐次逼近寄存器，以确定 a 1 的值； 4. 输入 a 3 a 2 a 1 1 到逐次逼近寄存器，以确定 a 0 的值； 8 路输入模拟量选择电路 ? 8 路输入模拟量选择 电路： ? 8 路输入模拟量信号分 别接到 IN 0 到 IN 7 端，究竟 选通哪一路去进行 A/D 转 换由地址锁存器与译码器 电路控制，见右表所示。 ? A ， B ， C 为输入地址 选择线，地址信息由 ALE 的上升沿打入地址锁存器 。 ALE C B A 接通信号 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 ? ? ? IN 0 IN 1 IN 2 IN 3 IN 4 IN 5 IN 6 IN 7 均不通 ADC0809 真值表 第 2 章 输入输出过程通道 在计算机控制系统中，为了实现对生产过程的 控制，要将生产现场的各种被测参数转换成数字 计算机能够接受的形式，计算机经过计算、处理 后的结果还需要变换成合适的控制信号输出至被 控对象。以控制执行机构的动作。因此，在计算 机和被控对象之间，必须设置进行信息传递和转 换的连接通道，即过程通道。 过程输入输出通道技术 ? 数字量输入通道 ? 数字量输出通道 ? 模拟量输入通道 ? 模拟量输出通道 明确概念 数字量 ( 开关量 ) 信号 开关的闭合与断开，指示灯的亮与灭， 继电器或接触器的吸合与释放，马达的启动 与停止，阀门的打开与关闭等。 共同特征 : 这些信号是以二进制的逻辑 “1”和“0”出现的，代表生产过程的一个 状态。 2.2 模拟量输入通道 模拟量输入通道的任务： 转换 ：模拟量到数字量的转换 组成核心： A/D 转换器 模拟量输入通道一般由 I/V 变换，多路转换器、采样保持 器、 A/D 转换器、接口及控制逻辑等组成。 过程参数由传感元件和变送器测量并转换为电流 ( 或电压 ) 形式后，再送至多路开关；在微机的控制下，由多路开关将各 个过程参数依次地切换到后级，进行采样和 A/D 转换，实现过 程参数的巡回检测。 2.2.1 模拟量输入通道的结构 模拟量输入通道的 任务 是把从系统中检测到的模拟 信号，变成二进制数字信号，经接口送往计算机。 传感器： 它是一种检测装置，能感受到被测量的信 息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为 电信号或其他所需形式的输出。是将生产过程工艺参 数转换为电参数的装置，大多数传感器的输出是直流 电压 ( 或电流 ) 信号。 为了