计算机控制技术课件：2-4 输入输出接口与过程通道(四)

1、第6讲第2章 输入输出接口与过程通道（四）2.3 模拟量输入接口与过程通道（二） 2.3.4 采样、保持及量化 2.3.5 A/D转换器及其接口技术 2.3.6 模拟量输入通道模板应用举例2.3.4 采样、保持及量化1.信号的采样采样过程如下图所示。按一定的时间间隔T，把时间上连续和幅值上也连续的模拟信号，转变成在时刻0、T、2T、KT的一连串脉冲输出信号的过程称为采样过程。实现采样功能的装置称之为采样器。采样的时间称之为捕捉时间。 2.采样保持原理 为了便于量化和编码,需要将每次采样取得的采样值暂存,保持不变,直到下一个采样时刻到来。实现将每次采样取得的样值暂存并保持的装置称之为保持器。一般

2、采样器/保持器集成在一起，称其为采样保持器。 理想采样保持器的基本组成电路如图所示，由输入/输出缓冲器A1/A2和采样开关S、保持电容CH等组成。 采样时：S闭合，VIN通过A1对CH快速充电，VOUT跟随VIN； 保持时：S断开，由于A2的输入阻抗很高，理想情况下VOUT=VC保持不变，采样保持器一旦进入保持期，便应立即启动A/D转换器，保证A/D转换期间输入恒定。2.3.4 采样、保持及量化 常用的采样保持器 常用的集成采样保持器有LF398、AD582等，LF398的采样控制电平为“1”，保持电平为“0”，AD582相反。引脚排列如下图所示。 选择采样保持器的主要因素有，获取时间，电压下

3、降率等。LF398的Ch取为0.01F时，信号达到0.01%精度所需的获取时间(采样时间)为25s，保持期间的输出电压下降率为每秒3mV。 返回2.3.4 采样、保持及量化3.量化所谓量化，就是采用一组数码(如二进制码)来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换为数字信号。将采样信号转换为数字信号的过程称为量化过程，实现量化功能的装置称之为：A/D转换器。量化过程所需时间称之为A/D转换时间量化单位：2.3.4 采样、保持及量化2.3.5 A/D转换器及其接口技术1. 8位A/D转换器ADC0809 1. 8位A/D转换器ADC0809(1)8通道模拟开关及通道选择逻辑(2)8位A/D转换(3)三态输

4、出锁存缓冲器2.3.5 A/D转换器及其接口技术212位A/D转换器AD574A2.3.5 A/D转换器及其接口技术2.12位A/D转换器AD574A (1)12位A/D转换器（可选择为8位） (2)具有三态输出锁存缓冲器 (3)控制逻辑2.3.5 A/D转换器及其接口技术3.AD574A/1674与PC总线工业控制机接口2.3.5 A/D转换器及其接口技术A/D转换的子程序段如下：（1）启动子程序 ADSTART: MOV DX，BASE+0 OUT DX，AL NOP RET（2）读数子程序 ADREAD: MOV DX，BASE+2 IN AL，DX MOV AH，AL MOV DX，B

5、ASE+3； IN AL，DX RET 假设片选信号有效时，高位地址为BASE，则12位A/D启动控制端口地址为BASE+0，A/D数据输出高8位端口地址为BASE+2，低4位端口地址为BASE+3。返回2.3.5 A/D转换器及其接口技术 PCL-813B 是研华公司推出的基于ISA 总线的数据采集卡，分辨率为12位，A/D 转换器转换器为AD574A/1674，转换时间为25/10s；提供32路单端隔离模拟量输入通道。 通过软件编程： 双极性可选择电压 5V ， 2.5V l.25V ，0.625V ； 单极性可选电压择 010V , 05V 02.5V , 0l.25V 。2.3.6 模

6、拟量输入通道模板举例2.3.6 模拟量输入通道模板举例 PCL-813B数据采集卡组成框图 2.3.6 模拟量输入通道模板举例PCL-813B 的寄存器地址 (1) 寄存器地址分配 基地址+04 ：A/D 转换结果的低字节（只读）； 基地址+05 ：A/D 转换结果的高字节（只读，包括A/D转换准备位）； 基地址+09 ：增益控制（只写）； 基地址+10 ：多路转换控制（只写）； 基地址+12 ：A/D转换软件触发。2.3.6 模拟量输入通道模板举例（2）PCL-813B寄存器格式基地址+04(base+04)基地址+05(base+05)位76543210位76543210定义D7D6D5D

7、4D3D2D1D0定义DRDYD11D10D9D8基地址+09(base+09)基地址+10(base+10)位76543210位76543210定义G1G0定义C4C3C2C1C0基地址+12(base+12)位76543210位76543210定义定义 （3）PCL-813B 增益控制G1G0增益双极性输入范围单极性输入范围0015V010V0122.5V05V1041.25V02.5V1180.625V01.25V2.3.6 模拟量输入通道模板举例2.3.6 模拟量输入通道模板举例2.程序设计流程 PCL-813B A/D 转换基于查询方式，由软件触发。 A/D 转换器被触发后，利用程序检查A/D状态寄存器的数据准备位（DRDY ）。如果检测到该位为“1”，则A/D 转换正在进行；如果检测到该位为“0”，则A/D 转换结束，此时转换数据可由程序读出。 编程的基本步骤如下： 第1步：设置增益寄存器（base+09），选择输入范围； 第2步：设置多路扫描寄存器，选择通道，并延时5s以上； 第3步：向触发寄存器BASE +12写入任意值，