第二章干扰技术

第二章干扰技术第一页，共五十四页，编辑于2023年，星期四2．1过程通道的组成过程通道：计算机与被控对象之间信号转换和传递的装置。通道类型有：模拟量输入通道：采集设备的各种模拟信号，转换成数字量，送给计算机。被调量：压力、温度、流量、液位等测量值：电压或电流模拟量转换成数字量的过程称为模／数转换，记为A／D转换

模拟量输入通道完成测量信号的采样、A／D转换、数据缓冲功能。

2．1概述

第二页，共五十四页，编辑于2023年，星期四模拟量输出通道：将计算机控制运算出来的量化数字信息,转换成模拟信号，送给设备。执行机构：调节阀、变频器数字量转换成模拟量的过程称为数／模转换，记为D／A转换。模出通道包括数据缓冲、D／A转换、输出保持和通道控制等第三页，共五十四页，编辑于2023年，星期四开关量输入通道：采集设备状态等开关量信号，送给计算机。 开关量信号：开关状态、电平信号、脉冲量等数字信号

开关量输出通道：输出开关量信号给设备，如指示灯、继电器，控制设备的运行状态。第四页，共五十四页，编辑于2023年，星期四图2-1过程通道的一般组成框图第五页，共五十四页，编辑于2023年，星期四2.2模拟量输出通道及接口(D/A转换器)在计算机两次输出操作期间，模拟量输出通道必须保持上一次的输出。输出保持的方式有数字保持和模拟保持两种，决定了模拟量输出通道的两种基本结构形式。

第六页，共五十四页，编辑于2023年，星期四1）一个通路设置一个D／A转换器的形式（数字保持）图2-4一个通路一个D／A转换器特点：转换速度快、工作可靠，输出精度高，成本较高，适合于多路同步转换的场合

2.2模拟量输出通道及接口

第七页，共五十四页，编辑于2023年，星期四2）多个通路共用一个D／A转换器的形式（模拟保持）图2-5共用D／A转换器特点：分时工作，影响通道速度，成本低，多用于速度要求不高的场合2.2模拟量输出通道及接口

第八页，共五十四页，编辑于2023年，星期四

2.2模拟量输出通道及接口

2.2.1D/A转换器原理一、工作原理基准电压图2-6并行D/A原理图逻辑电路电子开关电阻网络数字量VoutB第九页，共五十四页，编辑于2023年，星期四

2.2模拟量输出通道及接口

电阻网络：T型电阻解码网络、倒T型电阻解码网络、权电阻解码网络、变形权电阻解码网络

电阻解码网络D/A转换原理：VOut∝B×VR

VOut是输出电压VR是参考电压，B是数字量:

第十页，共五十四页，编辑于2023年，星期四1)T型解码网络+RRRR2R2R2R2R2R2RS7S6S5S4S0I7I7II6I6I5I5I4I0I1I0000001111Iout1Iout2VoutIfRf+-第十一页，共五十四页，编辑于2023年，星期四……

第十二页，共五十四页，编辑于2023年，星期四

将经运算放大器就可以得到电压输出

若

则

输出电压正比与输入的数字量，实现了D/A转换

第十三页，共五十四页，编辑于2023年，星期四2）倒T型解码网络第十四页，共五十四页，编辑于2023年，星期四3）权电阻解码网络VrefMSBLSBS7S6S5S1S0R7R6R5R1R0I7I6I5I1I0IsIi+-RIffAVoutB第十五页，共五十四页，编辑于2023年，星期四设：第十六页，共五十四页，编辑于2023年，星期四第十七页，共五十四页，编辑于2023年，星期四第十八页，共五十四页，编辑于2023年，星期四第十九页，共五十四页，编辑于2023年，星期四结论：第二十页，共五十四页，编辑于2023年，星期四

2.2模拟量输出通道及接口

2.2.2D/A转换器的主要性能指标常用的D/A转换器有8位、10位、12位等。其结构大同小异，通常都带有2级缓冲器。主要技术指标有分辨率、建立时间、线性误差等。(1)分辨率分辨率表示最小信号的增量。分辨率值=E0/其中，E0是参考电压，n是D/A转换器的位数。含义：即数字量为1时，输出的模拟电压值。-->1LSB(LeastSignificantBit)也是数字量变化1时，所引起的输出模拟量的变化。输出的模拟量的精细程度。D/A转换器的分辨率常用位数来表示，如8位、10位、12位、16位等。第二十一页，共五十四页，编辑于2023年，星期四2.2模拟量输出通道及接口

例：E0取5V,则8位D/A转换器的分辨率=5/256=19.53mv,则12位D/A转换器的分辨率=5/4096=1.22mv实际工程应用中，会对分辨率提出要求。比如，某控制系统，要求输出信号变化<=1mv，则必须选用14位及以上的D/A。(2)建立时间(稳定时间）是指给定一个转换的数字量，至得到一个稳定的模拟量输出值（终值误差带内±1/2LSB）所用的时间。它反映了D/A转换器的转换速度。一般为µs级。第二十二页，共五十四页，编辑于2023年，星期四

2.2模拟量输出通道及接口

(3)精度定义：D/A转换器的实际输出与理论输出电压的偏差。包括：线性度误差、零点失调、增益误差等。静态精度：输入为最大数字量时，理想与实际的偏差。兰：理想曲线增益误差线性度误差零点失调黑：实际曲线

第二十三页，共五十四页，编辑于2023年，星期四

2.2模拟量输出通道及接口

线性度理想的D／A转换器的输入输出特性应是线性的。在满刻度范围内，实际特性与理想特性的最大偏移称为非线性度，用LSB的分数或相对于满刻度的百分比来表示，如土1／2LSB、土1／4LSB、土1%LSB等。

第二十四页，共五十四页，编辑于2023年，星期四精度的表示绝对转换精度指在全量程范围内，D／A转换器的实际输出值与理论值之间的最大偏差。该偏差用最低有效位LSB的分数来表示，如±1／2LSB或±1LSB。它是由D／A的增益误差、参考电源误差、电阻解码电路的误差等因素引起的。相对转换精度是指在满刻度已校准的情况下，实际输出值与理论值之差相对于满刻度输出的百分比第二十五页，共五十四页，编辑于2023年，星期四(4)温度系数指输入条件不变的情况下，温度每变化1度，输出模拟量变化的百分数。第二十六页，共五十四页，编辑于2023年，星期四

2.2模拟量输出通道及接口

2.2.38位D/A芯片—DAC0832及接口技术一、DAC0832的技术指标DAC0832是美国国家半导体公司（NSC）的产品，是8位的D/A转换器，可直接与单片机相连。分辨率:8位转换速度:1µs线性误差：0.2%温度系数：0.0002满量程/ºC可单缓冲、双缓冲或直接数字输入单一供电（+5V--+15V）低功耗（20mW）系列产品：DAC0832,DAC0830,DAC0831,可以完全互换使用。

第二十七页，共五十四页，编辑于2023年，星期四

2.2模拟量输出通道及接口

二.DAC0832的结构及原理1.结构特点：双列直插20引脚，CMOS工艺（低功耗）主要组成部分：图8-2一个8位输入寄存器；一个8位DAC寄存器；R-2RT型电阻解码网络D／A转换器两级输入寄存器可以分别控制，因而形成了不同的工作方式。使用灵活、方便。第二十八页，共五十四页，编辑于2023年，星期四图8-2DAC0832的结构及原理图第二十九页，共五十四页，编辑于2023年，星期四DAC0832引脚主要功能–DI0~DI7：数据输入线–控制信号：ILE--输入锁存允许，高电平有效；--片选信号，低电平有效；写选通；传送控制信号–ILE、和同时有效时，输入寄存器的输出端Q跟随输入端D的电平变化而变化；当端为低电平“0”时，原D端输入数据被锁存于Q端，D端电平的变化不影响Q端–当

和同时有效时，DAC寄存器端为高电平“1”，此时将第一级８位输入寄存器Q端的状态输入到第二级8位DAC寄存器中，以便进行D/A转换。第三十页，共五十四页，编辑于2023年，星期四DAC0832引脚主要功能–其他管脚功能：DAC电流输出1：DAC电流输出2，单极性输出通常接地Rfb反馈电阻；Vcc基准电压，+5V～+15V常数第三十一页，共五十四页，编辑于2023年，星期四工作过程①CPU执行输出指令，输出8位数据给DAC0832；②在CPU执行输出指令的同时，使ILE、、三个控制信号端都有效，8位数据输入8位输入寄存器中；③当、两个控制信号端都有效时，8位数据再次被输入到8位DAC寄存器，这时8位D／A转换器开始工作，8位数据转换为相对应的模拟电流，从和输出。第三十二页，共五十四页，编辑于2023年，星期四8位D/A转换器接口方法单缓冲型接口：图8-4三种方法，把D/A转换器中的两个寄存器中任一个接成常通状态。其中，(a)DAC寄存器常通；(b)输入寄存器常通；(c)两个寄存器同时选通及锁存。第三十三页，共五十四页，编辑于2023年，星期四单缓冲型接口第三十四页，共五十四页，编辑于2023年，星期四单缓冲型接口第三十五页，共五十四页，编辑于2023年，星期四单缓冲型接口第三十六页，共五十四页，编辑于2023年，星期四双缓冲型接口：图8-5主要应用于多路D/A转换同步系统中；通过二次输出操作，第一次有效时，完成D0～D7数据锁存到输入寄存器；第二次有效时，将输入寄存器内容锁存到DAC寄存器，并进行D/A转换。第三十七页，共五十四页，编辑于2023年，星期四双缓冲型接口第三十八页，共五十四页，编辑于2023年，星期四直通型接口：图8-6D0～D7可接微机系统独立的并行输出端口，一般不能接数据总线。很少使用。第三十九页，共五十四页，编辑于2023年，星期四直通型接口第四十页，共五十四页，编辑于2023年，星期四D/A转换器的输出方式1）单极性输出：图8-7DAC0832单极性输出图中，与DAC0832和连接，DAC0832上的ILE信号连接VCC使其总是有效，和由单片机的地址选通，图中当P2.7为0时，即选中DAC0832，所以，此时该DAC0832的地址可以为#7FFFH。一次转换指令如下。MOVDPTR，#7FFFH；输入0832口地址MOVA，#data；读取数据MOVX@DPTR，A；执行D／A转换第四十一页，共五十四页，编辑于2023年，星期四单极性输出接口第四十二页，共五十四页，编辑于2023年，星期四

2.2模拟量输出通道及接口

单极性输出

输出电压的正负值视所加参考电压极性而定，输出范围：0～+5V，0～-5V，0～+10V或0～-10V等单极性输出D/A关系表：见单片机教材P257

第四十三页，共五十四页，编辑于2023年，星期四2)双极性输出:图8-8要求D/A转换器输出为双极性。只需在图8-7的基础上增加一个运算放大器。第四十四页，共五十四页，编辑于2023年，星期四

2.2模拟量输出通道及接口

双极性输出原理Vout=-I2*2R=-(I1+I3)*2R=-[(Vref/2R)+(Vout1/R)]*2R=--(Vref+2Vout1)=Vref(D/2n-1-1)设Vref=+5V,则，当D=0时，Vout=-5V;当D=255时，Vout=+5V;即Vout在-Vref----+Vref之间变化。第四十五页，共五十四页，编辑于2023年，星期四双路D/A同步控制系统设计：图8-16U2和U3的第一级缓冲器选通由8031的P2.5，P2.6线选控制，其地址分别为DFFFH(1101,FFFH)和BFFFH(1011,FFFH)；第二级缓冲器共用一个选通信号P2.7，其地址为7FFFH。程序如下：MOVDPTR,#0DFFFH;选通U2输入寄存器MOVA,#Data1;数字量送AMOVX@DPTR,A;数字量锁入U2输入寄存器MOVDPTR,#0BFFFH;选通U3输入寄存器MOVA,#Data2;数字量送A第四十六页，共五十四页，编辑于2023年，星期四MOVX@DPTR,A；数字量锁入U3输入寄存器MOVDPTR,#7FFFH；选通U2、U3的DAC寄存器MOVX@DPTR,A;同步转换第四十七页，共五十四页，编辑于2023年，星期四双路D/A同步控制系统设计第四十八页，共五十四页，编辑于2023年，星期四结构如图8-9.

为双输入缓冲12位D/A转换器．第一级缓冲器由高8位和低4位输入寄存器构成；第二级为12位DAC寄存器．与8位DAC0832的2点区别分辨率为12位，有12条数据输入线（DI0~DI11），采用24脚双立直插式封装。可用字节控制信号B1/B2控制数据的输入该信号为高电平时，12位数据（DI0~DI11）同时存入第一级的两个输入寄存器；当该信号为低电平时，只将低4位数据（DI0~DI3）存入低4位输入寄存器。2.2.412位D/A芯片—DAC1210及接口技术第四十九页，共五十四页，编辑于2023年，星期四2.2.412位转换器芯片DAC1210DAC1210原理框图第五十页，共五十四页，编辑于2023年，星期四8031与DAC1210接口技术电路图8-12.采用左对齐数据格式；12位数据高8位送DAC1210的D11～D4，低4位送D3～D0;8位输入寄存器的地址为7FFFH;4位输入寄存器与12位DAC寄存器地址相同，为7FFEH,送低4位数据时，同时打开12位DAC寄存器，并送D/A转换器先送高8位，再送低4位。顺序不能颠倒。设高8位数据存放在DIGIT单元,