东北大学微机原理-8.ppt

第八章外部输入输出扩展8.1开关量接口8.1.1开关量接口驱动8.1开关量接口8.1.2开关量输出接口8.1.2开关量输出接口8.1.2开关量输出接口8.1.2开关量输出接口8.1.2开关量输出接口8.1.2开关量输出接口8.1.2开关量输出接口8.1.2开关量输出接口8.1.2开关量输出接口8.1.2开关量输出接口在测量和工业实时控制中，经常需要对现场物理量进行测量，或者采集下来进行处理。这就需要构成一个模拟信号的输入通道，如图所示。8.2.1A/D转换器的主要技术指标8.2.1A/D转换器的主要技术指标8.2.1A/D转换器的主要技术指标8.2.1A/D转换器的主要技术指标必要性1.任何运放都具有零漂和温漂，影响测量精度2.低温漂、零漂的器件价格高3.前置放大器的放大倍数与反馈电阻精度相关，往往需要高精度的电阻，带来放大倍数不准确多路开关#defineADCResultXBYTE[0xfffe]#defineSelectChanP1#defineVcal5.0sbitADOverP1^7;sbitADStartP1^6;unsignedintVgnd,Vin,Vref;floatVm;main(){unsignedchari;采样得到的数据必须经过数据处理，才能用于显示、控制等。经过A/D转换得到的不具有量纲的数字量转换成具有量纲的数值。线形参数标度变换非线性情况比较复杂，通常采用查表法，或分段线性化的方法数字滤波的设计算数平均值滤波程序中位值滤波程序3．防脉冲干扰平均值滤波法单片机应用系统经常会遇到尖脉冲干扰。干扰通常只影响个别采样点的数据，此数据与其他采样点的数据相差比较大。如果采用防脉冲干扰平均值滤波法，即对采样的N个数据进行比较，去掉其中最大值和最小值，然后计算余下的平均值。可以滤去脉冲干扰所形成的最大和最小数据。4．滑动平均值滤波法滑动平均值滤波法采用队列作为测量数据存储器，队列的队长为N，每进行一次新的测量，把测量结果放入队尾，而扔掉原来队首的一个数据，这样在队列中始终有N个数据。对N个数据求算术平均值，就可得到测量结果。限幅滤波程序递推平均值滤波程序中位值平均滤波程序5．一阶低通滤波法一阶低通滤波法就是利用软件完成RC低通滤波器的算法，这种方法适用于变化缓慢数据采集系统。用RC低通滤波器来抑制高频干扰，只保存低频有用信号。一阶低通数字滤波器的公式为：Yn=(1-K)Yn-1+KXn式中：K：数字滤波器的时间常数；Xn：第n次采样时的滤波器输入；Yn：第n次采样时的滤波器输出。一阶滞后滤波程序（低通滤波）加权递推平均滤波程序消抖滤波程序在控制系统中，计算机采集到的数据往往需要输出；或经过控制算法计算后输出控制信号用于调节或控制受控对象。在很多情况下，计算机系统需要输出模拟量信号。8.3.1D/A转换器的主要性能指标8.3.1D/A转换器的主要性能指标8.3.1D/A转换器的主要性能指标1.0~5V电压转换电流输出电路0~5V电压转换电流输出电路可把0~5V直流电压信号转换成0~10mA的电流信号。该电路是一种电压比较型跟随器，当Vf＜VIN时，运算放大器A1使输出V1下降，A2输出的V2上升，IL增大，于是Vf上升。当Vf＞VIN时，A1的输出V1上升，A2的输出V2下降，IL减小，于是Vf下降。由此可见，当Vf≠VIN时输出量自动调节，使Vf=VIN,于是。当R7、W稳定性好，运算放大器A1、、A2有较高的增益时，有较高的线性精度。当R7+W=500Ω时，输出电流IL为0~10mA。0-5V转0-10mA电路2.0～10V电压转换电流输出电路把0~10V直流电压信号转换成0~10mA的直流电流输出电路。该电路实际上是一种电压—电流变换器，其输出电流与输入电压有着良好的线性关系。图中运算放大器接成差动输入方式，起比较器的作用，把输入信号VIN与反馈信号Vf进行比较。晶体管BG1、BG2构成电流输出级。输出电流I0经电阻Rf得到反馈电压Vf，再经R3、R4加到运算放大器的两个输入端。由于有较强的电流负反馈，所以可获得良好的线性关系。反馈电阻的值与信号范围有关，当IIN=0~10V时，Rf=200Ω，则IO=0~10mA。R1、R2的参考值为100KΩ，R3、R4的参考值为20KΩ。3.几种电压转换电流输出电路