测控系统原理与设计3_主机和接口

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1、第三章主机及其接口第一节主机电路由PC机组成的测控系统充分利用PC机的显示、数据存储与处理、打印、网络通信能力，使测控系统的性能和灵活性得到大大提高。由于PC机与外部测控接口电路的数据交换是通过PC机的各种总线进行，故主机电路通常分：内插式外接式混合式一、基于PC机的主机电路由PC机组成的测控系统充分利用PC机的显示、数据存储与处理、打印、网络通信能力，使测控系统的性能和灵活性得到大大提高。由于PC机与外部测控接口电路的数据交换是通过PC机的各种总线进行，故主机电路通常分：内插式外接式混合式1、内插

2、式内插式接口电路一般使用的是PC机的PCI总线、ISA总线、VESA总线、AGP总线。特点：构成简单，结构紧凑，成本低；但由于PC机扩展槽数量有限，因而灵活性差。显示器打印机键盘测量电路鼠标控制电路PC主机系统扩展槽2、外接式输入和输出接口电路通过外部总线（如：RS232C、IEEE488、USB、IEEE1394等）与PC机传递数据。这种方式构成的测控系统灵活方便。显示器打印机键盘测量电路鼠标控制电路PC主机系统外接电箱VXIorVME3、混合式混合式是内插式与外接式的结合，这种方式灵活方便、适用

3、范围广，可组成复杂的测控系统。显示器打印机键盘测量电路鼠标控制电路PC主机系统扩展槽外接电箱工业监测二、基于单片机的主机电路并行I/O接口扩展的I/O接口电路主要应满足以下功能要求。1．实现和不同外设的速度匹配速度相比。单片机在与外设间进行数据传送时，只有在确认外设已为数据传送做好准备的前提下才能进行数据传送。外设是否准备好，就需要I/O接口电路与外设之间传送状态信息，以实现单片机与外设之间的速度匹配2．输出数据锁存与外设比，单片机的工作速度快，数据在数据总线上保留的时间十分短暂，无法满足慢速外设的

4、数据接收。所以在扩展的I/O接口电路中应有输出数据锁存器，以保证输出数据能为慢速的接收设备所接收。3．输入数据三态缓冲数据总线上可能“挂”有多个数据源，为使传送数据时不发生冲突，只允许当前时刻正在接收数据的I/O接口使用数据总线，其余的I/O接口应处于隔离状态，为此要求I/O接口电路能为数据输入提供三态缓冲功能。12常用的外围I/O接口芯片：（1）82C55：可编程通用并行接口（3个8位I/O口）。（2）81C55：可编程的IO/RAM扩展接口电路（2个8位I/O口，1个6位I/O口，256RAM单

5、元，1个14位的减法计数器）。（3）Intel8279,HD7279和ZLG7290：键盘显示接口芯片单片机和8255口扩展电路举例单片机和8155口扩展电路举例第二节CPU与测控通道接口A/D接口V/F接口D/A接口输出功率接口一、A/D接口A/D转换芯片的信号一般有：数据输出启动转换转换结束其他控制信号（如通道控制等）A/D芯片与CPU之间的接口即是处理这些信号的电路。对于数据输出字长与CPU匹配的A/D芯片，只要电平能和CPU配合，可以直接和CPU相连。对于字长与CPU不匹配的A/D芯片，必须

6、设计相应的电路将A/D转换后的输出数据分时读出。A/D芯片的启动转换信号一般直接由CPU控制。但要注意所选用的A/D芯片对启动转换信号的要求（脉冲信号还是电平信号？）转换结束信号视CPU和A/D之间采用哪种方式传送数据来决定是否需要和CPU相连。CPU与A/D芯片接口举例例：MCS-51与ADC0809接口主要处理好以下信号的连接问题：START：由CPU提供一个100ns宽的脉冲EOC：若采用中断方式，此信号作CPU的中断请求输入线；若采用查询方式，此信号作CPU的一个输入线，供CPU查询转换是否

7、结束。OE：CPU读数据时需向此线送一个高电平。MC14433与8031的接口.中断方式启动转换关闭中断读取数据并存储存储数据取下一通道地址全部通道转换结束？是否中断服务程序中断返回设数据区首址和第一个通道地址开中断执行其他任务主程序A/D接口程序设计高速数据采集的连续存取一般RAM容量有限，一次采集的数据不能太多，而高速数据采集需要连续不断的存取，此时可采用双存储器技术。CPU读出处理缓冲器1缓冲器2缓冲器3缓冲器4存储区存储区ⅠⅡA/D缓冲器１导通，缓冲器２必断开，数据存入Ⅰ缓冲器２导通，缓冲器

8、１必断开，数据存入Ⅱ存满一区时，由硬件自动转入另一区存储。数据存入Ⅰ时，CPU可使缓冲器4导通，读取Ⅱ中数据；数据存入时Ⅱ时，CPU可使缓冲器3导通，CPU读取Ⅰ中数据。为保证连续存取，CPU读出数据的速度不能低于采集速度。二、V/F接口问：应该怎样远距离传输模拟信号而又不损失精度?答：对这个常见问题的最好解决方法是使用压频转换器(VFC)以频率形式传输模 拟信号。VFC是一种输出频率与输入信号成正比的电路。通过光电隔离器、光纤链路、双绞 线或同轴电缆和无线电链路在远