智能仪器第5章模拟量信号的输入输出

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1、第四章内容的复习开关和开关量信号的特点、区别？开关是一种有二个可选择的、有固定位置的装置，主要用于向单片机输入电平信号。开关量信号就是通过拨动开关的位置，使单片机得到的一个固定不变的电平信号（0或1）。2.电子开关的缺点是什么？如何解决该缺点？由于外部装置输入的开关量信号的形式一般是电压、电流和开关的触点，这些信号经常会产生瞬时高压、过电流或接触抖动等现象。因此为使信号安全可靠，在输入到单片机之前必须接入信号输入电气接口电路，对外部的输入信号进行滤波、电平转换和隔离保护等.3.开关量输入通道的基本组成？每个组成的作用？第四章PPT读取扳

2、键开关状态的程序采用的编程方法？了解扳键开关、BCD拨盘开关与单片机的接口电路和工作原理？开关量输出通道的基本组成？第四章PPT小功率直流负载的基本类型有哪些？其输出电流范围？采用什么驱动电路？如何驱动小功率交流负载？第五章模拟信号的输入/输出第五章模拟信号的输入/输出本章重点:1.A/D,D/A转换器选择2.模拟I/O通道的设计第五章模拟信号的输入/输出一般的智能仪器仪表,测得的大多是连续变化的物理量,如话音、温度、压力、流量等,通常要将测量到的这些参数转换为数字量，送给微处理器或者单片机进行处理，处理的结果又要转换为模拟量信号去控制

3、现场，因此A/D、D/A变换是生产过程自动控制和智能仪器仪表不可缺少的部分。A/D转换器是将模拟量转换为数字量的器件，这个模拟量泛指电压、电阻、电流、时间等参量，但在实际应用中是把模拟电压转换成二进制数字量。要实现将连续变化的模拟量变为离散的数字量，通常要经过4个步骤：采样、保持、量化和编码。一般前两步由采样保持电路完成，量化和编码由AD转换器来完成。第五章模拟信号的输入/输出5.1模拟信号的输入常用A/D转换器的种类目前最常用的A／D转换器是双积分式A/D转换器（略讲）和并行比较式转换器。双积分式A/D转换器主要优点是转换精度高，抗干

4、扰性能好，价格便宜。其缺点是转换速度较慢，因此，这种转换器主要用于速度要求不高的场合。它由积分器(由集成运放A组成)、过零比较器(C)、时钟脉冲控制门（G）和计数器（FF0～FFn）等几部分组成。双积分式AD的基本原理是对输入模拟电压和参考电压分别进行两次积分，将输入电压平均值变成与之成正比的时间间隔，然后利用时钟脉冲和计数器测出此时间间隔，进而得到相应的数字量输出。由于该转换电路是对输入电压的平均值进行变换，所以它具有很强的抗工频干扰能力。并行比较式A/D转换器由电阻分压器、寄存器及编码器组成。根据各比较器的参考电压值，可以确定输入模

5、拟电压值与各比较器的输出状态的关系。比较器的输出状态由D触发器存储，经优先编码器编码，得到数字量输出。转换过程简单,转换速度快,但是随着位数的增加所需硬件将迅速增加，当n>4时，并行AD变得比较复杂，因此并行A/D适用于速度要求很高，而输出位数较少的场合。第五章模拟信号的输入/输出A/D转换器是模拟信号数字化的核心器件,它的主要性能指标有:1.分辨率2.精度3.转换时间4.量程5.1.1A/D转换器的选择第五章模拟信号的输入/输出分辨率是指A/D转换器能分辨的最小模拟输入电压值，常用可转换成的数字量的位数来表示(例如，8位、10位、12

6、位、16位等)。分辨率＝其中，n是可转换成的数字量的位数。所以位数越高，分辨率也越高。例如，当输入满量程电压为5V时，对于8位A/D转换器，A/D转换的分辨率为5V/255＝0.0195V。第五章模拟信号的输入/输出精度指标分为绝对精度和相对精度指标.绝对精度是指A/D输出端产生一给定数字量时，输入端的实际模拟量输入值与理论值之差,绝对精度是个范围,而不是一数值。相对精度是绝对精度的最大值与满量程值之比，一般用百分数来表示。转换时间是指A/D转换器完成一次转换所需的时间定义为A/D转换时间。转换时间反映了A/D转换的速度。转换时间是启动

7、ADC开始转换到完成一次转换所需要的时间。目前常用的A/D转换集成电路芯片的转换时间在微秒数量级。量程是指能进行转换的输入电压的最大范围。第五章模拟信号的输入/输出第五章模拟信号的输入/输出1.根据精度要求选择A/D转换器件若给定一智能仪器的设计任务,那么就会要求检测的精度指标,从而换算出A/D的转换精度。当仪器的非线性误差控制在1位以下时，可以用分辨率指标来考核转换精度指标，即可用A/D转换器件的位数来选择转换器。实际设计中，还要结合经济性来考虑。讨论教材P49的倒数第三段。第五章模拟信号的输入/输出2.根据采样频率选择A/D转换器件

8、每一信号都有其频率特性，为使获取的信号真实，在选择A/D时，也必须考虑符合奈奎斯特采样定理（Fs>=2*fmax,一般取2.56-4倍，采样频率至少大于信号上限频率的2倍)。A/D转换器根据采样频率的不同可