单片机原理及控制技术 教学课件 作者 王君 第7章过程通道.ppt

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1、第七章过程通道概述在计算机控制系统中，为了实现对生产过程的控制，必须把现场的各种测试参数，如T、P、F等连续变化的物理量或开关量，转换为计算机可识别的数字量输入到计算机进行数据处理。处理结果又必须转换为电压或电流，以推动执行机构工作。因此在计算机和生产过程之间，必须设置信息传递和变换装置，这个装置称为过程输入/输出通道。典型的单片机测控系统硬件组成框图单片计算机接口DAAD多路开关反多路开关开关量输入开关量输出执行机构传感器变送器接口接口接口生产设备或过程通用外设输入/输出通道输入/输出信号一般有两种类型：一种是随时间连续变化的物理量，称为模拟信号；

2、一种是只有开和关(或1和0)两种状态的量，称为开关量。因此计算机控制系统中，输入/输出通道分模拟量通道和数字量通道两类。7.1输入/输出通道的结构信息种类信息来源通道类型数字量开关量输入阀门的开、关，接点的通、断，电平的高、低数字量输入通道数据数码各类数字传感器、控制器等脉冲量输入长度、转速、流量测定转换等中断输入操作人员请求、过程报警等模拟量电流信号压力、温度、液位、湿度、速度、质量、位移等模拟量输入通道电压信号信息来源输出驱动输出信息种类通道类型数字量计算机输出的阀门的开、关，触点的通、断，电机的启、停等开关量数字量输出通道数字量（数字设备）数字量执

3、行器（电动、气动、液压执行器械）电压或电流模拟量输出通道7.1.1模拟量输入通道的结构输入通道的一般结构：1、并行转换结构CPUI/O接口电路A/D转换采样/保持器采样/保持器A/D转换来自现场的信号2、共享转换结构多路开关信号处理信号处理信号处理放大器逻辑控制S/HA/DI/O接口电路CPU7.1.2模拟量输出通道结构输出通道的一般结构：1、多通道独立D/A转换形式CPUI/O接口电路D/A转换隔离执行器放大转换D/A转换隔离执行器放大转换2、多通道共享D/A转换形式CPUI/O接口电路D/A转换多路开关保持器保持器7.2模拟量输出通道接口技术D/A转

4、换器是模拟量输出通道的主要组成部分，完成数字量到模拟量的转换。D/A转换器一般可分类如下：1）根据输出是电流还是电压，可以分为电压输出型和电流输出型。2）根据输出端是串口还是并口，可以分为串行输出型和并行输出型。3）根据内部是否有锁存器，可以分为无锁存器型和带锁存器型。4）根据能否进行乘法运算，可以分为乘算型和非乘算型。7.2.1DAC的性能指标1.分辨率：是D/A转换器对输入量变化敏感程度的描述。2.转换精度：实际模拟输出和理论值的接近程度。3.非线性误差：是指实际转换特性曲线与理想转换特性曲线之间的最大偏差。4.建立时间：建立时间是描述D/A转换速率

5、快慢的一个重要参数。LE2LE1RfbAGNDDAC0832VccILEVREF输入寄存器DGNDDI0～DI7D/A转换器DAC寄存器Iout2Iout1CSWR1WR2XFER7.2.2并行DAC及接口技术1引脚说明：D0～D7：8位数据输入端，通常与CPU数据总线相连，用于接收待转换的数字量。ILE：输入寄存器锁存允许信号，高电平有效。CS：芯片选择信号，低电平有效。WR1：输入寄存器写控制信号，低电平有效。WR2：DAC寄存器写控制信号，低电平有效。XFER：数据传输控制信号，低电平有效。VREF：参考电压输入，要求外部接一个精密的电源，电压范围

6、：-10V～+10V。Rfb：内部反馈电阻引出端，可以直接连接外部运算放大器的输出端。Iout1：模拟电流输出端1，当输入数据为全1时，输出电流最大；当输入数据为全0时，输出电流为0。Iout2：模拟电流输出端2，与Iout1之和为常数。Vcc：芯片工作电源。DGND：模拟信号地。AGND：数字信号地。Vout＝－Iout1×Rfb＝－（D/28）×VREF单极性电压输出2DAC0832的输出方式RfbIout2Iout1Vout+_AGNDADIVREF设VREF＝－5VD＝FFH＝255时，最大输出电压：Vmax＝（255/256）×5V＝4.98V

7、D＝00H时，最小输出电压：Vmin＝（0/256）×5V＝0VD＝01H时，一个最低有效位（LSB）电压：VLSB＝（1/256）×5V＝0.02V双极性电压输出Vout2＝[（D－27）/27）]×VREFR1（R）R3（2R）R2（2R）RfbIout2Iout1AGNDDIVREFVout1+_A1Vout2+_A2设VREF＝5VD＝FFH＝255时，最大输出电压：Vmax＝[（255－128）/128]×5V＝4.96VD＝00H时，最小输出电压：Vmin＝[（0－128）/128]×5V＝－5VD＝81H＝129时，一个最低有效位电压：VL

8、SB＝[（129－128/128]×5V＝0.04V3DAC0832的工作方式及