工业系统的驱动、测量、建模与控制下册 教学课件 作者 王孙安 任华 第22章和第23章.ppt

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1、第22章　模拟量通道与信号离散化原理22.1　模拟量输入通道22.1.1　模拟量输入通道的一般组成22.1.2　采样/保持-A/D转换的触发方式22.1.3　A/D转换结果的传输方式22.1.4　A/D转换的结果22.1.5　“采集卡+端子板”构成的AI通道22.1.6　AI通道的程序设计22.2　模拟量输出通道22.2.1　模拟量输出通道的一般组成22.2.2　“采集卡+端子板”构成的AO通道22.2.3　AO通道的程序设计22.3　信号离散化原理第22章　模拟量通道与信号离散化原理22.3.1　采样——信号的时间离散化22.3.2　量化——信号的数值离散化22.4　训练内容1——AI通道

2、和AO通道程序设计22.5　训练内容2——信号离散化原理22.6　阅读材料22.6.1　AI通道的信号调理22.6.2　AO通道的信号驱动22.6.3　计算机对外设触发的方式22.6.4　计算机与外设之间的数据传输方式22.6.5　T形电阻网络D/A转换器的原理第22章　模拟量通道与信号离散化原理22.6.6　逐位逼近式A/D转换器的原理22.6.7　相同周期三角波与正弦波的同频率采样比较22.1　模拟量输入通道22.1.1模拟量输入通道的一般组成22.1.2采样/保持-A/D转换的触发方式22.1.3A/D转换结果的传输方式22.1.4A/D转换的结果22.1.5“采集卡+端子板”构成的A

3、I通道22.1.6AI通道的程序设计22.1.1　模拟量输入通道的一般组成1)首先用一个多路选择开关(Multiplexer，MUX)决定哪一路信号进入通道。2)可编程序放大器的放大倍数也称增益(Gain)，可以通过应用程序对每一路通道设置不同的增益。3)采样开关在接到采样触发信号时闭合，对这一时刻的信号采样。4)保持器由一个电容器和一个电压跟随器组成。5)A/D转换器(AnalogtoDigital，习惯记为A/D)把当前保持器中的电压值转换成一定位数的数字信号。22.1.1　模拟量输入通道的一般组成图22-1　AI通道的一般组成22.1.1　模拟量输入通道的一般组成图22-2　采样和保持

4、a)原理框图　b)工作时序　c)各信号波形22.1.2　采样/保持-A/D转换的触发方式1)软件触发。在程序中用代码行实现触发。程序运行中，执行代码行时产生触发信号。这种触发方式简单易行，但是，在程序代码中，周期Ts的精度和稳定性不易保证。2)硬件触发。时间基准由硬件时钟给出。触发信号源由专门的硬件定时器实现，精度高、稳定。对于采样周期固定的AI通道，要保证采样周期Ts的精度和稳定性，需要用硬件触发。3)外部触发。触发源来自AI通道以外。22.1.3　A/D转换结果的传输方式1)查询方式。应用程序执行触发语句后，接着执行查询A/D转换完成标志位的语句。若本次A/D转换已完成，就从数据输入端口

5、读取数据；若未完成，则再次查询标志位，如此循环直至本次A/D转换完成。这种传输方式简单易行，但是，CPU执行这一查询循环要占用时间，不能进行其它操作。2)中断方式。一次转换完成后，A/D转换器主动向CPU发出中断请求，CPU执行中断服务程序，再从端口读取数据。3)直接存储器访问方式(DirectMemoryAccess，DMA)。用于高速外设的大批数据传输。器访问方式(DirectMemoryAccess，DMA)。22.1.3　A/D转换结果的传输方式图22-3　3位A/D转换的结果22.1.4　A/D转换的结果A/D转换的结果是二进制数据，放在端口寄存器中，必须传输到内存。如前所述，“数

6、据已就绪”，必须使CPU知道，才能开始数据传输操作。22.1.5　“采集卡+端子板”构成的AI通道1.PCL-812PG采集卡2.ACL-8112PG采集卡1.PCL-812PG采集卡(1)基本规格　由附录2a知道，PCL-812PG采集卡的16路AI通道中的每一路都可以把模拟电压信号转换成12位数字信号。(2)信号连接　见附录2a和附录3a。(3)工作模式　PCL-812PG采集卡把三种触发方式与三种传输方式的搭配称为工作模式。(4)端口寄存器　附录2a给出了PCL-812PG的AI通道和AO通道的各个端口功能、偏移地址和数据格式。2.ACL-8112PG采集卡ACL-8112PG采集卡与

7、PCL-812PG的基本规格相同。但是为模拟量输入输出通道设计了37芯D形连接器，所以这种采集卡的AI通道和AO通道的端子板也必须使用37芯D形连接器。22.1.6　AI通道的程序设计1.AI通道程序的基本流程2.软件触发与查询传输的实现3.字节的拼接和拆分4.信号的编码和解码1.AI通道程序的基本流程1)怎样正确访问到采集卡？2)当前允许哪一路模拟信号进入？3)允许进入的这一路信号需要放大几倍？4)怎样约定