欢迎来到天天文库
浏览记录
ID:50320173
大小:2.40 MB
页数:80页
时间:2020-03-08
《C语言在测量和控制中的应用 教学课件 作者 王彤第4章 数据采集与存储.ppt》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第4章数据采集与存储哈尔滨工业大学航天学院《C语言在测量与控制中的应用》系列课件第四章数据采集计算机内是数字信号,传感器输出多数是模拟电压或电流。模拟信号:是一种连续时间信号,在t>0的时间区间内,除若干个第一类间断点外,都可以给出确定的函数值,幅值的取值也可以是连续的。函数定义在连续的时间区间上,即自变量是连续的,函数的值域也是连续的。数字信号:是一种离散时间信号,只在时间的一些离散点上(如采样时刻)由定义。幅值的取值也是离散的,只能用一组有限字长的数码表示。函数的定义域是离散的,值域也是离散的。4.1A/D转换与D/A转换A/D转换器将模拟信号转换成数字信号D/A转换器
2、将数字信号转换成模拟信号传感器计算机A/DD/A非电物理量模拟电信号数字信号数字信号模拟电信号A/D转换器A/D转换可看作:采样、量化和编码的过程。0T2TkTt....tx(t)x*(t)TT---采样周期单位sfs=1/T采样频率单位Hzs=2fs=2/T采样角频率单位弧度/秒量化量化:用有限字长的一组数去逼近离散模拟信号的幅值。计算机内,任何数值都可以表示成二进制数字量最低位的整数倍。数字量最低位所代表的数值称为量化单位或量化当量q。若A/D的字长为N位q=1/2NN=828=256q=1/256N=10210=1024q=1/1024N=12212=4096q
3、=1/4096N=16216=65536q=1/65536字长越长,分辨率越高。A/D所允许模拟信号幅值变化的全部范围,只能用2N个有限的数值表示。编码编码:将量化后的数值变成按某种规律编码的二进制数,如原码,反码,补码,偏移码,BCD码等。使用接口是要搞清其编码规则,若接口编码与计算所用数据类型编码规则不同,要进行编码的变换。A/D转换需要时间,>1ms为低速,1ms~1s为中速,<1s为高速。字长8位低分辨率10~16位中高分辨率D/A转换D/A转换可看成解码和保持的过程。解码:根据D/A的编码规则,将数字量折算成电压或电流值(仅是采样时刻的)。0T2T3T4Tt保
4、持:解决采样时刻之间的插值问题,常用零阶保持器,常值外推。零阶保持器4.2接口的编码与变换计算机内部的数都使用二进制数表示,编码不同,一组二进制数表示的数值或含义也不同。二进制码无符号数BCD码1101格雷码原码有符号数反码补码偏移码13非法9-5-2-3+5原码通常,计算机内有符号定点数的最高位(MSB)是符号位,表示正、负;后面是数值位,表明绝对值的大小。0正数1负数MSB=数值位=绝对值的无符号二进制码00011111B=+3110011111B=-31反码0正数1负数MSB=数值位=正数:绝对值的无符号二进制码负数:绝对值的无符号二进制码取反00011111B=+3
5、111100000B=-31补码0正数1负数MSB=数值位=正数:绝对值的无符号二进制码负数:绝对值的无符号二进制码取反,末位加100011111B=+3111100001B=-31分数二进制码在分数二进制码中,每个数值位的权用满刻度的分数表示,满刻度为1。n位分数二进制码,从左到右第一位即最高位的权为2-1,第n位即最低位的权为2-n。4位分数二进制码MSB第2位第3位LSB权1/21/41/81/1600011/16=0.062500102/16=0.12501004/16=0.2510008/16=0.5111115/16=0.9375分数补码有符号的定点小数可用分数
6、补码表示。分数补码从左到右第一位即最高位MSB是符号位,0表示正数,1表示负数。第2位的权为2-1,第n位即最低位LSB的权为2-n+1。4位分数补码MSB第2位第3位LSB权符号位1/21/41/80111+7/8=+0.8750001+1/8=+0.125000001111-1/8=-0.1251000-8/8=-1.0一个A/D、D/A接口板的例子A/D10bit-2.560V~+2.555VD/A8bit-2.56V~+2.54VD/A的分辨率比A/D少两位,A/D只能输出8位,低2位舍去。从分数补码的角度考虑,舍去的低2位只是很小的零头。并不意味着输出信号仅为输入
7、的1/4,只是相当量化的误差大了。A/D1bit→5mVD/A1bit→20mV偏移码1正数0负数MSB=数值位=正数:绝对值的无符号二进制码负数:绝对值的无符号二进制码取反,末位加110011111B=+3101100001B=-31格雷码格雷码亦称反射二进制码,常用于数字测量元件,如光电码盘,光栅。格雷码从一个数变到相邻的另一个数,只改变一位。当变化位产生错误时,产生的误差最小。01延时01震荡电平变化时,读数容易出错!格雷码与二进制码的比较十进制数二进制码格雷码0000000001000100012001
此文档下载收益归作者所有