微機(jī)控制技術(shù)第二章新20150315

1、1本章學(xué)習(xí)要求本章學(xué)習(xí)要求1 1了解輸入輸出接口和過程通道的作用，了解輸入輸出接口和過程通道的作用，熟悉常用熟悉常用A/DA/D、D/AD/A和接口芯片的應(yīng)用。和接口芯片的應(yīng)用。2 2掌握常用數(shù)字量輸入輸出通道和掌握常用數(shù)字量輸入輸出通道和模擬量模擬量輸入輸出通道的設(shè)計和應(yīng)用。輸入輸出通道的設(shè)計和應(yīng)用。2一、接口、通道及其功能一、接口、通道及其功能 1. 1. I/OI/O接口電路接口電路 為什么需要I/O接口（電路）？微機(jī)的外部設(shè)備多種多樣工作原理、驅(qū)動方式、信息格式、以及工作速度方面彼此差別很大它們不能與CPU直接相連必須經(jīng)過中間電路再與系統(tǒng)相連這部分電路被稱為I/O接口電路多種外設(shè)多種外

2、設(shè)3什么是什么是I/O接口（電路）？接口（電路）？I/O接口是位于系統(tǒng)與外設(shè)間、用來協(xié)助完成接口是位于系統(tǒng)與外設(shè)間、用來協(xié)助完成數(shù)據(jù)傳送和控制任務(wù)的數(shù)據(jù)傳送和控制任務(wù)的電路電路。PC機(jī)系統(tǒng)板的可編程接口芯片、機(jī)系統(tǒng)板的可編程接口芯片、I/O總線槽的總線槽的電路板（適配器）都是接口電路。電路板（適配器）都是接口電路。CPU接口接口電路電路I/O設(shè)備設(shè)備 對輸入輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行緩沖和鎖存。對輸入輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行緩沖和鎖存。輸出接口有輸出接口有鎖存環(huán)節(jié)鎖存環(huán)節(jié)；輸入接口有；輸入接口有緩沖環(huán)節(jié)緩沖環(huán)節(jié) 對信號的形式和數(shù)據(jù)的格式進(jìn)行變對信號的形式和數(shù)據(jù)的格式進(jìn)行變換。換。 微機(jī)直接處理：微機(jī)直接處理：數(shù)字量、開

3、關(guān)量、脈沖量數(shù)字量、開關(guān)量、脈沖量 對對I/O端口端口進(jìn)行尋址。進(jìn)行尋址。 與與CPU和和I/O設(shè)備進(jìn)行聯(lián)絡(luò)。設(shè)備進(jìn)行聯(lián)絡(luò)。I/OI/O接口的主要功能接口的主要功能: :5一、接口、通道及其功能一、接口、通道及其功能 2. 2. I/OI/O通道通道 I/OI/O通道也稱為過程通道。它是計算機(jī)和控制對象之間信通道也稱為過程通道。它是計算機(jī)和控制對象之間信息傳送和變換的連接通道。息傳送和變換的連接通道。 計算機(jī)要實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)機(jī)械、生產(chǎn)過程的控制，就必須采集計算機(jī)要實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)機(jī)械、生產(chǎn)過程的控制，就必須采集現(xiàn)場控制對象的各種參量，這些參量分兩類：一是模擬量，現(xiàn)場控制對象的各種參量，這些參量分兩類：一

4、是模擬量，即時間上和數(shù)值上都連續(xù)變化的物理量，如溫度、壓力、流即時間上和數(shù)值上都連續(xù)變化的物理量，如溫度、壓力、流量、速度、位移等。二是數(shù)字量量、速度、位移等。二是數(shù)字量( (或開關(guān)量或開關(guān)量) )，即時間上和數(shù)，即時間上和數(shù)值上都不連續(xù)的量。如表示開關(guān)閉合或斷開二個狀態(tài)的開關(guān)值上都不連續(xù)的量。如表示開關(guān)閉合或斷開二個狀態(tài)的開關(guān)量，按一定編碼的數(shù)字量和串行脈沖列等量，按一定編碼的數(shù)字量和串行脈沖列等。 6 二、二、I/OI/O信號的種類信號的種類 在微機(jī)控制系統(tǒng)或微機(jī)系統(tǒng)中，主機(jī)和外圍設(shè)備間在微機(jī)控制系統(tǒng)或微機(jī)系統(tǒng)中，主機(jī)和外圍設(shè)備間所交換的信息通常分為數(shù)據(jù)信息、狀態(tài)信息和控制信息所交換的信息

5、通常分為數(shù)據(jù)信息、狀態(tài)信息和控制信息三類。三類。 1. 1.數(shù)據(jù)信息：數(shù)據(jù)信息：數(shù)字量數(shù)字量 ，模擬量模擬量，開關(guān)量開關(guān)量 ，脈沖量脈沖量 2.2.狀態(tài)信息狀態(tài)信息 ：狀態(tài)信息是外圍設(shè)備通過接口向狀態(tài)信息是外圍設(shè)備通過接口向CPU提提供的反映外圍設(shè)備所處工作狀態(tài)的信息。它作為兩者交供的反映外圍設(shè)備所處工作狀態(tài)的信息。它作為兩者交換信息的聯(lián)絡(luò)信號。換信息的聯(lián)絡(luò)信號。 3.3.控制信息控制信息 ：控制信息是控制信息是CPU通過接口傳送給外圍設(shè)通過接口傳送給外圍設(shè)備、用于控制的信息。備、用于控制的信息。 72.3.1. 2.3.1. 微型計算機(jī)系統(tǒng)微型計算機(jī)系統(tǒng)I/OI/O端口與地址分配端口與地址分

6、配 1.I/O1.I/O端口及端口及I/OI/O操作操作 （1 1）數(shù)據(jù)端口）數(shù)據(jù)端口 （2 2）狀態(tài)端口）狀態(tài)端口 （3 3）命令端口）命令端口 2. I/O2. I/O端口編址方式端口編址方式 （1 1）統(tǒng)一編址）統(tǒng)一編址 （2 2）獨(dú)立編址）獨(dú)立編址 為了保存為了保存CPU與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)、狀態(tài)和控制信息，與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)、狀態(tài)和控制信息，接口電路內(nèi)部設(shè)置接口電路內(nèi)部設(shè)置若干寄存器若干寄存器，用以保存這些信息。，用以保存這些信息。CPU按照一定尋址方式讀寫訪問寄存器。按照一定尋址方式讀寫訪問寄存器。2.3.1. 2.3.1. 微型計算機(jī)系統(tǒng)微型計算機(jī)系統(tǒng)I/OI/O端口與地址分配端口與地

7、址分配 2. 2. I/OI/O端口編址方式端口編址方式 （1 1）統(tǒng)一編址）統(tǒng)一編址 （2 2）獨(dú)立編址）獨(dú)立編址專門專門I/O指令指令+單獨(dú)地址單獨(dú)地址存儲器地址較長，增加了譯碼的復(fù)雜程度地址長度短，譯地址長度短，譯碼簡單，效率高碼簡單，效率高2.3.2 I/O2.3.2 I/O端口地址譯碼技術(shù)端口地址譯碼技術(shù)916位地址，8位數(shù)據(jù)讀操作的總線周期設(shè)置地址設(shè)置地址設(shè)置操作設(shè)置操作讀寫操作讀寫操作操作結(jié)束操作結(jié)束慢速慢速I/O等待等待2.3.2 I/O2.3.2 I/O端口地址譯碼技術(shù)端口地址譯碼技術(shù) 譯碼電路不僅與地址信號有關(guān)，而且與控制信號有關(guān)。譯碼電路不僅與地址信號有關(guān)，而且與控制信號

8、有關(guān)。 其中，其中，ISAISA總線中，使用總線中，使用A0A0A9 A9 、IOWIOW、IOR IOR 等信號組合。等信號組合。 10過程通道板卡過程通道板卡總線地址信號數(shù)據(jù)信號控制信號外設(shè)接口板卡外設(shè)接口板卡接口板卡接口板卡2.3.2 I/O2.3.2 I/O端口地址譯碼技術(shù)端口地址譯碼技術(shù) 譯碼電路不僅與地址信號有關(guān)，而且與控制信號有關(guān)。譯碼電路不僅與地址信號有關(guān)，而且與控制信號有關(guān)。 其中，其中，ISAISA總線中，使用總線中，使用A0A0A9 A9 、IOWIOW、IOR IOR 等信號組合。等信號組合。 11過程通道板卡過程通道板卡總線地址信號數(shù)據(jù)信號控制信號選中選中引腳引腳數(shù)據(jù)

9、數(shù)據(jù)引腳引腳控制控制引腳引腳外設(shè)接口板卡外設(shè)接口板卡2.3.2 I/O2.3.2 I/O端口地址譯碼技術(shù)端口地址譯碼技術(shù)2.I/O2.I/O端口地址譯碼方法及電路形式端口地址譯碼方法及電路形式12過程通道板卡過程通道板卡1高位地址控制信號選中選中引腳引腳過程通道板卡過程通道板卡2選中選中引腳引腳接口內(nèi)部接口內(nèi)部地址地址接口內(nèi)部接口內(nèi)部地址地址低位地址總線傳輸芯片芯片芯片芯片板卡內(nèi)部地址譯碼電路132.3.2 I/O2.3.2 I/O端口地址譯碼技術(shù)端口地址譯碼技術(shù)2.I/O2.I/O端口地址譯碼方法及電路形式端口地址譯碼方法及電路形式 （1 1）固定地址譯碼）固定地址譯碼或或與3-8譯碼器確定

10、地址字段選中芯片端口142.3.2 I/O2.3.2 I/O端口地址譯碼技術(shù)端口地址譯碼技術(shù)2.I/O2.I/O端口地址譯碼方法及電路形式端口地址譯碼方法及電路形式 （1 1）固定地址譯碼）固定地址譯碼74HCT3274HCT212.3.2 I/O2.3.2 I/O端口地址譯碼技術(shù)端口地址譯碼技術(shù)2.I/O2.I/O端口地址譯碼方法及電路形式端口地址譯碼方法及電路形式 （1 1）固定地址譯碼）固定地址譯碼74HCT138162.3.2 I/O2.3.2 I/O端口地址譯碼技術(shù)端口地址譯碼技術(shù)2.I/O2.I/O端口地址譯碼方法及電路形式端口地址譯碼方法及電路形式 （1 1）固定地址譯碼）固定地

11、址譯碼AENA3A9A0A2片選信號17過程通道板卡過程通道板卡1選中選中引腳引腳接口內(nèi)部接口內(nèi)部地址地址芯片芯片過程通道板卡過程通道板卡2選中選中引腳引腳接口內(nèi)部接口內(nèi)部地址地址芯片芯片總線上插入相同的通道板卡？18邏輯開關(guān)19數(shù)據(jù)比較器74LS68820地址編碼：211.1.板選譯碼與板內(nèi)譯碼板選譯碼與板內(nèi)譯碼2.2.總線驅(qū)動及邏輯控制總線驅(qū)動及邏輯控制3.3.端口及其讀寫控制端口及其讀寫控制邏輯開關(guān)電路數(shù)據(jù)比較器數(shù)據(jù)緩沖器反相端傳輸器板選譯碼板內(nèi)譯碼板內(nèi)端口讀寫控制讀寫控制221.1.板選譯碼與板內(nèi)譯碼板選譯碼與板內(nèi)譯碼2.2.總線驅(qū)動及邏輯控制總線驅(qū)動及邏輯控制3.3.端口及其讀寫控制

12、端口及其讀寫控制74HCT245231.1.板選譯碼與板內(nèi)譯碼板選譯碼與板內(nèi)譯碼2.2.總線驅(qū)動及邏輯控制總線驅(qū)動及邏輯控制3.3.端口及其讀寫控制端口及其讀寫控制74HCT125241.1.板選譯碼與板內(nèi)譯碼板選譯碼與板內(nèi)譯碼2.2.總線驅(qū)動及邏輯控制總線驅(qū)動及邏輯控制3.3.端口及其讀寫控制端口及其讀寫控制74HC04251.1.板選譯碼與板內(nèi)譯碼板選譯碼與板內(nèi)譯碼2.2.總線驅(qū)動及邏輯控制總線驅(qū)動及邏輯控制3.3.端口及其讀寫控制端口及其讀寫控制261.1.板選譯碼與板內(nèi)譯碼板選譯碼與板內(nèi)譯碼2.2.總線驅(qū)動及邏輯控制總線驅(qū)動及邏輯控制3.3.端口及其讀寫控制端口及其讀寫控制板選譯碼板選

13、譯碼271.1.板選譯碼與板內(nèi)譯碼板選譯碼與板內(nèi)譯碼2.2.總線驅(qū)動及邏輯控制總線驅(qū)動及邏輯控制3.3.端口及其讀寫控制端口及其讀寫控制板內(nèi)譯碼板內(nèi)譯碼281.1.板選譯碼與板內(nèi)譯碼板選譯碼與板內(nèi)譯碼2.2.總線驅(qū)動及邏輯控制總線驅(qū)動及邏輯控制3.3.端口及其讀寫控制端口及其讀寫控制讀寫控制讀寫控制29一、數(shù)字量輸入接口一、數(shù)字量輸入接口技術(shù)技術(shù) 1.1.數(shù)字量輸入接口數(shù)字量輸入接口 對生產(chǎn)過程進(jìn)行控制，往往要收對生產(chǎn)過程進(jìn)行控制，往往要收集生產(chǎn)過程狀態(tài)信息，根據(jù)狀態(tài)信息，集生產(chǎn)過程狀態(tài)信息，根據(jù)狀態(tài)信息，再給出控制量，因此，可用三態(tài)門緩再給出控制量，因此，可用三態(tài)門緩沖器沖器7474LS24

14、4LS244取得狀態(tài)信息。經(jīng)過端取得狀態(tài)信息。經(jīng)過端口地址譯碼，得到片選信號口地址譯碼，得到片選信號當(dāng)在當(dāng)在執(zhí)行執(zhí)行ININ指令周期時，產(chǎn)生指令周期時，產(chǎn)生IORIOR信號，信號，則被測的狀態(tài)信息可通過三態(tài)門送到則被測的狀態(tài)信息可通過三態(tài)門送到PCPC總線工業(yè)控制機(jī)的數(shù)據(jù)總線，然后總線工業(yè)控制機(jī)的數(shù)據(jù)總線，然后裝入裝入ALAL寄存器，設(shè)片選端口地址為寄存器，設(shè)片選端口地址為portport可用如下指令來完成取數(shù)。可用如下指令來完成取數(shù)。MOV DX portMOV DX portIN AL DXIN AL DX由總線和譯碼由總線和譯碼電路產(chǎn)生電路產(chǎn)生3074LS24431一、數(shù)字量輸入接口一、

15、數(shù)字量輸入接口技術(shù)技術(shù) 輸入指令輸入指令（IN：將外設(shè)數(shù)據(jù)傳送給將外設(shè)數(shù)據(jù)傳送給CPU內(nèi)的內(nèi)的AL/AX）IN AL,21H ; 字節(jié)輸入字節(jié)輸入IN AL,DX ;字節(jié)輸入字節(jié)輸入IN AX,003FH ;字輸入字輸入IN AX,DX ;字輸入字輸入演示32一、數(shù)字量輸入接口一、數(shù)字量輸入接口技術(shù)技術(shù) 2.2.數(shù)字量輸出接口數(shù)字量輸出接口 當(dāng)對生產(chǎn)過程進(jìn)行控制時，一當(dāng)對生產(chǎn)過程進(jìn)行控制時，一般控制狀態(tài)需進(jìn)行保持，這時輸出般控制狀態(tài)需進(jìn)行保持，這時輸出就要鎖存。因此可用就要鎖存。因此可用7474LS273LS273作為作為8 8位輸出鎖存口，對狀態(tài)輸出信號進(jìn)位輸出鎖存口，對狀態(tài)輸出信號進(jìn)行鎖存

16、，如圖所示。利用行鎖存，如圖所示。利用IOWIOW的后的后沿產(chǎn)生的上升沿鎖存數(shù)據(jù)。經(jīng)過端沿產(chǎn)生的上升沿鎖存數(shù)據(jù)。經(jīng)過端口地址譯碼，得到片選信號口地址譯碼，得到片選信號CSCS，當(dāng)當(dāng)執(zhí)行執(zhí)行OUTOUT指令周期時，產(chǎn)生指令周期時，產(chǎn)生IOWIOW信號，信號，設(shè)片選端口地址為設(shè)片選端口地址為portport，用以下指用以下指令完成數(shù)據(jù)輸出控制。令完成數(shù)據(jù)輸出控制。 MOV AL MOV AL， DATA DATA MOV DXMOV DX， port port OUT DX, ALOUT DX, AL 由總線和譯碼由總線和譯碼電路產(chǎn)生電路產(chǎn)生33一、數(shù)字量輸入接口一、數(shù)字量輸入接口技術(shù)技術(shù) 2.2

17、.數(shù)字量輸出接口數(shù)字量輸出接口 當(dāng)對生產(chǎn)過程進(jìn)行控制時，一當(dāng)對生產(chǎn)過程進(jìn)行控制時，一般控制狀態(tài)需進(jìn)行保持，這時輸出般控制狀態(tài)需進(jìn)行保持，這時輸出就要鎖存。因此可用就要鎖存。因此可用7474LS273LS273作為作為8 8位輸出鎖存口，對狀態(tài)輸出信號進(jìn)位輸出鎖存口，對狀態(tài)輸出信號進(jìn)行鎖存，如圖所示。利用行鎖存，如圖所示。利用IOWIOW的后的后沿產(chǎn)生的上升沿鎖存數(shù)據(jù)。經(jīng)過端沿產(chǎn)生的上升沿鎖存數(shù)據(jù)。經(jīng)過端口地址譯碼，得到片選信號口地址譯碼，得到片選信號CSCS，當(dāng)當(dāng)執(zhí)行執(zhí)行OUTOUT指令周期時，產(chǎn)生指令周期時，產(chǎn)生IOWIOW信號，信號，設(shè)片選端口地址為設(shè)片選端口地址為portport，用以下

18、指用以下指令完成數(shù)據(jù)輸出控制。令完成數(shù)據(jù)輸出控制。 MOV AL MOV AL， DATA DATA MOV DXMOV DX， port port OUT DX, ALOUT DX, AL 由總線和譯碼由總線和譯碼電路產(chǎn)生電路產(chǎn)生34輸出指令輸出指令（OUT：將將CPU內(nèi)的內(nèi)的AL/AX數(shù)據(jù)傳送給外設(shè)）數(shù)據(jù)傳送給外設(shè)）OUT 3AH,AL ;字節(jié)輸出字節(jié)輸出OUT DX,AL ;字節(jié)輸出字節(jié)輸出OUT 003FH,AX;字輸出字輸出OUT DX,AX ;字輸出字輸出演示演示35二、數(shù)字量輸入通道二、數(shù)字量輸入通道 1. 1. 數(shù)字量輸入通道的結(jié)構(gòu)數(shù)字量輸入通道的結(jié)構(gòu) 數(shù)字量輸入通道主要由輸入

19、緩沖器，輸入調(diào)數(shù)字量輸入通道主要由輸入緩沖器，輸入調(diào)理電路、輸入地址譯碼電路等組成。理電路、輸入地址譯碼電路等組成。 注意與輸入接口的差別！注意與輸入接口的差別！36二、數(shù)字量輸入通道二、數(shù)字量輸入通道 數(shù)字量數(shù)字量( (開關(guān)量開關(guān)量) )輸入通道的功能就是接收外部輸入通道的功能就是接收外部裝置或生產(chǎn)過程的狀態(tài)信號。這些狀態(tài)信號的形式裝置或生產(chǎn)過程的狀態(tài)信號。這些狀態(tài)信號的形式可能是電壓、電流、開關(guān)的觸點(diǎn)，因此引起瞬時高可能是電壓、電流、開關(guān)的觸點(diǎn)，因此引起瞬時高壓、過電壓、接觸抖動等現(xiàn)象。為了將外部開關(guān)量壓、過電壓、接觸抖動等現(xiàn)象。為了將外部開關(guān)量信號輸入到計算機(jī)，必須將現(xiàn)場輸入的狀態(tài)信號經(jīng)

20、信號輸入到計算機(jī)，必須將現(xiàn)場輸入的狀態(tài)信號經(jīng)轉(zhuǎn)換、保護(hù)、濾波、隔離等措施轉(zhuǎn)換成計算機(jī)能夠轉(zhuǎn)換、保護(hù)、濾波、隔離等措施轉(zhuǎn)換成計算機(jī)能夠接收的邏輯信號，這些功能稱為信號調(diào)理。下面針接收的邏輯信號，這些功能稱為信號調(diào)理。下面針對不同點(diǎn)情況分別介紹相應(yīng)的對不同點(diǎn)情況分別介紹相應(yīng)的信號調(diào)理技術(shù)信號調(diào)理技術(shù)。 37二、數(shù)字量輸入通道二、數(shù)字量輸入通道 1.1.小功率輸入調(diào)理電路小功率輸入調(diào)理電路前沿抖動前沿抖動后沿抖動后沿抖動鍵穩(wěn)定鍵穩(wěn)定鍵按下鍵按下利用利用積分積分電路電路利用觸發(fā)器特點(diǎn)利用觸發(fā)器特點(diǎn)39二、數(shù)字量輸入通道二、數(shù)字量輸入通道 2 2大功率輸入調(diào)理電路大功率輸入調(diào)理電路 輸出地輸出地輸入地輸

21、入地40三、數(shù)字量輸出通道三、數(shù)字量輸出通道 1.1.數(shù)字量輸出通道的結(jié)構(gòu)數(shù)字量輸出通道的結(jié)構(gòu) 注意與輸出接口的差別！注意與輸出接口的差別！41三、數(shù)字量輸出通道三、數(shù)字量輸出通道 2.2.輸出驅(qū)動電路輸出驅(qū)動電路 (1) (1)小功率直流驅(qū)動電路小功率直流驅(qū)動電路A.A.功率晶體管輸出驅(qū)動繼電器電路功率晶體管輸出驅(qū)動繼電器電路 注意干擾！注意干擾！ 續(xù)流二極管續(xù)流二極管在功率晶體管關(guān)在功率晶體管關(guān)閉時，為繼電器閉時，為繼電器線圈產(chǎn)生的反電線圈產(chǎn)生的反電動勢提供旁路通動勢提供旁路通道，保護(hù)晶體管道，保護(hù)晶體管。半導(dǎo)體基礎(chǔ)半導(dǎo)體基礎(chǔ)1.1.空間電荷區(qū)中沒有載流子。空間電荷區(qū)中沒有載流子。2.2.

22、空間電荷區(qū)中內(nèi)電場阻礙空間電荷區(qū)中內(nèi)電場阻礙P P中中的空穴的空穴. .N區(qū)區(qū) 中的電子（中的電子（都是多都是多子子）向?qū)Ψ竭\(yùn)動（）向?qū)Ψ竭\(yùn)動（擴(kuò)散運(yùn)動擴(kuò)散運(yùn)動）。）。3.3.P 區(qū)中的電子和區(qū)中的電子和 N區(qū)中的空區(qū)中的空穴（穴（都是少子都是少子），數(shù)量有限，因），數(shù)量有限，因此由它們形成的電流很小此由它們形成的電流很小。半導(dǎo)體基礎(chǔ)半導(dǎo)體基礎(chǔ)輸出特性三個區(qū)域的特點(diǎn)輸出特性三個區(qū)域的特點(diǎn):放大區(qū)：放大區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。 即：即： IC= IB , 且且 IC = IB(2) 飽和區(qū)：飽和區(qū)：發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏。 即：即：UCE UB

23、E ， IB IC， UCE 0.3V (3) 截止區(qū)：截止區(qū)： UBE 死區(qū)電壓，死區(qū)電壓， IB=0 ， IC=ICEO 0 45達(dá)林頓復(fù)合管46三、數(shù)字量輸出通道三、數(shù)字量輸出通道 2.2.輸出驅(qū)動電路輸出驅(qū)動電路 (1)(1)小功率直流驅(qū)動電路小功率直流驅(qū)動電路 B. B.達(dá)林頓陣列驅(qū)動繼電器電路達(dá)林頓陣列驅(qū)動繼電器電路( (ULN 2004) ULN 2004) 用于驅(qū)動多個用于驅(qū)動多個小型繼電器小型繼電器繼電器汽車空調(diào)壓縮機(jī)的控制由電磁離合器實(shí)現(xiàn)電磁線圈電磁線圈軸承軸承壓縮機(jī)壓縮機(jī)驅(qū)動軸驅(qū)動軸壓縮機(jī)殼體壓縮機(jī)殼體皮帶輪皮帶輪壓盤壓盤電磁線圈電磁線圈軸承軸承壓縮機(jī)壓縮機(jī)驅(qū)動軸驅(qū)動軸壓

24、縮機(jī)殼體壓縮機(jī)殼體壓盤壓盤皮帶輪皮帶輪繼電器斷開繼電器閉合48三、數(shù)字量輸出通道三、數(shù)字量輸出通道 2.2.輸出驅(qū)動電路輸出驅(qū)動電路 (2) (2)大功率交流驅(qū)動電路大功率交流驅(qū)動電路前、后之間前、后之間沒有直接關(guān)系沒有直接關(guān)系49三、數(shù)字量輸出通道三、數(shù)字量輸出通道 2.2.輸出驅(qū)動電路輸出驅(qū)動電路 (2) (2)大功率交流驅(qū)動電路大功率交流驅(qū)動電路固態(tài)繼電器原理固態(tài)繼電器原理: 固態(tài)繼電器固態(tài)繼電器(Solidstate Relay, SSR)是一種由固態(tài)電子組件是一種由固態(tài)電子組件組成的新型無觸點(diǎn)開關(guān)，利用電子組件（如開關(guān)三極管、雙向可控硅等半組成的新型無觸點(diǎn)開關(guān)，利用電子組件（如開關(guān)三

25、極管、雙向可控硅等半導(dǎo)體組件）的開關(guān)特性，達(dá)到無觸點(diǎn)、無火花、而能接通和斷開電路的目導(dǎo)體組件）的開關(guān)特性，達(dá)到無觸點(diǎn)、無火花、而能接通和斷開電路的目的，因此又被稱為的，因此又被稱為“無觸點(diǎn)開關(guān)無觸點(diǎn)開關(guān)”。50三、數(shù)字量輸出通道三、數(shù)字量輸出通道 2.2.輸出驅(qū)動電路輸出驅(qū)動電路 (2) (2)大功率交流驅(qū)動電路大功率交流驅(qū)動電路（1）1、2為輸入端，為輸入端，3、4為輸出端。為輸出端。R1為限流電阻，為限流電阻，光耦光耦合器將輸入合器將輸入與輸出電路在電氣上隔離開。與輸出電路在電氣上隔離開。1234（2） R2、R3、VT和晶閘管和晶閘管VTH組成組成過零過零檢測電路檢測電路，BR為雙向為雙

26、向整流橋整流橋，由由VTH和和BR用以獲得用以獲得使雙向晶閘管使雙向晶閘管TR開啟開啟的雙向觸發(fā)脈沖，的雙向觸發(fā)脈沖，R5、R6為為分流電阻，分別用來保護(hù)分流電阻，分別用來保護(hù)VTH和和TR，R7和和C組成浪涌吸收網(wǎng)絡(luò)，以吸收組成浪涌吸收網(wǎng)絡(luò)，以吸收電源中帶有的尖峰電壓或浪涌電流，防止對開關(guān)電路產(chǎn)生沖擊或干擾電源中帶有的尖峰電壓或浪涌電流，防止對開關(guān)電路產(chǎn)生沖擊或干擾。單向晶閘管單向晶閘管雙向橋整流管雙向橋整流管雙向晶閘管雙向晶閘管雙向晶閘管與單向晶閘管一樣，也具有觸發(fā)控制特性。但是，其觸發(fā)控制特性與單向晶閘管不同，即無論在陽極和陰極間接入何種極性的電壓，只要在它的控制極上加上一個觸發(fā)脈沖（不

27、管是正還是負(fù)脈沖），都可以使雙向晶閘管導(dǎo)通。52三、數(shù)字量輸出通道三、數(shù)字量輸出通道 2.2.輸出驅(qū)動電路輸出驅(qū)動電路 (2) (2)大功率交流驅(qū)動電路大功率交流驅(qū)動電路1234電路工作過程：電路工作過程： 當(dāng)無信號時，當(dāng)無信號時，GD中的光敏三極管截止，中的光敏三極管截止，VT1是交流電壓零點(diǎn)檢測器，通過是交流電壓零點(diǎn)檢測器，通過R3獲獲得基極電流而飽和導(dǎo)通，將得基極電流而飽和導(dǎo)通，將VTH的門極箝制在低電位而處于關(guān)斷狀態(tài)。的門極箝制在低電位而處于關(guān)斷狀態(tài)。 當(dāng)有輸入信號時，光敏三極管導(dǎo)通，此時當(dāng)有輸入信號時，光敏三極管導(dǎo)通，此時VTH的狀態(tài)由的狀態(tài)由VT1決定，如此電源電決定，如此電源電壓

28、壓大于過零電壓大于過零電壓時，分壓器時，分壓器R3、R2的分壓電壓大于的分壓電壓大于VBE1，VT1飽和導(dǎo)通，飽和導(dǎo)通，VTH門極門極Vg因箝位在低電平而截止，因箝位在低電平而截止，TR的門極因沒有觸發(fā)脈沖而處于關(guān)斷狀態(tài)。只有當(dāng)電源的門極因沒有觸發(fā)脈沖而處于關(guān)斷狀態(tài)。只有當(dāng)電源電壓小于電壓小于VBE1(小小于過零電壓于過零電壓)時時G1截止，截止，VTH門極獲得觸發(fā)信號而導(dǎo)通。在門極獲得觸發(fā)信號而導(dǎo)通。在TR的的門極獲得觸發(fā)脈沖，門極獲得觸發(fā)脈沖，TR就導(dǎo)通。從而接通負(fù)載電源。就導(dǎo)通。從而接通負(fù)載電源。 當(dāng)輸入信號關(guān)斷后當(dāng)輸入信號關(guān)斷后GD中光敏三極管截止，中光敏三極管截止，G1飽和導(dǎo)通使飽和

29、導(dǎo)通使VTH門極箝位在低電門極箝位在低電平而關(guān)斷，但是此時平而關(guān)斷，但是此時TR仍保持導(dǎo)通狀態(tài)，負(fù)載上仍有電流流過，直到負(fù)載電流隨著仍保持導(dǎo)通狀態(tài)，負(fù)載上仍有電流流過，直到負(fù)載電流隨著VAC減小到小于雙向晶閘管減小到小于雙向晶閘管TR的維持電流后才會自行關(guān)斷，切斷負(fù)載電流。的維持電流后才會自行關(guān)斷，切斷負(fù)載電流。VBE1VgVp53研華PCL-730板卡組成框圖54程序設(shè)計舉例程序設(shè)計舉例( (基地址設(shè)為基地址設(shè)為220H)220H)：PCL-730PCL-730板卡的開關(guān)量輸入板卡的開關(guān)量輸入/ / 輸出都只需要二條指令就可以完成。輸出都只需要二條指令就可以完成。C C語言程序如下：語言程序

30、如下：outportb(0 x220outportb(0 x220，Ox55) Ox55) ；/奇數(shù)通道輸出低電平，低奇數(shù)通道輸出低電平，低8 8位。位。outportb(Ox221outportb(Ox221，0 x55)0 x55)； /奇數(shù)通道輸出低電平，高奇數(shù)通道輸出低電平，高8 8位。位。inportb(Ox220)inportb(Ox220)； /輸入通道輸入通道0707的電平狀態(tài)。的電平狀態(tài)。inportb(Ox221)inportb(Ox221)； /輸入通道輸入通道815815的電平狀態(tài)。的電平狀態(tài)。匯編語言程序如下：匯編語言程序如下：MOV DXMOV DX， 220H22

31、0HMOV ALMOV AL， 55H55HOUT DXOUT DX， ALALMOV DXMOV DX， 221H221H OUT DXOUT DX， ALALMOV DXMOV DX， 220H220HIN ALIN AL， DX DX MOV AHMOV AH， ALALMOV DXMOV DX， 221H221HIN ALIN AL， DXDX552.3.1 2.3.1 模擬量輸入通道的組成模擬量輸入通道的組成 由五部分組成。由五部分組成。561.1.信號調(diào)理電路信號調(diào)理電路 信號調(diào)理電路：信號調(diào)理電路：主要通過非電量的轉(zhuǎn)換、信號的變換、放主要通過非電量的轉(zhuǎn)換、信號的變換、放大、濾波、

32、線性化、共模抑制及隔離等方法，將非電量和非標(biāo)大、濾波、線性化、共模抑制及隔離等方法，將非電量和非標(biāo)準(zhǔn)的電信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號。準(zhǔn)的電信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號。（1 1）非電信號的檢測）非電信號的檢測不平衡電橋不平衡電橋00pt( )( )RtRttRR 57（2 2）信號放大電路）信號放大電路 1)1)基于基于ILC7650ILC7650的前置放大電路的前置放大電路ILC7650的前置放大電路運(yùn)算放大器主要考慮：精度要求，速度要求，幅度要求58 AD526 AD526是可通過軟件對增益進(jìn)行編程的單端輸入的儀用放大器，是可通過軟件對增益進(jìn)行編程的單端輸入的儀用放大器，器件本身所提供的增益是器件本

33、身所提供的增益是xlxl、x2x2、x4x4、x8x8、x16x16等五擋。等五擋。AD526AD526可以在透明與鎖存兩種模式下工作。（表可以在透明與鎖存兩種模式下工作。（表2-22-2提供狀態(tài)表）提供狀態(tài)表） 透明模式是透明模式是1313腳腳CLKCLK端接地。端接地。 鎖存模式是鎖存模式是CLKCLK內(nèi)邏輯信號提供。內(nèi)邏輯信號提供。59二、二、I/V變換變換 送變器輸出的信號為送變器輸出的信號為010mA或或420mA的統(tǒng)一信號，需的統(tǒng)一信號，需要經(jīng)過要經(jīng)過I/V變換變成電壓信號后才能處理。變換變成電壓信號后才能處理。 1.1.無源無源I/VI/V變換變換 無源無源I/V變換主要是利用無

34、源器件電阻來實(shí)現(xiàn)，并加濾波和變換主要是利用無源器件電阻來實(shí)現(xiàn)，并加濾波和輸出限幅等保護(hù)措施，如圖所示。輸出限幅等保護(hù)措施，如圖所示。 R1、R2為為精密電阻，精密電阻，C為低漏為低漏電電容。電電容。輸出輸出為標(biāo)準(zhǔn)為標(biāo)準(zhǔn)信號！信號！60二、二、I/V變換變換 2.2.有源有源I/VI/V變換變換 R2為精密電阻，阻值為為精密電阻，阻值為250，通過取樣電阻，通過取樣電阻R2，將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信，將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。取號。取R3=1K，Rf設(shè)定為設(shè)定為4.7K電位器電位器，通過調(diào)整通過調(diào)整Rf的值，可使的值，可使010mA輸輸入對應(yīng)于入對應(yīng)于05V的電壓輸出。的電壓輸出。420mA 輸入

35、對應(yīng)于輸入對應(yīng)于15V的電壓輸出。的電壓輸出。輸出輸出為標(biāo)準(zhǔn)為標(biāo)準(zhǔn)信號！信號！612.3.3 多路轉(zhuǎn)換器 多路轉(zhuǎn)換器又稱多路開關(guān)，多路開關(guān)是用來切換模擬電壓多路轉(zhuǎn)換器又稱多路開關(guān)，多路開關(guān)是用來切換模擬電壓信號的關(guān)鍵元件。常用的多路開關(guān)有信號的關(guān)鍵元件。常用的多路開關(guān)有CD4051CD4051（或（或MC14051MC14051）、）、AD7501AD7501、LF13508LF13508等等 622.4.4 采樣、量化及采樣保持器1.信號的采樣62 采樣過程如采樣過程如圖所示。按一定圖所示。按一定的時間隔的時間隔T T，把時把時間上連續(xù)和幅值間上連續(xù)和幅值上也連續(xù)的模擬上也連續(xù)的模擬信號，轉(zhuǎn)

36、變成在信號，轉(zhuǎn)變成在時刻時刻0 0、T T、2T2TkTkT的一連的一連串脈沖輸入信號串脈沖輸入信號的過程稱為的過程稱為采樣采樣過程。過程。 保持保持信號信號采樣采樣過程過程631.1.信號的采樣信號的采樣 從信號的采樣過程可知，經(jīng)過采樣，不是取全部時間從信號的采樣過程可知，經(jīng)過采樣，不是取全部時間上的信號值，而是取某些時間上的值。這樣處理后會不會上的信號值，而是取某些時間上的值。這樣處理后會不會造成信號的丟失呢？香農(nóng)（造成信號的丟失呢？香農(nóng)（ShannonShannon）采樣定理指出：如采樣定理指出：如果模擬信號（包括噪聲干擾在內(nèi)）頻譜的最高頻率為果模擬信號（包括噪聲干擾在內(nèi)）頻譜的最高頻率

37、為f fmaxmax，只要按照采樣頻率只要按照采樣頻率f2ff2fmaxmax進(jìn)行采樣，那么采樣信號進(jìn)行采樣，那么采樣信號y(t)y(t)* *就能唯一地復(fù)現(xiàn)就能唯一地復(fù)現(xiàn)y(t)y(t)。采樣定理給出了采樣定理給出了y(t)y(t)* *唯一地復(fù)現(xiàn)唯一地復(fù)現(xiàn)y(t)y(t)所必需的最低采樣頻率。實(shí)際應(yīng)用中，常取所必需的最低采樣頻率。實(shí)際應(yīng)用中，常取f(5f(510)f10)fmaxmax，甚至更高。甚至更高。 64三、三、采樣量化及常用的保持器采樣量化及常用的保持器 2.2.量化量化 所謂所謂量化量化，就是采用一組數(shù)碼（如二進(jìn)制碼）來逼近離散模，就是采用一組數(shù)碼（如二進(jìn)制碼）來逼近離散模擬信

38、號的幅值，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。擬信號的幅值，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。將采樣信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信將采樣信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的過程稱為量化過程號的過程稱為量化過程，執(zhí)行量化動作的裝置是，執(zhí)行量化動作的裝置是A/DA/D轉(zhuǎn)換器。字轉(zhuǎn)換器。字長長n n的的A/DA/D轉(zhuǎn)換器把轉(zhuǎn)換器把y yminminy ymaxmax范圍內(nèi)變化的采樣信號，變換為數(shù)字范圍內(nèi)變化的采樣信號，變換為數(shù)字0 02 2n n1,1,其最低有效位（其最低有效位（LSBLSB）所對應(yīng)的模擬量所對應(yīng)的模擬量q q稱為量化單位。稱為量化單位。 q=(y q=(ymaxmax-y-yminmin)/(2)/(2n n-1)-1) 量化過程實(shí)際上是

39、一個用量化過程實(shí)際上是一個用q q去度量采樣值幅值高低的小數(shù)歸去度量采樣值幅值高低的小數(shù)歸整過程整過程。由于量化過程是一個小數(shù)歸整過程，因而存在量化誤差，由于量化過程是一個小數(shù)歸整過程，因而存在量化誤差，量化誤差為量化誤差為1/21/2q q。 65四、四、采樣量化及常用的保持器采樣量化及常用的保持器 3.3.采樣保持器采樣保持器 (1) (1)孔徑時間和孔徑誤差的消除孔徑時間和孔徑誤差的消除 在模擬量輸入通道中，在模擬量輸入通道中，A/DA/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量總是需要一定的時間。完成一次總是需要一定的時間。完成一次A/DA/D轉(zhuǎn)換所需要的時間稱之為轉(zhuǎn)換

40、所需要的時間稱之為孔孔徑時間徑時間。對于隨時間變化的模擬信號來說，孔徑時間決定了每一。對于隨時間變化的模擬信號來說，孔徑時間決定了每一個采樣時刻的最大轉(zhuǎn)換誤差，即為個采樣時刻的最大轉(zhuǎn)換誤差，即為孔徑誤差孔徑誤差。 孔徑時間孔徑時間可能誤差可能誤差取取 ：則得原點(diǎn)處轉(zhuǎn)換的不確定電壓誤差為：則得原點(diǎn)處轉(zhuǎn)換的不確定電壓誤差為663.3.采樣保持器采樣保持器孔徑時間和孔徑誤差的消除孔徑時間和孔徑誤差的消除 sinmuUtcos2cosmmduUtUftdt/1002100A DmuftU在原點(diǎn)上：在原點(diǎn)上：2muUft/A Dtt /2mA DuUft 67三、三、采樣量化及常用的保持器采樣量化及常用

41、的保持器 3.3.采樣保持器采樣保持器 (2) (2)采樣保持原理采樣保持原理 采樣時，采樣時，K K閉合，閉合，V VININ通過通過A A1 1對對C CH H快速充電，快速充電，V VOUTOUT跟隨跟隨V VININ；保持保持期間，期間，K K斷開，由于斷開，由于A A2 2的輸入阻抗很高，理想情況下的輸入阻抗很高，理想情況下V VOUTOUTV VC C保持保持不變，采樣保持器一旦進(jìn)入保持期，便應(yīng)立即啟動不變，采樣保持器一旦進(jìn)入保持期，便應(yīng)立即啟動A/DA/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器，保證保證A/DA/D轉(zhuǎn)換期間輸入恒定。轉(zhuǎn)換期間輸入恒定。 輸入輸入緩沖器緩沖器采樣采樣開關(guān)開關(guān)保持保持電容電容

42、輸入輸入緩沖器緩沖器683.3.采樣保持器采樣保持器（3 3）常用的采樣保持器）常用的采樣保持器 常用的集成采樣保持器有常用的集成采樣保持器有LF398LF398、AD582AD582等，等，LF398LF398的的采樣控制電平為采樣控制電平為“1 1”，保持電平為，保持電平為“0 0”，AD582AD582相反。引腳排相反。引腳排列如下圖所示。列如下圖所示。69 A/DA/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)有轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)有: : 轉(zhuǎn)換時間：轉(zhuǎn)換時間：指完成一次模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換所需要的時間。指完成一次模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換所需要的時間。 分辨率：分辨率：指指A/DA/D轉(zhuǎn)換器可轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的最小電壓

43、（量化階轉(zhuǎn)換器可轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的最小電壓（量化階梯），通常用數(shù)字量的位數(shù)梯），通常用數(shù)字量的位數(shù)n(n(字長字長) )來表示，如來表示，如8 8位、位、1212位、位、1616位等。位等。 線性誤差線性誤差：理想轉(zhuǎn)換特性理想轉(zhuǎn)換特性( (量化特性量化特性) )應(yīng)該是線性的，但實(shí)際應(yīng)該是線性的，但實(shí)際轉(zhuǎn)換特征并非如此。在滿量程輸入范圍內(nèi)，偏離理想轉(zhuǎn)換特性轉(zhuǎn)換特征并非如此。在滿量程輸入范圍內(nèi)，偏離理想轉(zhuǎn)換特性的最大誤差定義為線性誤差。的最大誤差定義為線性誤差。 量程：量程：即所能轉(zhuǎn)換的輸入電壓范圍，即所能轉(zhuǎn)換的輸入電壓范圍， 對基準(zhǔn)電源的要求：對基準(zhǔn)電源的要求：基準(zhǔn)電源的精度對整個系統(tǒng)的精度產(chǎn)生基準(zhǔn)

44、電源的精度對整個系統(tǒng)的精度產(chǎn)生很大影響。很大影響。70A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 1.81.8位位A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器ADC0809ADC0809 71一、一、A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 1.81.8位位A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器ADC0809 ADC0809 72電子開關(guān)：電子開關(guān)：d d11接接“- -”;d=0 ;d=0 接接“+ +”不論不論d d接哪端（虛地或?qū)嵉兀?，各支路電流不變。接哪端（虛地或?qū)嵉兀?，各支路電流不變。電阻網(wǎng)絡(luò)：實(shí)現(xiàn)按權(quán)展開；電阻網(wǎng)絡(luò)：實(shí)現(xiàn)按權(quán)展開；電子開關(guān)電子開關(guān): : 給定數(shù)字量；給定數(shù)字量；求和電路求和電路: : 完成模擬量相加。完成模擬量相加。電路結(jié)構(gòu)組成電路

45、結(jié)構(gòu)組成Successive approximation register (SAR)73數(shù)字量模擬量MSBLSB1 1 1 1 1 1 1 1Uref2562551 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 0 0 00Uref256128Uref256174 逐次逼近型逐次逼近型A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 工作原理工作原理 逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器采用中分比較原理中分比較原理。初態(tài)時使逐次比較寄存器置為全0，轉(zhuǎn)換開始時： 逐次逼近型逐次逼近型A/DA/D轉(zhuǎn)換器框圖轉(zhuǎn)換器框圖l 重復(fù)以上步驟，順序比較順序比較逐次逼近寄存器的次高位次高位，經(jīng)過8次比較后，逐次逼近

46、寄存器中的值即為A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量，如圖所示。若比較結(jié)果ViVo,控制邏輯使逐次逼近寄存器的最高位置保持； 若比較結(jié)果ViVo,控制邏輯使逐次逼近寄存器的最高位置清零；l 控制邏輯使其最高位最高位為1，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后得到模擬電壓Vo=1/2Vref，Vo在比較器中與Vi進(jìn)行比較。75一、一、A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 1. 81. 8位位A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器ADC0809 ADC0809 （1 1）主要管腳的功能主要管腳的功能 V VIN0IN0V VIN7IN78 8個模擬量輸入端個模擬量輸入端STARTSTART啟動啟動A/DA/D轉(zhuǎn)換器，當(dāng)該腳為高電平時，開始轉(zhuǎn)換器，當(dāng)該腳為高電平時

47、，開始A/DA/D轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。EOC(End Of Conversion)EOC(End Of Conversion)轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。OEOE（OUTPUT ENABLEOUTPUT ENABLE）輸出允許信號。輸出允許信號。CLOCKCLOCK時鐘信號，一般為時鐘信號，一般為640640KHzKHzALEALE（Address Lock EnableAddress Lock Enable）地址鎖存允許，高電平有效。地址鎖存允許，高電平有效。A A、B B、C C通道號端口，通道號端口，C C為最高位，為最高位，A A為最低位。為最低位。DODO7 7DODO0 0數(shù)字量輸出端。數(shù)

48、字量輸出端。V VREFREF（+ +）、）、V VREFREF（- -）參考電壓端子。參考電壓端子。V Vcccc(+5V)(+5V)、GNDGND（0V0V）工作電源和電源地。工作電源和電源地。 76一、一、A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 1. 81. 8位位A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器ADC0809 ADC0809 （2 2）8 8通道模擬開關(guān)及通道選擇邏輯通道模擬開關(guān)及通道選擇邏輯 CBA所選通道 000Vin0 001Vin1 010Vin2 011Vin3 100Vin4 101Vin5 110Vin6 111Vin7 77一、一、A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 1. 81. 8位位A/DA/D轉(zhuǎn)

49、換器轉(zhuǎn)換器ADC0809 ADC0809 （3 3）8 8位位A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 8 8位位A/DA/D轉(zhuǎn)換器對選送至輸入端的信號轉(zhuǎn)換器對選送至輸入端的信號V VIn In 進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果換結(jié)果D(D=0D(D=02 28 8-1)-1)存入三態(tài)輸出鎖存緩沖器。它在存入三態(tài)輸出鎖存緩沖器。它在STARTSTART上收到一個啟動轉(zhuǎn)換命令上收到一個啟動轉(zhuǎn)換命令( (正脈沖正脈沖) )后開始轉(zhuǎn)換結(jié)束時，后開始轉(zhuǎn)換結(jié)束時，EOCEOC信號由低電平變?yōu)楦唠娖?，通知信號由低電平變?yōu)楦唠娖?，通知CPUCPU讀結(jié)果。讀結(jié)果。CPU可以采用可以采用中斷方式中斷方式( (EOCEOC作為中斷

50、請求信號引入中斷邏輯作為中斷請求信號引入中斷邏輯) )了解了解A/DA/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換過程是否結(jié)束。換過程是否結(jié)束。78一、一、A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 1. 81. 8位位A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器ADC0809 ADC0809 （4 4）三態(tài)輸出鎖存緩沖器三態(tài)輸出鎖存緩沖器 用于存放轉(zhuǎn)換結(jié)果用于存放轉(zhuǎn)換結(jié)果D D，輸出允許信號輸出允許信號OEOE為高電平時，為高電平時，D D由由DODO7 7DODO0 0上輸出；上輸出；OEOE為低電平輸入時，數(shù)據(jù)輸出線為低電平輸入時，數(shù)據(jù)輸出線DODO7 7DODO0 0為高為高阻態(tài)。阻態(tài)。ADC0809ADC0809的轉(zhuǎn)換時序如圖的轉(zhuǎn)換時序如圖所示。所示。時

51、序關(guān)系時序關(guān)系非常重要！非常重要！79一、一、A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 2. 2. 1212位位A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器AD574A AD574A 高性能高性能1212位逐位逐次逼近次逼近式式A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器80一、一、A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 2. 2. 1212位位A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器AD574A AD574A AD574AD574內(nèi)部內(nèi)部原理原理結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)811212位位A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器AD574A AD574A (1)AD574 (1)AD574引腳功能說明引腳功能說明DODO0 0DODO11111212位數(shù)據(jù)輸出。位數(shù)據(jù)輸出。V VLOGICLOGIC邏輯電源邏輯

52、電源+5+5V V（4.54.55.5V5.5V）V VCCCC正電源正電源+15+15V V（+13.5+13.5+16.5V+16.5V）V VEEEE負(fù)電源負(fù)電源-15-15V V（-13.5-13.5-16.5V-16.5V）AGNDAGND、DGNDDGND模擬數(shù)字地。模擬數(shù)字地。CECE片允許信號，高電平有效。簡單應(yīng)用中固定接高電平。片允許信號，高電平有效。簡單應(yīng)用中固定接高電平。CSCS片選擇信號，底電平有效。片選擇信號，底電平有效。R/R/C C讀讀/ /轉(zhuǎn)換信號。轉(zhuǎn)換信號。CE=1CE=1，CSCS=0=0，R/R/C C=0=0時，轉(zhuǎn)換開始，啟動負(fù)脈沖為時，轉(zhuǎn)換開始，啟動負(fù)

53、脈沖為400400nSnS。CE=1CE=1，CSCS=0=0，R/R/C C=1=1時，允許讀數(shù)據(jù)。時，允許讀數(shù)據(jù)。A A0 0轉(zhuǎn)換和讀字節(jié)選擇信號。轉(zhuǎn)換和讀字節(jié)選擇信號。 CE=1 CE=1，CSCS=0=0，R/R/C C=0=0，A A0 0=0=0時，啟動按時，啟動按1212位轉(zhuǎn)換；位轉(zhuǎn)換；啟動啟動 CE=1CE=1，CSCS=0=0，R/R/C C=0=0，A A0 0=1=1時，啟動按時，啟動按8 8位轉(zhuǎn)換；位轉(zhuǎn)換； CE=1 CE=1，CSCS=0=0，R/R/C C=1=1，A A0 0=0=0時，讀取轉(zhuǎn)換后的高時，讀取轉(zhuǎn)換后的高8 8位數(shù)據(jù)；位數(shù)據(jù)；讀數(shù)讀數(shù) CE=1CE=

54、1，CSCS=0=0，R/R/C C=1=1，A A0 0=1=1時，讀取轉(zhuǎn)換后的低時，讀取轉(zhuǎn)換后的低4 4位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù) 2. 2. 1212位位A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器AD574A AD574A (1)AD574(1)AD574引腳功能說明引腳功能說明 12/12/8 8輸出數(shù)據(jù)形式選擇信號。輸出數(shù)據(jù)形式選擇信號。 12/ 12/8 8接接V VLOGICLOGIC時，數(shù)據(jù)按時，數(shù)據(jù)按1212位形式輸出；位形式輸出； 12/ 12/8 8接接DGNDDGND時，數(shù)據(jù)按雙時，數(shù)據(jù)按雙8 8位形式輸出。位形式輸出。注意：該腳不能由注意：該腳不能由TTLTTL電平控制，必須直接接至電平控制，必須直

55、接接至+5+5V V或數(shù)字地。或數(shù)字地。STSSTS轉(zhuǎn)換狀態(tài)信號。轉(zhuǎn)換開始時，轉(zhuǎn)換狀態(tài)信號。轉(zhuǎn)換開始時，STS=1STS=1；轉(zhuǎn)換結(jié)束時，轉(zhuǎn)換結(jié)束時，STS=0STS=0。10V10VININ模擬信號輸入。單極性模擬信號輸入。單極性0 01010V V，雙極性雙極性5 5V V。20V20VININ模擬信號輸入。單極性模擬信號輸入。單極性0 02020V V，雙極性雙極性1010V V。V VREFREF IN IN（ININ）參考輸入。參考輸入。V VREFREF OUT OUT（OUTOUT）參考輸出。參考輸出。BIP OFFBIP OFF雙極性偏置。雙極性偏置。83一、一、A/DA/D轉(zhuǎn)

56、換器轉(zhuǎn)換器 2. 2. 1212位位A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器AD574A AD574A (2) (2) 1212位位A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 該該1212位的位的A/DA/D轉(zhuǎn)換器的模擬輸入，可以是單極性的，也可以轉(zhuǎn)換器的模擬輸入，可以是單極性的，也可以是雙極性的。單極性應(yīng)用時，將是雙極性的。單極性應(yīng)用時，將BIPOFFBIPOFF接接OVOV，雙極性時接雙極性時接1010V V，量程可以是量程可以是1010V V，也可以是也可以是2020V V。輸入信號在輸入信號在1010V V范圍內(nèi)變化時，范圍內(nèi)變化時，將輸入信號接至將輸入信號接至1010V VININ；在在2020V V范圍內(nèi)變化時，接

57、至范圍內(nèi)變化時，接至2020V VININ。量程量程為為1010V V和和2020V V時，時，AD574AAD574A的量化單位分別為的量化單位分別為1010V/2V/21212和和2020V/2V/21212。 引腳單極性雙極性BIPOFF0V10V10Vin010V-5V+5V20Vin020V-10V+10V84一、一、A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 2. 2. 1212位位A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器AD574A AD574A (2) (2) 1212位位A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 AD574AAD574A的單、雙極性應(yīng)用時的線路連接的單、雙極性應(yīng)用時的線路連接方法，以及零點(diǎn)和滿度調(diào)整方法。方法

58、，以及零點(diǎn)和滿度調(diào)整方法。 85一、一、A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 2. 2. 1212位位A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器AD574A AD574A (3) (3)三態(tài)輸出鎖存緩沖器三態(tài)輸出鎖存緩沖器 該緩沖器用于存放該緩沖器用于存放1212位轉(zhuǎn)換結(jié)果位轉(zhuǎn)換結(jié)果D(D=0D(D=02 21212-1)-1)。D D的的輸出方式有兩種，引腳輸出方式有兩種，引腳12/12/8 8=1=1時，時，D D的的D D1111D DO O并行輸出，并行輸出，12/12/8 8=0=0時，時，D D的高的高8 8位位D D1111D D4 4與低與低4 4位位D D3 3D D0 0分時輸出。分時輸出。 86一、一

59、、A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 2. 2. 1212位位A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器AD574A AD574A (4) (4)控制邏輯控制邏輯 控制邏輯的任務(wù)包含：啟動轉(zhuǎn)換、控制轉(zhuǎn)換過程和控制結(jié)果控制邏輯的任務(wù)包含：啟動轉(zhuǎn)換、控制轉(zhuǎn)換過程和控制結(jié)果D D的輸出。的輸出。有關(guān)控制信號的作用如下表。有關(guān)控制信號的作用如下表。CECE、CSCS均為片選信號，均為片選信號，R/R/C C為讀為讀/ /啟動控制信號啟動控制信號CECECSCSR/R/C C12/12/8 8A A0 0操作功能操作功能1 10 00 0X X0 0啟動啟動1212位轉(zhuǎn)換位轉(zhuǎn)換1 10 00 00 01 1啟動啟動8 8位轉(zhuǎn)換位轉(zhuǎn)

60、換1 10 01 11 1X X輸出輸出1212位數(shù)字位數(shù)字1 10 01 10 00 0輸出高輸出高8 8位數(shù)字位數(shù)字1 10 01 10 01 1輸出低四位數(shù)字輸出低四位數(shù)字0 0X XX XX XX X無操作無操作X X1 1X XX XX X無操作無操作87一、一、A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器2. 2. 1212位位A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器AD574A AD574A (4)(4)控制邏輯控制邏輯 啟動和讀操作時序如圖啟動和讀操作時序如圖所示所示 一定要學(xué)會看一定要學(xué)會看時序關(guān)系圖！時序關(guān)系圖！它對硬件設(shè)計它對硬件設(shè)計和軟件編程很和軟件編程很重要！重要！ 883. AD574A/16743.