信號(hào)接口技術(shù)信號(hào)接口技術(shù)開(kāi)關(guān)信號(hào)的接口技術(shù)開(kāi)關(guān)輸入信號(hào)的電氣隔離

在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，機(jī)械開(kāi)關(guān)信號(hào)一般為強(qiáng)電信號(hào)，需要把強(qiáng)電部分與弱電的微機(jī)系統(tǒng)在電氣上隔離開(kāi)來(lái)，最常用的是使用光電藕合。圖4—25所示為開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)的光電隔離電路。R1、R2分別為限流電阻。開(kāi)關(guān)信號(hào)的接口技術(shù)開(kāi)關(guān)輸入信號(hào)的電氣隔離開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸入開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸入歐姆龍可編程控制器的輸入電路歐姆龍可編程控制器的輸入電路開(kāi)關(guān)信號(hào)的接口技術(shù)開(kāi)關(guān)信號(hào)的去抖處理在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，經(jīng)常要使用按鈕開(kāi)關(guān)、搬鈕開(kāi)關(guān)、多位開(kāi)關(guān)、接觸器、繼電器等。它們常常是開(kāi)關(guān)量的輸入源。由于這類(lèi)開(kāi)關(guān)大都是機(jī)械開(kāi)關(guān)，當(dāng)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)閉合時(shí)，在達(dá)到穩(wěn)定之前會(huì)產(chǎn)生短暫的抖動(dòng)，彈跳抖動(dòng)的時(shí)間一般可達(dá)數(shù)毫秒。如圖4—26所示。開(kāi)關(guān)信號(hào)的接口技術(shù)開(kāi)關(guān)信號(hào)的去抖處理開(kāi)關(guān)信號(hào)的接口技術(shù)開(kāi)關(guān)信號(hào)的去抖處理微機(jī)對(duì)開(kāi)關(guān)信號(hào)采樣時(shí)，必須消除這種抖動(dòng)，否則會(huì)造成錯(cuò)誤采樣。消除抖動(dòng)的方法可從軟件和硬件上著手。軟件的方法是經(jīng)過(guò)一段延時(shí)后再讀入信號(hào)，若兩個(gè)采樣值不同、則繼續(xù)采樣，直到兩個(gè)采樣值相同，延遲時(shí)間應(yīng)比抖動(dòng)周期長(zhǎng)。硬件的方法是在接口電路中加“‘防抖動(dòng)電路，圖中是由2個(gè)“與非”門(mén)組成的RS觸發(fā)器，開(kāi)關(guān)K在常開(kāi)狀態(tài)下．輸出為l，一旦開(kāi)關(guān)K閉合、則在剛一閉合的瞬間，RS觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，輸出為0，此時(shí)，雖然開(kāi)關(guān)要抖動(dòng)幾次，但不會(huì)影響觸發(fā)器的輸出。開(kāi)關(guān)信號(hào)的接口技術(shù)開(kāi)關(guān)信號(hào)的去抖處理開(kāi)關(guān)信號(hào)的接口技術(shù)光電隔離技術(shù)為了避免外部設(shè)備的電源干擾，防止被控對(duì)象電路的強(qiáng)電反竄，通常采取將微機(jī)的前后向通道與被連模塊在電氣上隔離的方法。過(guò)去常用隔離變壓器或中間繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)，而目前已廣泛被性能高、價(jià)格低的光電耦合器來(lái)代替。光電藕合器是把發(fā)光元件與受光元件封裝在一起，以光作為媒介來(lái)傳輸信息的。其封裝形式有管形、雙列直插式、光導(dǎo)纖維連接等。發(fā)光器件一般為砷化嫁紅外發(fā)光二極管。圖4—28所示為幾種主要光電耦合器類(lèi)型。開(kāi)關(guān)信號(hào)的接口技術(shù)光電隔離技術(shù)開(kāi)關(guān)信號(hào)的接口技術(shù)光電耦合器具的特點(diǎn)：(1)信號(hào)采取光一電形式耦合，發(fā)光部分與受光部分無(wú)電氣回路、絕緣電阻高達(dá)1010—1012歐姆，絕緣電壓為1000一5000V，因而具有極高的電氣隔離性能，避免輸出端與輸入端之間可能產(chǎn)生的反饋和干擾。(2)由于發(fā)光二極管是電流驅(qū)動(dòng)器件，動(dòng)態(tài)電阻很?。畬?duì)系統(tǒng)內(nèi)外的噪聲干擾信號(hào)形成低阻抗旁路，因此抗干擾能力強(qiáng)，共模抑制比高，不受磁場(chǎng)影響，特別是用于長(zhǎng)線(xiàn)傳輸時(shí)作為終端負(fù)載，可以大大地提高信噪比。(3)光電耦合器可以耦合零到數(shù)千赫的信號(hào)，且響應(yīng)速度快(一般為幾毫秒，甚至少10ns)，可以用于高速信號(hào)的傳輸。開(kāi)關(guān)信號(hào)的接口技術(shù)光電耦合器具的特點(diǎn)：開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸入根據(jù)安全標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)的限位開(kāi)關(guān)須接成常閉狀態(tài)。當(dāng)工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)超過(guò)其物理有效行程將使限位開(kāi)關(guān)打開(kāi)。限位開(kāi)關(guān)輸入信號(hào)的有效電平可以通過(guò)主機(jī)命令進(jìn)行選擇。原點(diǎn)開(kāi)關(guān)為常開(kāi)狀態(tài)。

開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸入根據(jù)安全標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)的限位開(kāi)關(guān)須接成常閉狀態(tài)。開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸出開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸出歐姆龍可編程控制器的晶體管輸出電路歐姆龍可編程控制器的晶體管輸出電路開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出的電氣隔離

開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出的電氣隔離開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出的電氣隔離

當(dāng)被控設(shè)備遠(yuǎn)離單片機(jī)時(shí)，光電隔離接口電路設(shè)計(jì)如圖4—30所示。該電路為電流環(huán)發(fā)送和接受電路，可以極大地提高系統(tǒng)的抗干擾性能，最大傳輸距離可達(dá)900m，傳輸速率可達(dá)50Kb／s，但必須保證傳輸線(xiàn)中環(huán)路連線(xiàn)電阻＜30歐姆，當(dāng)該阻值過(guò)大時(shí)，l00歐姆的限流電阻相應(yīng)減小。開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出的電氣隔離開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出的驅(qū)動(dòng)電路

開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出的驅(qū)動(dòng)電路開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出的驅(qū)動(dòng)電路

開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出的驅(qū)動(dòng)電路開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸出單片機(jī)輸出通道接口方式

開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸出單片機(jī)輸出通道接口方式開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸出單片機(jī)模擬輸出接口方式

開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸出單片機(jī)模擬輸出接口方式信號(hào)調(diào)理的的目的是便于信號(hào)的傳輸與處理。

一、信號(hào)調(diào)理的目的

信號(hào)調(diào)理1.傳感器輸出的電信號(hào)很微弱，大多數(shù)不能直接輸送到顯示、記錄或分析儀器中去，需要進(jìn)一步放大，有的還要進(jìn)行阻抗變換。

2.有些傳感器輸出的是電信號(hào)中混雜有干擾噪聲，需要去掉噪聲，提高信噪比。3.某些場(chǎng)合，為便于信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸，需要對(duì)傳感器測(cè)量信進(jìn)行調(diào)制解調(diào)處理。

信號(hào)調(diào)理的的目的是便于信號(hào)的傳輸與處理。一、信號(hào)調(diào)理的目二、信號(hào)放大

信號(hào)調(diào)理信號(hào)放大目的幅度增加(1)抗干擾;(2)阻抗匹配2分類(lèi)放大器直流放大器交流放大器電荷放大器

時(shí)間域頻率域幅度增大低頻保留,高頻截止幅度增大高頻保留,低頻截止

電荷增大△ZV

1目的電橋二、信號(hào)放大信號(hào)調(diào)理信號(hào)放大目的幅度增加(1)抗干擾;22直流放大電路

1)反相放大器

信號(hào)放大電路

反饋電阻RF值不能太大，否則會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲及漂移，一般為幾十千歐至幾百千歐。R1的取值應(yīng)遠(yuǎn)大于信號(hào)源Ui的內(nèi)阻。反相放大器是最基本的電路，其閉環(huán)電壓增益Av為:煙霧報(bào)警器酒精傳感器二氧化碳傳感器2直流放大電路1)反相放大器信號(hào)放大電路反饋電阻2)同相放大器

信號(hào)放大電路

同相放大器具有輸入阻抗非常高，輸出阻抗很低的特點(diǎn)，廣泛用于前置放大級(jí)。

同相放大器也是最基本的電路，其閉環(huán)電壓增益Av為:2)同相放大器信號(hào)放大電路同相放大器具有輸入阻抗非常高3交流放大電路

信號(hào)放大電路

若只需要放大交流信號(hào)，可采用圖示的集成運(yùn)放交流電壓同相放大器。其中電容C1、C2及C3為隔直電容。

R1一般取幾十千歐。耦合電容C1、C3可根據(jù)交流放大器的下限頻率fL來(lái)確定。

3交流放大電路信號(hào)放大電路若只需要放大交流信號(hào)，可4電荷放大器信號(hào)放大電路

F+4電荷放大器信號(hào)放大電路F+5電橋信號(hào)放大電路

1）直流電橋●平衡條件dV5電橋信號(hào)放大電路1）直流電橋dV信號(hào)放大電路

2）交流電橋●平衡條件~信號(hào)放大電路2）交流電橋~信號(hào)放大電路

應(yīng)變片的粘貼R2R4R1R3R4R1R2R3UE信號(hào)放大電路應(yīng)變片的粘貼R2R4R1R3R4R1三、信號(hào)的濾波

信號(hào)抗干擾措施濾波器是一種選頻裝置，可以使信號(hào)中特定頻率成分通過(guò)，而極大地衰減其他頻率成分．1濾波器分類(lèi)（根據(jù)濾波器的選頻作用分）

低通高通帶通帶阻實(shí)驗(yàn)三、信號(hào)的濾波信號(hào)抗干擾措施濾波器是一種選頻裝置，可三、信號(hào)的濾波

信號(hào)抗干擾措施三、信號(hào)的濾波信號(hào)抗干擾措施5RC無(wú)源濾波器

在測(cè)試系統(tǒng)中，常用RC濾波器。因?yàn)檫@一領(lǐng)域中信號(hào)頻率相對(duì)來(lái)說(shuō)不高。而RC濾波器電路簡(jiǎn)單，抗干擾強(qiáng)，有較好的低頻性能，并且選用標(biāo)準(zhǔn)阻容元件。

1)一階RC低通濾波器

信號(hào)抗干擾措施—濾波

5RC無(wú)源濾波器在測(cè)試系統(tǒng)中，常用RC濾波器。因?yàn)檫@2)一階RC高通濾波器

3)RC帶通濾波器可以看作為低通濾波器和高通濾波器的串聯(lián)信號(hào)抗干擾措施—濾波

2)一階RC高通濾波器3)RC帶通濾波器可以看作為低屏蔽是模擬傳輸中抑制干擾的重要手段，屏蔽的意義既包含了屏蔽干擾源，又包含了屏蔽接收體。屏蔽設(shè)施的實(shí)現(xiàn)，可以利用銅或鋁等低阻材料或者用磁性材料做成的容器將需要屏蔽的部分包起來(lái)，以防電或磁的相互感應(yīng)。1屏蔽的分類(lèi)屏蔽這種方法對(duì)防止以“場(chǎng)”形式耦合的干擾是十分有效的，因此根據(jù)場(chǎng)的性質(zhì)不同，屏蔽可分為電場(chǎng)屏蔽及電磁場(chǎng)屏蔽。(1)電場(chǎng)屏蔽：由靜電學(xué)知道，處于靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體內(nèi)部各點(diǎn)都是等電位的，即導(dǎo)體內(nèi)部無(wú)電力線(xiàn)。利用金屬導(dǎo)體的這一性質(zhì)，加上接地措施，則靜電場(chǎng)的電力線(xiàn)就在接地的金屬導(dǎo)體處中斷，起到隔離電場(chǎng)的作用，需要強(qiáng)調(diào)的是靜電屏蔽罩必須接地。信號(hào)抗干擾措施—屏蔽

屏蔽是模擬傳輸中抑制干擾的重要手段，屏蔽的意(2)電磁場(chǎng)屏蔽：電磁場(chǎng)屏蔽是采用導(dǎo)電良好的金屬材料做成屏蔽層，利用高頻電磁場(chǎng)對(duì)屏蔽金屬的作用，在屏蔽金屬表面產(chǎn)生電渦流，由電渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)抵消或減弱干擾磁場(chǎng)的影響、從而達(dá)到屏蔽的效果。一般所謂的屏蔽多數(shù)是指電磁屏蔽，電磁屏蔽主要用來(lái)防止高頻電磁場(chǎng)的影響，對(duì)于低頻磁場(chǎng)干擾的屏蔽效果是非常小的?；陔姕u流反磁場(chǎng)作用的電磁屏蔽．從原理上講與屏蔽體是否接地?zé)o關(guān)，但在一般應(yīng)用中屏蔽體都是接他的，目的是讓屏蔽體兼作靜電屏蔽之用?？紤]到高頻集膚效應(yīng)，電渦流僅流過(guò)屏蔽層的表面一層，因此屏蔽層的厚度只需考慮機(jī)械強(qiáng)度就可以了，當(dāng)必須在屏蔽層上開(kāi)孔與槽時(shí)要注意孔、槽的位置和方向，應(yīng)盡量不影響電渦流的形成途徑，以免影響屏蔽效果。電磁屏蔽對(duì)于低頻磁通干擾的屏蔽效果是比較差的，因此在低頻磁通干擾時(shí)，要采用高導(dǎo)磁材料作屏蔽層，以便將干擾磁通限制在磁阻很小的磁屏蔽體的內(nèi)部．防止其干擾作用。為了有效地進(jìn)行低頻磁屏蔽，屏蔽層材料要選用諸如坡莫合金之類(lèi)對(duì)低磁通密度有高導(dǎo)磁率的鐵磁材料，同時(shí)要有一定的厚度，以減少磁阻。由鐵氧體壓制成的罐狀磁芯可作為磁屏蔽使用，并可以把它和電磁屏蔽導(dǎo)體一同使用。為了提高屏蔽效果，可采用多層屏蔽。第一層用低導(dǎo)磁率的鐵磁材料，使場(chǎng)強(qiáng)降低，第二層用高導(dǎo)磁鐵磁材料，以充分發(fā)揮其屏蔽作用。信號(hào)抗干擾措施—屏蔽

(2)電磁場(chǎng)屏蔽：電磁場(chǎng)屏蔽是采用導(dǎo)電良好的光藕合器抗干擾使用光藕合器切斷地環(huán)路電流干擾是十分有效的。其原理圖見(jiàn)圖3—44。由于兩個(gè)電路之間采用光束來(lái)藕合，所以能將兩個(gè)電路的地電位完全隔離，這樣兩電路的地電位即使不同也不會(huì)造成干擾，這對(duì)數(shù)字電路尤為重要。信號(hào)抗干擾措施—光藕

光藕合器抗干擾使用光藕合器切斷地環(huán)路電流一、模數(shù)(A/D)和數(shù)模(D/A)信號(hào)處理技術(shù)1、A/D轉(zhuǎn)換

1)A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程采樣――利用采樣脈沖序列p(t)，從連續(xù)時(shí)間信號(hào)x(t)中抽取一系列離散樣值，使之成為采樣信號(hào)x(nTs)的過(guò)程．

編碼――將離散幅值經(jīng)過(guò)量化以后變?yōu)槎M(jìn)制數(shù)字的過(guò)程。

量化――把采樣信號(hào)x（nTs）經(jīng)過(guò)舍入變?yōu)橹挥杏邢迋€(gè)有效數(shù)字的數(shù)，這一過(guò)程稱(chēng)為量化．一、模數(shù)(A/D)和數(shù)模(D/A)信號(hào)處理技術(shù)1、A2)A/D轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo)

模數(shù)(A/D)和數(shù)模(D/A)(1)分辨率;

用輸出二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)表示。位數(shù)越多，量化誤差越小，分辨力越高。常用有8位、10位、12位、16位等。

(2)轉(zhuǎn)換精度;

轉(zhuǎn)換精度=量程/(A／D轉(zhuǎn)換器的分辨力*0.5)

(3)轉(zhuǎn)換速度;指完成一次轉(zhuǎn)換所用的時(shí)間，如:100ms(10Hz)；10us(100kHz)(4)模擬信號(hào)的輸入范圍;如，5V，+/-5V，10V，+/-10V等。2)A/D轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo)模數(shù)(A/D)和數(shù)模(D2、D/A轉(zhuǎn)換過(guò)程和原理

模數(shù)(A/D)和數(shù)模(D/A)1)D/A轉(zhuǎn)換過(guò)程D/A轉(zhuǎn)換器是把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓或電流信號(hào)的裝置。2)D/A轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo)

(1)分辨率;(2)轉(zhuǎn)換精度;(3)轉(zhuǎn)換速度;(4)模擬信號(hào)的輸出范圍;2、D/A轉(zhuǎn)換過(guò)程和原理模數(shù)(A/D)和數(shù)模(D/AA/D、D/A轉(zhuǎn)換過(guò)程中的量化誤差實(shí)驗(yàn)：

模數(shù)(A/D)和數(shù)模(D/A)A/D、D/A轉(zhuǎn)換過(guò)程中的量化誤差實(shí)驗(yàn)：模數(shù)(A/D二、采樣保持

信號(hào)采樣采樣保持是利用切斷電容器的輸入后，電容器能保持其原有電壓值的原理實(shí)現(xiàn)的(圖3—33)。采樣保持動(dòng)作由兩種模式構(gòu)成；一種是采樣模式，即采樣保持的輸出跟蹤輸入值；另一種是保持模式，即保持輸出值。二、采樣保持信號(hào)采樣采樣保持是利用切二、采樣保持

信號(hào)采樣在采樣模式中，從保持模式移到采樣模式的瞬間，輸入值和輸出值不一樣，需經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，兩值才能達(dá)到一致，這就是滯后現(xiàn)象，如圖3—34所示，圖中Ts表示開(kāi)關(guān)滯后，TA表示穩(wěn)定時(shí)間。進(jìn)入跟蹤狀態(tài)后，一轉(zhuǎn)換到保持模式、這時(shí)的輸入值便被保持，這種場(chǎng)合伴有各種誤差。二、采樣保持信號(hào)采樣在采樣模式中，從二、采樣定理

信號(hào)處理技術(shù)1采樣信號(hào)的頻譜

采樣過(guò)程是將采樣脈沖序列p(t)與信號(hào)x(t)相乘來(lái)．二、采樣定理信號(hào)處理技術(shù)1采樣信號(hào)的頻譜采樣過(guò)程2.頻混現(xiàn)象

采樣定理

頻域解釋時(shí)域解釋2.頻混現(xiàn)象采樣定理頻域解釋時(shí)域解釋3.采樣定理

采樣定理

為保證采樣后信號(hào)能真實(shí)地保留原始模擬信號(hào)信息，信號(hào)采樣頻率必須至少為原信號(hào)中最高頻率成分的2倍。這是采樣的基本法則，稱(chēng)為采樣定理。fs＞2fmax

需要注意的是，在對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣時(shí)，滿(mǎn)足了采樣定理，只能保證不發(fā)生頻率混疊，只能保證對(duì)信號(hào)的頻譜作逆傅立葉變換時(shí)，可以完全變換為原時(shí)域采樣信號(hào)xs(t)，而不能保證此時(shí)的采樣信號(hào)能真實(shí)地反映原信號(hào)x(t)。工程實(shí)際中采樣頻率通常大于信號(hào)中最高頻率成分的3到5倍。3.采樣定理采樣定理為保證采樣后模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器選用舉例采集一個(gè)頻率為20KHz的信號(hào)，要求要分辨到2mV電壓，信號(hào)電壓的輸入范圍是0-5V，試根據(jù)下表確定A/D轉(zhuǎn)換器的型號(hào)

芯片型號(hào)分辨率轉(zhuǎn)換時(shí)間模擬輸入范圍ADC08098位100s0-5VAD574A12位25s0-10V,±5V,0-20V,±10VAD67914位10s0-10V,±5V模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器選用舉例采集一個(gè)頻率為20KHz模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器選用舉例信號(hào)電壓的輸入范圍是0-5V：ADC0809、AD574A、AD679均可信號(hào)頻率為20KHz，周期為50s：根據(jù)采樣定理AD574A、AD679均可最小分辨電壓ADC0809：5/28=19.5mVAD574A：10/212=2.44mVAD679：10/214=0.61mV應(yīng)該選AD679模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器選用舉例信號(hào)電壓的輸入范圍是0-數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成信號(hào)數(shù)字化處理的基本步驟

物理信號(hào)對(duì)象傳感器電信號(hào)信號(hào)調(diào)制電信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)單片機(jī)顯示D/A轉(zhuǎn)換控制數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成信號(hào)數(shù)字化處理的基本步驟物理信號(hào)對(duì)象傳感數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成傳感器放大電路采樣保持器單片機(jī)電平轉(zhuǎn)換電路計(jì)算機(jī)AD轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成放大電路采樣保持器電平轉(zhuǎn)換電路AD轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成各部分主要功能傳感器：將非電量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。放大電路：將傳感器輸出的微弱信號(hào)放大到A/D轉(zhuǎn)換器所能接收的幅度。采樣保持器：保證A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程中信號(hào)的穩(wěn)定。A/D轉(zhuǎn)換器：將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)子量。單片機(jī)：進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。電平轉(zhuǎn)換電路：將TTL電平轉(zhuǎn)換成RS232C電平。計(jì)算機(jī)：接收數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成各部分主要功能傳感器：將非電量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)8位模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器ADC0809

AD0809IN4--2IN3--1IN5--3IN6--4IN7--5START—6EOC—72ˉ5--8OE--9CLOCK-10Vcc--11REF(+)—12END--132ˉ7-1428--IN227--IN126--IN025--ADDA24--ADDB23--ADDC22--ALE21--2ˉ1MSB20--2ˉ219--2ˉ318--2ˉ417--2ˉ8LSB16--REF(-)15--2ˉ68位模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的接口模數(shù)轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的接口模數(shù)轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的接口模數(shù)轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的接口模數(shù)轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口的編程查詢(xún)方式模數(shù)轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口的編程查詢(xún)方式模數(shù)轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口的編程定時(shí)采樣方式向A／D發(fā)出啟動(dòng)脈沖信號(hào)后，先進(jìn)行軟件延時(shí)．延時(shí)時(shí)間取決于轉(zhuǎn)換時(shí)間(例如0809為100um)，延時(shí)結(jié)束后直接從A／D口讀入轉(zhuǎn)換結(jié)果。因此這種方式比查詢(xún)方式轉(zhuǎn)換速度更慢，故應(yīng)用較少。中斷方式在前兩種方式中，A／D采樣過(guò)程中都要占用CPU大量的工作時(shí)間、降低廠(chǎng)CPU的工作效率。在實(shí)時(shí)性要求高，控制口較多的情況下須采用中斷方式。在這種采樣方式中，當(dāng)啟動(dòng)A／D轉(zhuǎn)換后，CPU可處理其它事務(wù)，當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，由A／D芯片向CPU發(fā)出A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束的中斷申請(qǐng)，CPU響應(yīng)中斷后，便進(jìn)入中斷服務(wù)程序，執(zhí)行“讀A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果”的操作。這樣，CPU和A／D芯片在時(shí)間上是并行工作的，所以提高了CPU的工作效率。模數(shù)轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口的編程定時(shí)采樣方式模數(shù)轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口的編程模數(shù)轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口的編程A/D轉(zhuǎn)換采樣方式A/D轉(zhuǎn)換采樣方式單片機(jī)與計(jì)算機(jī)的通訊同步通訊異步通訊單片機(jī)與計(jì)算機(jī)的通訊同步通訊異步通訊單片機(jī)與計(jì)算機(jī)的通訊RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)RS-232-C是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)在1969年公布助數(shù)據(jù)通信標(biāo)淮。RS是推薦標(biāo)準(zhǔn)(Relommendedstardard)的英文縮寫(xiě)，232—C是標(biāo)準(zhǔn)號(hào)。RS-232-C標(biāo)推在引線(xiàn)連接上采用24針D型插座，其中有20個(gè)引腳對(duì)應(yīng)串行通信使用的信號(hào)，在微機(jī)通信中最常用的是其中9個(gè)通信信號(hào)，這也就是有的串行接口板上采用9針插座的原因。單片機(jī)與計(jì)算機(jī)的通訊RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)單片機(jī)與計(jì)算機(jī)的通訊RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)在沒(méi)有調(diào)制解調(diào)器的連接中，最簡(jiǎn)單的連接形式就是只使用上述3條線(xiàn)。其中TxD與RxD交錯(cuò)連接，GND與GND相連。單片機(jī)與計(jì)算機(jī)的通訊RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)單片機(jī)與計(jì)算機(jī)的通訊RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)MODEM控制信號(hào)由于計(jì)算機(jī)經(jīng)RS-232-C接口輸出的是電壓信號(hào)，不能直接連接到用于較長(zhǎng)距離傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的電話(huà)線(xiàn)上，此時(shí)需要在計(jì)算機(jī)和電話(huà)網(wǎng)之間連人調(diào)制解調(diào)器(MODEM)。MODEM能把代表邏輯“l(fā)”電平和邏輯“0”電平的電壓信號(hào)調(diào)制成頻率信號(hào)。表6—l中除去三個(gè)基本的數(shù)據(jù)傳送信號(hào)之外，其余6個(gè)信號(hào)均為MODEM控制信號(hào)。這6個(gè)信號(hào)分為以下兩組：?jiǎn)纹瑱C(jī)與計(jì)算機(jī)的通訊RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)MO單片機(jī)與計(jì)算機(jī)的通訊RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)RS-232-C電平(1)邏輯“0”：在十5V一十15V之間；（0V）(2)邏輯“1”：在一5V一一15V之間。（5V）2。傳送速率：一9600波特。3．傳輸距離如果無(wú)MODEM，傳輸導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度限制在50m內(nèi)單片機(jī)與計(jì)算機(jī)的通訊RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)單片機(jī)與計(jì)算機(jī)的通訊RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)RS-232-C是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)在1969年公布助數(shù)據(jù)通信標(biāo)淮。RS是推薦標(biāo)準(zhǔn)(Relommendedstardard)的英文縮寫(xiě)，232—C是標(biāo)準(zhǔn)號(hào)。RS-232-C標(biāo)推在引線(xiàn)連接上采用24針D型插座，其中有20個(gè)引腳對(duì)應(yīng)串行通信使用的信號(hào)，在微機(jī)通信中最常用的是其中9個(gè)通信信號(hào)，這也就是有的串行接口板上采用9針插座的原因。單片機(jī)與計(jì)算機(jī)的通訊RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)單片機(jī)與計(jì)算機(jī)的通訊RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)RS-232-C是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)在1969年公布助數(shù)據(jù)通信標(biāo)淮。RS是推薦標(biāo)準(zhǔn)(Relommendedstardard)的英文縮寫(xiě)，232—C是標(biāo)準(zhǔn)號(hào)。RS-232-C標(biāo)推在引線(xiàn)連接上采用24針D型插座，其中有20個(gè)引腳對(duì)應(yīng)串行通信使用的信號(hào)，在微機(jī)通信中最常用的是其中9個(gè)通信信號(hào)，這也就是有的串行接口板上采用9針插座的原因。單片機(jī)與計(jì)算機(jī)的通訊RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)單片機(jī)與計(jì)算機(jī)的接口RXDTXDGNDTXDRXDGNDPCMCS51單片機(jī)與計(jì)算機(jī)的接口RXDTXDGNDTXDRXDGNDPC數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成非線(xiàn)性信號(hào)的軟件處理方法

查表法：是一種分段線(xiàn)性差值法，它是根據(jù)精度要求對(duì)非線(xiàn)性曲線(xiàn)進(jìn)行分段，用若干段折線(xiàn)逼近曲線(xiàn)，將折點(diǎn)坐標(biāo)存入數(shù)據(jù)表中，測(cè)量時(shí)首先要明確對(duì)應(yīng)輸入段的斜率進(jìn)行線(xiàn)性插值，即得輸出值。工作量大，占用內(nèi)存多，但是適合于單片機(jī)的數(shù)據(jù)處理。曲線(xiàn)擬合法：這種方法是采用n次多項(xiàng)式來(lái)逼近非線(xiàn)性曲線(xiàn)，該多項(xiàng)式的各個(gè)系數(shù)由最小二乘法確定。該方法簡(jiǎn)單、使用，適合于計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成非線(xiàn)性信號(hào)的軟件處理方法查表法：是一種分信號(hào)接口技術(shù)信號(hào)接口技術(shù)開(kāi)關(guān)信號(hào)的接口技術(shù)開(kāi)關(guān)輸入信號(hào)的電氣隔離

在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，機(jī)械開(kāi)關(guān)信號(hào)一般為強(qiáng)電信號(hào)，需要把強(qiáng)電部分與弱電的微機(jī)系統(tǒng)在電氣上隔離開(kāi)來(lái)，最常用的是使用光電藕合。圖4—25所示為開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)的光電隔離電路。R1、R2分別為限流電阻。開(kāi)關(guān)信號(hào)的接口技術(shù)開(kāi)關(guān)輸入信號(hào)的電氣隔離開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸入開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸入歐姆龍可編程控制器的輸入電路歐姆龍可編程控制器的輸入電路開(kāi)關(guān)信號(hào)的接口技術(shù)開(kāi)關(guān)信號(hào)的去抖處理在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，經(jīng)常要使用按鈕開(kāi)關(guān)、搬鈕開(kāi)關(guān)、多位開(kāi)關(guān)、接觸器、繼電器等。它們常常是開(kāi)關(guān)量的輸入源。由于這類(lèi)開(kāi)關(guān)大都是機(jī)械開(kāi)關(guān)，當(dāng)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)閉合時(shí)，在達(dá)到穩(wěn)定之前會(huì)產(chǎn)生短暫的抖動(dòng)，彈跳抖動(dòng)的時(shí)間一般可達(dá)數(shù)毫秒。如圖4—26所示。開(kāi)關(guān)信號(hào)的接口技術(shù)開(kāi)關(guān)信號(hào)的去抖處理開(kāi)關(guān)信號(hào)的接口技術(shù)開(kāi)關(guān)信號(hào)的去抖處理微機(jī)對(duì)開(kāi)關(guān)信號(hào)采樣時(shí)，必須消除這種抖動(dòng)，否則會(huì)造成錯(cuò)誤采樣。消除抖動(dòng)的方法可從軟件和硬件上著手。軟件的方法是經(jīng)過(guò)一段延時(shí)后再讀入信號(hào)，若兩個(gè)采樣值不同、則繼續(xù)采樣，直到兩個(gè)采樣值相同，延遲時(shí)間應(yīng)比抖動(dòng)周期長(zhǎng)。硬件的方法是在接口電路中加“‘防抖動(dòng)電路，圖中是由2個(gè)“與非”門(mén)組成的RS觸發(fā)器，開(kāi)關(guān)K在常開(kāi)狀態(tài)下．輸出為l，一旦開(kāi)關(guān)K閉合、則在剛一閉合的瞬間，RS觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，輸出為0，此時(shí)，雖然開(kāi)關(guān)要抖動(dòng)幾次，但不會(huì)影響觸發(fā)器的輸出。開(kāi)關(guān)信號(hào)的接口技術(shù)開(kāi)關(guān)信號(hào)的去抖處理開(kāi)關(guān)信號(hào)的接口技術(shù)光電隔離技術(shù)為了避免外部設(shè)備的電源干擾，防止被控對(duì)象電路的強(qiáng)電反竄，通常采取將微機(jī)的前后向通道與被連模塊在電氣上隔離的方法。過(guò)去常用隔離變壓器或中間繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)，而目前已廣泛被性能高、價(jià)格低的光電耦合器來(lái)代替。光電藕合器是把發(fā)光元件與受光元件封裝在一起，以光作為媒介來(lái)傳輸信息的。其封裝形式有管形、雙列直插式、光導(dǎo)纖維連接等。發(fā)光器件一般為砷化嫁紅外發(fā)光二極管。圖4—28所示為幾種主要光電耦合器類(lèi)型。開(kāi)關(guān)信號(hào)的接口技術(shù)光電隔離技術(shù)開(kāi)關(guān)信號(hào)的接口技術(shù)光電耦合器具的特點(diǎn)：(1)信號(hào)采取光一電形式耦合，發(fā)光部分與受光部分無(wú)電氣回路、絕緣電阻高達(dá)1010—1012歐姆，絕緣電壓為1000一5000V，因而具有極高的電氣隔離性能，避免輸出端與輸入端之間可能產(chǎn)生的反饋和干擾。(2)由于發(fā)光二極管是電流驅(qū)動(dòng)器件，動(dòng)態(tài)電阻很?。畬?duì)系統(tǒng)內(nèi)外的噪聲干擾信號(hào)形成低阻抗旁路，因此抗干擾能力強(qiáng)，共模抑制比高，不受磁場(chǎng)影響，特別是用于長(zhǎng)線(xiàn)傳輸時(shí)作為終端負(fù)載，可以大大地提高信噪比。(3)光電耦合器可以耦合零到數(shù)千赫的信號(hào)，且響應(yīng)速度快(一般為幾毫秒，甚至少10ns)，可以用于高速信號(hào)的傳輸。開(kāi)關(guān)信號(hào)的接口技術(shù)光電耦合器具的特點(diǎn)：開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸入根據(jù)安全標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)的限位開(kāi)關(guān)須接成常閉狀態(tài)。當(dāng)工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)超過(guò)其物理有效行程將使限位開(kāi)關(guān)打開(kāi)。限位開(kāi)關(guān)輸入信號(hào)的有效電平可以通過(guò)主機(jī)命令進(jìn)行選擇。原點(diǎn)開(kāi)關(guān)為常開(kāi)狀態(tài)。

開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸入根據(jù)安全標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)的限位開(kāi)關(guān)須接成常閉狀態(tài)。開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸出開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸出歐姆龍可編程控制器的晶體管輸出電路歐姆龍可編程控制器的晶體管輸出電路開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出的電氣隔離

開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出的電氣隔離開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出的電氣隔離

當(dāng)被控設(shè)備遠(yuǎn)離單片機(jī)時(shí)，光電隔離接口電路設(shè)計(jì)如圖4—30所示。該電路為電流環(huán)發(fā)送和接受電路，可以極大地提高系統(tǒng)的抗干擾性能，最大傳輸距離可達(dá)900m，傳輸速率可達(dá)50Kb／s，但必須保證傳輸線(xiàn)中環(huán)路連線(xiàn)電阻＜30歐姆，當(dāng)該阻值過(guò)大時(shí)，l00歐姆的限流電阻相應(yīng)減小。開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出的電氣隔離開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出的驅(qū)動(dòng)電路

開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出的驅(qū)動(dòng)電路開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出的驅(qū)動(dòng)電路

開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出的驅(qū)動(dòng)電路開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸出單片機(jī)輸出通道接口方式

開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸出單片機(jī)輸出通道接口方式開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸出單片機(jī)模擬輸出接口方式

開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸出單片機(jī)模擬輸出接口方式信號(hào)調(diào)理的的目的是便于信號(hào)的傳輸與處理。

一、信號(hào)調(diào)理的目的

信號(hào)調(diào)理1.傳感器輸出的電信號(hào)很微弱，大多數(shù)不能直接輸送到顯示、記錄或分析儀器中去，需要進(jìn)一步放大，有的還要進(jìn)行阻抗變換。

2.有些傳感器輸出的是電信號(hào)中混雜有干擾噪聲，需要去掉噪聲，提高信噪比。3.某些場(chǎng)合，為便于信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸，需要對(duì)傳感器測(cè)量信進(jìn)行調(diào)制解調(diào)處理。

信號(hào)調(diào)理的的目的是便于信號(hào)的傳輸與處理。一、信號(hào)調(diào)理的目二、信號(hào)放大

信號(hào)調(diào)理信號(hào)放大目的幅度增加(1)抗干擾;(2)阻抗匹配2分類(lèi)放大器直流放大器交流放大器電荷放大器

時(shí)間域頻率域幅度增大低頻保留,高頻截止幅度增大高頻保留,低頻截止

電荷增大△ZV

1目的電橋二、信號(hào)放大信號(hào)調(diào)理信號(hào)放大目的幅度增加(1)抗干擾;22直流放大電路

1)反相放大器

信號(hào)放大電路

反饋電阻RF值不能太大，否則會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲及漂移，一般為幾十千歐至幾百千歐。R1的取值應(yīng)遠(yuǎn)大于信號(hào)源Ui的內(nèi)阻。反相放大器是最基本的電路，其閉環(huán)電壓增益Av為:煙霧報(bào)警器酒精傳感器二氧化碳傳感器2直流放大電路1)反相放大器信號(hào)放大電路反饋電阻2)同相放大器

信號(hào)放大電路

同相放大器具有輸入阻抗非常高，輸出阻抗很低的特點(diǎn)，廣泛用于前置放大級(jí)。

同相放大器也是最基本的電路，其閉環(huán)電壓增益Av為:2)同相放大器信號(hào)放大電路同相放大器具有輸入阻抗非常高3交流放大電路

信號(hào)放大電路

若只需要放大交流信號(hào)，可采用圖示的集成運(yùn)放交流電壓同相放大器。其中電容C1、C2及C3為隔直電容。

R1一般取幾十千歐。耦合電容C1、C3可根據(jù)交流放大器的下限頻率fL來(lái)確定。

3交流放大電路信號(hào)放大電路若只需要放大交流信號(hào)，可4電荷放大器信號(hào)放大電路

F+4電荷放大器信號(hào)放大電路F+5電橋信號(hào)放大電路

1）直流電橋●平衡條件dV5電橋信號(hào)放大電路1）直流電橋dV信號(hào)放大電路

2）交流電橋●平衡條件~信號(hào)放大電路2）交流電橋~信號(hào)放大電路

應(yīng)變片的粘貼R2R4R1R3R4R1R2R3UE信號(hào)放大電路應(yīng)變片的粘貼R2R4R1R3R4R1三、信號(hào)的濾波

信號(hào)抗干擾措施濾波器是一種選頻裝置，可以使信號(hào)中特定頻率成分通過(guò)，而極大地衰減其他頻率成分．1濾波器分類(lèi)（根據(jù)濾波器的選頻作用分）

低通高通帶通帶阻實(shí)驗(yàn)三、信號(hào)的濾波信號(hào)抗干擾措施濾波器是一種選頻裝置，可三、信號(hào)的濾波

信號(hào)抗干擾措施三、信號(hào)的濾波信號(hào)抗干擾措施5RC無(wú)源濾波器

在測(cè)試系統(tǒng)中，常用RC濾波器。因?yàn)檫@一領(lǐng)域中信號(hào)頻率相對(duì)來(lái)說(shuō)不高。而RC濾波器電路簡(jiǎn)單，抗干擾強(qiáng)，有較好的低頻性能，并且選用標(biāo)準(zhǔn)阻容元件。

1)一階RC低通濾波器

信號(hào)抗干擾措施—濾波

5RC無(wú)源濾波器在測(cè)試系統(tǒng)中，常用RC濾波器。因?yàn)檫@2)一階RC高通濾波器

3)RC帶通濾波器可以看作為低通濾波器和高通濾波器的串聯(lián)信號(hào)抗干擾措施—濾波

2)一階RC高通濾波器3)RC帶通濾波器可以看作為低屏蔽是模擬傳輸中抑制干擾的重要手段，屏蔽的意義既包含了屏蔽干擾源，又包含了屏蔽接收體。屏蔽設(shè)施的實(shí)現(xiàn)，可以利用銅或鋁等低阻材料或者用磁性材料做成的容器將需要屏蔽的部分包起來(lái)，以防電或磁的相互感應(yīng)。1屏蔽的分類(lèi)屏蔽這種方法對(duì)防止以“場(chǎng)”形式耦合的干擾是十分有效的，因此根據(jù)場(chǎng)的性質(zhì)不同，屏蔽可分為電場(chǎng)屏蔽及電磁場(chǎng)屏蔽。(1)電場(chǎng)屏蔽：由靜電學(xué)知道，處于靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體內(nèi)部各點(diǎn)都是等電位的，即導(dǎo)體內(nèi)部無(wú)電力線(xiàn)。利用金屬導(dǎo)體的這一性質(zhì)，加上接地措施，則靜電場(chǎng)的電力線(xiàn)就在接地的金屬導(dǎo)體處中斷，起到隔離電場(chǎng)的作用，需要強(qiáng)調(diào)的是靜電屏蔽罩必須接地。信號(hào)抗干擾措施—屏蔽

屏蔽是模擬傳輸中抑制干擾的重要手段，屏蔽的意(2)電磁場(chǎng)屏蔽：電磁場(chǎng)屏蔽是采用導(dǎo)電良好的金屬材料做成屏蔽層，利用高頻電磁場(chǎng)對(duì)屏蔽金屬的作用，在屏蔽金屬表面產(chǎn)生電渦流，由電渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)抵消或減弱干擾磁場(chǎng)的影響、從而達(dá)到屏蔽的效果。一般所謂的屏蔽多數(shù)是指電磁屏蔽，電磁屏蔽主要用來(lái)防止高頻電磁場(chǎng)的影響，對(duì)于低頻磁場(chǎng)干擾的屏蔽效果是非常小的?；陔姕u流反磁場(chǎng)作用的電磁屏蔽．從原理上講與屏蔽體是否接地?zé)o關(guān)，但在一般應(yīng)用中屏蔽體都是接他的，目的是讓屏蔽體兼作靜電屏蔽之用?？紤]到高頻集膚效應(yīng)，電渦流僅流過(guò)屏蔽層的表面一層，因此屏蔽層的厚度只需考慮機(jī)械強(qiáng)度就可以了，當(dāng)必須在屏蔽層上開(kāi)孔與槽時(shí)要注意孔、槽的位置和方向，應(yīng)盡量不影響電渦流的形成途徑，以免影響屏蔽效果。電磁屏蔽對(duì)于低頻磁通干擾的屏蔽效果是比較差的，因此在低頻磁通干擾時(shí)，要采用高導(dǎo)磁材料作屏蔽層，以便將干擾磁通限制在磁阻很小的磁屏蔽體的內(nèi)部．防止其干擾作用。為了有效地進(jìn)行低頻磁屏蔽，屏蔽層材料要選用諸如坡莫合金之類(lèi)對(duì)低磁通密度有高導(dǎo)磁率的鐵磁材料，同時(shí)要有一定的厚度，以減少磁阻。由鐵氧體壓制成的罐狀磁芯可作為磁屏蔽使用，并可以把它和電磁屏蔽導(dǎo)體一同使用。為了提高屏蔽效果，可采用多層屏蔽。第一層用低導(dǎo)磁率的鐵磁材料，使場(chǎng)強(qiáng)降低，第二層用高導(dǎo)磁鐵磁材料，以充分發(fā)揮其屏蔽作用。信號(hào)抗干擾措施—屏蔽

(2)電磁場(chǎng)屏蔽：電磁場(chǎng)屏蔽是采用導(dǎo)電良好的光藕合器抗干擾使用光藕合器切斷地環(huán)路電流干擾是十分有效的。其原理圖見(jiàn)圖3—44。由于兩個(gè)電路之間采用光束來(lái)藕合，所以能將兩個(gè)電路的地電位完全隔離，這樣兩電路的地電位即使不同也不會(huì)造成干擾，這對(duì)數(shù)字電路尤為重要。信號(hào)抗干擾措施—光藕

光藕合器抗干擾使用光藕合器切斷地環(huán)路電流一、模數(shù)(A/D)和數(shù)模(D/A)信號(hào)處理技術(shù)1、A/D轉(zhuǎn)換

1)A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程采樣――利用采樣脈沖序列p(t)，從連續(xù)時(shí)間信號(hào)x(t)中抽取一系列離散樣值，使之成為采樣信號(hào)x(nTs)的過(guò)程．

編碼――將離散幅值經(jīng)過(guò)量化以后變?yōu)槎M(jìn)制數(shù)字的過(guò)程。

量化――把采樣信號(hào)x（nTs）經(jīng)過(guò)舍入變?yōu)橹挥杏邢迋€(gè)有效數(shù)字的數(shù)，這一過(guò)程稱(chēng)為量化．一、模數(shù)(A/D)和數(shù)模(D/A)信號(hào)處理技術(shù)1、A2)A/D轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo)

模數(shù)(A/D)和數(shù)模(D/A)(1)分辨率;

用輸出二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)表示。位數(shù)越多，量化誤差越小，分辨力越高。常用有8位、10位、12位、16位等。

(2)轉(zhuǎn)換精度;

轉(zhuǎn)換精度=量程/(A／D轉(zhuǎn)換器的分辨力*0.5)

(3)轉(zhuǎn)換速度;指完成一次轉(zhuǎn)換所用的時(shí)間，如:100ms(10Hz)；10us(100kHz)(4)模擬信號(hào)的輸入范圍;如，5V，+/-5V，10V，+/-10V等。2)A/D轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo)模數(shù)(A/D)和數(shù)模(D2、D/A轉(zhuǎn)換過(guò)程和原理

模數(shù)(A/D)和數(shù)模(D/A)1)D/A轉(zhuǎn)換過(guò)程D/A轉(zhuǎn)換器是把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓或電流信號(hào)的裝置。2)D/A轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo)

(1)分辨率;(2)轉(zhuǎn)換精度;(3)轉(zhuǎn)換速度;(4)模擬信號(hào)的輸出范圍;2、D/A轉(zhuǎn)換過(guò)程和原理模數(shù)(A/D)和數(shù)模(D/AA/D、D/A轉(zhuǎn)換過(guò)程中的量化誤差實(shí)驗(yàn)：

模數(shù)(A/D)和數(shù)模(D/A)A/D、D/A轉(zhuǎn)換過(guò)程中的量化誤差實(shí)驗(yàn)：模數(shù)(A/D二、采樣保持

信號(hào)采樣采樣保持是利用切斷電容器的輸入后，電容器能保持其原有電壓值的原理實(shí)現(xiàn)的(圖3—33)。采樣保持動(dòng)作由兩種模式構(gòu)成；一種是采樣模式，即采樣保持的輸出跟蹤輸入值；另一種是保持模式，即保持輸出值。二、采樣保持信號(hào)采樣采樣保持是利用切二、采樣保持

信號(hào)采樣在采樣模式中，從保持模式移到采樣模式的瞬間，輸入值和輸出值不一樣，需經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，兩值才能達(dá)到一致，這就是滯后現(xiàn)象，如圖3—34所示，圖中Ts表示開(kāi)關(guān)滯后，TA表示穩(wěn)定時(shí)間。進(jìn)入跟蹤狀態(tài)后，一轉(zhuǎn)換到保持模式、這時(shí)的輸入值便被保持，這種場(chǎng)合伴有各種誤差。二、采樣保持信號(hào)采樣在采樣模式中，從二、采樣定理

信號(hào)處理技術(shù)1采樣信號(hào)的頻譜

采樣過(guò)程是將采樣脈沖序列p(t)與信號(hào)x(t)相乘來(lái)．二、采樣定理信號(hào)處理技術(shù)1采樣信號(hào)的頻譜采樣過(guò)程2.頻混現(xiàn)象

采樣定理

頻域解釋時(shí)域解釋2.頻混現(xiàn)象采樣定理頻域解釋時(shí)域解釋3.采樣定理

采樣定理

為保證采樣后信號(hào)能真實(shí)地保留原始模擬信號(hào)信息，信號(hào)采樣頻率必須至少為原信號(hào)中最高頻率成分的2倍。這是采樣的基本法則，稱(chēng)為采樣定理。fs＞2fmax

需要注意的是，在對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣時(shí)，滿(mǎn)足了采樣定理，只能保證不發(fā)生頻率混疊，只能保證對(duì)信號(hào)的頻譜作逆傅立葉變換時(shí)，可以完全變換為原時(shí)域采樣信號(hào)xs(t)，而不能保證此時(shí)的采樣信號(hào)能真實(shí)地反映原信號(hào)x(t)。工程實(shí)際中采樣頻率通常大于信號(hào)中最高頻率成分的3到5倍。3.采樣定理采樣定理為保證采樣后模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器選用舉例采集一個(gè)頻率為20KHz的信號(hào)，要求要分辨到2mV電壓，信號(hào)電壓的輸入范圍是0-5V，試根據(jù)下表確定A/D轉(zhuǎn)換器的型號(hào)

芯片型號(hào)分辨率轉(zhuǎn)換時(shí)間模擬輸入范圍ADC08098位100s0-5VAD574A12位25s0-10V,±5V,0-20V,±10VAD67914位10s0-10V,±5V模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器選用舉例采集一個(gè)頻率為20KHz模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器選用舉例信號(hào)電壓的輸入范圍是0-5V：ADC0809、AD574A、AD679均可信號(hào)頻率為20KHz，周期為50s：根據(jù)采樣定理AD574A、AD679均可最小分辨電壓ADC0809：5/28=19.5mVAD574A：10/212=2.44mVAD679：10/214=0.61mV應(yīng)該選AD679模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器選用舉例信號(hào)電壓的輸入范圍是0-數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成信號(hào)數(shù)字化處理的基本步驟

物理信號(hào)對(duì)象傳感器電信號(hào)信號(hào)調(diào)制電信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)單片機(jī)顯示D/A轉(zhuǎn)換控制數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成信號(hào)數(shù)字化處理的基本步驟物理信號(hào)對(duì)象傳感數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成傳感器放大電路采樣保持器單片機(jī)電平轉(zhuǎn)換電路計(jì)算機(jī)AD轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成放大電路采樣保持器電平轉(zhuǎn)換電路AD轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成各部分主要功能傳感器：將非電量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。放大電路：將傳感器輸出的微弱信號(hào)放大到A/D轉(zhuǎn)換器所能接收的幅度。采樣保持器：保證A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程中信號(hào)的穩(wěn)定。A/D轉(zhuǎn)換器：將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)子量。單片機(jī)：進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。電平轉(zhuǎn)換電路：將TTL電平轉(zhuǎn)換成RS232C電平。計(jì)算機(jī)：接收數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成各部分主要功能傳感器：將非電量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)8位模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器ADC0809

AD0809IN4--2IN3--1IN5--3IN6--4IN7--5START—6EOC—72ˉ5--8OE--9CLOCK-10Vcc--11REF(+)—12END--132ˉ7-1428--IN227--IN126--IN025--ADDA24--ADDB23--ADDC22--ALE21--2ˉ1MSB20--2ˉ219--2ˉ318--2ˉ417--2ˉ8LSB16--REF(-)15--2ˉ68位模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的接口模數(shù)轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的接口模數(shù)轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的接口模數(shù)轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的接口模數(shù)轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口的編程查詢(xún)方式模數(shù)轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口的編程查詢(xún)方式模數(shù)轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口的編程定時(shí)采樣方式向A／D發(fā)出啟動(dòng)脈沖信號(hào)后，先進(jìn)行軟件延時(shí)．延時(shí)時(shí)間取決于轉(zhuǎn)換時(shí)間(例如0809為100um)，延時(shí)結(jié)束后直接從A／D口讀入轉(zhuǎn)換結(jié)果。因此這種方式比查詢(xún)方式轉(zhuǎn)換速度更慢，故應(yīng)