前向输入通道接口技术概述.pptx

单片机原理与接口技术建设线上线下混合金课、系统打造一流课堂

输入输出通道接口技术北京石油化工学院曹建树jianshu@bipt.edu.cnQQ:2245682503北京石油化工学院

温度采集A/D转换案例输入输出通道软件仿真案例波形发生器D/A转换案例

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本章学习目标：知识：学生能够描述和解释前向输入和后向输出通道的组成结构与功能、AD转换和DA转换的基本方法、典型芯片的内部资源和引脚功能以及扩展方法。能力：能够分析和选择典型AD、DA转换芯片，设计51单片机与典型AD、DA转换芯片的接口电路和程序，并能开展实验和对应用实例进行仿真。素质：在项目学习和实验中养成科学严谨的实验态度。输入输出通道接口技术

单片机用于智能仪表和测控系统时，需要处理大量的外部信息，这些信息除包含数字量外，还可能包含模拟量与开关量信息。工程实践中经常遇到被测对象的一些物理参数，如温度、流量、压力、位移、速度等，这些参数均是模拟量。虽然这些模拟量已经由传感器、变送器变换成标准的电压或电流信号，但还需要通过模拟量/数字量(A/D)转换器，将其转换成为计算机能够处理的相应的数字信号。输入输出通道接口技术

计算机对模拟量设备进行控制时，如控制电动调节阀、模拟调速系统、模拟记录仪等，就需要将计算机输出的数字信号通过数字量/模拟量(D/A)转换器，转换成外设能够接收的相应的模拟信号。另一类常见的信号是开关信号，它们来自开关类器件的输入，如拨盘开关、扳键开关、继电器的触点等。当计算机输出控制对象是具有开关状态的设备时，计算机的输出就应该为开关量。输入输出通道接口技术

模拟量I/O接口的作用实际工业生产环境——检测与控制的是连续变化的模拟量例如：电压、电流、压力、温度、位移、流量计算机内部——进行处理的是离散的数字量二进制数、十六进制数输入输出通道接口技术

传感器（Transducer）非电量→电压、电流变送器（Transformer）转换成标准的电信号信号处理（SignalProcessing）放大、整形、滤波采样保持电路（SampleHolder,S/H）A/D变换器（A/DConverter）保证变换时信号恒定不变模拟量转换为数字量D/A变换器（D/AConverter）数字量转换为模拟量低通滤波平滑输出波形驱动放大提供足够的驱动电压，电流工业生产过程传感器变送器信号处理多路转换采样保持A/D转换输入接口微型计算出接/A转换低通滤波驱动放大执行机构模拟电路的任务模拟量I/O接口电路的任务物理量变换信号处理信号变换I/O接口输出通道输入通道输入输出通道接口技术

模拟量到数字量的转换称为模/数转换，完成模/数转换的器件称为A/D转换器(AnalogtoDigitalConverter)，通常用ADC表示。ADC能够将电压模拟信号转换为与之成比例的数字量。按照转换原理A/D转换器可分为逐次逼近式A/D转换器、双积分式A/D转换器、计数式A/D转换器和并行式A/D转换器。其中常用的是逐次逼近式A/D转换器和双积分式A/D转换器。逐次逼近式A/D转换器的精度、速度和价格比较适中，是最常用的A/D转换器件。双积分式A/D转换器转换精度高、抗干扰性好、价格便宜，但转换速度较慢，在转换速度要求不高的场合应用较为广泛。A/D转换接口技术

逐次逼近式ADC双积分式ADCV/F变换计数式ADC∑-Δ转换器转换速度中等，精度高，抗干扰能力中等，价格不高，是工业控制和仪器仪表中用的最多的一种。转换速度慢，精度高，抗干扰能力强，价格低，适用于对速度要求不高的场合，在仪器仪表中应用较多。电路简单，转换速度较慢，价格低，适用于远程信号转换。利用过采样技术进行转换，速度快，精度高。A/D转换接口技术

A/D功能:将模拟电压成正比地转换成数字量A/DUI输入模拟电压D7~D0输出数字量0~511111111分辨率:5V/255=0.0196V/每1个最低有效位并联比较型特点:转换速度快,转换时间10ns~1?s逐次逼近型特点:转换速度中,转换时间几?s~100?s双积分型特点:转换速度慢,转换时间几百?s~几msA/D转换接口技术

A/D转换器的主要技术指标分辨率指A/D转换器对输入模拟信号的分辨能力，分辨率通常用位数表示，如8位、10位、12位等。位数越多，分辨率就越高。转换速度指完成一次转换所