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第七章 信号的输入输出技术 第七章 信号的输入输出技术 第第七七章章 信信号号的的输输入入输输出出技技术术 7.1 单片机应用系统的结构 7.1 单片机应用系统的结构 77..11 单单片片机机应应用用系系统统的的结结构构 7.2 模拟信号的输入—传感器技术 7.2 模拟信号的输入—传感器技术 —— 77..22 模模拟拟信信号号的的输输入入 传传感感器器技技术术 7.3 模拟信号的输入--A/D转换 7.3 模拟信号的输入--A/D转换 77..33 模模拟拟信信号号的的输输入入AA//DD转转换换 7.4 模拟信号的输出--D/A转换 7.4 模拟信号的输出--D/A转换 77..44 模模拟拟信信号号的的输输出出DD//AA转转换换 7.5 开关量的输入输出 7.5 开关量的输入输出 77..55 开开关关量量的的输输入入输输出出 7.6 信号输入输出实验 7.6 信号输入输出实验 77..66 信信号号输输入入输输出出实实验验 7.1 单片机应用系统的结构 7.1 单片机应用系统的结构 77..11 单单片片机机应应用用系系统统的的结结构构 图7.1单片机应用系统的基本结构 图7.1单片机应用系统的基本结构 图图77..11单单片片机机应应用用系系统统的的基基本本结结构构 单片机应用系统的核心任务： 单片机应用系统的核心任务： 单单片片机机应应用用系系统统的的核核心心任任务务：： 根据一定的输入（前向通道），结合一定的处理算 法，然后作出一定的输出响应（后向通道）。 输入： 输入： 输输入入：： 包括模拟输入和数字输入，电量信号输入和非电量 信号输入。对于非电量输入需要通过传感器将非电物 理量转换为模拟电信号。 预处理：一般包括放大器和滤波器两部分： 信号经过放大器的放大变为具有一定幅值的模拟 输入信号； 滤波器（低通或带通）的作用则是滤除输入模拟 信号中的无用频率成分和噪声，避免采样后发生频谱 混叠失真。 A/D转换：将模拟信号转换为数字信号。 MCS-51单片机是整个系统的控制和处理核心，它 是一个数字处理芯片，要求所有的输入和输出都是具 有TTL电平的数字信号。这样模拟信号要想输入到单片 机中必须先将其转换成数字信号。 A/D转换器的任务就是在满足奈奎斯特采样定理的 条件下，将模拟信号转换为数字信号。 对于开关量，可以很容易的映射成数字的0或者1， 即TTL的低电平和高电平，映射后的这些数字信号就可 以直接输入到单片机内部。 输出： 输出： 输输出出：： 处理的结果需要输出，对于开关量的输出，可以 简单地经过映射部件，将单片机的TTL电平输出信号转 换成所需要的开关量进行输出。 D/A转换： 有些输出需要以模拟信号的形式存在（如语音信 号），单片机输出的TTL电平数字信号必须经过D/A转 换。 由于转换后模拟信号中往往含有许多高频成分， 因此也需要通过滤波器滤除这些高频信号，以获得平 滑的模拟输出信号。有时候，输出的模拟信号还有电 压、电流、功率等要求，D/A转换后的模拟信号需要经 过一定的模拟电路来满足这些要求。 7.2 模拟信号的输入—传感器技术 7.2 模拟信号的输入—传感器技术 77..22 模模拟拟信信号号的的输输入入 传传感感器器技技术术 —— 传感器： 将被测非电量信号转换为与之有确定对应关系的电量输