单片机原理与应用_08单片机应用系统的设计.pptx

第八章 单片机应用系统的设计 8.1 多路巡回检测系统设计8.2 单片机控制系统执行机构接口技术8.3 RS-232C总线标准与接口电路8.4 单片机控制系统设计 8.1多路巡回检测系统设计 在单片机多路巡回检测系统中包含两个方面的含义。其一是在指定的时间检测外部信号的有或无，包括开关信号和模拟信号；其二是对模拟信号进行量化采集与处理。本节主要介绍多路模拟信号的巡回采集和量化处理。8.1.1 多路巡回检测系统8.1.2 集成化多路模拟输入数据 采 集 系 统 MN71508.1.3 多路巡回检测系统设计8.1.1多路巡回检测系统 多路巡回检测系统用来对多路模拟信号进行巡回采集，其结果送单片机或其它计算机处理。常用的结构形式有三种，一种是共享采样保持和A/D转换电路，另一种是共享A/D转换电路，第三种是并行转换结构。 控制逻辑多路开关IN0主机IN1S/HA/DI/O...INn1图8.1 共享S/H和A/D结构1．共享采样保持和A/D转换电路 共享采样保持和A/D转换电路是指多路模拟信号共用一套采样保持器和A/D转换电路，其逻辑结构如图8.1所示。 多路模拟量信号在主机的控制下依次或者有选择地通过多路开关，送入采样保持器和A/D转换器，转换结果再经I/O接口电路送主机。这种结构电路简单，使用器件少，成本低。 控制逻辑S/HIN0多路开关S/HIN1主机A/DI/O.......S/HINn-1图8.2 共享A/D结构 2．共享A/D转换电路 为了提高多路巡回检测系统的采集速度，可以在每一路模拟信号的输入端设置一个采样保持器。采样保持器输出的信号经多路开关送A/D转换器，转换结果再经I/O接口电路送主机，其逻辑结构如图8.2所示。 这种结构为每一路模拟量输入端增添了一个采样保持器，使硬件成本增加，但提高了速度，因而应用较广。控制逻辑…S/HA/DI/O接口IN0S/HA/DI/O接口IN1主机...S/HA/DI/O接口INn-1图8.3 并行转换结构3．并行转换结构 并行转换结构是在每一路模拟信号输入端都设有采样保持器和A/D转换器，在主机的控制下可对多路模拟信号同时采样，进行A/D转换，然后由主机依次读取。这种结构使用的器件多，成本高，但一致性好，适合于多点实时检测系统。 对于采样频率高的实时处理系统，还可在每一路中设置一个微处理器。由各路中的微处理器控制本路中的数据采集，并进行预处理，然后传送给主机。这种结构常称为分布式数据采集系统。 8.1.2集成化多路模拟输入数据采 集 系 统 MN7150 随着大规模集成电路的发展，多路模拟信号输入通道的集成化程度也在不断地提高。于是把输入通道中的多路转换开关、放大器、采样保持器以及A/D转换器集成在一块芯片中，构成一个完整的多路模拟信号采集系统。下面以MN1750为例，说明集成化多路模拟输入数据采集系统的组成、性能和使用。1．MN1750内部组成 MN1750是一种功能比较齐全的12位数据采集系统，有62个引脚，内部组成如图8.4所示，包含一个有±35V过压保护的多路开关的通道地址锁存器/计数器，一个输入阻抗高达108Ω、增益可设定为1~1000的测量放大器，一个带保持电容器、最大采样时间为10μs的高速采样保持器，一个±10V参考电压，一个12位A/D转换器，3个4位三态输出缓冲器以及定时控制逻辑电路等。MN1750可提供两种模拟信号输入形式，一种是MN1750-8，提供8路差动输入通道；另一种是MN1750-16，提供16路单端输入通道。两种器件的信号输入/输出率不低于50000通道/秒。 ExternalHoldCapaciterGainSettingRaesistorBipolarInputT/HOutAmpInputMuxEnableOffset AdjustGain Adjust多路开关12位A/D转换器三态缓冲器MSBBit1～4Ch0放大T/HEnable1～4Ch1三态缓冲器Bit5～8...Enable5～8Ch15定时控制逻辑三态缓冲器Bit9～12LSBEnable9～12A1A2A4A8MuxAddressOutputStatus+10VREF+10VREF Out+15V Supply-15V Supply+5V SupplyAnalog Signal GNDAnalog Power GNDDigital GND多路开关地址锁存器/计数器A1 A2 A4 A8R DelayStrobeLoadClearMuxAddress Input图8.4 MN1750内部组成 在实际使用时，通过外接电阻可使放大器的增益设定在1~1000范围之内，采集信号的量程在±10mV到±10V之间可变。模拟信号的选择由送入多路开关地址锁存器中的地址决定。该