第3章 过程通道数据采集5.pptVIP

内容提要 概述 模拟量输入通道 D/A与A/D转换技术 数据采集系统 模拟量输出通道 过程通道的抗干扰措施 小结 模拟量输出通道 任务：把计算机输出的数字量转换成模拟量 核心部件：D/A转换器 要求： ◆ 可靠性高，满足一定的精度 ◆ 具有保持功能 模拟量输出通道（2） 多路模拟量输出通道的结构形式 ◆ 主要取决于输出保持器的构成方式 — 输出保持器的作用：在新的控制信号到来之前，使本次控制信号维持不变 ◆ 两种基本结构形式： 一个通路设置一个D/A转换器 多个通路共用一个D/A转换器 模拟量输出通道（3/） ◆ 一个通路设置一个D/A转换器 — 优点：转换速度快，工作可靠 — 缺点：使用较多的D/A转换器 模拟量输出通道（4） ◆ 多个通路共用一个D/A转换器 — 优点：节省了D/A转换器 — 缺点：微机分时工作，工作可靠性差 模拟量输出通道（5） D/A转换器有串行(AD7543)和并行两大类； 8位D/A转换器DAC0832：电流输出型； ◆ 主要特点： — 可与各种微处理器直接接口 — 输入为8位二进制码， 所有引脚(20个)与TTL兼容 — 具有双缓冲、单缓冲和直通数据输入3种工作方式 — 电流稳定时间1 μS，满量程误差为±1LSB — ＋5V～＋15V单一电源，低功耗20 mW — 参考电压为－10V～＋10V 参见书 pp.85, 4.7 模拟量输出通道（5+） D/A有两种类型 1.内部有数据寄存器,带有片选与写信号引脚;作为I/O扩展槽与微处理器连接. 2. 内部无寄存器,必须外加锁存器才能与微处理器接口 模拟量输出通道（5++） D/A有3种工作方式 1. 双缓存方式: 用于同时输出多个模拟信号的多个DAC0832系统。WR1、 CS先有效，控制输入数据锁存到8位输入寄存器; WR2、 Xfer(传递控制有效)，数据锁存入8位DAC寄存器, 并同时输出多个模拟信号. 2. 单缓存方式:只用输入寄存器锁存数据,另一级DAC接成直通方式,即WR2和Xfer接地,或者两个寄存器同时锁存,WR1和WR2接在一起,而把Xfer接地. 3. 直通方式: CS,WR1,WR2,xfer接地,Ile(输入锁存信号)接+5V 模拟量输出通道（6） ◆ 内部结构 模拟量输出通道（7/） ◆ 引脚结构： 20引脚，双列直插式封装 — 数字量输入线D7~D0（8条） — 控制线（5条） —输出线（3条）Iout1,Iout2,Rf — 电源线（4条） 模拟量输出通道（8/） ◆ 引脚功能说明： ★ 输入信号D7~D0 ★ 输出信号IOUT1，且IOUT1 ＋IOUT2为常量，Rfb为反馈信号输入端，反馈电阻在片内 ★ 控制信号： 为允许输入锁存信号， 和 分别为输入寄存器和DAC寄存器的写信号， 为传送控制信号， 为片选信号 ★ 电源信号：VCC为主电源，VREF为基准电压，AGND和DGND分别为模拟地和数字地 模拟量输出通道（9/） ◆ 因为DAC0832是电流输出型D/A转换芯片，为了取得电压输出，需在电流输出端接运算放大器，Rf为运算放大器的反馈电阻端。运算放大器的接法如下图所示： 模拟量输出通道（10/） ◆ 单极性输出方式 模拟量输出通道（11） ◆ 双极性输出方式 模拟量输出通道（11） ◆ 双极性输出方式 模拟量输出通道（12） ★ 运算放大器OA2的作用是将运算放大器OA１的单向输出转变为双向输出，用图形表示如下： 模拟量输出通道（13） ★ 用偏移二进制码方法，实现D/A转换器的双极性输出比较容易实现，而且与微型计算机输出兼容，只要把最高位取反，就可以将2的补码转换成偏移二进制码 双极性时, LSB=? (2 * 1/2^n) 注记：常用的双极性编码/1-2 模拟量输出通道（14） ★ 在双极性接法时，如果再改变基准电源的极性，就可实现完整的4个象限的乘积输出。实现正负两组基准电源的切换有如下两种接法： 模拟量输出通道（15） DAC0832与MCS-51的接口 ◆ 直通方式： — 指DAC0832内部的两个寄存器都处于不锁存状态，数据一旦到达输入端就直接被送到D/A转换器转换成模拟量 —所有控制信号都接成有效形式， ， ， 和 接地，