第3章 南郵 IO接口與過(guò)程通道

1、第第3章章 I/O接口與過(guò)程通道接口與過(guò)程通道南京郵電大學(xué)南京郵電大學(xué) 電氣信息工程系電氣信息工程系3.1 輸入輸出與過(guò)程通道輸入輸出與過(guò)程通道3.2 模擬量輸入通道模擬量輸入通道3.3 模擬量輸出通道模擬量輸出通道3.4 D/A、A/D轉(zhuǎn)換器的電源、接地與布線轉(zhuǎn)換器的電源、接地與布線3.5 硬件抗干擾技術(shù)硬件抗干擾技術(shù)OUTLINE3.1 數(shù)字量輸入輸出通道數(shù)字量輸入輸出通道 數(shù)字量（開關(guān)量）信號(hào)：數(shù)字量（開關(guān)量）信號(hào)： 開關(guān)的閉合與斷開開關(guān)的閉合與斷開 繼電器或接觸器的吸合與釋放繼電器或接觸器的吸合與釋放 馬達(dá)的啟動(dòng)與停止馬達(dá)的啟動(dòng)與停止 閥門的打開與關(guān)閉閥門的打開與關(guān)閉 用用 “0”和和

2、“1”表示表示1.數(shù)字量輸入接口數(shù)字量輸入接口 74LS244：隔離輸入和輸出隔離輸入和輸出起緩沖作用起緩沖作用八個(gè)通道，可同八個(gè)通道，可同時(shí)輸入時(shí)輸入8個(gè)開關(guān)狀態(tài)個(gè)開關(guān)狀態(tài) MOV DX, PORT IN AL, DX生產(chǎn)過(guò)程的生產(chǎn)過(guò)程的狀態(tài)信息狀態(tài)信息3.1.1 數(shù)字量輸入輸出數(shù)字量輸入輸出接口技術(shù)接口技術(shù)1A1 1Y11A2 1Y21A3 1Y31A4 1Y41A5 1Y51A6 1Y61A7 1Y71A8 1Y8輸輸入入接接口口D0D1D2D3D4D5D6D7PC總總線線2G1GCSIOR74LS2442. 數(shù)字量輸出接口數(shù)字量輸出接口控制狀態(tài)控制狀態(tài)需要保持，直到下次需要保持，直到下

3、次給出新的值為止給出新的值為止MOV AL, DATAMOV DX, PORT OUT DX, AL可用鎖存器可用鎖存器74LS273對(duì)對(duì)狀態(tài)輸出信號(hào)進(jìn)行鎖存狀態(tài)輸出信號(hào)進(jìn)行鎖存數(shù)字量輸出接口數(shù)字量輸出接口 D0CLKCLR74LS273D2D1D2D3D4D5D6D7D1D3D5D4D6D7D8Q2Q1Q3Q5Q4Q6Q7Q8CSIOWRESETPC總總線線輸輸出出接接口口 基本功能：接受外部裝置或生產(chǎn)過(guò)程的狀態(tài)信號(hào)基本功能：接受外部裝置或生產(chǎn)過(guò)程的狀態(tài)信號(hào)1、數(shù)字量輸入通道結(jié)構(gòu)、數(shù)字量輸入通道結(jié)構(gòu)輸輸 入入 調(diào)調(diào) 理理 電電 路路輸輸 入入 緩緩 沖沖 器器地址譯碼器地址譯碼器生生 產(chǎn)產(chǎn)

4、過(guò)過(guò) 程程P C 總總 線線3.1.2 數(shù)字量輸入數(shù)字量輸入通道通道輸入調(diào)理電路輸入調(diào)理電路 把現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換、保護(hù)、濾波、隔離轉(zhuǎn)換成把現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換、保護(hù)、濾波、隔離轉(zhuǎn)換成 計(jì)算機(jī)能夠接收的邏輯信號(hào)計(jì)算機(jī)能夠接收的邏輯信號(hào) 小功率輸入調(diào)理電路小功率輸入調(diào)理電路 大功率輸入調(diào)理電路大功率輸入調(diào)理電路 2. 輸入調(diào)理電路輸入調(diào)理電路開關(guān)去抖電路開關(guān)去抖電路圖圖3.4 采用積分電路采用積分電路（1）小功率輸入調(diào)理電路）小功率輸入調(diào)理電路 R S Q Q0 1 1 01 0 0 11 1 保保 持持RS觸發(fā)器去抖電路觸發(fā)器去抖電路（2）大功率輸入調(diào)理電路）大功率輸入調(diào)理電路大功率系統(tǒng)中，需從電磁離合

5、等大功率器件的接點(diǎn)輸入信號(hào)大功率系統(tǒng)中，需從電磁離合等大功率器件的接點(diǎn)輸入信號(hào)為使接點(diǎn)工作可靠，接點(diǎn)兩端至少要加為使接點(diǎn)工作可靠，接點(diǎn)兩端至少要加24V以上的直流電壓以上的直流電壓由于所帶電壓高，故高、低壓之間，用由于所帶電壓高，故高、低壓之間，用光電耦合器光電耦合器進(jìn)行隔離進(jìn)行隔離圖圖3.6 大功率信號(hào)輸入電路大功率信號(hào)輸入電路輸輸 出出 驅(qū)驅(qū) 動(dòng)動(dòng) 器器輸輸 出出 鎖鎖 存存 器器地址譯碼器地址譯碼器生生 產(chǎn)產(chǎn) 過(guò)過(guò) 程程P C 總總 線線1、數(shù)字量輸出通道結(jié)構(gòu)、數(shù)字量輸出通道結(jié)構(gòu)3.1.3 數(shù)字量輸出通道數(shù)字量輸出通道 小功率直流驅(qū)動(dòng)電路小功率直流驅(qū)動(dòng)電路 大功率驅(qū)動(dòng)電路大功率驅(qū)動(dòng)電路

6、2、輸出驅(qū)動(dòng)電路、輸出驅(qū)動(dòng)電路采用功率晶體管輸出驅(qū)動(dòng)繼電器電路采用功率晶體管輸出驅(qū)動(dòng)繼電器電路 采用高壓輸出的門電路驅(qū)動(dòng)采用高壓輸出的門電路驅(qū)動(dòng)圖圖3.8 繼電器驅(qū)動(dòng)電路繼電器驅(qū)動(dòng)電路（1）小功率直流驅(qū)動(dòng)電路）小功率直流驅(qū)動(dòng)電路達(dá)林頓陣列輸出驅(qū)動(dòng)繼電器電路達(dá)林頓陣列輸出驅(qū)動(dòng)繼電器電路（2）大功率驅(qū)動(dòng)電路）大功率驅(qū)動(dòng)電路 (a)直流固態(tài)繼電器的結(jié)構(gòu)直流固態(tài)繼電器的結(jié)構(gòu)可以利用固態(tài)繼電器可以利用固態(tài)繼電器(SSR)等實(shí)現(xiàn)等實(shí)現(xiàn) I/O接接口口+5V74LS04R(b)交流固態(tài)繼電器的結(jié)構(gòu)交流固態(tài)繼電器的結(jié)構(gòu)I/O接接口口+5V74LS04R數(shù)字?jǐn)?shù)字(開關(guān)開關(guān))量輸入量輸入/輸出通道模板舉例輸出通道

7、模板舉例PCL-730PCL-730板卡組成框圖板卡組成框圖3.2 模擬量輸入通道模擬量輸入通道功能：功能：把從系統(tǒng)中檢測(cè)到的模擬信號(hào)，變成二進(jìn)制把從系統(tǒng)中檢測(cè)到的模擬信號(hào)，變成二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，經(jīng)接口送往計(jì)算機(jī)數(shù)字信號(hào)，經(jīng)接口送往計(jì)算機(jī)3.2.1 模擬量輸入通道的組成模擬量輸入通道的組成 過(guò)過(guò)程程參參數(shù)數(shù)PC總總線線模擬量輸模擬量輸入通道入通道檢檢測(cè)測(cè)信信號(hào)號(hào)調(diào)調(diào)理理多多路路轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換器器采采樣樣保保持持器器A/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換器器接接口口邏邏輯輯電電路路圖圖3.10 模擬量輸入通道的組成結(jié)構(gòu)模擬量輸入通道的組成結(jié)構(gòu) 信號(hào)調(diào)理部分將信號(hào)調(diào)理部分將非電量非電量和和非標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)非標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成

8、標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)準(zhǔn)的電信號(hào) 依據(jù)檢測(cè)信號(hào)及受干擾情況的不同而不同依據(jù)檢測(cè)信號(hào)及受干擾情況的不同而不同 是傳感器和是傳感器和A/D之間以及之間以及D/A和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的橋和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的橋梁，也是測(cè)控系統(tǒng)中重要的組成部分梁，也是測(cè)控系統(tǒng)中重要的組成部分 通常包括信號(hào)的放大、量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換、電流通常包括信號(hào)的放大、量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換、電流/電壓電壓轉(zhuǎn)換、濾波、線性化、共模抑制及隔離等轉(zhuǎn)換、濾波、線性化、共模抑制及隔離等3.2.2 信號(hào)調(diào)理信號(hào)調(diào)理1、量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換技術(shù)、量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換技術(shù) 單參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)單參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)傳感傳感器器放大放大電路電路A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換微型機(jī)微型機(jī)顯示顯示傳感器傳感器多多路路轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換開開關(guān)

9、關(guān)放大放大電路電路A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換微型微型機(jī)機(jī)顯示顯示傳感器傳感器傳感器傳感器傳感器傳感器多參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)多參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換： 根據(jù)需要對(duì)所處理的信號(hào)利用根據(jù)需要對(duì)所處理的信號(hào)利用可編程增益放大器可編程增益放大器進(jìn)行放大進(jìn)行放大倍數(shù)的自動(dòng)調(diào)整，以滿足后續(xù)電路和系統(tǒng)的要求倍數(shù)的自動(dòng)調(diào)整，以滿足后續(xù)電路和系統(tǒng)的要求 u 可編程增益放大器可編程增益放大器(Programmable Gain Amplifier)，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱PGAu 可編程增益放大器有兩種：可編程增益放大器有兩種：組合組合PGA和和集成集成PGA 儀用測(cè)量放大器電路儀用測(cè)量放大器電路 A3A2A1 2 4 1 32(1

10、)VRRARR圖圖3.13 組合組合PGA組合組合PGAMCP6S系列產(chǎn)品主要特點(diǎn)：系列產(chǎn)品主要特點(diǎn)：l8種可編程增益選擇：種可編程增益選擇：+1，+2，+4，+5，+8，+10，+16 或或+32 V/V；lSPI串行編程接口；串行編程接口；l級(jí)聯(lián)輸入和輸出；級(jí)聯(lián)輸入和輸出；l低增益誤差，最大：低增益誤差，最大：1%；l低漂移，最大：低漂移，最大：275V；l高帶寬頻率，典型值：高帶寬頻率，典型值：212MHz；l低噪聲，典型值：低噪聲，典型值：10 nV/rtHz 10 kHzl低電源電流，典型值：低電源電流，典型值：1mA；l單電源供電，單電源供電，2.5V5.5V；集成集成PGA 表表

11、3.2引腳說(shuō)明引腳說(shuō)明引腳名稱引腳名稱功能功能Vout模擬輸出模擬輸出CH0CH7模擬輸入模擬輸入Vss負(fù)電源負(fù)電源VDD正電源正電源SCKSPI時(shí)鐘輸入時(shí)鐘輸入SISPI數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸入SOSPI數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出CSSPI片選片選VREF外部參考電壓外部參考電壓R1R2CIV+5V圖圖3-19 無(wú)源無(wú)源I/V變換電路變換電路精密電阻V=R2*I無(wú)源無(wú)源I/V變換變換2. I/V變換變換圖圖3-20 有源有源I/V變換電路變換電路 AR1R3R2R4R5CIVViA=1+R4/R3V=A*R1*I輸入阻抗高，輸出阻抗低輸入阻抗高，輸出阻抗低輸出限流，保護(hù)運(yùn)放輸出限流，保護(hù)運(yùn)放有源有源I/V變換

12、變換 2. I/V變換變換控制禁止端1：斷開0：由ABC選通CD4051的原理電路圖的原理電路圖 3.2.3 多路轉(zhuǎn)換器多路轉(zhuǎn)換器 表表3.4 CD4051的真值表的真值表輸入狀態(tài)輸入狀態(tài)接通通道接通通道INHCBA 0000000011001020011301004010150110601117CD4051的真值表的真值表1. 信號(hào)的采樣信號(hào)的采樣 采樣過(guò)程（簡(jiǎn)稱采樣過(guò)程（簡(jiǎn)稱采樣采樣）是用采樣開關(guān)（或采樣單元）將模）是用采樣開關(guān)（或采樣單元）將模擬信號(hào)按一定時(shí)間間隔抽樣成離散模擬信號(hào)的過(guò)程擬信號(hào)按一定時(shí)間間隔抽樣成離散模擬信號(hào)的過(guò)程 圖圖3.22 信號(hào)的采樣過(guò)程信號(hào)的采樣過(guò)程f(t)t*f

13、 (t)t0T2T 3T 4T 5TSf(t)*f (t)3.2.4 信號(hào)的采樣和量化信號(hào)的采樣和量化 采樣頻率采樣頻率由香農(nóng)（由香農(nóng)（ShannonShannon）采樣定理確定：）采樣定理確定：s2max 一般取：一般?。?s(410) max00*)()()()()()()(kkTkTtkTfkTttfttftf2. 量化量化 u 量化量化：采樣信號(hào)經(jīng)整量化后成為數(shù)字信號(hào)的過(guò)程：采樣信號(hào)經(jīng)整量化后成為數(shù)字信號(hào)的過(guò)程 量化過(guò)程就是用一組數(shù)碼（如二進(jìn)制碼）來(lái)逼近離散模擬量化過(guò)程就是用一組數(shù)碼（如二進(jìn)制碼）來(lái)逼近離散模擬信號(hào)的幅值，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，執(zhí)行量化動(dòng)作的裝置是信號(hào)的幅值，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)

14、字信號(hào)，執(zhí)行量化動(dòng)作的裝置是A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 字長(zhǎng)為字長(zhǎng)為n的的A/D轉(zhuǎn)換器把轉(zhuǎn)換器把yminymax范圍內(nèi)變化的采樣信號(hào)，變范圍內(nèi)變化的采樣信號(hào)，變換為數(shù)字換為數(shù)字02n-1，其最低有效位（，其最低有效位（LSB）所對(duì)應(yīng)的模擬量）所對(duì)應(yīng)的模擬量q稱稱為量化單位，其表達(dá)式為：為量化單位，其表達(dá)式為：maxmin21nyyq3.2.5 采樣保持器采樣保持器 孔徑時(shí)間和孔徑誤差的消除孔徑時(shí)間和孔徑誤差的消除 采樣保持原理采樣保持原理3.2.5 采樣保持器采樣保持器 采樣保持器的主要作用：采樣保持器的主要作用： (1) 保持采樣信號(hào)不變，以便完成保持采樣信號(hào)不變，以便完成A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 (2) 同

15、時(shí)采樣幾個(gè)模擬量，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和測(cè)量同時(shí)采樣幾個(gè)模擬量，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和測(cè)量 (3) 減少減少D/A轉(zhuǎn)換器的輸出毛刺，從而消除輸出電壓的峰值及轉(zhuǎn)換器的輸出毛刺，從而消除輸出電壓的峰值及縮短穩(wěn)定輸出值的建立時(shí)間縮短穩(wěn)定輸出值的建立時(shí)間 (4) 把一個(gè)把一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器的輸出分配到幾個(gè)輸出點(diǎn)，以保證輸出轉(zhuǎn)換器的輸出分配到幾個(gè)輸出點(diǎn)，以保證輸出的穩(wěn)定性的穩(wěn)定性常用的集成采樣保持器有常用的集成采樣保持器有LF198/298/398、AD582/585/346/389圖圖3.23 LF198/298/398原理圖及引腳原理圖及引腳(a)LF198/298/398原理圖原理圖(b)LF198/298

16、/398的引腳排列的引腳排列3.2.6 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器lA/D轉(zhuǎn)換器是將模擬電壓或電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的器轉(zhuǎn)換器是將模擬電壓或電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的器件或裝置，是模擬輸入通道的核心部件件或裝置，是模擬輸入通道的核心部件lA/D轉(zhuǎn)換方法有轉(zhuǎn)換方法有逐次逼近式逐次逼近式、雙積分式雙積分式、并行比較并行比較式式和和二進(jìn)制斜坡式二進(jìn)制斜坡式、量化反饋式量化反饋式等等 常用的逐次逼近式常用的逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器有轉(zhuǎn)換器有8位分辨率的位分辨率的ADC0801、ADC0809等，等，12位分辨率的位分辨率的AD574A等；等； 常用的雙積分式常用的雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器有轉(zhuǎn)換器有3位半（相當(dāng)于位半（相當(dāng)于2進(jìn)制

17、進(jìn)制11位分辨位分辨率）的率）的MC14433等等1、A/D轉(zhuǎn)換器的主要指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要指標(biāo)lA/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)有轉(zhuǎn)換時(shí)間、分辨率、轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)有轉(zhuǎn)換時(shí)間、分辨率、線性誤差、量程、對(duì)基準(zhǔn)電源的要求等線性誤差、量程、對(duì)基準(zhǔn)電源的要求等l轉(zhuǎn)換時(shí)間：指完成一次模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換所需要轉(zhuǎn)換時(shí)間：指完成一次模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間的時(shí)間 l分辨率：分辨率表示分辨率：分辨率表示A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)模擬信號(hào)的反應(yīng)轉(zhuǎn)換器對(duì)模擬信號(hào)的反應(yīng)能力能力 ，通常用數(shù)字量的位數(shù)，通常用數(shù)字量的位數(shù)n（字長(zhǎng)）來(lái)表示（字長(zhǎng)）來(lái)表示l量程：即所能轉(zhuǎn)換的電壓范圍量程：即所能轉(zhuǎn)換的電壓范圍 1、A/D轉(zhuǎn)換器的主要指

18、標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要指標(biāo)l精度：精度有絕對(duì)精度和相對(duì)精度精度：精度有絕對(duì)精度和相對(duì)精度 l輸出邏輯電平：多數(shù)為輸出邏輯電平：多數(shù)為TTL電平，有并行和串行兩電平，有并行和串行兩種輸出形式種輸出形式l工作溫度范圍：由于溫度會(huì)對(duì)運(yùn)算放大器和電阻網(wǎng)工作溫度范圍：由于溫度會(huì)對(duì)運(yùn)算放大器和電阻網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生影響，故只有在一定范圍內(nèi)才能保證額定的絡(luò)產(chǎn)生影響，故只有在一定范圍內(nèi)才能保證額定的精度指標(biāo)精度指標(biāo)l基準(zhǔn)電源的精度將對(duì)整個(gè)基準(zhǔn)電源的精度將對(duì)整個(gè)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的輸出精度轉(zhuǎn)換結(jié)果的輸出精度產(chǎn)生影響產(chǎn)生影響 (1) 8位位A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器ADC0809 ADC0809是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的帶有是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公

19、司生產(chǎn)的帶有8通道模擬開關(guān)的通道模擬開關(guān)的8位逐次逼近式位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，采用轉(zhuǎn)換器，采用28腳雙列直插式封裝腳雙列直插式封裝 表表3.5 C、B、A與通道關(guān)系表與通道關(guān)系表CBA所選通道所選通道0 00VIN0001VIN1010VIN2011VIN3100VIN4101VIN5110VIN6111VIN72、常用的、常用的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器圖圖3.25 AD574內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖(2) 12位位A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器AD574ACSC8表3. 2 AD574A控制信號(hào)狀態(tài)表CER/12/A0操作0XXXX禁止X1XXX禁止100X0啟動(dòng)12位轉(zhuǎn)換10001啟動(dòng)8位轉(zhuǎn)換1011X一次

20、讀取12位輸出數(shù)據(jù)10100輸出高8位輸出數(shù)據(jù)10101輸出低4位輸出數(shù)據(jù)尾隨4個(gè)0AD574A引腳功能引腳功能硬件連接設(shè)計(jì)硬件連接設(shè)計(jì)軟件程序設(shè)計(jì)軟件程序設(shè)計(jì) 模擬量輸入信號(hào)的連接、數(shù)字量輸模擬量輸入信號(hào)的連接、數(shù)字量輸出引腳的連接、參考電平的連接、出引腳的連接、參考電平的連接、控制信號(hào)的連接控制信號(hào)的連接 主要包括控制信號(hào)的編程，如：?jiǎn)⒅饕刂菩盘?hào)的編程，如：?jiǎn)?dòng)信號(hào)、轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)以及轉(zhuǎn)換結(jié)動(dòng)信號(hào)、轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)以及轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀出果的讀出 3.2.7 A/D 轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計(jì) 1硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)l模擬量輸入信號(hào)的連接模擬量輸入信號(hào)的連接 l數(shù)字量輸出引腳的連接數(shù)字量輸出引腳的

21、連接 l參考電平的連接參考電平的連接 l時(shí)鐘的選擇時(shí)鐘的選擇 lA/D轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)方式轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)方式l轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)的處理轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)的處理 1硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)的硬件連接有三種形式：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)的硬件連接有三種形式：p中斷方式：將轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志信號(hào)接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的中斷中斷方式：將轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志信號(hào)接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的中斷申請(qǐng)引腳或允許中斷的申請(qǐng)引腳或允許中斷的I/O接口的相應(yīng)引腳上。接口的相應(yīng)引腳上。p查詢方式：把轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)經(jīng)三態(tài)門送到查詢方式：把轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)經(jīng)三態(tài)門送到PC數(shù)據(jù)總線或數(shù)據(jù)總線或I/O接口的某一位上。接口的某一位上。p轉(zhuǎn)換信號(hào)懸空：即該管腳與其它管腳之間無(wú)電氣連接。轉(zhuǎn)換

22、信號(hào)懸空：即該管腳與其它管腳之間無(wú)電氣連接。2軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)l啟動(dòng)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，中斷、查詢或延時(shí)等待轉(zhuǎn)換時(shí)間后轉(zhuǎn)換，中斷、查詢或延時(shí)等待轉(zhuǎn)換時(shí)間后根據(jù)數(shù)據(jù)輸出格式讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果根據(jù)數(shù)據(jù)輸出格式讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果 l(1)啟動(dòng)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 l(2) 轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀出。轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀出。u中斷方式：中斷方式：u查詢方式：查詢方式：u軟件延時(shí)方法：軟件延時(shí)方法：D0D1D2D7D0+圖圖3.27 ADC0809與與PC總線的連接總線的連接 3.2.8 A/D 轉(zhuǎn)換器與轉(zhuǎn)換器與PC接口接口1ADC0809與與PC總線工業(yè)控制機(jī)接口總線工業(yè)控制機(jī)接口一次一次A/D轉(zhuǎn)換操作分兩步進(jìn)行：轉(zhuǎn)換操作分兩步進(jìn)行：(

23、1)啟動(dòng)啟動(dòng)ADC0809，并鎖存通道地址，并鎖存通道地址 (2)判斷判斷A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束并讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果轉(zhuǎn)換結(jié)束并讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果 START： MOV AL，00H ； 設(shè)定通道數(shù)設(shè)定通道數(shù) OUT 220H，AL ； 送通道地址、啟動(dòng)送通道地址、啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 CALL DELAY ； 等待轉(zhuǎn)換完成等待轉(zhuǎn)換完成 IN AL，220H ； 讀取讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果轉(zhuǎn)換結(jié)果 設(shè)設(shè)ADC端口地址為端口地址為220H，要把，要把0通道的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字通道的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，利用軟件延時(shí)方式實(shí)現(xiàn)量，利用軟件延時(shí)方式實(shí)現(xiàn) 圖圖3.28 AD574A通過(guò)通過(guò)8255A與與PC總線的連接圖總線的連接圖2A

24、D574A與與PC總線工業(yè)控制機(jī)接口總線工業(yè)控制機(jī)接口首先進(jìn)行首先進(jìn)行8255A的初始化的初始化實(shí)現(xiàn)一次實(shí)現(xiàn)一次A/D轉(zhuǎn)換包括轉(zhuǎn)換包括A/D轉(zhuǎn)換的啟動(dòng)、檢測(cè)轉(zhuǎn)換是否結(jié)束、轉(zhuǎn)換的啟動(dòng)、檢測(cè)轉(zhuǎn)換是否結(jié)束、數(shù)據(jù)的讀出數(shù)據(jù)的讀出采用查詢方式采用查詢方式 2AD574A與與PC總線工業(yè)控制機(jī)接口總線工業(yè)控制機(jī)接口(1)8255A初始化設(shè)置初始化設(shè)置 INIT：MOV AL，9AH；設(shè)置；設(shè)置A、B口及口及C口的工作方式口的工作方式 MOV DX，2D3H ；8255A的控制寄存器的控制寄存器 OUT DX，AL ；方式字送控制寄存器；方式字送控制寄存器(2)啟動(dòng)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換START：MOV AL

25、，00H MOVDX，2D2H；8255A的端口的端口C OUTDX，AL；使；使=0，啟動(dòng)，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換(3) 檢測(cè)轉(zhuǎn)換是否結(jié)束及數(shù)據(jù)的讀出檢測(cè)轉(zhuǎn)換是否結(jié)束及數(shù)據(jù)的讀出 LOOP： MOV DX，2D2H ；8255A的端口的端口C IN AL，DX ；查詢；查詢STS的狀態(tài)的狀態(tài) TESTAL，80H JNZ LOOP ；轉(zhuǎn)換未完成則等待；轉(zhuǎn)換未完成則等待 MOVAL，01H ；置位，即；置位，即=1 OUTDX，AL DECDX ；指向；指向8255A的端口的端口B INAL，DX ；讀入端口；讀入端口B高高8位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù) MOVBX+1，AL ；數(shù)據(jù)保存；數(shù)據(jù)保存 DECDX ；

26、指向；指向8255A的端口的端口A INAL，DX ；讀入端口；讀入端口A數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) ANLAL，0F0H；屏蔽低四位數(shù)據(jù)；屏蔽低四位數(shù)據(jù) MOVBX，AL；數(shù)據(jù)保存；數(shù)據(jù)保存3.3.1 模擬量輸出通道的結(jié)構(gòu)形式模擬量輸出通道的結(jié)構(gòu)形式 模擬量輸出通道一般由接口電路、模擬量輸出通道一般由接口電路、D/A轉(zhuǎn)換器、多路轉(zhuǎn)換開轉(zhuǎn)換器、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)、采樣保持器、關(guān)、采樣保持器、V/I變換等組成。變換等組成。 1、一個(gè)通路設(shè)置一個(gè)、一個(gè)通路設(shè)置一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器的形式轉(zhuǎn)換器的形式 接接口口D/AD/AV/I轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器V/I轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器PC總線總線通道通道1通道通道n圖圖3.29 一個(gè)通路一個(gè)一個(gè)通路一個(gè)D

27、/A轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu) 3.3 模擬量輸出通道模擬量輸出通道2、多個(gè)通路共用一個(gè)、多個(gè)通路共用一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器的形式轉(zhuǎn)換器的形式 接接口口D/A多多路路開開關(guān)關(guān)采樣采樣保持器保持器采樣采樣保持器保持器V/I轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器V/I轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器通道通道1通道通道nPC總線總線圖圖3.30 多個(gè)通路共用一個(gè)多個(gè)通路共用一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu) D/A轉(zhuǎn)換器：將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的元件或裝置，其模擬轉(zhuǎn)換器：將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的元件或裝置，其模擬量輸出（電流或電壓）與參考電壓和二進(jìn)制數(shù)成正比例量輸出（電流或電壓）與參考電壓和二進(jìn)制數(shù)成正比例 輸入輸出關(guān)系：輸入輸出關(guān)系： VVrefD/(2

28、n1) 常用的常用的D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率有轉(zhuǎn)換器的分辨率有8位、位、10位、位、12位等，其結(jié)構(gòu)位等，其結(jié)構(gòu)大同小異，通常都帶有兩級(jí)緩沖寄存器大同小異，通常都帶有兩級(jí)緩沖寄存器3.3.2 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器1. D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo) 主要技術(shù)指標(biāo)有主要技術(shù)指標(biāo)有分辨率分辨率、建立時(shí)間建立時(shí)間、非線性誤差非線性誤差等等n分辨率：用分辨率：用D/A轉(zhuǎn)換器數(shù)字量的位數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)字量的位數(shù)n(字長(zhǎng)字長(zhǎng))來(lái)表示來(lái)表示n 建立時(shí)間：指建立時(shí)間：指D/A轉(zhuǎn)換器中代碼有滿度的變化時(shí)，其輸出達(dá)轉(zhuǎn)換器中代碼有滿度的變化時(shí)，其輸出達(dá)到穩(wěn)定到穩(wěn)定(離終值離終值1/2LSB相當(dāng)?shù)哪M量范圍內(nèi)相當(dāng)

29、的模擬量范圍內(nèi))所需要的時(shí)間所需要的時(shí)間n 非線性誤差：實(shí)際轉(zhuǎn)換特性曲線與理想特性曲線之間的最非線性誤差：實(shí)際轉(zhuǎn)換特性曲線與理想特性曲線之間的最大偏差，并以該偏差相對(duì)于滿量程的百分?jǐn)?shù)度量大偏差，并以該偏差相對(duì)于滿量程的百分?jǐn)?shù)度量n 輸出信號(hào)：不同型號(hào)的輸出信號(hào)：不同型號(hào)的DAC輸出信號(hào)相差較大，如輸出信號(hào)相差較大，如05V、 010V、 030V、 03A等等n 輸入編碼：一般為并行或串行二進(jìn)制碼輸入，也有輸入編碼：一般為并行或串行二進(jìn)制碼輸入，也有BCD碼碼輸入輸入 2. D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器l 8位位D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器DAC08324圖圖3.33 DAC1210的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)l12位位

30、D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器DAC1210 3.3.3 D/A轉(zhuǎn)換器接口技術(shù)轉(zhuǎn)換器接口技術(shù)lD/A轉(zhuǎn)換器應(yīng)用接口的設(shè)計(jì)，主要包括數(shù)字量輸入信號(hào)的連轉(zhuǎn)換器應(yīng)用接口的設(shè)計(jì)，主要包括數(shù)字量輸入信號(hào)的連接以及控制信號(hào)的連接接以及控制信號(hào)的連接lD/A編程相對(duì)簡(jiǎn)單，包括：選中編程相對(duì)簡(jiǎn)單，包括：選中D/A轉(zhuǎn)換器、送轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)到轉(zhuǎn)換器、送轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)線，啟動(dòng)數(shù)據(jù)線，啟動(dòng)D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換l1.數(shù)字量輸入信號(hào)的連接數(shù)字量輸入信號(hào)的連接 數(shù)字量輸入信號(hào)連接時(shí)要考慮數(shù)字量的位數(shù)，數(shù)字量輸入信號(hào)連接時(shí)要考慮數(shù)字量的位數(shù)，D/A轉(zhuǎn)換器內(nèi)轉(zhuǎn)換器內(nèi)部是否有鎖存器。部是否有鎖存器。l2.控制信號(hào)的連接控制信號(hào)的連接 片選信號(hào)、寫信號(hào)及

31、轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)片選信號(hào)、寫信號(hào)及轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)圖3.34 DAC0832與PC總線接口電路3.3.4 D/A轉(zhuǎn)換器與轉(zhuǎn)換器與PC接口接口1、8位位D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器DAC0832與與PC的連接的連接若若DAC0832的地址為：的地址為：200H，則，則8位二進(jìn)制數(shù)位二進(jìn)制數(shù)56H轉(zhuǎn)換為模擬轉(zhuǎn)換為模擬電壓的接口程序如下：電壓的接口程序如下： CONVERT： MOV DX，200H；DAC0832地址地址 MOV AL，56H ；要轉(zhuǎn)換的立即數(shù)；要轉(zhuǎn)換的立即數(shù) OUT DX，AL ；CS/=WR1/=0，啟動(dòng)，啟動(dòng)D/A 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換DAC1210與與PC總線的連接總線的連接2. 12位位D/A轉(zhuǎn)換器與

32、轉(zhuǎn)換器與PC的連接的連接 CONVERT：MOV AL，68H ；高；高8位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù) MOV DX，220H ；OUTDX，AL ；=0，=1，=0，高，高8位數(shù)據(jù)送位數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線INCDX ；修改地址指針，指向；修改地址指針，指向221HMOV AL，0F0H ；低；低4位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)OUTDX，AL ；=0，=0，=0，低，低4位數(shù)據(jù)送位數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線INCDX ；修改地址指針，指向；修改地址指針，指向222HOUTDX，AL ；啟動(dòng)；啟動(dòng)12位數(shù)據(jù)開始轉(zhuǎn)換位數(shù)據(jù)開始轉(zhuǎn)換u轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換12位二進(jìn)制數(shù)位二進(jìn)制數(shù)68FH，則程序如下，則程序如下 3.3.5 D/A轉(zhuǎn)換器的輸出形式轉(zhuǎn)換器的

33、輸出形式 D/A轉(zhuǎn)換器的輸出有轉(zhuǎn)換器的輸出有電流電流和和電壓電壓兩種方式兩種方式一般電流輸出需經(jīng)放大器轉(zhuǎn)換成電壓輸出一般電流輸出需經(jīng)放大器轉(zhuǎn)換成電壓輸出電壓輸出可構(gòu)成電壓輸出可構(gòu)成單極性電壓輸出單極性電壓輸出和和雙極性電壓輸出雙極性電壓輸出電路電路 單極性電壓輸出指輸入值只有一個(gè)極性單極性電壓輸出指輸入值只有一個(gè)極性(或正或負(fù)或正或負(fù))，D/A的的輸出也只有一個(gè)極性輸出也只有一個(gè)極性 雙極性電壓輸出指當(dāng)輸入值為符號(hào)數(shù)時(shí)，雙極性電壓輸出指當(dāng)輸入值為符號(hào)數(shù)時(shí)，D/A的輸出反映正的輸出反映正負(fù)極性負(fù)極性 D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換器的輸出方式輸出方式只與模擬量輸出端的連接方式有關(guān)，只與模擬量輸出端的連接方式

34、有關(guān)，而與其位數(shù)無(wú)關(guān)而與其位數(shù)無(wú)關(guān)利用利用DAC0832實(shí)現(xiàn)的單、雙極性輸出電路實(shí)現(xiàn)的單、雙極性輸出電路 圖圖3.36 單、雙極性輸出電路單、雙極性輸出電路R1=2RR3=2RR4=RR2=R根據(jù)上面兩式，對(duì)于根據(jù)上面兩式，對(duì)于8位位D/A轉(zhuǎn)換器，有：轉(zhuǎn)換器，有：121nREFoutDVV) 1122(212)2313(12nREFnREFREFoutREFoutDVDVVRRVRRVVout1out2REFV=0,V=-VREFout1REFout2REF88V1282 128V=-V-,V=-V(-1)0212211288255255,(1)2121outREFREFoutREFREFVV

35、VVVV D=0時(shí)，時(shí)，D=80H時(shí)，時(shí)，D=FFH時(shí)，時(shí)，實(shí)現(xiàn)了雙極性輸出實(shí)現(xiàn)了雙極性輸出121nREFoutDVV) 1122(2nREFoutDVV1、V/I變換電路變換電路 圖圖3.37 V/I轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路3.3.6 V/I變換變換2、集成、集成V/I變換器變換器ZF2B20 2、集成、集成V/I變換器變換器ZF2B20 集成集成V/I轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器AD694集成集成V/I轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器AD6943.4 D/A、A/D轉(zhuǎn)換器的電源、接地與布線轉(zhuǎn)換器的電源、接地與布線l數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，接地點(diǎn)分為兩類：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，接地點(diǎn)分為兩類：邏輯電路的返回端邏輯電路的返回端(數(shù)字地?cái)?shù)字地)和模擬公

36、共端和模擬公共端(模擬地模擬地)l模擬電源和數(shù)字電源分別接地，所有器件的模擬地模擬電源和數(shù)字電源分別接地，所有器件的模擬地和數(shù)字地也要分別連接，然后，再把這兩種和數(shù)字地也要分別連接，然后，再把這兩種“地地”用一根導(dǎo)線連接起來(lái)用一根導(dǎo)線連接起來(lái)l在全部電路中的數(shù)字地和模擬地僅僅連在一點(diǎn)上，在全部電路中的數(shù)字地和模擬地僅僅連在一點(diǎn)上，在芯片和其它電路中不可再有公共點(diǎn)在芯片和其它電路中不可再有公共點(diǎn)模擬電路電源數(shù)字電路電源模擬電路數(shù)字電路芯片芯片AGNDDGND圖圖3.39 正確的地線連接正確的地線連接3.4 D/A、A/D轉(zhuǎn)換器的電源、接地與布線轉(zhuǎn)換器的電源、接地與布線l接地接地l電源電源 D/A

37、、A/D轉(zhuǎn)換電路中，供電電源電壓的不穩(wěn)轉(zhuǎn)換電路中，供電電源電壓的不穩(wěn)定會(huì)影響轉(zhuǎn)換結(jié)果定會(huì)影響轉(zhuǎn)換結(jié)果一般要求紋波電壓小于一般要求紋波電壓小于1%，可采用鉭電容或電解，可采用鉭電容或電解電容濾波。為改善高頻特性，還應(yīng)用高頻濾波電容電容濾波。為改善高頻特性，還應(yīng)用高頻濾波電容電路板設(shè)計(jì)時(shí)，每個(gè)芯片的電源線與地線之間要加電路板設(shè)計(jì)時(shí)，每個(gè)芯片的電源線與地線之間要加旁路電容，并應(yīng)盡量靠近旁路電容，并應(yīng)盡量靠近D/A、A/D轉(zhuǎn)換芯片，一轉(zhuǎn)換芯片，一般選用般選用0.010.1F的電容的電容l布線布線印刷電路板布線的一般原則：印刷電路板布線的一般原則：n盡量縮短傳輸導(dǎo)線長(zhǎng)度；盡量縮短傳輸導(dǎo)線長(zhǎng)度；n數(shù)字信號(hào)

38、與模擬信號(hào)盡量遠(yuǎn)離；數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)盡量遠(yuǎn)離；n電源線和地線的電流密度不應(yīng)太大，以減少電電源線和地線的電流密度不應(yīng)太大，以減少電源線和地線引入的干擾；源線和地線引入的干擾；n印刷電路板中導(dǎo)線寬度與電流關(guān)系一般為印刷電路板中導(dǎo)線寬度與電流關(guān)系一般為2A/mm模擬量輸出通道模板舉例模擬量輸出通道模板舉例PCL-726板卡組成框圖板卡組成框圖3.5 硬件抗干擾技術(shù)硬件抗干擾技術(shù)l干擾就是有用信號(hào)以外的噪聲或造成計(jì)算機(jī)或設(shè)備干擾就是有用信號(hào)以外的噪聲或造成計(jì)算機(jī)或設(shè)備不能正常工作的破壞因素不能正常工作的破壞因素l外部干擾指與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)，由外界環(huán)境決定的影外部干擾指與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)，由外界環(huán)境決定的影

39、響系統(tǒng)正常運(yùn)行的因素，如空間或磁的影響，環(huán)境響系統(tǒng)正常運(yùn)行的因素，如空間或磁的影響，環(huán)境溫度、濕度等的影響等溫度、濕度等的影響等 l內(nèi)部干擾指由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、制造工藝等決定的影響系內(nèi)部干擾指由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、制造工藝等決定的影響系統(tǒng)正常運(yùn)行的因素，如分布電容、分布電感引起的統(tǒng)正常運(yùn)行的因素，如分布電容、分布電感引起的耦合、多點(diǎn)接地引起的電位差、寄生振蕩引起的干耦合、多點(diǎn)接地引起的電位差、寄生振蕩引起的干擾等擾等串模干擾串模干擾(常態(tài)干擾常態(tài)干擾) ：串模干擾指疊加在被測(cè)：串模干擾指疊加在被測(cè)信號(hào)上的干擾噪聲信號(hào)上的干擾噪聲 共模干擾共模干擾(共態(tài)干擾共態(tài)干擾) ：共模干擾是指模：共模干擾是指模/數(shù)轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)

40、換器兩個(gè)輸入端上公有的干擾電壓換器兩個(gè)輸入端上公有的干擾電壓 3.5.1 過(guò)程通道抗干擾技術(shù)過(guò)程通道抗干擾技術(shù)1、串模干擾的抑制、串模干擾的抑制 (1) 濾波法濾波法圖圖3.40 RC濾波器濾波器測(cè)控裝置Ui500k1M0.1F0.1F測(cè)控裝置Ui100k0.1F測(cè)控裝置Ui7575500F500F75753.5.1 過(guò)程通道抗干擾技術(shù)過(guò)程通道抗干擾技術(shù)(2) 對(duì)于電磁感應(yīng)產(chǎn)生的串模干擾，應(yīng)對(duì)被測(cè)信號(hào)盡可能早的對(duì)于電磁感應(yīng)產(chǎn)生的串模干擾，應(yīng)對(duì)被測(cè)信號(hào)盡可能早的進(jìn)行信號(hào)放大，以提高電路中的信號(hào)噪聲比；或者盡可能早進(jìn)行信號(hào)放大，以提高電路中的信號(hào)噪聲比；或者盡可能早的完成的完成A/D轉(zhuǎn)換再進(jìn)行長(zhǎng)線

41、傳輸；或者采用隔離和屏蔽等措施轉(zhuǎn)換再進(jìn)行長(zhǎng)線傳輸；或者采用隔離和屏蔽等措施(3) 從選擇元器件入手，利用邏輯器件的特性來(lái)抑制串模干擾，從選擇元器件入手，利用邏輯器件的特性來(lái)抑制串模干擾，如采用雙積分如采用雙積分A/D轉(zhuǎn)換器；也可以采用高抗干擾度的邏輯器件，轉(zhuǎn)換器；也可以采用高抗干擾度的邏輯器件，通過(guò)提高閾值電平來(lái)抑制低頻噪聲的干擾；此外，也可以人通過(guò)提高閾值電平來(lái)抑制低頻噪聲的干擾；此外，也可以人為地附加電容器，以降低某個(gè)邏輯器件的工作速度來(lái)抑制高為地附加電容器，以降低某個(gè)邏輯器件的工作速度來(lái)抑制高頻干擾頻干擾(4) 利用數(shù)字濾波技術(shù)對(duì)已進(jìn)入計(jì)算機(jī)的串模干擾進(jìn)行數(shù)據(jù)處利用數(shù)字濾波技術(shù)對(duì)已進(jìn)入計(jì)

42、算機(jī)的串模干擾進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，可以有效地濾去難以抑制的串模干擾理，可以有效地濾去難以抑制的串模干擾 模/數(shù)轉(zhuǎn)換器UsUcm被測(cè)信號(hào)共模干擾示意圖共模干擾示意圖2、共模干擾的抑制、共模干擾的抑制(1) 利用雙端輸入的放大器作前置放大器，如利用雙端輸入的放大器作前置放大器，如AD521等等(2) 利用變壓器或光電耦合器把各種模擬負(fù)載和數(shù)字信號(hào)隔離，利用變壓器或光電耦合器把各種模擬負(fù)載和數(shù)字信號(hào)隔離，即即“模擬地模擬地”與與“數(shù)字地?cái)?shù)字地”斷開，被測(cè)信號(hào)通過(guò)變壓器或光斷開，被測(cè)信號(hào)通過(guò)變壓器或光電耦合器獲得通路，而共模干擾不能形成回路而得到抑制電耦合器獲得通路，而共模干擾不能形成回路而得到抑制模/數(shù)轉(zhuǎn)

43、換器Us被測(cè)信號(hào)變壓器或光電隔離器圖圖3.42 輸入隔離輸入隔離(3)采用雙層屏蔽采用雙層屏蔽浮地輸入方式浮地輸入方式 該方法是將測(cè)量裝置的模擬部分對(duì)機(jī)殼浮地，從而達(dá)到該方法是將測(cè)量裝置的模擬部分對(duì)機(jī)殼浮地，從而達(dá)到抑制干擾的目的抑制干擾的目的Us被測(cè)信號(hào)Z1Z2模擬地內(nèi)屏蔽盒外屏蔽盒RcRsUcmIcm1Icm2電纜屏蔽層圖 3.43 雙層屏蔽浮地方式接線 3、數(shù)字量傳輸通道的干擾抑制、數(shù)字量傳輸通道的干擾抑制 (1) 數(shù)字信號(hào)負(fù)邏輯傳輸數(shù)字信號(hào)負(fù)邏輯傳輸提高輸入信號(hào)的電壓等級(jí)提高輸入信號(hào)的電壓等級(jí)(2) 提高數(shù)字信號(hào)的電壓等級(jí)提高數(shù)字信號(hào)的電壓等級(jí)(3) 通過(guò)光電耦合隔離通過(guò)光電耦合隔離

44、(4) 提高輸入端的門限電壓提高輸入端的門限電壓 測(cè)控裝置輸入測(cè)控裝置輸入74LS14(a)(b)圖圖3.46 提高門限電壓的抗干擾電路提高門限電壓的抗干擾電路交流穩(wěn)壓器低通濾波器直流穩(wěn)壓器計(jì)算機(jī)220V整流濾波變壓器直流穩(wěn)壓器直流低電設(shè)備圖圖3.47 一般供電結(jié)構(gòu)一般供電結(jié)構(gòu)過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)措施，過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)措施，在重要的場(chǎng)合要配有在重要的場(chǎng)合要配有UPS不間斷電源不間斷電源 3.5.2 系統(tǒng)供電與接地技術(shù)系統(tǒng)供電與接地技術(shù)1、接地分類、接地分類 (1)安全接地安全接地 ：保護(hù)接地、保護(hù)接零：保護(hù)接地、保護(hù)接零 (2)工作接地工作接地 ：浮地方式、直接接地方式、電容接地方式：浮地方式、直接接

45、地方式、電容接地方式(3)屏蔽接地屏蔽接地2接地技術(shù)接地技術(shù)(1)浮地浮地屏蔽接地屏蔽接地 (2)一點(diǎn)接地一點(diǎn)接地(3)多點(diǎn)接地多點(diǎn)接地 (4) 屏蔽接地屏蔽接地 (5)設(shè)備接地設(shè)備接地圖圖3.48 一點(diǎn)接地的兩種方法一點(diǎn)接地的兩種方法基于串行總線的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)硬件技術(shù)基于串行總線的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)硬件技術(shù) 基于基于RS-485的分布式測(cè)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的分布式測(cè)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖智能遠(yuǎn)程智能遠(yuǎn)程I/O模塊模塊智能遠(yuǎn)程智能遠(yuǎn)程I/O模塊模塊是傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)到計(jì)算機(jī)的多功能是傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)到計(jì)算機(jī)的多功能遠(yuǎn)程遠(yuǎn)程I/O單元，專為惡劣環(huán)境下的可靠操作而設(shè)計(jì)，具有內(nèi)置單元，專為惡劣環(huán)境下的可靠操作而設(shè)計(jì)，具有內(nèi)置的微處理器，嚴(yán)格的工業(yè)級(jí)塑料外殼，使其可以獨(dú)立提供智的微處理器，嚴(yán)格的工業(yè)級(jí)塑料外殼，使其可以獨(dú)立提供智能信號(hào)調(diào)理、能信號(hào)調(diào)理、I/O隔離、模擬量隔離、模擬量I/O、數(shù)字量、數(shù)字量I/O、數(shù)據(jù)顯示和、數(shù)據(jù)顯示和串行數(shù)字通信接口串行數(shù)字通信接口遠(yuǎn)程遠(yuǎn)程I/O模塊可以安裝在現(xiàn)場(chǎng)，就地完成模塊可以安裝在