3.1數(shù)字信號課件-高中通用技術蘇教版選修1

1、數(shù)字信號復習引入1.常見在傳感器有哪些？2.傳感器的作用？獲得外界的輸入信息，并通過它將非電量信息轉換成電信號輸出。3.電子控制系統(tǒng)的主要組成部分？輸入傳感器控制（處理）電子電路輸出執(zhí)行器等一、模擬信號與數(shù)字信號1.事物變化的規(guī)律：連續(xù)變化和非連續(xù)變化（離散）連續(xù)變化的量離散的量例如：環(huán)境的溫度、水面的高度隨時間發(fā)生連續(xù)變化。 某個單位人數(shù)、家電商城的貨物數(shù)是非連續(xù)變化的。連續(xù)量連續(xù)量有如下特點：它從一種程度到另一種程度是“連續(xù)地”變化的，即從一種程度開始，要經(jīng)過無限多種程度的連續(xù)更替才能變化到另一種程度。例如，某物體的溫度從13.2變化到14.2，就必須從13.2開始，經(jīng)過13.3、13.4

2、、13.5最后才變到14.2；而從13.2變到13.3時要經(jīng)過13.21、13.2213.29等各種不同的程度；再進一步，我們還會看到，從13.21到13.22也不是跳躍地變化的，中間還會有無限多種程度的更替。又如長度、重量、體積、速度、時間等都是連續(xù)量。連續(xù)量的程度可以用小數(shù)來表示。不連續(xù)量-不連續(xù)量有如下特點：它從一種程度到另一種程度是“跳躍地”變化的，即從一種程度開始，只要經(jīng)過有限多種程度的逐次更替就能變化到另一種程度。如我們數(shù)一個班的學生人數(shù)時，從1開始，逐次經(jīng)過2、3、4、5、最后變化到45，說明這個班的學生是45人。又如圖書館的圖書冊數(shù)，學校里足球的個數(shù)，都是不連續(xù)量。不連續(xù)量只能

3、用整數(shù)來表示其程度，不連續(xù)量又叫離散量。討論：判斷連續(xù)與非連續(xù)野外環(huán)境的亮度與地下倉庫中的亮度；人的血壓與人的脈搏；運動員滑冰的軌跡與走相同距離所用的步數(shù)；時光的流逝與數(shù)字時鐘所顯示的時間的變化。說明：連續(xù)變化的量，用連續(xù)的曲線或直線表示。 非連續(xù)變化的量，用柱狀圖或數(shù)字表示。例如：體溫變化、氣溫變化等用連續(xù)曲線?？蛙囋露犬a量、售票處剩余票數(shù)用柱狀圖或數(shù)字表示。連續(xù)變化非連續(xù)變化電信號傳感器控制部分執(zhí)行機構多彩世界信息電信號數(shù)字信號和模擬信號信息電子控制系統(tǒng)對信號的處理過程是用電子電路完成的。電子電路處理的信號有兩類：1.模擬信號（analog signal） 2.數(shù)字信號（digital s

4、ignal） 連續(xù)變化的量采用模擬信號方法電子控制系統(tǒng)需要處理的信息必須轉化成電信號。如聲音必須經(jīng)話筒轉換成電壓信號后才能進行放大處理，轉換時，話筒輸出電壓信號的波形與聲音波形一致，即模擬聲音強弱的變化，否則就不能反映聲音強弱的原貌。這種模擬聲音波形的信號稱為模擬信號。 通常模擬信號泛指那些數(shù)值可連續(xù)變化的信號。模擬信號數(shù)字信號高電平低電平非連續(xù)變化的量可以直接用數(shù)字表示表達的方法就是二進制用高和低兩個電平（level）代表二進制中的“1”和“0”，則其形成的在高、底電平之間來回跳變的電信號就是通常所說的數(shù)字信號。 在右圖所示數(shù)字信號中， “1”代表高電平， “0”代表低電平（每1格代表1位二

5、進制數(shù)，共5位），則該信號代表二進制數(shù)_，它相當于十進制數(shù)_。數(shù)字信號1001018說明：電平：在數(shù)字電路中，電壓（或電流）的大小分為高、低兩級，通常將這兩個高、低不同的電壓級（電流級）分別稱為高電平和低電平。 高低電平也可用于電流、頻率、時間等電信號參量。例如：在TTL電路中，高電平：2.45V低電平：00.8V例如：在COMS電路中，高電平：35V低電平：02V思考：下列信號中，哪些是模擬信號，哪些是數(shù)字信號？1.220V交流電的電壓（交流正弦波電壓）2.海洋上船只與船只之間的燈光聯(lián)絡信號“1”和“0”的推廣應用 1.古代的烽火臺點火信號（點與不點） 2.開關的開與關 3.燈的亮與滅 4.

6、數(shù)學命題的真與假 5.信號的有和無 下列信號中，哪些是模擬信號，哪些是數(shù)字信號？1.220V交流電的電壓（交流正弦波電壓）;2.海洋上船只與船只之間的燈光聯(lián)絡信號；3.手機短消息信號。220V交流電的電壓的波形顯示船只之間的燈光聯(lián)絡信號手機信號的脈沖編碼波形模擬信號數(shù)字信號數(shù)字信號1 .數(shù)字信號和模擬信號生活中，還有哪些數(shù)字信號，或者模擬信號？/News/ynzx/526.Html馬上行動請判斷下列各例中哪些適合用1和0表示。1.舉重比賽中試舉成功與否；2.學生的考試成績是否及格；3.個人的生與死；4.個人是好人還是壞人。合適合適合適不合適二、數(shù)字信號的優(yōu)點1.容易處理 數(shù)字信號只有高、低兩個

7、電平，容易識別，失真和干擾對數(shù)字信號影響很小。識別有失真和受干擾影響的數(shù)字信號的方法是，設置一個電壓門檻（它應介于高電平和低電平之間），高于此門檻的信號傳過去后，輸出為1，低于此門檻的信號傳過去后，輸出為0。2.數(shù)字信號的優(yōu)點255（1）.容易處理255255容易識別失真和干擾對數(shù)字信號影響小模擬信號在處理過程中會產生失真,并受到各種干擾;數(shù)字信號在處理過程同樣也產生失真,受到干擾,但它所代表的數(shù)字(高低)并不改變。演員的歌聲經(jīng)話筒轉換成的電信號是模擬信號，一種處理方法是直接放大模擬信號，然后送到揚聲器，人們便可欣賞到演員動人的歌喉。由于信號在處理過程中，不可避免地會產生失真并受到各種干擾因素

8、的影響，因而聽眾所到的歌聲也會失真，且伴有“沙沙”的噪音。模擬信號另一種處理方法是先將此信號轉換為數(shù)字信號，處理以后再將數(shù)字信號還原成模擬信號使揚聲器發(fā)聲。雖然數(shù)字信號在處理過程中同樣會產生失真，受到干擾，其形狀也會發(fā)生變化，但它所代表的數(shù)字（即“高”和“低”）并未改變?？梢姅?shù)字信號在處理過程中，受波形失真和干擾的影響很小，所以聽眾能聽到音色逼真，不帶噪音的歌聲。數(shù)字信號 隨著數(shù)字技術，特別是信息技術的飛速發(fā)展與普及，在現(xiàn)代控制、通信及檢測等領域，為了提高系統(tǒng)的性能指標，對信號的處理廣泛采用了數(shù)字計算機技術。由系統(tǒng)的實際對象往往都是一些模擬量（如溫度、壓力、位移、圖像等），要使計算機或數(shù)字儀表

9、能識別、處理這些信號，必須首先將這些模擬信號轉換成數(shù)字信號；而經(jīng)計算機分析、處理后輸出的數(shù)字量也往往需要將其轉換為相應模擬信號才能為執(zhí)行機構所接受。這樣，就需要一種能在模擬信號與數(shù)字信號之間起橋梁作用的電路-模數(shù)和數(shù)模轉換器。將模擬信號轉換成數(shù)字信號的電路，稱為模數(shù)轉換器（簡稱A/D轉換器或ADC，Analog to Digital Converter）；將數(shù)字信號轉換為模擬信號的電路稱為數(shù)模轉換器（簡稱D/A轉換器或DAC，Digital to Analog Converter）；A/D轉換器和D/A轉換器已成為信息系統(tǒng)中不可缺少的接口電路。轉換精度與轉換速度是衡量A/D與D/A轉換器的重要

10、技術指標。A/D和D/A轉換器電信號傳感器控制部分執(zhí)行機構多彩世界信息電信號電信號傳感器多彩世界信息模擬信號電信號電信號控制部分010001011100101數(shù)字信號（Analog Signal ）電信號執(zhí)行機構模擬信號（Analog Signal ）（Digital signal） ADDA模數(shù)轉換器（A/D）：將模擬信號轉換為數(shù)字信號的電路。數(shù)模轉換器（D/A）：將數(shù)字信號轉換為模擬信號的電路。怎么辦？將模擬信號轉換為敷字信號的過程可分為采樣、保持、量化、編碼四步。采樣：每隔一段時間對模擬信號的幅值抽取樣品，使圖（a）中的模擬信號變成圖（b）中的脈沖信號；保持：將圖（b）中的脈沖信號變成圖

11、（c）中的階梯信號，以便處理；量化：將圖（c）巾每個階梯的幅值舍去零頭，保留整數(shù)，得到圖（d）；編碼：將圖（d）中每個階梯的幅值對應的數(shù)字用二進制數(shù)字表示，并轉化為數(shù)字信號，如圖（e）所示。模擬信號與數(shù)字信號之間的相互轉換 圖（a）圖（b） 圖（c）圖（d） 圖（e） 3.模數(shù)轉換（A/D）采樣：每隔一段時間對模擬信號的幅值抽取樣品，使模擬信號變成脈沖信號。保持：將脈沖信號變成階梯信號，以便處理。量化：將階梯信號中每個階梯的幅值舍去零頭，保留整數(shù)。編碼：將量化的信號中每個階梯的幅值對應的數(shù)字用二進制數(shù)字表示，并轉化為數(shù)字信號。處理精度高現(xiàn)在記錄運動員成績已經(jīng)不用秒表，而用電子計時器，它可將時間精確到百分之一秒。機械秒表和電子秒表便于記