輸入輸出接口與過程通道

輸入輸出接口與過程通道微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)原理圖打印機(jī)顯示終端磁盤驅(qū)動(dòng)器軟件微型計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)時(shí)鐘操作臺(tái)接口接口接口接口D\AA\D多路開關(guān)反多路開關(guān)開關(guān)量輸入開關(guān)量輸出執(zhí)行機(jī)構(gòu)生產(chǎn)過程通用外部設(shè)備主機(jī)及操作臺(tái)過程通道檢測(cè)及變送控制對(duì)象傳感器變送器第2頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天典型的開關(guān)量輸入／輸出通道結(jié)構(gòu)圖

用兩種狀態(tài)來表示的量稱為開關(guān)量,數(shù)字量的輸入輸出同樣稱為開關(guān)量。按類型分有電平式和觸點(diǎn)式兩種:電平式為高電平或低電平；觸點(diǎn)式為觸點(diǎn)閉合或觸點(diǎn)斷開。2.1開關(guān)量輸入輸出通道第3頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天數(shù)字量－開關(guān)量（開關(guān)、啟停、亮滅）：用“0”和“1”

兩個(gè)量進(jìn)行描述，則二進(jìn)制數(shù)碼每一位都可代表一個(gè)過程狀態(tài)。2.1.1數(shù)字量輸入輸出接口

1.數(shù)字量輸入接口

三態(tài)門緩沖器74LS244（起緩沖作用，用來隔離輸入與輸出）有8路開關(guān)量輸入輸入控制指令：MOVDX,port；產(chǎn)生CS,；將片選端口地址port傳送至DXINAL,DX；產(chǎn)生IOR信號(hào)；將端口中的信息內(nèi)容輸入到AL第4頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.數(shù)字量輸出接口鎖存：狀態(tài)量需保持到下一新值的出現(xiàn)為止8位輸出鎖存器74LS273

根據(jù)PC總線IO寫周期時(shí)序關(guān)系，利用IOW的后沿產(chǎn)生上升沿鎖存數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)輸出控制指令MOVAL,DATAMOVDX,portOUTDX,AL；將AL中的數(shù)據(jù)輸出到DX中的片選地址端口第5頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.1.2數(shù)字量輸入通道

數(shù)字量輸入通道結(jié)構(gòu)輸

入調(diào)

理電

路輸

入緩

沖器地址譯碼器生產(chǎn)過程PC總線第6頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天輸入調(diào)理電路信號(hào)調(diào)理－把現(xiàn)場(chǎng)觸點(diǎn)的瞬間高壓、過電壓、抖動(dòng)等狀態(tài)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)。小功率輸入調(diào)理電路－采用積分電路消除開關(guān)接觸抖動(dòng)信號(hào)AOAOOA1第7頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天開關(guān)量輸入隔離及電平變換信號(hào)電平變換方法如圖a所示。實(shí)現(xiàn)這種信號(hào)變換隔離的電路如圖b所示。

圖a輸入電平變換圖b隔離及電平變換電路第8頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天大功率輸入調(diào)理電路大功率系統(tǒng)中為了使接點(diǎn)工作可靠，接點(diǎn)兩端至少要有24V以上的直流電壓，干擾少，電路簡(jiǎn)單

高壓與低壓之間－采用光電耦合器進(jìn)行隔離第9頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.1.3數(shù)字量輸出通道 1、數(shù)字量輸出通道結(jié)構(gòu)

輸

出驅(qū)

動(dòng)器輸

出鎖

存器地址譯碼器生產(chǎn)過程PC總線第10頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天2開關(guān)量輸出驅(qū)動(dòng)電路在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，開關(guān)量的輸出常常要求有一定的驅(qū)動(dòng)能力，以控制不同的裝置。用的驅(qū)動(dòng)電路有以下幾種：1．小功率驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管、LED、小功率繼電器等，電路的驅(qū)動(dòng)能力10～40mA，用小功率的三極管或集成電路驅(qū)動(dòng)。下圖為典型的小功率驅(qū)動(dòng)電路。小功率驅(qū)動(dòng)電路第11頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天－功率晶體管輸出驅(qū)動(dòng)繼電器電路在功率晶體管關(guān)閉時(shí)，繼電器線圈J是感性負(fù)載,會(huì)產(chǎn)生很高的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，續(xù)流二極管D為產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)提供旁路通道，保護(hù)晶體管。第12頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天2．中功率驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)中功率繼電器、電磁開關(guān)，要求50～500mA的驅(qū)動(dòng)能力，用達(dá)林頓復(fù)合晶體管或中功率三極管來驅(qū)動(dòng)。目前常用達(dá)林頓陣列驅(qū)動(dòng)器如MC1412、MC1413、MC1416等來驅(qū)動(dòng)中功率負(fù)載。下圖是MC1416的結(jié)構(gòu)圖及每個(gè)復(fù)合管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。a）MC1416結(jié)構(gòu)圖b）復(fù)合管內(nèi)部結(jié)構(gòu)MC1416達(dá)林頓陣列驅(qū)動(dòng)器第13頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天－達(dá)林頓陣列輸出驅(qū)動(dòng)繼電器電路

達(dá)林頓陣列驅(qū)動(dòng)器MC1416，可驅(qū)動(dòng)7個(gè)繼電器，帶內(nèi)部保護(hù)二極管，以防MC1416組件反向擊穿第14頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．大功率交流驅(qū)動(dòng)電路固態(tài)繼電器（SSR）過零檢測(cè)電路可使交流電壓變化到零狀態(tài)附近時(shí)讓電路接通，可減少干擾。電路接通以后，由觸發(fā)電路給出晶閘管器件的觸發(fā)信號(hào)。輸入輸出間采用光電耦合器進(jìn)行隔離過零型固態(tài)繼電器的結(jié)構(gòu)第15頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天數(shù)字量輸入輸出通道應(yīng)用舉例第16頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天第17頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.2模擬量輸入接口技術(shù)

模擬量輸入接口一般由接口電路、控制電路、模／數(shù)轉(zhuǎn)換器和電流／電壓（I/V）變換器等構(gòu)成，其核心是模／數(shù)轉(zhuǎn)換器，簡(jiǎn)稱A／D。2.2.1A／D轉(zhuǎn)換器

主要參數(shù)A／D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。常用的A／D轉(zhuǎn)換方式有逐次逼近式和雙斜積分式。逐次逼近式：轉(zhuǎn)換時(shí)間短（幾個(gè)微秒～幾百個(gè)微秒），但抗干擾能力較差。雙斜積分式：轉(zhuǎn)換時(shí)間長(zhǎng)（幾十個(gè)毫秒～幾百個(gè)毫秒），抗干擾能力較強(qiáng)。常用的逐次逼近式A/D換器有8位分辨率的ADC0809，12位分辨率的AD574等。常用的雙斜積分式A／D轉(zhuǎn)換器有3位半的MC14433，4位半的ICL7135等。第18頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天A／D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo):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。分辨率：通常用數(shù)字量的位數(shù)n（字長(zhǎng)）來表示，如8位、12位、16位等。即數(shù)字量的最低有效位（LSB）對(duì)應(yīng)于滿量程輸入的l／2n。若n=8，滿量程輸入為5.12V，則LSB對(duì)應(yīng)于模擬電壓為：5.12V／28＝20mV。線性誤差：在滿量程輸入范圍內(nèi)，偏離理想轉(zhuǎn)換特性的最大誤差定義為線性誤差。線性誤差常用LSB的分?jǐn)?shù)表示，如1/2LSB或±1LSB。量程：即所能轉(zhuǎn)換的輸入電壓范圍，如-5V～+5V，0～10V，0～5V等。對(duì)基準(zhǔn)電源的要求：是否要外接精密基準(zhǔn)電源。第19頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天A／D轉(zhuǎn)換器的外部特性表2.1所示各廠家的A／D轉(zhuǎn)換器芯片的轉(zhuǎn)換啟動(dòng)和轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)命名。

表2.1幾種A／D轉(zhuǎn)換器芯片的引腳對(duì)照表

芯片轉(zhuǎn)換啟動(dòng)轉(zhuǎn)換結(jié)束ADC0816（0809）STARTEOCAD570（571）B／＝0ADC0804·ADC7570START=1ADC11315CONVCMDSTATUS下降沿ADC1210

AD574CE·（R／）=0第20頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天在選擇和使用A／D轉(zhuǎn)換器芯片時(shí)，除滿足轉(zhuǎn)換速度和分辨率要求之外，要注意A／D轉(zhuǎn)換器的連接特性，有以下幾點(diǎn)：（1）A／D轉(zhuǎn)換器芯片的轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)是用電位啟動(dòng)(則需要一直保持電平有效）還是脈沖沿啟動(dòng)。

（2）A／D轉(zhuǎn)換器芯片內(nèi)是否帶有三態(tài)門輸出鎖存器（有則可直接連接計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)總線）來輸出數(shù)字量。（3）輸出數(shù)字量的形式，是二進(jìn)制還是BCD碼（可直接送顯示器進(jìn)行十進(jìn)制顯示）。第21頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809ADC0809采用雙列直插式封裝，共有28條引腳。其引腳結(jié)構(gòu)如圖2-19所示。（1）IN7~IN0：8條模擬量輸入通道（2）地址輸入和控制線：4條（3）數(shù)字量輸出及控制線：11條（4）電源線及其他：5條第22頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天帶8通道模擬開關(guān)的8位逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換時(shí)間100us,線性誤差±1/2LSB，量程5.12V第23頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理

逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器是一種采用對(duì)分搜索原理來實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的方法，（內(nèi)部將數(shù)字轉(zhuǎn)換成模擬量，再與輸入模擬量進(jìn)行比較）邏輯框圖如下圖所示。第24頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天從使用的角度來看，任何一種A／D轉(zhuǎn)換器芯片一般具有以下輸出信號(hào)線：1．轉(zhuǎn)換啟動(dòng)線（輸入）：由系統(tǒng)控制器發(fā)出的控制信號(hào)，此信號(hào)有效，轉(zhuǎn)換開始。2．轉(zhuǎn)換結(jié)束線（輸出）：轉(zhuǎn)換完畢后由A／D轉(zhuǎn)換器發(fā)出的狀態(tài)信號(hào)，由它中斷或DMA傳送，或作查詢之用。3．模擬信號(hào)輸入線：來自被轉(zhuǎn)換的對(duì)象，有單通道輸入與多通道輸入之分。4．?dāng)?shù)字信號(hào)輸出線:由A/D轉(zhuǎn)換器將數(shù)字量送給CPU的數(shù)據(jù)線。數(shù)據(jù)線的根數(shù)表示A／D轉(zhuǎn)換器的分辨率。第25頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天

8通道模擬開關(guān)及通道選擇實(shí)現(xiàn)8選1操作地址鎖存允許信號(hào)ALE（正脈沖）用于通道選擇信號(hào)C、B、A的鎖存CBA通道000VIN0001VIN1

…………111VIN7

第26頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)換啟動(dòng)：START收到正脈沖，開始轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換結(jié)束：EOC從低電平變?yōu)楦唠娖剑ㄖ狢PU讀結(jié)果基準(zhǔn)電壓：VREF＋=5.12V,VREF－=0V，則量化單位q=5.12/28V=20mV,轉(zhuǎn)換結(jié)果D＝VIN/q三態(tài)輸出鎖存緩沖器用于存放轉(zhuǎn)換結(jié)果D，當(dāng)輸出允許信號(hào)OE為高電平時(shí)，D由輸出線DO7～0上輸出；OE為低電平時(shí)DO7～0為高阻態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)序：第27頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天12位A／D轉(zhuǎn)換器芯片AD574A引腳功能AD574為28腳雙列直插式封裝，引腳排列如圖所示。第28頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天20VINMSBAGND

逐位逼近寄存器

(SAR)8711115VDD272625242322212019181716

三態(tài)輸出鎖存緩沖器D7D6D5D4D3D2D1D0D11D10D9D82345628控制邏輯CS12/8A0R/CSTSECD/A轉(zhuǎn)換器

AD565A10V基準(zhǔn)電源10VINREFINREFOUTBIPOFVEE+5VDGND101213149LSB時(shí)鐘電路比較器+-10K5K5KAD574A結(jié)構(gòu)框圖

單通道12位逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換時(shí)間25us,誤差±1/2LSB，單極性或雙極性輸入，量程10V或20V。下圖為其原理結(jié)構(gòu)框圖.

第29頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天10Vin、20Vin、BIPOFF：模擬電壓信號(hào)輸入線，BIPOFF引腳可接-5V（-5V～+5V輸入信號(hào)）或-10V（-10V～+10V輸入信號(hào)）。VDD、VEE：模擬電路電源輸入線。AGND：模擬電路接地線。VCC：數(shù)字電路電源輸入線。DGND：數(shù)字電路公共接地線。REFOUT：內(nèi)部基準(zhǔn)電源輸出線。REFIN：A／D轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)電壓輸入線。：轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出信號(hào)線。DO0～DO11轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出線，D0最低有效位LSB，D11最高有效位MSB。CE：片使能信號(hào)輸入線。：片選信號(hào)輸入線。AD574A各引腳特性如下：第30頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天/：讀、起動(dòng)轉(zhuǎn)換控制信號(hào)輸入線，當(dāng)為高電平時(shí)；表示讀取A／D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，當(dāng)為低電平時(shí)，表示起動(dòng)A／D轉(zhuǎn)換。12／：12位、8位數(shù)據(jù)讀取方式選擇輸入線，當(dāng)接在VCC上時(shí)，進(jìn)行12位數(shù)據(jù)讀取操作，當(dāng)接在數(shù)字地上時(shí)，與A0信號(hào)配合，進(jìn)行高8位、低4位數(shù)據(jù)讀取操作。A0：字節(jié)選擇控制輸入線，在起動(dòng)A／D轉(zhuǎn)換時(shí)，為低電平，產(chǎn)生12位的轉(zhuǎn)換，當(dāng)為高電平時(shí)，只產(chǎn)生8位的轉(zhuǎn)換。在讀取數(shù)據(jù)操作時(shí)，此線為低電平，輸出高8位的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，當(dāng)為高電平時(shí)，輸出低4位的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。接在VCC上，則不起作用。R第31頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天結(jié)構(gòu)特點(diǎn)①AD574內(nèi)部集成有轉(zhuǎn)換時(shí)鐘，參考電壓源和三態(tài)輸出鎖存器，因此使用方便，可直接和微機(jī)接口，不需要外接時(shí)鐘電路。②ADC0809的輸入模擬電壓為0～+5V，是單極性的。而AD574的輸入模擬電壓既可是單極性也可是雙極性。③AD574的數(shù)字量的位數(shù)可以設(shè)定為8位，也可設(shè)定為12位。第32頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天單、雙極性應(yīng)用輸入可以是10V或者20V單極性（0～10或0～20V）：BIPOFF接0V雙極性（－5～5或－10～10V）：BIPOFF接10V第33頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出控制：CE、CS均為片選信號(hào)，R/C為讀啟控制信號(hào)引腳12/8=1：D11-D0并行輸出；引腳12/8=0：D11-D4（高8位）和D3-D0（低4位）分時(shí)輸出；控制邏輯（啟動(dòng)轉(zhuǎn)換、控制轉(zhuǎn)換過程、控制轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出）CECSR/C12/8A0操作功能100X0啟動(dòng)12位轉(zhuǎn)換100X1啟動(dòng)8位轉(zhuǎn)換1011(接1腳)X輸出12位數(shù)字1010(接15腳)0輸出高8位數(shù)字1010(接15腳)1輸出低4位數(shù)字0XXXX無(wú)操作X1XXX無(wú)操作第34頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)換進(jìn)行：狀態(tài)輸出信號(hào)STS為高電平轉(zhuǎn)換結(jié)束：STS從高電平轉(zhuǎn)為低電平轉(zhuǎn)換時(shí)序：

啟動(dòng)CE1、CS0、R/C0、A0(0

啟動(dòng)12位轉(zhuǎn)換;1

啟動(dòng)8位轉(zhuǎn)換）、STS0→1第35頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)換時(shí)序：讀CE1、CS0、R/C1、A0(0輸出高8位/1輸出低4位）、STS0第36頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天AD574與PC總線工控機(jī)接口第37頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天第38頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天為簡(jiǎn)化接口設(shè)計(jì)，可將AD芯片與并行接口芯片8255A連接8255A內(nèi)部有A、B、C口和控制口，控制口可以控制C口按指定位置0或1D7D0D6D5D4D3D2D101/0000000。。。。。。01/000000101/00001112.2.2模擬量輸入接口設(shè)計(jì)第39頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天ADC0809與8255A接口

8255A的A口為數(shù)據(jù)輸入端，C口上半部分為輸入，下半部分為輸出PC0-PC2－通道地址ABC，輸出3位地址鎖存PC3－ALE（地址鎖存運(yùn)行信號(hào)）和START，啟動(dòng)轉(zhuǎn)換

PC7－OE（輸出允許信號(hào)）和EOC（輸出信號(hào)），檢測(cè)轉(zhuǎn)換結(jié)束，CPU通過查詢PC7狀態(tài)進(jìn)行控制輸入過程8255A系統(tǒng)分配地址為2C0H~2C3H。第40頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天ADC0809 PROCNEAR MOVCX,8;循環(huán)次數(shù)

CLD;DI自動(dòng)增量，作用后STOS

MOVBL,00H;模擬通道地址

LEADI,DATABUF；字串存儲(chǔ)地址

NEXTA: MOVDX,02C2H；C口地址放入DX MOVAL,BL OUTDX,AL INCDX；（DX）＋1,02C3H控制口地址

MOVAL,00000111B；輸出啟動(dòng)信號(hào)，上升沿鎖存地址

OUTDX,AL NOP NOP NOP MOVAL,00000110B；下降沿,形成ALE,START脈沖 第41頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天

OUTDX,AL DECDXNOSC: INAL,DX;檢測(cè)轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)

TESTAL,80H;10000000,與操作測(cè)試最高位是否為0 JNZNOSC;EOC=1,則等待，檢測(cè)EOC下降沿NOEOC: INAL,DX; TESTAL,80H JZNOEOC;EOC=0,則等待，檢測(cè)EOC上升沿，轉(zhuǎn)換結(jié)束

MOVDX,02C0H;轉(zhuǎn)換結(jié)束，讀轉(zhuǎn)換結(jié)果

INAL,DX STOSDATABUF;保存結(jié)果

INCBL;修改模擬通道地址

LOOPNEXTA；CX-1，CX≠0則循環(huán)

RETADC0809 ENDP 第42頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天AD574與8255A接口

AD574的12/8接＋5V，A0接地，工作于12位轉(zhuǎn)換和讀出方式。8255A的A口、B口數(shù)據(jù)輸入端C口上半部分為輸入，下半部分為輸出。PC0-PC2→R/C，CS，CE控制邏輯信號(hào)PC7→STS，檢測(cè)轉(zhuǎn)換結(jié)束(1→0)8255A系統(tǒng)地址2C0H~2C3H。078第43頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)換時(shí)序：?jiǎn)?dòng)CE1、CS0、R/C0、A0(0

啟動(dòng)12位轉(zhuǎn)換;1

啟動(dòng)8位轉(zhuǎn)換）、STS0→1;讀CE1、CS0、R/C1、A0(0

輸出高8位/1

輸出低4位）、STS

0程序：

MOVDX,02C2H

；使CS,R/C為低電平

MOVAL,00H

OUTDX,AL

；傳輸?shù)?255A的C口（PC1、PC0）

NOP NOP MOVAL,04H

；00000100

OUTDX,AL；使CE（PC2）=1,啟動(dòng)轉(zhuǎn)換

NOP NOP MOVAL,03H

；00000011

OUTDX,AL；使CE=0，CS,R/C＝1，啟動(dòng)完畢POLLING:INAL,DX;

查詢C口得STS狀態(tài)

TESTAL,80H；10000000,與操作測(cè)試最高位PC7是否為0

JNZPOLLING;

STS=1則等待，檢測(cè)下降沿（即轉(zhuǎn)換結(jié)束）

MOVAL,01H；使CS＝0,R/C＝1,準(zhǔn)備讀

第44頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天

OUTDX,AL NOP

MOVAL,05H;00000101使CE=1,允許讀出

OUTDX,AL MOVDX,02C0H；PA端口

INAL,DX;

讀高4位DB11-DB8;

ANDAL,0FH；PA4–PA7清零

MOVBH,AL；存高4位DB11-DB8

INCDX；PB端口

INAL,DX；讀低8位DB7-DB0

MOVBL,AL INCDX；PC端口

MOVAL,03H；00000011，使CE＝0，CS＝1

OUTDX,AL;

結(jié)束讀出操作

第45頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天模擬量輸入通道－把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，送入計(jì)算機(jī)中。傳感器－是將生產(chǎn)過程工藝參數(shù)轉(zhuǎn)換為電參數(shù)的裝置。變送器－將溫度、壓力、流量等的電信號(hào)變成統(tǒng)一的0～10mA或4～20mA電流信號(hào)傳輸?shù)难b置。可以避免低電平模擬信號(hào)的傳輸不便。(A/D和D/A轉(zhuǎn)化器處理的一般是電壓信號(hào)，因此需要I/V和V/I變換）2.3模擬量輸入通道第46頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天模擬量輸入通道的組成結(jié)構(gòu)

包括I/V變換微機(jī)進(jìn)行各級(jí)控制第47頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.I/V變換

電流輸出 儀表DDZ-Ⅱ：0～10mA

儀表DDZ-Ⅲ,DDZ-S：4～20mA無(wú)源I/V變換（利用無(wú)源器件電阻完成）

0～10mA:R1100Ω

R2500Ω0～5V輸出（IR2）

4～20mA:R1100ΩR2250Ω1～5V輸出第48頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天有源I/V變換（利用有源器件運(yùn)算放大器完成）

同相放大器倍數(shù)

A=1+R4/R30～10mA輸入:

R1200ΩR3100kΩR4150kΩA＝2.5，對(duì)應(yīng)于0～5V輸出4～20mA輸入:

R1200ΩR3100kΩR425kΩA＝1.25，對(duì)應(yīng)于1～5V輸出

ViViVi第49頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.多路轉(zhuǎn)換器多路開關(guān)－用來切換模擬電壓信號(hào)的元件?？蓪⒏鱾€(gè)輸入信號(hào)依次地或隨機(jī)地連接到公用放大器或A/D轉(zhuǎn)換器上。理想工作狀態(tài)：開路電阻無(wú)窮大，導(dǎo)通電阻為0。要求切換速度快。舉例：CD4051－單端8通道開關(guān)。其引腳結(jié)構(gòu)如圖所示。

第50頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天譯碼器中C、B、A為二進(jìn)制控制輸入端，改變C、B、A的數(shù)值，可以譯出8種狀態(tài)，并選中其中之一，使輸入輸出接通。當(dāng)INH=1時(shí)，通道斷開；當(dāng)INH=0時(shí)，通道接通。改變圖中IN/OUT0~7及OUT/IN的傳遞方向，則可用作多路開關(guān)或反多路開關(guān)。原理圖如下:第51頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天通道選擇表（INH為高電平時(shí)通道均不通）第52頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天多路轉(zhuǎn)換開關(guān)的擴(kuò)展當(dāng)采樣的通道比較多，可以將兩個(gè)或兩個(gè)以上的多路開關(guān)并聯(lián)起來，組成8×2或16×2的多路開關(guān)。下面以CD4051為例說明多路開關(guān)的擴(kuò)展方法。兩個(gè)8路開關(guān)擴(kuò)展成16路的多路開關(guān)的方法，如圖所示。用CD4051多路開關(guān)組成的16路模擬開關(guān)接線圖第53頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.可編程放大器（PGA）

通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)均支持多個(gè)模擬通道，每個(gè)模擬通道的不一致，所以需引入可編程放大器。在MUX改變其通道序號(hào)時(shí)，放大電路也由相應(yīng)的一組數(shù)字序列控制改變放大倍數(shù)。單運(yùn)放可編程放大器第54頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天4.采樣、量化及常用的采樣保持器離散系統(tǒng)的采樣形式有周期采樣、多階采樣和隨機(jī)采樣。周期采樣應(yīng)用最為廣泛。所謂周期采樣就是以相同的時(shí)間間隔進(jìn)行采樣。右圖給出了采樣前后波形的變化。X*（t）采樣前后波形的變化第55頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天信號(hào)的采樣 －采樣過程：以周期時(shí)間間隔T，把時(shí)間與幅值連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐贿B串脈沖輸出信號(hào)。 －τ為采樣寬度，即K閉合的時(shí)間。－香農(nóng)采樣定理：若信號(hào)的最高頻率為fmax，只要采樣頻率f≥2fmax

，采樣信號(hào)就能唯一復(fù)現(xiàn)原信號(hào)。

第56頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天

量化

量化：用一組數(shù)碼逼近離散模擬信號(hào)的幅值。量化過程：模擬信號(hào)－>數(shù)字信號(hào)。量化單位：A/D轉(zhuǎn)換器的最低有效位LSB對(duì)應(yīng)的模擬量。

q=(ymax-ymin)/(2n-1)量化誤差：±1/2q

第57頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天必要性：A／D轉(zhuǎn)換器都需要一定的時(shí)間完成量化及編碼的操作。在轉(zhuǎn)換過程中，如果模擬量變化，將直接影響轉(zhuǎn)換精度。此外，當(dāng)在同步系統(tǒng)中，幾個(gè)并聯(lián)的量均需要取同一瞬時(shí)的值。采樣保持器的作用是：在采樣時(shí)，其輸出能夠跟隨輸入變化；而在保持狀態(tài)時(shí)，能使輸出值不變。其輸入輸出特性如圖所示。采樣保持器

第58頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天

－孔徑時(shí)間tA/D：完成一次A/D轉(zhuǎn)換需要的時(shí)間。

－孔徑誤差：采樣時(shí)刻的最大轉(zhuǎn)換誤差。

正弦信號(hào)受A／D轉(zhuǎn)換時(shí)間的影響

第59頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天對(duì)于一定的轉(zhuǎn)換時(shí)間tA/D誤差的百分?jǐn)?shù)和正弦波信號(hào)頻率成正比。第60頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天采樣定理：只有采樣頻率大于最高信號(hào)頻率的2倍，采樣信號(hào)和連續(xù)信號(hào)（輸入信號(hào)）的頻譜才是相等的，采樣信號(hào)才能唯一復(fù)現(xiàn)原信號(hào)。為確保A/D轉(zhuǎn)換精度，需要限制信號(hào)頻率。當(dāng)信號(hào)隨時(shí)間變化較快時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換器需要采樣保持器來保證轉(zhuǎn)換期間輸入恒定，以提高輸入信號(hào)的頻率范圍。在A／D轉(zhuǎn)換之前加采樣／保持器，可將采樣和轉(zhuǎn)換分開，采樣用極短的時(shí)間以保證信號(hào)的精度，A／D轉(zhuǎn)換在保持期間進(jìn)行，以便有足夠的時(shí)間完成。連續(xù)信號(hào)和采樣信號(hào)第61頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天最簡(jiǎn)單的采樣／保持電路是由一個(gè)電容器和一個(gè)開關(guān)組成，如圖a所示；典型的采樣／保持器電路如圖b所示。A。最簡(jiǎn)單的采樣/保持電路B。使用運(yùn)放的典型采樣／保持電路第62頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天采樣保持器：把t=kT時(shí)刻的采樣值保持到A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束。采樣：K閉合，CH快速充電，VOUT跟隨VIN保持：K斷開，A2的輸入阻抗很高，VOUT保持VC

緩慢變化的信號(hào)無(wú)需采樣保持器采樣保持器的組成第63頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天采樣／保持器的主要參數(shù)⑴采集時(shí)間（捕捉時(shí)間）：指從采樣開始到輸出穩(wěn)定之間的時(shí)間。⑵轉(zhuǎn)換速率：指輸出變化的最大速率，單位V／s。⑶孔徑時(shí)間：從采樣轉(zhuǎn)入保持時(shí)，采樣開關(guān)完全斷開所需的時(shí)間。⑷下跌率（衰減率）：在進(jìn)入保持階段后，由于開關(guān)的漏電流及保持電容泄漏,輸出電壓會(huì)下降，以mV／s表示。第64頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天常用的采樣保持器隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，已生產(chǎn)出各種各樣的采樣/保持器。如用于一般目的有AD582、AD583、LF198/398等；用于高速的有THS-0025、THS-0060、THC-0030、THC-1500等；用于高分辨率的有SHA1144、ADC1130等。采樣／保持器可分為三種：?jiǎn)纹?、混合型和模塊型。常用的集成單片采樣／保持器有LFl98/LF298／LF398，三個(gè)系列工作原理相同，僅工作參數(shù)略有不同。LF398的控制電平為1時(shí)采樣，電平為0時(shí)保持；AD583相反。第65頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天5.模擬量輸入通道設(shè)計(jì)

器件：12位AD574A,采樣保持器LF398,多路開關(guān)CD4051,并行接口芯片8255A

技術(shù)指標(biāo)：

8通道模擬量輸入12位A/D轉(zhuǎn)換（轉(zhuǎn)換時(shí)間25us)，量程0～10V查詢應(yīng)答方式

電路邏輯：

CD4051通道多路選擇->PC0-PC2,通道禁止->PC3ADC574的STS高電平正在轉(zhuǎn)換，低電平轉(zhuǎn)換結(jié)束；LF398采樣保持控制引腳8：高電平采樣，低電平保持；LF398采樣和保持->ADC547的STS+反相器AD574A的R/C,CS,CE->PC4-PC6轉(zhuǎn)換狀態(tài)檢測(cè)STS->PA7數(shù)據(jù)輸入：高4位->PA0-PA3，低8位->B口

第66頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天第67頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天

AD574A PROCNEAR CLD；DI自動(dòng)增量

LEADI,BUF；將緩沖區(qū)地址送入寄存器DI（作用于后STOSW）

MOVBL,00000000B;

令CE，CS,R/C,INH=0,

0通道

MOVCX,8；計(jì)數(shù)器初值；初始化結(jié)束

ADC: MOVDX,2C2H

;C口地址

MOVAL,BL OUTDX,AL;

選擇多路開關(guān)，STS=0,LF398采樣

NOP NOP ORAL,01000000B；令CE=1,啟動(dòng)轉(zhuǎn)換A/D

OUTDX,AL；

ANDAL,10111111B；令CE=0,形成啟動(dòng)脈沖

OUTDX,AL MOVDX,2C0H;A口地址

POLLING: INAL,DX

；測(cè)試STS，看轉(zhuǎn)換是否結(jié)束

TESTAL,80H JNZPOLLING

；轉(zhuǎn)換期間STS＝1，LF3980保持

MOVAL,BL ORAL,00010000B;轉(zhuǎn)換結(jié)束，令R/C＝1，準(zhǔn)備讀

第68頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天

MOVDX,2C2H; OUTDX,AL ORAL,01000000B;令CE,R/C＝1，開始讀

OUTDX,AL

MOVDX,2C0H;

讀A口高4位

INAL,DX ANDAL,0FH MOVAH,AL

；高4位存在AH

INCDX;讀B口低8位

INAL,DX

；低8位存在AL

STOSW;

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)入BUF緩沖區(qū)

INCBL ;

更換通道

LOOPADC；CX-1，CX≠0則循環(huán)

MOVAL,00111000B;CE=0，CS,R/C,INH=1,芯片復(fù)位

MOVDX,2C2H OUTDX,AL RETAD574A ENDP第69頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天模擬量輸出接口由接口電路、控制電路、數(shù)／模轉(zhuǎn)換器和電壓／電流（V/I）變換器等構(gòu)成。D/A轉(zhuǎn)換器（DigitaltoAnalogConverter）是一種能把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的電子器件。D／A轉(zhuǎn)換器主要技術(shù)參數(shù)分辨率：D/A轉(zhuǎn)換器輸入二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)。最低有效位LSB對(duì)應(yīng)滿量程輸出的1/2n轉(zhuǎn)換時(shí)間：指數(shù)字量輸入到完成D／A轉(zhuǎn)換，輸出達(dá)到最終值并穩(wěn)定為止所需的時(shí)間。

精度：指D／A轉(zhuǎn)換器實(shí)際輸出電壓與理論值之間的誤差。線性誤差：偏離理想轉(zhuǎn)換特性的最大誤差。常見D/A轉(zhuǎn)換器類型：電流輸出型，通常要轉(zhuǎn)為電壓，速度因外接放大器有滯后。

電壓輸出形，速度快，僅用于高阻抗負(fù)載。2.4模擬量輸出接口技術(shù)第70頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天D／A轉(zhuǎn)換器的輸入輸出特性1．輸入緩沖能力D／A轉(zhuǎn)換器是否帶有三態(tài)輸入緩沖器來保存輸入數(shù)字量。2．?dāng)?shù)據(jù)的寬度D／A轉(zhuǎn)換器通常有8位、10位、14位、16位之分。3．電流型還是電壓型D／A轉(zhuǎn)換器輸出的是電流還是電壓。4．輸入碼制即D／A轉(zhuǎn)換器能接收哪些碼制的數(shù)字量輸入。5．單極性輸出還是雙極性輸出。第71頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天D/A轉(zhuǎn)換器的原理

D/A轉(zhuǎn)換器有并行和串行兩種，在工業(yè)控制中，主要使用并行D/A轉(zhuǎn)換器。D/A轉(zhuǎn)換器內(nèi)部必須要有一個(gè)解碼網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)按權(quán)值分別進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換。解碼網(wǎng)絡(luò)通常有兩種：二進(jìn)制加權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)和T型電阻網(wǎng)絡(luò)。第72頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天為了說明T型電阻網(wǎng)絡(luò)的工作原理，現(xiàn)以四位D/A轉(zhuǎn)換器為例加以討論（隨著電阻的逐個(gè)引入并聯(lián)電阻值不斷對(duì)分)，如圖所示。T型電阻網(wǎng)絡(luò)型D/A轉(zhuǎn)換器第73頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天DAC0832芯片為20引腳，雙列直插式封裝。其引腳排列如圖所示。（1）數(shù)字量輸入線D7~D0（8條）（2）控制線（5條）（3）輸出線（3條）（4）電源線（4條）

DAC0832引腳圖D／A轉(zhuǎn)換器芯片第74頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天DAC0832的技術(shù)指標(biāo)

DAC0832的主要技術(shù)指標(biāo)：（1）分辨率 8位（2）電流建立時(shí)間 1μS（3）線性度（在整個(gè)溫度范圍內(nèi)）8、9或10位（4）低功耗 20mW（5）單一電源 +5~+15V第75頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天

DAC0832是電流輸出型，電流穩(wěn)定時(shí)間為1μs，采用20引腳雙列直插式封裝的8位D／A轉(zhuǎn)換器。DAC0832內(nèi)部由三部分電路組成，下圖是DAC0832芯片的內(nèi)部原理圖。

DAC0832結(jié)構(gòu)框圖第76頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天內(nèi)部具有兩個(gè)鎖存器：輸入鎖存器和DAC鎖存器，分別由LE1，LE2控制:

高電平：寄存器直通 低電平：寄存器鎖存

引腳說明：

DI0-DI7：數(shù)字輸入

IOUT1,IOUT2：模擬電流輸出端，IOUT1+IOUT2=常數(shù)C

第77頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天DAC0832的引腳功能如下：D0～D7：轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸入接口線，D0為最低有效位LSB，D7為最高有效位MSB。ILE：允許8位輸入寄存器鎖存控制信號(hào)線。：片選信號(hào)輸入線。

1：寫8位輸入寄存器控制信號(hào)線。

2：寫8位DAC寄存器控制信號(hào)線。：傳輸轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)線。IOUT1：電流輸出1端。IOUT2：電流輸出2端。Rfb：標(biāo)準(zhǔn)電阻線，與外部運(yùn)算放大器的輸出相連，作為反饋電阻。VREF：基準(zhǔn)電壓源輸入線。ANGD：模擬電路接地線。VCC：數(shù)字工作電壓源輸入線。DGND：數(shù)字電路接地線。第78頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天因DAC0832是電流輸出型D/A轉(zhuǎn)換芯片，為了取得電壓輸出，需在電流輸出端接運(yùn)算放大器，Rf為運(yùn)算放大器的反饋電阻端。運(yùn)算放大器的接法如圖所示。運(yùn)算放大器接法第79頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天直通方式

LE1，LE2都為12.單緩沖方式

就是使DAC0832的兩個(gè)寄存器中有一個(gè)處于直通方式，而另一個(gè)處于受控的鎖存方式3.雙緩沖方式

就是把DAC0832的兩個(gè)鎖存器都接成受控鎖存方式第80頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天ILE：輸入寄存器鎖存允許WR1：控制輸入寄存器 WR2：控制DAC寄存器XFER：控制DAC寄存器DAC0832單緩沖形式：XFER，

WR2接地，這時(shí)DAC寄存器直通，ILE接高電平5v，WR1接I/O端口寫信號(hào)控制，CS接接口地址譯碼片選DAC0832雙緩沖形式：XFER，

WR2分別受接口地址信號(hào)、IO端口信號(hào)驅(qū)動(dòng)，用于多個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器的同步第81頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天12位電流輸出型D/A轉(zhuǎn)換器DAC1210

第82頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天24腳雙列直插內(nèi)部具有兩個(gè)輸入寄存器（8/4位）和一個(gè)12位DAC寄存器，分別由LE控制。BYTE1/BYTE2字節(jié)控制信號(hào)控制數(shù)據(jù)輸入高電平：DI0-DI11同時(shí)鎖存到兩個(gè)輸入寄存器低電平：只將DI0-DI3鎖存到4位輸入寄存器

DAC寄存器的鎖存控制端LE

高電平：Q＝D，輸入寄存器與DAC寄存器直通低電平：DAC寄存器鎖存WR1,WR2,CS,XFER,Rfb,VREF與DAC0832相同第83頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.4.2D/A轉(zhuǎn)換接口技術(shù)

8位DAC0832與PC總線接口 －DAC0832工作方式為單緩沖寄存器。 －用反相放大器把輸出電流轉(zhuǎn)換為負(fù)極性電壓

－工作過程：

1.端口地址+IOW有效->CS有效->LE1高電平->輸入寄存器直通->輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換。

2.IOW變高->CS變高->LE1低電平->輸入寄存器鎖存->D/A轉(zhuǎn)換輸出保持。第84頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天第85頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天

－程序，端口地址300H。

MOVDX,300H MOVAL,7FH OUTDX,AL HLT

－電流輸出端IOUT1,IOUT2的電位應(yīng)接近0，以保證運(yùn)放輸出的線性，減小線性誤差。第86頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天12位DAC1210與PC總線接口 －譯碼器對(duì)端口300H，301H，302H分別產(chǎn)生

Y0，Y1

，Y2用于DAC的控制，CS接地。 －PC總線數(shù)據(jù)線8路

8位輸入寄存器：PC總線D0-D7 4位輸入寄存器：PC總線D4-D7

－輸出端用反相放大器把差動(dòng)電流轉(zhuǎn)換為負(fù)極性電壓,經(jīng)倒相后變?yōu)檎龢O性電壓輸出。第87頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天第88頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天工作過程：

1.鎖存高8位數(shù)據(jù)：Y0有效->BYTE1/BYTE2

高電平->當(dāng)IOW

有效->D0-D7鎖入8位輸入寄存器，D4-D7鎖入4位輸入寄存器。2.鎖存低4位數(shù)據(jù)：Y1有效->BYTE1/BYTE2

低電平->當(dāng)IOW

有效->僅將D4-D7鎖入4位輸入寄存器，改寫原內(nèi)容。3.輸入寄存器數(shù)據(jù)送到DAC寄存器：Y2有效->XFER

低電平->當(dāng)IOW

有效->輸入寄存器數(shù)據(jù)直通傳送到DAC寄存器，并開始D/A轉(zhuǎn)換。4.DAC寄存器鎖存，D/A輸出保持：

Y2,IOW

變高電平->LE＝0->DAC寄存器鎖存數(shù)據(jù)，保持D/A轉(zhuǎn)換輸出。第89頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天

程序（將83FH轉(zhuǎn)換為模擬電壓）

MOVDX,300H;Y0有效

MOVAL,83H；送高8位數(shù)據(jù)

OUTDX,AL MOVDX,301H;Y1有效

MOVAL,F0H；送低4位數(shù)據(jù)

OUTDX,AL MOVDX,302H；Y2有效

OUTDX,AL；進(jìn)行12位數(shù)據(jù)的D/A轉(zhuǎn)換

HLT第90頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.5模擬量輸出接口設(shè)計(jì)模擬量輸出通道的任務(wù)是把計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬電壓或電流信號(hào)，以便驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，達(dá)到控制的目的。模擬量輸出通道一般由接口電路、D／A轉(zhuǎn)換器、V／I變換等組成。1.模擬量輸出通道的結(jié)構(gòu)型式兩種基本結(jié)構(gòu)形式。（1）一個(gè)通路設(shè)置一個(gè)數(shù)／模轉(zhuǎn)換器的形式有獨(dú)立的接口緩沖器，轉(zhuǎn)換速度快，工作可靠，但需要較多的D/A轉(zhuǎn)換器一個(gè)通路設(shè)置一個(gè)D／A轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)

第91頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）多個(gè)通路共用一個(gè)數(shù)／模轉(zhuǎn)換器的形式

微機(jī)控制下分時(shí)工作，轉(zhuǎn)換速度較慢，工作可靠性差，需要有多路開關(guān)和采樣保持器。但節(jié)省了D/A轉(zhuǎn)換器共用D／A轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)第92頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天VOUT2為雙極性輸出，且可推導(dǎo)得到VOUTl為單極性輸出，若D為輸入數(shù)字量，VREF為基準(zhǔn)參考電壓，且為n位D／A轉(zhuǎn)換器，則有第93頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖中VOUTl為單極性輸出，若D為輸入數(shù)字量，VREF為基準(zhǔn)參考電壓，且為n位D／A轉(zhuǎn)換器，則有Vout1=-VREF×D/2n為單極性電壓輸出；由Vout/2R

+VREF/2R+Vout1/R=0得Vout=VREF×(D/2n-1-1)為雙極性電壓輸出0V=02．單極性與雙極性電壓輸出電路第94頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天運(yùn)算放大器OA2的作用是將運(yùn)算放大器OA１的單向輸出轉(zhuǎn)變?yōu)殡p向輸出。表達(dá)式Vout=VREF×(D/2n-1-1)的比例關(guān)系可以用下圖來表示。雙極性輸出線性關(guān)系圖第95頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天

在實(shí)現(xiàn)0～5V、0～10V、1～5V直流電壓信號(hào)到0～10mA、4～20mA轉(zhuǎn)換時(shí)，可直接采用集成V／I轉(zhuǎn)換電路來完成。集成V/I轉(zhuǎn)換器（功能、參數(shù)以及引腳接線具體可參考產(chǎn)品使用手冊(cè)）以V／I變換器ZF2B20為例。輸出范圍4～20mA，0～10mA輸入范圍0～10V電源范圍10～32V低漂移，可用于控制和遙測(cè)子系統(tǒng)之間的信息傳送和連接圖所示電路是一種帶初值校準(zhǔn)的0～10V到4～20mA轉(zhuǎn)換電路。

3.V／I變換V／I轉(zhuǎn)換電路

第96頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天AD694輸出范圍4～20mA，0～20mA輸入范圍0～2V，0～10V電源范圍4.5～36V可與電流輸出型D/A轉(zhuǎn)換器直接配合使用，實(shí)現(xiàn)程控電流輸出具有開路和超限報(bào)警功能具體接線和調(diào)整可參考使用手冊(cè)第97頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天自動(dòng)/手動(dòng)切換V/I變換(1)實(shí)現(xiàn)V/I變換功能，將0～5V或1～5V的輸入信號(hào)變成0～10mA或4～20mA的直流輸出電流(R9+W=500Ω或250Ω）

IL=Vi/(R9+W)(2)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制方式（A）和手動(dòng)操作方式（H）之間的無(wú)擾切換從自動(dòng)到手動(dòng)無(wú)擾切換：A1與A2脫開，A2成為一高阻抗保持器，K1從A→H時(shí)V2不變，則IL也保持不變。手動(dòng)操作將通過電動(dòng)單元儀表等控制第98頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天從手動(dòng)到自動(dòng)無(wú)擾切換：（手動(dòng)到自動(dòng)無(wú)擾切換必須使輸出電路具有輸出跟蹤功能）由DI讀入開關(guān)量信息，確定當(dāng)前是否處于手動(dòng)狀態(tài)若自動(dòng)狀態(tài)則A/D為開路，程序執(zhí)行自動(dòng)控制運(yùn)算。若在手動(dòng)狀態(tài)，則先由A/D讀入Vf，然后輸出相應(yīng)數(shù)字量由并D/A轉(zhuǎn)換成Vi輸出，則使得Vi總是跟蹤Vf的變化與其保持一致，這樣就可以保證當(dāng)從手動(dòng)切換到自動(dòng)時(shí)IL保持不變。第99頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天4.模擬量輸出通道設(shè)計(jì)第100頁(yè),共112頁(yè)，2024年2月25日，星期天DOUT PROCNEARMOVDX,3