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本课件为《计算机控制技术》课程的第2章输入输出接口与过程通道（四），围绕2.3.4 采样、保持及量化、2.3.5 A/D转换器及其接口技术与2.3.6 模拟量输入通道模板应用举例展开讲解，逐页呈现原理框图、接口电路与程序示例，并给
《计算机控制技术》
第6讲第2章输入输出接口与过程通道（四）
2.3 模拟量输入接口与过程通道
1 信号的采样采样过程如下图所示：。按一定的时间间隔T，把时间上连续和幅值上也连续的模拟信号，转变成在时刻0、T、2T、…KT的一连串脉冲输出信号的过程称为采样过程。实现采样功能的装置称之为采样器。采样的时间称之为捕捉时间。
2 采样保持原理为了便于量化和编码,需要：次采样取得的采样值暂存,保持不变,直到下一个采样时刻到来。实现将每次采样取得的样值暂存并保持的装置称之为保持器。一般采样器/保持器集成在一起，称其为采样保持器。理想采样保持器的基本组成电路如图所示，由输入/输出缓冲器A1/A2和采样开关S、保持电容CH等组成。采样时：S闭合，VIN通过A1对CH快速充电，VOUT跟随VIN；保持时：S断开，由于A2的输入阻抗很高，理想情况下VOUT=VC保持不变，采样保持器一旦进入保持期，便应立即启动A/D转换器，保证A/D转换期间输入恒定。
常用的采样保持器：常用的集成采样保持器有LF398、AD582等，LF398的采样控制电平为“1”，保持电平为“0”，AD582相反。引脚排列如下图所示。选择采样保持器的主要因素有，获取时间，电压下降率等。LF398的Ch取为0.01μF时，信号达到0.01%精度所需的获取时间(采样时间)为25μs，保持期间的输出电压下降率为每秒3mV。
3 量化所谓量化：就是采用一组数码(如二进制码)来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换为数字信号。将采样信号转换为数字信号的过程称为量化过程，实现量化功能的装置称之为：A/D转换器。量化过程所需时间称之为A/D转换时间量化单位
1 8位A/D转换器ADC0809
1 8位A/D转换器ADC0809：道模拟开关及通道选择逻辑(2)8位A/D转换(3)三态输出锁存缓冲器
2 12位A/D转换器AD574A
2.12 位A/D转换器AD574A：/D转换器（可选择为8位）(2)具有三态输出锁存缓冲器(3)控制逻辑
3 AD574A/1674与PC总线工业：3.控制机接口
A/D转换的子程序段如下
A/D转换的子程序段如下：（1）启动子程序ADSTART: MOV DX，BASE+0OUT DX，ALNOP RET（2）读数子程序ADREAD: MOV DX，BASE+2 IN AL，DXMOV AH，ALMOV DX，BASE+3；IN AL，DX RET假设片选信号有效时，高位地址为BASE，则12位A/D启动控制端口地址为BASE+0，A/D数据输出高8位端口地址为BASE+2，低4位端口地址为BASE+3。PCL-813B是研华公司推出的基于IS：A总线的数据采集卡，分辨率为12位，A/D转换器转换器为AD574A/1674，转换时间为25/10μs；提供32路单端隔离模拟量输入通道。通过软件编程：双极性可选择电压±5V，±2.5V±l.25V，±0.625V；单极性可选电压择0～10V , 0～5V0～2.5V , 0～l.25V。
PCL-813B数据采集卡组成框图
PCL-813B 寄存器地址分配：下表列出相关数据。
| 地址 | 功能 | 读写属性 |
|---|---|---|
| 基地址+04 | A/D转换结果的低字节 | 只读 |
| 基地址+05 | A/D转换结果的高字节 | 只读 |
| 基地址+09 | 增益控制 | 只写 |
| 基地址+10 | 多路转换控制 | 只写 |
| 基地址+12 | A/D转换软件触发 | — |
（2）PCL-813B寄存器格式基地址+：05(base+05)基地址+04(base+04)01234567位01234567位D8D9D10D11DRDY×××定义D0D1D2D3D4D5D6D7定义基地址+10(base+10)基地址+09(base+09)01234567位01234567位C0C1C2C3C4×××定义G0G1××××××定义基地址+12(base+12)01234567位01234567位定义××××××××定义
PCL-813B 增益控制：下表列出相关数据。
| 单极性输入范围 | 双极性输入范围 | 增益 | G0 | G1 |
|---|---|---|---|---|
| 0～10V | ±5V | ×1 | 0 | 0 |
| 0～5V | ±2.5V | ×2 | 1 | 0 |
| 0～2.5V | ±1.25V | ×4 | 0 | 1 |
| 0～1.25V | ±0.625V | ×8 | 1 | 1 |
2 程序设计流程PCL-813B：A/D转换基于查询方式，由软件触发。A/D转换器被触发后，利用程序检查A/D状态寄存器的数据准备位（DRDY）。如果检测到该位为“1”，则A/D转换正在进行；如果检测到该位为“0”，则A/D转换结束，此时转换数据可由程序读出。编程的基本步骤如下：第1步：设置增益寄存器（base+09），选择输入范围；第2步：设置多路扫描寄存器，选择通道，并延时5μs以上；第3步：向触发寄存器BASE +12写入任意值，触发A/D转换，并延时20μs以上；第4步：等待A/D转换完成，直到数据准备好信号变为低电平；第5步：读A/D数据寄存器（BASE+5和BASE+4）得到二进制数据。先读高字节，再读低字节，并将二进制转换成整数。
本讲结束：本页为本讲内容的收束页。
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