工业系统的驱动、测量、建模与控制下册 教学课件 ppt 作者 王孙安 任华 第22章和第23章
79页1、第22章 模拟量通道与信号离散化原理,22.1 模拟量输入通道 22.1.1 模拟量输入通道的一般组成 22.1.2 采样/保持-A/D转换的触发方式 22.1.3 A/D转换结果的传输方式 22.1.4 A/D转换的结果 22.1.5 “采集卡+端子板”构成的AI通道 22.1.6 AI通道的程序设计 22.2 模拟量输出通道 22.2.1 模拟量输出通道的一般组成 22.2.2 “采集卡+端子板”构成的AO通道 22.2.3 AO通道的程序设计 22.3 信号离散化原理,第22章 模拟量通道与信号离散化原理,22.3.1 采样信号的时间离散化 22.3.2 量化信号的数值离散化 22.4 训练内容1AI通道和AO通道程序设计 22.5 训练内容2信号离散化原理 22.6 阅读材料 22.6.1 AI通道的信号调理 22.6.2 AO通道的信号驱动 22.6.3 计算机对外设触发的方式 22.6.4 计算机与外设之间的数据传输方式 22.6.5 T形电阻网络D/A转换器的原理,第22章 模拟量通道与信号离散化原理,22.6.6 逐位逼近式A/D转换器的原理 22.6.7 相同周期三角
2、波与正弦波的同频率采样比较,22.1 模拟量输入通道,22.1.1 模拟量输入通道的一般组成 22.1.2 采样/保持-A/D转换的触发方式 22.1.3 A/D转换结果的传输方式 22.1.4 A/D转换的结果 22.1.5 “采集卡+端子板”构成的AI通道 22.1.6 AI通道的程序设计,22.1.1 模拟量输入通道的一般组成,1) 首先用一个多路选择开关(Multiplexer,MUX)决定哪一路信号进入通道。 2) 可编程序放大器的放大倍数也称增益(Gain),可以通过应用程序对每一路通道设置不同的增益。 3) 采样开关在接到采样触发信号时闭合,对这一时刻的信号采样。 4) 保持器由一个电容器和一个电压跟随器组成。 5) A/D转换器(Analog to Digital,习惯记为A/D)把当前保持器中的电压值转换成一定位数的数字信号。,22.1.1 模拟量输入通道的一般组成,图22-1 AI通道的一般组成,22.1.1 模拟量输入通道的一般组成,图22-2 采样和保持 a) 原理框图 b) 工作时序 c) 各信号波形,22.1.2 采样/保持-A/D转换的触发方式,1) 软件
3、触发。在程序中用代码行实现触发。程序运行中,执行代码行时产生触发信号。这种触发方式简单易行,但是,在程序代码中,周期Ts的精度和稳定性不易保证。 2) 硬件触发。时间基准由硬件时钟给出。触发信号源由专门的硬件定时器实现,精度高、稳定。对于采样周期固定的AI通道,要保证采样周期Ts的精度和稳定性,需要用硬件触发。 3) 外部触发。触发源来自AI通道以外。,22.1.3 A/D转换结果的传输方式,1) 查询方式。应用程序执行触发语句后,接着执行查询A/D转换完成标志位的语句。若本次A/D转换已完成,就从数据输入端口读取数据;若未完成,则再次查询标志位,如此循环直至本次A/D转换完成。这种传输方式简单易行,但是,CPU执行这一查询循环要占用时间,不能进行其它操作。 2) 中断方式。一次转换完成后,A/D转换器主动向CPU发出中断请求,CPU执行中断服务程序,再从端口读取数据。 3) 直接存储器访问方式(Direct Memory Access,DMA)。用于高速外设的大批数据传输。器访问方式(Direct Memory Access,DMA)。,22.1.3 A/D转换结果的传输方式,图22
4、-3 3位A/D转换的结果,22.1.4 A/D转换的结果,A/D转换的结果是二进制数据,放在端口寄存器中,必须传输到内存。如前所述,“数据已就绪”,必须使CPU知道,才能开始数据传输操作。,22.1.5 “采集卡+端子板”构成的AI通道,1. PCL-812PG采集卡 2. ACL-8112PG采集卡,1. PCL-812PG采集卡,(1) 基本规格 由附录2a知道,PCL-812PG采集卡的16路AI通道中的每一路都可以把模拟电压信号转换成12位数字信号。 (2) 信号连接 见附录2a和附录3a。 (3) 工作模式 PCL-812PG采集卡把三种触发方式与三种传输方式的搭配称为工作模式。 (4) 端口寄存器 附录2a给出了PCL-812PG的AI通道和AO通道的各个端口功能、偏移地址和数据格式。,2. ACL-8112PG采集卡,ACL-8112PG采集卡与PCL-812PG的基本规格相同。但是为模拟量输入输出通道设计了37芯D形连接器,所以这种采集卡的AI通道和AO通道的端子板也必须使用37芯D形连接器。,22.1.6 AI通道的程序设计,1. AI通道程序的基本流程 2.软件触
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