1、第四章 輸入通道技術z主要內容z4.1 電阻變化信號提取技術z4.2 電壓信號放大技術z4.3 輸入通道配置技術 (z4.4 單片機采集系統舉例 (z4.5 實時時鐘技術z 詳細4.1 電阻變化信號提取技術z回想：傳感器輸出信號類型？z電流、電壓強、弱、電荷、電勢、電阻等。z主要內容z4.1.1 恒流供電檢測 z4.1.2 電橋法4.1.1 恒流供電檢測z恒壓式z恒流式 抗干擾才干強 z恒流源的獲得(LM317 )z(詳細ERR tV 0EIR tV 0恒 壓 式恒 流 式圖 4 . 1 恒 壓 和 恒 流 式 電 路 圖VE RtRtR0 / ()VI RtdVI dRt00dVRRRtE

2、dRt02()4.1.2 電橋法z單電橋z雙電橋(對橋)z全電橋VExxEx014124 VExxEx012122 VE x0 4.2 電壓信號放大技術z4.2.1 根本電路及理想特征z4.2.2 常用運算放大器z4.2.3 儀表放大器抑制共模干擾z4.2.4 增益可控集成運算放大器z4.2.5 可控增益運算放大器舉例z4.2.6 AD620 儀器用放大器4.2.1 根本電路及理想特征z根本電路ViVpRVnRfV0+-圖 4.6 同相放大器基本電路ViV0+-圖 4.7 跟隨器基本電路AvRfR AvRfR1VVi0 4.2.1 根本電路及理想特征z理想特性z開環放大倍數Av=；z輸入阻抗R

3、i=，輸出阻抗R0=0；(z頻帶寬度Bw=；z當Vn=Vp時，V0=0z沒有溫漂。ViV0+-圖 4.7 跟隨器基本電路4.2.2 常用運算放大器z通用型zF124、F224、F324等。z高精度集成運算放大器zOP-07、09、11、27、AD508等。z高輸入阻抗型zLF347、MC34004、F355、LF155等。z公用運算放大器z視頻放大器：MAX457等。z音頻放大器：LM386等。4.2.3 儀表放大器抑制共模干擾 VRfRVVRfRRfRfRwVV0010211221()()()4.2.4 增益可編程控制集成運算放大器z利用模擬開關改動反響電阻的方法改動增益。z常用集成增益可編

4、程控制丈量放大器有：AD524、AD624、AD625等。 4.2.5 可控增益運算放大器運用舉例z以4051模擬開關和AD620來實現。控制4051使AD620的增益電阻分別為R1R84.2.6 AD620 低價錢、低功耗儀器用放大器z僅需一個外接電阻即可得到11000內的恣意增益范圍；z極寬的電源任務范圍2.3V18V；z三片運放組成的電路性能高；z8引腳DIP或SOIC封裝；z帶寬120kHzG=100；z建立時間15uS0.01%。4.3 輸入通道配置技術z主要內容z4.3.1 根本方式z4.3.2 信號隔離技術 z4.3.3 多路切換技術z4.3.4 多路信號采集運用舉例z4.3.5

5、 V/F、F/V變換技術z4.3.6 低功耗、8通道、串行12位A/D變換器MAX186難點z4.3.7 開關量輸入的CPU接口z4.3.8 “96HSI和A/D變換子程序z4.3.9 單總線4通道A/D轉換器DS2450難點，不作詳細講解，自學z4.3.10 鍵盤和觸摸屏技術4.3.1 根本方式z構造1：大信號模擬電壓A/D單片機z構造2：VV/F單片機z構造3：小信號模擬電壓放大A/D單片機z構造4：小信號模擬電壓放大V/F單片機z構造5：大信號電流010mA，0、420mAI/VA/D單片機z構造6：大信號電流010mA，0、420mAI/VV/F單片機420mA15V)為工業規范，可以

6、監測傳感器能否斷線信號為0即斷線z構造7：小信號電流mA、AI/V放大A/D單片機z構造8：小信號電流mA、AI/V放大V/F單片機z構造9：小信號f放大整形單片機z構造10：TTL電平的頻率信號單片機z構造11：非TTL電平的開關信號防抖電平變換整形單片機z開關量(f)隔離技術z需求隔離的信號包括？z數字量z開關量、頻率量、數據總線單總線等z模擬量4.3.2 信號隔離技術(詳細Iin=Vin/R220mA正向驅動V-接地反向驅動V+接電源普通為2K施密特整形器單總線隔離驅動z 91018U4050D4050RDS5KTP1.1FP1.0WGNDDSBUSRDSBUS111218U4050E4

7、050RZK115+5VWGND+5VWGNDRP6RP7+5VVCCWGNDP1.0TP1.1RTP11RFP10P1.1FP1.0vcc11223344887766556N137N111223344887766556N137N2+5VGNDNU20.1UNU10.1UP1.0輸出單總線P1.1輸入模擬量隔離技術：AD202、精細線性光耦放大電阻5V到05V嵌位二極管分壓電路內部電源放大電路4.3.3多路切換技術z單端8通道：AD7501、AD4051z單端16通道：AD7506、AD4067有INH端z差動4通道：AD7502、AD4052z差動8通道：AD7507、AD40974.3.4

8、 多路信號采集系統運用舉例X 013X 114X 215X 312X 41X 55X 62X 74IN H6A11B10C9V EE7X3U 04051X 013X 114X 215X 312X 41X 55X 62X 74IN H6A11B10C9V EE7X3U 14051X 013X 114X 215X 312X 41X 55X 62X 74IN H6A11B10C9V EE7X3U 34051X 013X 114X 215X 312X 41X 55X 62X 74IN H6A11B10C9V EE7X3U 24051x0 x7x8x15x16x23P1.3P1.0P1.1P1.2W G

9、 N DP1.6P1.7W G N DP1.4P1.0P1.1P1.2P1.5P1.0P1.1P1.2V O U T模 擬 量隔 離計算機開關量光電隔離P 1.0-7A /D圖 4.15 多 路 信 號 采 集 系 統 例 圖第一級第二級P1=01101011B選擇X11! !4.3.5 V/F、F/V變換技術zV/F變換技術 zF/V變換技術z課下自學4.3.6 低功耗、8通道、串行12位A/D變換器MAX186z概述z詳細闡明z典型運用電路z簡要引見，自學1 普通闡明zMAX186是12位的數據采集系統，它把8通道多路轉換器，大帶寬跟蹤/堅持電路和串行接口組合在一同，具有變換速率高、功耗極

10、低的特點。此期間可運用單一5V電源或5V電源進展任務。其模擬輸入可由軟件設置為單極性/雙極性和單端/差開任務方式。zMAX186運用內部時鐘或外部串行接口時鐘以完成逐次逼近模/數變換,當運用內部時鐘時，串行接口可任務到4MHz以上。zMAX186具有4.096V的內部基準電壓,而MAX188要求一個外部基準.這兩種器件都帶有基準緩沖放大器,它可使增益的微調簡單化。2特點z1) 8通道單端或4通道差分輸入z2) 單+5V或5V任務電壓z3) 低功耗：1.5mA(任務方式) 2A(斷電方式)z4) 內部跟蹤/堅持電路，133KHz采樣速率z5) 內部4.096V基準電壓MAX186z6) 與SPI

11、,QSPI,Micorwire,尺寸TMS320兼容的4線串行接口z7) 可用軟件設置的單極性或雙極性輸入z8) 20引腳的雙列直插式DIP,小型(SO),緊縮的小型SSOP封裝3、MAX186操作時序圖z 寫入控制字節讀取AD結果4、啟動一次A/D變換z 把一個控制字節與時鐘同步送入DIN可啟動MAX186/MAX188的一次變換。CS為低電平常SCLKD每一個上升沿把一個位從DIN送入MAX186/MAX188的內部移位存放器。在CS變低以后，第一個到達的邏輯“1位定義控制字節的最高有效位。在這第一個“起始位到達之前，與時鐘同步送入DIN的任何個數的邏輯“0位均無效。5 控制字 位7最高有

12、效位位6位5位4位3位2位1 位0最低有效位STARTSEL2SEL1SEL0UNI/BIPSGL/DIFPD1PD0位稱號 說 明7 最 高 有效位STARTCS變低以后的第一個邏輯“1位定義控制字節的起始。 6 5 4 SEL2 SEL1 SEL0這三位選擇8個通道中的哪一個用于變換。見表3和4。 3 UNI/BIP1=單極性，0=雙極性。選擇單極性或雙極性變換方式。在單極性方式下，可變換0V至VREF的模擬輸入信號；在雙極性方式下，信號的范圍是從VREF/2到VREF/2。 2 SGL/DIF1=單端，0=差分，選擇單端或差分變換。在單端方式下，輸入信號電壓以AGND作為參考點。在差分方

13、式下，丈量兩個通道的電壓差。見表3和4 1 0(最低有效位) PD1 PD0選擇時鐘和關斷方式：PD1 PD0 方式 0 0 全關斷IQ=2A 0 1 快速關斷IQ=30A 1 0 內部時鐘方式 1 1 外部時鐘方式 6、通道選擇單端輸入z SEL2 SEL1 SEL0 CH0 CH1 CH2 CH3 CH4 CH5 CH6 CH7 AGND 0 0 0 + - 1 0 0 + - 0 0 1 + - 1 0 1 + - 0 1 0 + - 0 1 1 + - 0 1 1 + - 1 1 1 + -7、通道選擇差分方式z SEL2 SEL1 SEL0 CH0 CH1 CH2 CH3 CH4 C

14、H5 CH6 CH7 0 0 0 + - 0 0 1 + - 0 1 0 + - 0 1 1 + - 1 0 0 - + 1 0 1 - + 1 1 0 - + 1 1 1 - +8、典型運用電路z C H 01C H 12C H 23C H 34C H 45C H 56C H 67C H 78SH D N10V SS9V R E F11V D D20R E FA D J12D O U T15SST R B16D IN17C S18SC L K19A G N D13D G N D14U 0M A X 186E PP(20)IN 0IN 1IN 2IN 3C 90.01uFGNDC 104.7u

15、fGNDD 1D 1N 4148C 110.1uFC 120.1uFV C CGNDD INSC L KC SD O U TIN 4IN 5VCC4.3.7 開關量輸入的CPU接口zHSI口與EXINT口z并行I/O口z8255并行接口z8155并行接口z8253定時器/計數器z 詳細一一. HSI. HSI口與口與EXINTEXINT口口z HSI口接納開關量的輸入信號，可用中斷和查詢兩種方式；z EXINT口可用于重要的實時信息由于它的中斷優先級別最高。二并行二并行I/OI/O口口 z D034D133D232D331D430D529D628D727PA04PA13PA22PA31PA44

16、0PA539PA638PA737PB018PB119PB220PB321PB422PB523PB624PB725PC014PC115PC216PC317PC413PC512PC611PC710RD5WR36A09A18RESET35CS6GND7VCC26U118255CU110.1ufC7C6C5C4C3C2C1C0B7B6B5B4B3B2B1B0A7A6A5A4A3A2A1A0CE8255GNDA1A0WRRDD7D6D5D4D3D2D1D0GNDVCCC70.01ufVCCGND20VCC40AD012PA021AD113PA122AD214PA223AD315PA324AD416PA4

17、25AD517PA526AD618PA627AD719PA728PB029CE8PB130RD9PB231WR10PB332IO/M7PB433ALE11PB534PB635PB736TMROUT6PC037PC138TMRIN3PC239PC31PC42RESET4PC55D68155D0D1D2D3D4D5D6D7PC5PC4PC3PC2PC1PC0D71D62D53D44D35D26D17D08CLK09OUT010DATE011GND12131415GATE216OUT217CLK218A019A120CS-21RD-22WR-23VCC24D218253VCCVCCVCCC20.1u

18、fWR-RD-CS-A0A1P2P1D0D1D2D3D4D5D6D7圖4.21 8255、8155、8253芯片的連接示意圖1、8255的控制字z 7 6 5 4 3 2 1 0 特征位為1 C口下：1入0出 B口 ： 1入0出 方式位：1方式1 0方式0 C口上：1入0出 A口 ： 1入0出 方式位：00-0 01-1 1X-2 圖4.22 8255的控制字各位的定義 2、8155的控制字z PA：“0 A口輸入；“1 A口輸出z PB：“0 B口輸入；“1 B口輸出z PC2、PC1口：z“00=ALT1：A口，B口根本輸入輸出，C口輸入z“11=ALT2：A口，B口根本輸入輸出，C口輸出

19、z“01=ALT3：A口選通輸入輸出，B口根本輸入輸出，zPC0:AINTR,PC1:ABF,PC2:-ASTB,PC3-PC5輸出z“10=ALT4：A口，B口選通輸入輸出，zP C 0 : A I N T R , P C 1 : A B F , P C 2 : -ASTB,PC3:BINTR,PC4:BBF,PC5:-BSTBTM2TM1IEBIEAPC2PC1PBPA3、8253的控制字z BCD：計數器計數方式選擇，可采用二進制或BCD碼計數z0：二進制；1：BCDz M2 M1 M0任務方式：z000方式0；001方式1；X10方式2；X11方式3；100方式4；101方式5z RL

20、1、RL0計數器讀寫操作長度選擇：z00：將計數器中的數據鎖存到緩沖器z01：選計數器的低8位進展寫或讀z10：選計數器的高8位進展寫或讀z11：對計數器進展兩次讀/寫操作，先低字節，后高字節z SC1、SC0選擇計數器z00：選計數器0z01：選計數器1z10：選計數器2z11：非法z 當對8253寫入控制字后，就要給計數器賦值了。SC1SC0RL1RL0M2M1M0BCD4、8253計數控制z 普通采用每次賦初值和一次賦初值兩種方法。當計數脈沖忽然斷開時，前一種方法計數不回“0，由于計數器任務脈沖為外部脈沖，沒有外部計數脈沖那么初始值無法鎖存。初始值第1次第2次4.3.8 “96HSI和A

21、/D變換子程序zHSI中斷子程序zA/D變換子程序z 詳細4.3.9 單總線4通道A/D轉換器DS2450自學zDS2450單總線4通道A/D轉換器，經過四路到一路模擬復用器逐漸逼近完成轉換。每個輸入通道具有單獨的幅值電壓、轉換結果及報警門限設置存放器，并且每個通道有上下超限兩個標志存放器，當電壓過高或過低時，無需總線干涉比較即可使相應存放器置位。4.3.10 鍵盤和觸摸屏技術z鍵盤輸入技術z觸摸屏技術z技術目的z用戶接口z數聽闡明z“三鍵或“五鍵式輸入U?RES2U?RES2U?RES2U?RES2vcch0h1h2h3l0l1l2l3輸出輸入圖 4.25 矩陣鍵盤 44面膜實例z 4.4

22、單片機采集系統舉例z主要內容 難點z4.4.1 單片機對頻率量的采集z4.4.2 單片機對于多路模擬量的循環z 采集4.4.1 單片機對頻率量的采集z “F法、“T法、“MT法以及“M/T法簡介z “FT法原理及誤差分析z 實現“FT法的硬件簡介z “FT法在機車測速中的運用實例實踐的時間閘門T設置的時間閘門T圖4.26 “FT法第1個脈沖中斷時辰第N個脈沖中斷時辰z HSIINT: PUSHFzLDBDL ,HSISTAzJBSDL ,0 ,HI0 ;判別能否0口中斷zSTHSITIM,HI1TzSJMPHSIFHz HI0: STHSITIM ,HI0T+ ;讀時間到HI0T中zLDCX,

23、HI0S ;0 口中斷次數加1zINCCXzSTCX,HI0SzCMPCX,#1 ; 第一個脈沖時清TZDCS T1溢出中斷zJNEHSIFH2zCLRTZDCSz HSIFH2:; CMPCX,#11 ;取延續中斷10次的數據計算轉速z;JNEHSIFHz HSIFH:RET4.4.2 單片機對于多路模擬量的循環采集(詳細CalA0CalA1CalAn-1CalAn01n0Tad01232n+02n+10ADD1ADDnADD0A/D0A/D1A/DnADD0TsTyT圖 4.27 模擬量循環采集時序圖各時間片義務循環定時/2 商為對第n路進展操作計算一次第n路的值余數0切換多路選擇余數1不

24、斷AD變換 zHERE: CMPZDCS,ZDCS_BJzJEBFPDOUTzSTZDCS,ZDCS_BJzBFPDOUT:LDADZBJ,ZDCSzCMPADZBJ,#64zJHHERE11zSJMPHERE12zHERE11: SJMPHEREzHERE12: DIVUBADZBJ,#2zCMPBADZBJH,#0zJEHERE22zLCALL ADBH;余數為1時不斷地A/D變換zSJMPHEREzHERE22: LDBACHTDH,ADZBJL;商正好為ACH的通道號 指單個4051的通道號zLDBSCADBH,#55H;設置即將進入的初次AD變換標志,用于清上次AD累計值zJSCLS

25、J: LCALLSADDZ;當余數為0時選發送當前通道的4051的通道號 再計算上一通道的平均數據zCMPBADZBJL,#0;=0 還沒有進展A/D變換 計算的通道號實為ACHTDH-1zJNHPDWEIOUTzLCALLCJSJALL ;計算A/D采集的數據 ACHTDH即為A/D的通道號 而此時要計算的實為上一次的ACHTDHzPDWEIOUT:SJMP HEREzHERE1:SJMPHERE4.5 實時時鐘技術z主要內容z4.5.1 RAM插座DS1216B 詳細z4.5.2 實時時鐘集成電路DS1287和DS12887 自學z4.5.3 微電流充電式實時時鐘芯片DS1302 自學4.

26、5.1 RAM插座DS1216Bz概述z管腳闡明zDS1216B 的操作z方式識別z非易失性控制器的任務z實時時鐘存放器信息zAM/PM/12/24方式zDS1216B實時時鐘操作DS1216B時鐘插座引腳圖DATA片選讀寫相當于CLK相當于三線制的SPI串口DS1216 64BIT識別密碼z TM_CLK: LDAX_CLK,#TIMADDLDBDL_CLK,AX_CLKLDCX_CLK,#0LDBR1_CLK,#08HL0_CLK: LDBR2_CLK,#08HLDBDL_CLK,TAB_CLKCX_CLKL1_CLK: STBDL_CLK,AX_CLKSHRBDL_CLK,#1DJNZR

27、2_CLK,L1_CLKINCCX_CLKDJNZR1_CLK,L0_CLKretTAB_CLK:DCB0C5H,3AH,0A3H,5CHDCB0C5H,3AH,0A3H,5CH1 1 0 0 0 1 0 10 0 1 1 1 0 1 01 0 1 0 0 0 1 10 1 0 1 1 1 0 01 1 0 0 0 1 0 10 0 1 1 1 0 1 01 0 1 0 0 0 1 10 1 0 1 1 1 0 0BYTE0BYTE1BYTE2BYTE3BYTE4BYTE5BYTE6BYTE7D7D0C53AA35CC53AA35C圖 4.29 實時時鐘比較寄存器DS1216B的時鐘定義z 0011/23 0.1SEC 0.01SEC0 10SEC SECONDS0 10MIN MINUTES12/24 0 10/a.p HR HOUR0 0 OSC RST 0 D