第四章 单片机Байду номын сангаас大学生科技创新活动中的应用
4.4 输入通道电路设计
二、模拟量输入接口技术
1、基本概念 （2）采样频率 (推荐)工业过程变量采样周期： 流量 ≤0.5s 压力 ≤1s 液位 ≤2s 温度 ≤5s
第四章 单片机在大学生科技创新活动中的应用
4.4 输入通道电路设计
二、模拟量输入接口技术
第四章 单片机在大学生科技创新活动中的应用
4.4 输入通道电路设计
一、开关量输入接口设计
2、数字量输入通道 （2）脉冲计数电路
第四章 单片机在大学生科技创新活动中的应用
4.4 输入通道电路设计
二、模拟量输入接口技术
1、基本概念 （1）采样:（数字）数据采集包含模拟信号量化过程。数 字信号不仅在时间上是离散的，而且在数值上也是离散的。类 似于从总体中抽样研究分布，故称采样。
“开关”的基本形式:
互锁式开关
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4.4 输入通道电路设计
一、开关量输入接口设计 1、开关输入电路
凡在电路中起到通、断作用的各种按钮、触点、开关，其端子
引出均统称为开关信号。在开关输入电路中，要考虑一下问题： 1）电平转换：如把现场的电流信号转换为电压信号。 2）RC滤波：用RC滤波器滤出高频干扰。 3）过电压保护：用稳压管和限流电阻作过电压保护；用稳压 管或压敏电阻把瞬态尖峰电压箝位在安全电平上。 4）反电压保护：串联一个二极管防止反极性电压输入。 5）光电隔离：用光耦隔离器实现计算机与外部的完全电隔离。
4.4 输入通道电路设计
二、模拟量输入接口技术
1、基本概念 （3）数据采集通道:---各元件的作用 传感器及变换器：采集现场的各种信号，并变换成电信 号(电压信号或电流信号 )，以满足单片机的输入要求。现场 信号有各种各样，有电信号，如电压、电流、电磁量等；也 有非电量信号，如温度、湿度、压力、流量、位移量等，对 于不同物理量应选择相应的传感器。
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二、模拟量输入接口技术
1、基本概念 （3）数据采集通道:---各元件的作用 放大器：对传感器输出的微弱信号，进行放大处理处理 成满足A/D转换要求的输入信号。如果传感器输出的信号满足 A/D转换要求，可以省略。 滤波器：减少来自各种工业现场的干扰信号。
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二、模拟量输入接口技术
2、常用的传感器（变换器） 在单片机应用中，常用的测量参数有温度，压力，湿度， 液位，速度，位移等。我们对常用的传感器作一详细的介绍。 （1）常用的温度传感器-热电偶温度传感器：
是以热电效应为基础的，将任意两种 不同的导体A-B组成一个闭合回路，只要它 们的两个接点t1，t2的温度不同，在回路 里就会产生热电动势，如右图所示：
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一、开关量输入接口设计 1、开关输入电路
典型的开关
量输入信号调 理电路如图4 所示。
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一、开关量输入接口设计
2、数字量输入通道 （2）脉冲计数电路
有些用于检测流量、转速的传感器发出 的是脉冲频率信号，对于大量程可以设计一 种定时计数输入接口电路，即在一定的采样 时间内统计输入的脉冲个数，然后根据传感 器的比例系数可换算出所检测的物理量。
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4.4 输入通道电路设计
是单片机与测控对象相连的部分，是应用系统的数据采集 的输入通道。 来自被控对象的现场信息按物理量的特征可分为模拟量和 数字量两种。 一、开关量输入接口设计 二、模拟量输入输出接口技术
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4.4 输入通道电路设计
1、基本概念 （3）数据采集通道:由两部分组成：一是信号的滤波、放大、 采样、保持、转换部分；二是单片机及其接口部分；如图所示。 接口程序的任务为: 对接口初始化，确定采样通道、采样频 率、中断方式,启动A/D,读取结果,作前期数据处理，存入指定 单元等。
第四章 单片机在大学生科技创新活动中的应用
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二、模拟量输入接口技术
1、基本概念 （3）数据采集通道:---各元件的作用 采样保持器：在单片机的控制下，在某一个时刻采样模 拟信号的值，并能保持该瞬时值，直到下一次重新采样。 主要用于对一个A/D转换器分时对多路模拟信号进行转 换时，或对变化较快的信号。
一、开关量输入接口设计 1、开关输入电路
“开关”的基本形式: 开关在智能装置中被用来设置工作状态和命令，以便 选择不同的功能。开关只有“断开”与“闭合”两种稳定 （由机械保证）的.下图为一些常用开关的例子。
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4.4 输入通道电路设计
一、开关量输入接口设计 1、开关输入电路
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二、模拟量输入接口技术
1、基本概念 （3）数据采集通道:---各元件的作用 多路转换开关：实现一个A/D转换器分时对多路模拟信号 进行转换。如果是一个A/D转换器对用一个信号，可以省略。 A/D转换器：实现模拟信号向数字转换，量化。
以一定时间间隔对连续信号进行采样，使连续信号转换成时间上离散
的脉冲序列。
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二、模拟量输入接口技术
1、基本概念
（2）采样频率。为了不丢失被采样信号所携带的信息，实时 采样的采样频率应满足采样定理（香农定理）的要求，当采样 频率不满足采样定理时将产生信号混迭现象，使采样后波形中 增加了额外的低频成分，造成失真，引起误差。 在工程上采样频率应取被采样信号所含最高频率的K倍， 通常K≥10～20。还应在A/D转换之前加入抗混迭模拟滤波器AF， 滤掉多余的高频分量。 香农定理：为使采样信号能够复现原连续信号，采样频率 ωs和连续信号e(t)最高频率ωmax之间的关系必须满足： ωs≥2ωmax 或： T≤π/ωmax