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本章内容 数据采集系统的组成结构 模拟信号调理 传统A/D转换器及接口技术 数据采集系统实例 数据采集系统的设计原则及误差分析 第1节 数据采集系统基本结构 传感器 模拟信号调理电路 数据采集电路 数据采集系统分类 集中式采集系统 分布式采集系统 第2节 模拟信号调理 采集系统信号调理的功能需求 实现非电量信号向电信号的转换、小信号放大、滤波； 零点校正、线性化处理、温度补偿、误差修正和量程切换等。 传感器是信号输入通道的第一环节： 正确选用传感器 自行设计传感器 将被测量→转换后续电路可用电量； 转换范围：与被测量实际变化范围相一致； 转换精度：符合整个测试系统根据总精度要求而分配给传感器的精度指标； 转换速度（带宽）：符合整机速度要求； 能满足被测介质和使用环境的特殊要求，如耐高温、耐高压、防腐、抗振、防爆、抗电磁干扰、体积小、质量轻和不耗电或耗电少等； 能满足用户对可靠性和可维护性的要求。 对于一种被测量，常常有多种传感器可以测量，例如测量温度的传感器就有：热电偶、热电阻、热敏电阻、半导体PN结、IC温度传感器、光纤温度传感器等好多种。在都能满足测量范围、精度、速度、使用条件等情况下，应侧重考虑成本低、相配电路是否简单、可靠性等因素进行取舍，尽可能选择性能价格比高的传感器。 当传感器输出信号比较小，必须选用前置放大器进行放大。 仪表放大器 非线性度 非线性度 温漂 建立时间 恢复时间 电源引起的失调 共模抑制比-CMRR 实际运放选型参数示例 第3节 传统A/D转换器及接口技术 ADC的基本概念 典型技术指标 比较型ADC的转换原理（自学） 积分型ADC的转换原理（自学） V/F型ADC的转换原理（自学） 典型芯片接口设计（AD574,MAX187） 一、ADC的基本概念 ADC（A/D）是实现模拟量到数字量转换的器件。 量化过程：用标准模拟单位Q去度量某个待测模拟量Vi有多少个标准模拟单位，并将结果以二进制形式显示。 实例：以小杯衡量大杯的水量，结论可知大杯中的水可盛满多少小杯，若已知小杯容量，则可推知大杯中的水量，且小杯越小推测越准。 （一）ADC的量化特性 （二）ADC的理想传输函数 二、典型技术指标 位数——转换结果的二进制位数n 参考电压Vref——转换所参考的基准电压 分辨率——取决于参考电压和位数，=Vref/2n 输入信号范围——能够正确转换的信号范围 转换速度——完成一次转换所耗时间 输出接口——数字量的输出形式 供电电源——正常工作所需要的电源支持 功耗——正常工作时所消耗的电功率 AD574与MAX187参数对比 三、AD574接口技术 管脚定义 模拟信号输入接口 真值表 时序图 微处理器接口 实例——16通道数据巡检系统 （一）、AD574管脚定义 （二）AD574模拟信号输入接口-1 （二）AD574模拟信号输入接口-2 （三）AD574控制逻辑真值表 （四）AD574控制逻辑时序图 （五）AD574与8031接口电路 课堂作业 试确定教材32页图2-26的启动转换地址？ 试确定该图的高低位结果数据的读地址？ AD7506导通电阻300欧姆； AD7506典型功耗1000mW； 课后作业 试根据图2-44及教材P51页的程序，估算该系统全部完成16通道采集所需的时间？AD574的采样周期按25微秒计。 课后思考题 图2-44中，采样保持器LF398的输出与AD574之间的输入管脚间存在一手动开关，如需进一步提高自动化程度，可采用单刀双掷模拟开关MAX4051来程控实现，请构思MAX4544的程序控制流程，即如何根据输入信号的幅值来自动切换至相应的输入管脚？ 课后作业 根据AT89C2051与MAX187构成的数据采集系统，编写汇编程序，完成MAX187的采样控制及数据读写，并完成数据拼装。 AT89C2051与INTEL8051指令完全兼容 第5节 数据采集系统设计 设计DAS需考虑的主要问题 MCU的选择 OP的选择 A/D的选择 S/H的选择 MUX的选择 （一）设计DAS需考虑的主要问题 系统的整体精度要求（性能） 系统的整体速度要求（性能） 系统的整体功耗要求（性能） 系统的整体成本要求（价格） 系统的整体尺寸要求（环境） 例：某电感传感器的测量范围为±1mm，线性输出信号的范围为±10mV，据此设计单通道DAS，并要求位移分辨率为1μm，结果刷新速度每秒1000次。 （二）主要器件选型 MCU的选择——I/O资源、主频、封装 OP的选择——输入信号极性、放大倍数 A/D的选择——分辨率、信号范围、I/O资源 S/H的选择——信号的频宽 MUX的选择——通道数的要求 （三）A/D器件的选型 A/D位数n A/D转换速度 （五）MUX的选型 所用