测控系统原理与设计3主机及接口精.ppt

测控系统原理与设计 测控技术与仪器教研室 王民慧 第三章 主机及其接口 第一节 主机电路 由PC机组成的测控系统充分利用PC机的显示、数据存储与处理、打印、网络通信能力，使测控系统的性能和灵活性得到大大提高。由于PC机与外部测控接口电路的数据交换是通过PC机的各种总线进行，故主机电路通常分： 内插式 外接式 混合式 一、基于PC机的主机电路 由PC机组成的测控系统充分利用PC机的显示、数据存储与处理、打印、网络通信能力，使测控系统的性能和灵活性得到大大提高。由于PC机与外部测控接口电路的数据交换是通过PC机的各种总线进行，故主机电路通常分： 内插式 外接式 混合式 1、内插式 内插式接口电路一般使用的是PC机的PCI总线、ISA总线、VESA总线、AGP总线。 特点：构成简单，结构紧凑，成本低；但由于PC机扩展槽数量有限，因而灵活性差。 2、外接式 输入和输出接口电路通过外部总线（如：RS232C、IEEE488、USB、IEEE1394等）与PC机传递数据。这种方式构成的测控系统灵活方便。 3、混合式 混合式是内插式与外接式的结合，这种方式灵活方便、适用范围广，可组成复杂的测控系统。 二、基于单片机的主机电路 单片机的主机电路主要是指： 存储器扩展电路 外接I/O接口（即I/O口扩展）电路 单片机存储器和I/O口扩展电路举例 第二节 CPU与测控通道接口 A/D接口 V/F接口 D/A接口 输出功率接口 一、A/D接口 A/D转换芯片的信号一般有： 数据输出 启动转换 转换结束 其他控制信号（如通道控制等） A/D芯片与CPU之间的接口即是处理这些信号的电路。对于数据输出字长与CPU 匹配的A/D芯片，只要电平能和CPU配合，可以直接和CPU相连。对于字长与CPU不匹配的A/D芯片，必须设计相应的电路将A/D转换后的输出数据分时读出。 A/D芯片的启动转换信号一般直接由CPU控制。但要注意所选用的A/D芯片对启动转换信号的要求（脉冲信号还是电平信号？） 转换结束信号视CPU和A/D之间采用哪种方式传送数据来决定是否需要和CPU相连。 CPU与A/D芯片接口举例 例：MCS-51与ADC0809接口 主要处理好以下信号的连接问题： START：由CPU提供一个100ns宽的脉冲 EOC：若采用中断方式，此信号作CPU的中断请求输入线；若采用查询方式，此信号作CPU的一个输入线，供CPU查询转换是否结束。 OE：CPU读数据时需向此线送一个高电平。 A/D接口程序设计 1. 等待延时方式 2. 中断方式 3. 查询方式 二、V/F接口 V/F转换器是将电压信号转换成频率信号的器件，适用于转换速度要求不高的场合。它与计算机的接口有以下特点： 接口简单：数据线只有一根线，可作为计算机的I/O线，或中断源，或计数输入。 抗干扰性能好：频率信号是数字信号，具有较强的抗干扰能力。 便于远距离传输。 V/F转换器与MCS-51的接口 T0和T1分别对基准频率fo和被测频率fx同时开始计数。当T0溢出时产生中断，CPU响应中断后，停止T0计数并将T1的计数值Nx读出，则Nx与被测电压Vx的关系为： 其中：m——预置数 S——频率电压转换系数 三、D/A接口 无输入锁存的DAC与CPU接口 内部无输入锁存的DAC不能直接与CPU相连，必须用一外接锁存器来保存CPU输出的待转换数据。如DAC的位数与CPU的数据总线相同，就只要一个位数相同的锁存器；如DAC的位数与CPU的数据总线不同，则需要两级锁存。 2. 有输入锁存的DAC与CPU接口 有的DAC内部只有一级数据锁存器( 如AD558，AD7524)；有的DAC内部有两级数据锁存器( 如DAC0832)，但可以工作在单缓冲器方式。内部有两级数据锁存器的DAC工作在单缓冲器方式时，其内部的两个数据锁存器有一个处于直通方式，另一个受CPU的控制。 DAC0832与MCS-51的接口(1) DAC0832与MCS-51的接口(2) 四、输出功率接口 第三节 人机接口 微机化测控系统通常都要有人－机对话功能，这个功能有两方面的含义：一是操作人员能向微机发布命令和输入数据；二是微机能向操作人员报告运行状态和运行结果。前一功能主要是通过测控系统操作面板上的键盘来实现的，后一功能主要是通过显示、记录和报警等装置实现的。本节介绍微机化测控系统的人－机接口及程序。 3.1 显示接口及程序 测控系统中常用的显示器件有：发光二极管（简称LED）和液晶显示器（简称LCD），在不带微机的测控系统中，这