一、数字信号.ppt

普通高中课程标准实验教科书通用技术选修,数字信号（共2课时）,第三章电子控制系统的信号处理,第一节数字信号,数字信号与模拟信号,数字信号的优点,复习引入,1.常见传感器有哪些？,2.传感器的作用？,获得外界输入信息，并将非电量信息转换为电量信号输出。,3.电子控制系统的主要组成部分？,控制部分对这些信号进行分析、比较、判断、放大、运算、传输、变换等过程称为处理。,光敏、热敏、湿敏、磁敏等传感器,电子控制系统中对信号的处理过程是用电子电路来完成的。,电子电路所处理的信号有两类：1.模拟信号（analogsignal）2.数字信号（digitalsignal）,思考：指针式速度仪表盘和数字式的速度仪表盘速度变化方式有何区别？,第一节数字信号,一、模拟信号和数字信号,指针式速度仪表盘,数字式的速度仪表盘,一、数字信号和模拟信号,1.事物变化的规律：连续变化和非连续变化（离散）,例如：环境的温度、水面的高度是连续变化的；某单位的人员数、家电商场的货物数是非连续变化的。,说明：连续变化的量：可以用小数来表示，如温度从10-12；非连续变化的量（离散）：用整数来表示，如以1个人、1件货物为计数单位。,连续变化的量,离散的量,1.野外环境的亮度与地下仓库中的亮度；2.人的血压与人的脉搏；3.运动员滑冰所滑过的轨迹长度与走过同样距离所用的步数；4.时光的流逝与数字钟所显示的时间的变化,讨论：连续变化和非连续变化,气象观察,气温变化,第一节数字信号,连续变化的量，用连续变化的曲线或直线表示,轿车生产流水线,生产量,月生产量,人日生产量,第一节数字信号,非连续变化的量，可用柱状图或数字等表示,电子控制处理系统需要处理的信息必须转换成电信号。,连续变化的量用模拟信号表示,声音由话筒转换成电压波形（信号），电压波形与声音波形一致，才能模拟声音的原貌，这种模拟声音波形的电信号称为模拟信号。,信号波形模拟着信息的变化而变化的信号称为模拟信号。模拟信号泛指数值可连续变化的信号。,有些非连续变化的量可以用数字表示，若用二进制来表示这个数，并用高和低两个电平（level）代表二进制数中的“1”和“0”，则其形成的在高、低电平之间来回跳变的电信号就是通常所说的数字信号。,非连变化的量用数字信号表示,小辞典,电平：在数字电路中，电压或电流等的大小分为高、低两级例如，TTL电路的划分方法是：2.4V5V为高级，而0V0.8V为低级。通常将这两个高、低不同的电压级（或电流级等）分别称为高电平和低电平。,第一节数字信号,1在上图所示数字信号中，高电平代表1，低电平代表0(每1格代表1位二进制数，共5位，高位先到)，则该信号代表二进制数，它相当于十进制数。,10011,19,第一节数字信号,马上行动,下列信号中，哪些是模拟信号，哪些是数字信号？1.220V交流电的电压（交流正弦波电压）；2.海洋上船只与船只之间的灯光联络信号；,模拟信号,数字信号,第一节数字信号,思考,“1”和“0”的推广应用,1.古代的烽火台点火信号（有或无）；2.开关的开与关；3.灯的亮与灭；4.数学命题的真假；,以上这些信息改用电信号表示，应使用高电平和低电平，即1与0。,马上行动,请判断下列各例中哪些适合用1和0表示。1.举重比赛中试举成功与否；2.学生的考试成绩是否及格；3.个人的生与死；4.个人是好人还是坏人。,合适,合适,合适,不合适,第一节数字信号,3.数字信号的优点：,数字信号具有容易处理、处理精度高、便于记录保存等优点。,第一节数字信号,数字信号容易处理,数字信号只有高、低两个电平，容易识别，失真和干扰对数字信号影响小。,第一节数字信号,模拟信号,数字信号,0,0,u,u,t,t,演员的歌声经话筒转换成的电信号是模拟信号，一种处理方法是直接放大模拟信号，然后送到扬声器，人们便可欣赏到演员动人的歌喉。由于信号在处理过程中，不可避免地会产生失真并受到各种干扰因素的影响，因而听众所到的歌声也会失真，且伴有“沙沙”的噪音。,模拟信号,案例分析,第一节数字信号,另一种处理方法是先将此信号转换为数字信号，处理以后再将数字信号还原成模拟信号使扬声器发声。虽然数字信号在处理过程中同样会产生失真，受到干扰，其形状也会发生变化，但它所代表的数字(即“高”和“低”)并未改变。可见数字信号在处理过程中，受波形失真和干扰的影响很小，所以听众能听到音色逼真，不带噪音的歌声。,数字信号,案例分析,第一节数字信号,模拟信号转换为数字信号的电路称模数转换器。,数字信号转换为模拟信号的电路称数模转换器。,模拟信号与数字信号之间的相互转换,第一节数字信号,将模拟信号转换为数字信号的过程可分为采样、保持、量化、编码四步。采样：每隔一段时间对模拟信号的幅值抽取样品，使图(a)中的模拟信号变成图(b)中的脉冲信号；保持：将图(b)中的脉冲信号变成图(c)中的阶梯信号，以便处理；量化：将图(c)中每个阶梯的幅值舍去零头，保留整数，得到图(d)；编码：将图(d)中每个阶梯的幅值对应的数字用二进制数字表示，并转化为数字信号，如图(e)所示。,模拟信号与数字信号之间的相互转换,第一节数字信号,数字信号处理精度高,测量中使用了数字信号，测量精度比以前用秒表提高了10倍。,第一节数字信号,数字信号便于记录保存,由于数字信号中只有“1”和“0”两个值，可很方便地用（具有记忆功能的）电路输出电压的高和低、电容上电荷的有和无、磁性物质的极化方向等方式记录保存，也可用打孔的方法，如穿孔的有和无、光盘利用有无凹坑记录“1”和“0”，还可以直接将“1”和“0”打印在纸上记录保存。但这些方法很少能用来记录保存模拟信号。,第一节数字信号,光盘是在塑料母片上用激光“烧”出许多直径不到1m，沿光盘圆周方向排列的小坑，有小坑的代表“0”，没有小坑代表“1”。读盘时，光盘顺时针转动，激光射到光盘面上。依据小坑的有和无所造成的反射光的有和无分辩出所记录的信号是“1”还是“0”。,小资料,第一节数字信号,课堂小结,电子电路所处理的信号有：数字