东北大学计算机控制系统第1章计算机控制系统概述

1、 九、计算机控制系统设计与实现九、计算机控制系统设计与实现 十、计算机控制系统应用实例十、计算机控制系统应用实例 l 计算机控制系统的基本概念计算机控制系统的基本概念l 过程通道与总线接口技术过程通道与总线接口技术l 模拟与数字信号之间的相互转换模拟与数字信号之间的相互转换l 计算机控制系统的理论问题计算机控制系统的理论问题l 计算机控制系统的基本结构计算机控制系统的基本结构20( )tJe t dt31223()2222noutFSRnBBBBVVB4B3B2B1(MSB)(LSB)IoutI2III48163124234()2222outBBBBIIR2R4R8RAB4B3B2B1(MSB

2、)(LSB)VoutIoutRfE31242342()2222foutBBBBRVERD/A的组成框图当当 D=0时时 S 接地；当接地；当 D=1时时 S 接接“地地”（虚地）（虚地）。 T型电阻网络型电阻网络D/A转换器转换器 梯形电阻网络梯形电阻网络A、B、C、D任意一点，其任意一点，其右边的电阻网络等效右边的电阻网络等效电阻均等于电阻均等于R 。 S S为电子开关。为电子开关。 当当 D=0时时 S 接地；当接地；当 D=1时时 S 接接“地地”（虚地）（虚地）。基准电源基准电源并行数字输入并行数字输入电电子子开开关关模拟信号输出模拟信号输出RRR2R2R2R2R2RI0I1I2I3S

3、0S1S2S3D0D1D2D3UREFIRfUO8ABCDIo1Io2+_RRR2R2R2R2R2RI0I1I2I3S0S1S2S3D0D1D2D3UREFIUO8ABCDIo1Io2_+当当 D=0D=0时时S S 接地；当接地；当 D=1D=1时时S S 接接“地地”（虚地），（虚地），T型电阻网络的等效电路型电阻网络的等效电路即不论模拟开关接到左边还是右边，电阻2R一端总是零电位。其等效电路如图：RRUREFII =UREFR 梯形电阻网梯形电阻网络络A、B、C、D任意一点，任意一点，其右边的电阻其右边的电阻网络等效电阻网络等效电阻均等于均等于R 。I=UREFR RRR2R2R2R2R

4、I0I1I2I3UREFIABCDI0I1I2I3343222III2432222III1421222III0410222III2RRRR2R2R2R2R2RI0I1I2I3S0S1S2S3D0D1D2D3UREFIRfUO8ABCDIo1Io2+_Io1 =I3I2I1I0+=（D3 23 +D2 22 + D12124I + D020）UO= Rf I01= （D3 23 +D2 22 + D12124Rf I + D020）UO= (D3 23+D2 22+D121+D020) UREF Rf24 RUO= (Dn-1 2n-1+Dn-2 2n-2+D121+D020) UREF Rf2

5、n R 返回AnalogyDATAA/DCPUI/O顺顺序序砝码重量砝码重量 比较判断比较判断 砝码去砝码去留留18g 8g13g 留留 1 128g+4g 12g13g 去去 0 048g+4g+1g 13g=13g 留留 1 1 结果表示结果表示逐次逼近型逐次逼近型A/D转换器原理框图转换器原理框图电电压压比比较较器器输出数字量输出数字量模拟信号输入模拟信号输入参考电压参考电压逐次逼逐次逼近寄存器近寄存器D/A 转换器转换器节节拍拍脉脉冲冲发发生生器器输输 出出 寄存器寄存器CP四四位位D/A转转换换器器1D QCD QCD QCD QC+C4C3C2C1C0SDJKRDCQ0SDJKRD

6、CQ1SDJKRDCQ2SDJKRDCQ3+Ui=5.52V比较器节节拍拍脉脉冲冲发发生生器器时钟脉冲数码寄存器d3d2d1d0逐次比较寄存器U0U+U+JKU0= (d323+d222+d121+d020)24URCC0C2C1C3C40 01 1000UR=8VU0=4V1 10 00 00 00 00 010 01 11 11 10 01 11 1U0=5VU0=6V0 01 1U0=5.5V四位逐次逼近型四位逐次逼近型A/DA/D转换器转换器D/A顺序顺序d3 d2 d1 d0UA/V比较比较该位该位1 1的去留的去留11 1 0 0 0 0 0 04UAUI1 1 0 0 1 1 0 035UAUI1 1 0 0 1 1 1 145.5UAUI留留去去留留留留UA逼近逼近UI的波形的波形四位逐次逼近型四位逐次逼近型ADC的的转换过程转换过程UA逼近逼近U1的波形的波形5.52O512346UA/V2341脉冲脉冲顺序顺序采样采样- -保持保持（S/HS/H）电路电路uoA2Cui