自动化专业英语P3U2教学课件优秀PPT.ppt
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1、P3U2A Interfaces to External Signals and Devices 第三部分其次单元课文第三部分其次单元课文A 外部信号与设备的接口外部信号与设备的接口A 外部信号与设备的接口外部信号与设备的接口1.课文内容简介:主要介绍计算机限制技课文内容简介:主要介绍计算机限制技术中接口的概念和作用、并行输入接口、术中接口的概念和作用、并行输入接口、并行输出接口、数模转换接口、模拟并行输出接口、数模转换接口、模拟数字转换接口等内容。数字转换接口等内容。2.温习计算机限制技术中有关温习计算机限制技术中有关A/D、D/A、PIO板卡的内容。板卡的内容。3.生词与短语生词与短语P3
2、U2A Interfaces to External Signals and Devices 第三部分其次单元课文第三部分其次单元课文A 外部信号与设备的接口外部信号与设备的接口autonomous adj.自治的bus-compatible adj.总线兼容的temporal adj.短暂的handshaking n.握手direct memory access(DMA)干脆存储器访问strobe v.选通,发选通脉冲poll v.登记,通信,定时询问latch v.抓住,占有;n.寄存器full-scall adj.满量程的most-significant bit(MSB)最高有效位P3U
3、2A Interfaces to External Signals and Devices 第三部分其次单元课文第三部分其次单元课文A 外部信号与设备的接口外部信号与设备的接口least-significant bit(LSB)最低有效位resolution n.辨别率slew rate 转换速度sample v.采样successive approximation 逐次靠近dual slop 双积分flash converter 闪速转换器sample-and-hold n.采样保持spectrum n.(光)谱,领域,范围multiplexer n.多路器(开关)P3U2A Interfa
4、ces to External Signals and Devices 第三部分其次单元课文第三部分其次单元课文A 外部信号与设备的接口外部信号与设备的接口4.难句翻译1 In this interface,there is a“tristate”buffer which when it is enabled will force the processor bus to have the same binary value as the external data lines.在这种接口中,有一个三态缓冲器,它能迫使处理器总线与外部数据线有相同的二进制值。2 Ui is then remov
5、ed and a known negative constant reference voltage U is integrated which produces a ramp down.然后去掉Ui,对一个已知的负常数参考电压U积分以产生一个下降的斜坡。5.参考译文P3U2A Interfaces to External Signals and Devices 第三部分其次单元课文第三部分其次单元课文A 外部信号与设备的接口外部信号与设备的接口A 外部信号与设备的接口外部信号与设备的接口概述概述 系统总线上的信号以特别有序的依次发生。系统总线上的信号以特别有序的依次发生。每个信号以事务的特定
6、依次来启动并在一固定每个信号以事务的特定依次来启动并在一固定时间后或被另外时间的依次而终止。在仅有存时间后或被另外时间的依次而终止。在仅有存储器和微处理器的系统中,由微处理器干脆启储器和微处理器的系统中,由微处理器干脆启动总线事务。动总线事务。独立的外部设备和无总线兼容的信号以及独立的外部设备和无总线兼容的信号以及与系统总线信号无时态关系的信号都不能干脆与系统总线信号无时态关系的信号都不能干脆连到系统总线上。系统总线通信是通过输入连到系统总线上。系统总线通信是通过输入/输出接口来完成的。输入输出接口来完成的。输入/输出接口的主要作输出接口的主要作用是协调处理器与外部设备之间的数据传输,用是协调
7、处理器与外部设备之间的数据传输,以及转换为处理器可识别形式的数据。接口的以及转换为处理器可识别形式的数据。接口的其他作用可供应电隔离、噪声抑制、临时数据其他作用可供应电隔离、噪声抑制、临时数据存储或数据格式转换。存储或数据格式转换。有几种类型的接口,例如并行输入有几种类型的接口,例如并行输入/输出、输出、数字模拟转换、模拟数字转换、实时时钟、数字模拟转换、模拟数字转换、实时时钟、干脆存储器访问,都是常用的。这里,我们仅干脆存储器访问,都是常用的。这里,我们仅限于探讨并行限于探讨并行I/O和和A/D及及D/A。P3U2A Interfaces to External Signals and De
8、vices 第三部分其次单元课文第三部分其次单元课文A 外部信号与设备的接口外部信号与设备的接口并行输入接口并行输入接口 术语术语“输入输入”和和“输出输出”通常指通常指CPU和和CPU的输出。如图的输出。如图3-2A-1所示的一个简洁接口的标准图。输入接口仅受处理器限制。无所示的一个简洁接口的标准图。输入接口仅受处理器限制。无论何时处理器寻址输入口,外部数据总线上的数据被允许放到处理论何时处理器寻址输入口,外部数据总线上的数据被允许放到处理器数据总线上,并且当器数据总线上,并且当CPU把数据放到总线上时,这一数据是可用把数据放到总线上时,这一数据是可用的。的。在这种接口中,有一个三态缓冲器,
9、它能迫使处理器总线与外在这种接口中,有一个三态缓冲器,它能迫使处理器总线与外部数据线有相同的二进制值。当在不允许状态时,缓冲器输出进入部数据线有相同的二进制值。当在不允许状态时,缓冲器输出进入高阻高阻“第三态第三态”,它能从总线上有效地移开数据线,允许其他数据,它能从总线上有效地移开数据线,允许其他数据利用系统总线。利用系统总线。图3-2A-1 简洁的并行输入接口图 3-2A-2 带有寄存器的并行输入接口P3U2A Interfaces to External Signals and Devices 第三部分其次单元课文第三部分其次单元课文A 外部信号与设备的接口外部信号与设备的接口 在某些状
10、况下,同步交换信号的运用是必要的,如图3-2A-2。当数据可用时,外设使可用数据线求反,且数据存在接口内。同时,在状态寄存器中设定“准备好”标记以指示给CPU数据可运用。为了了解这一点,CPU必需连续查询接口(读状态寄存器),最终锁存数据。输入任务也可由DMA(干脆存储器寻址)I/O来实现。并行输出接口 输入与输出接口的一个区分是输出接口必需有个数据寄存器,因为在CPU数据总线上,处理器数据仅在很短的时间内是一个常数。图3-2A-3所示为一简洁接口形式,无论何时CPU发布接口数据寄存器的正确地址并完成一个“写”操作,便可接收数据。锁存后,数据可用于外部世界。P3U2A Interfaces t
11、o External Signals and Devices 第三部分其次单元课文第三部分其次单元课文A 外部信号与设备的接口外部信号与设备的接口数模转换接口数模转换接口 图3-2A-4所示的数字模拟转换器是用于产生一个模拟电压和电流,在给定的“满标度”范围内,与二进制数字成比例。图3-2A-4 数模转换器P3U2A Interfaces to External Signals and Devices 第三部分其次单元课文第三部分其次单元课文A 外部信号与设备的接口外部信号与设备的接口 模拟电压的数字表示干脆二进制表示,任何一个数字值的输出电压可从下式得到:Vout=VFS(b72-1+b02
12、-8)对于偏移二进制,例如在-1和+1V电压之间可获得一个双极型输出。双补码表示极性输出的另一种方法是用双补码数。假如最高有效位表示一个符号,那么最高正数为01111111,最高负数为10000000。其他可能的表示是二进制码十进制和加号大小。也有几种可生产的可选跨接模拟电压范围。最常用的电压为5/10,5/12或10/24V。依据数字表示和可用的满标度电压,D/A转换器的说明书应至少给出它的1.辨别率;2.转换速率;3.稳定时间;4.线性化;5.增益和偏移的温度系数。P3U2A Interfaces to External Signals and Devices 第三部分其次单元课文第三部分
13、其次单元课文A 外部信号与设备的接口外部信号与设备的接口 模拟数字转换接口模拟数字转换接口 图图3-2A-5为一个模拟信号采集系统。它的作用是在特定的瞬时时间,即为一个模拟信号采集系统。它的作用是在特定的瞬时时间,即采样时间对采样时间对N个模拟输入信道其中之一的电压产生一个数字表示。象在个模拟输入信道其中之一的电压产生一个数字表示。象在D/A转转换器中,希望的数字表示是一个设计参数,其可能依据不同的换器中,希望的数字表示是一个设计参数,其可能依据不同的A/D接口而有所接口而有所不同(二进制、偏移二进制、双补码)。不同(二进制、偏移二进制、双补码)。图3-2A-5 模拟信号采集系统P3U2A I
14、nterfaces to External Signals and Devices 第三部分其次单元课文第三部分其次单元课文A 外部信号与设备的接口外部信号与设备的接口A/D转换器可分为模拟边和数字边。在数字边,设计者必需考虑:1集成电路技术;2逻辑电平和三态实力;3辨别率;4转换速度;5CPU信息交换;6外部限制。在接口的模拟处,设计者必需关注:输入电压范围(产生最大、最小数字值的的模拟电压的差值);各种不同的误差源;在A/D模拟部分产生的等效输入噪声。就犹如D/A转换器,有一个可能出现的增益和偏移误差及线性误差。这些误差的温度系数也很重要,它们对于总误差的作用应在温度范围内计算出来。P3U
15、2A Interfaces to External Signals and Devices 第三部分其次单元课文第三部分其次单元课文A 外部信号与设备的接口外部信号与设备的接口 逐次靠近型逐次靠近型A/D 应用在应用在A/D转换器结构上有很广泛的技转换器结构上有很广泛的技术。最一般的是逐次靠近型转换器。它具有适度速度和适度术。最一般的是逐次靠近型转换器。它具有适度速度和适度辨别率的优点。辨别率的优点。它的作用:第一次将输入电压与设为满量程它的作用:第一次将输入电压与设为满量程A/D参考电压参考电压一半的测试电压相比较。利用标准的一半的测试电压相比较。利用标准的D/A转换器来得到测试电转换器来得
16、到测试电压。假如第一次比较后,输入电压大于满量程的一半,那么压。假如第一次比较后,输入电压大于满量程的一半,那么设定最高有效输出位。假如输入电压小于满量程的一半,那设定最高有效输出位。假如输入电压小于满量程的一半,那么从测试电压中删掉满量程电压的一半,否则电压保持同一么从测试电压中删掉满量程电压的一半,否则电压保持同一值。值。下一次,四分之一的满量程参考电压加到测试电压上,下一次,四分之一的满量程参考电压加到测试电压上,将输入电压与测试电压再一次比较,假如输入电压超过测试将输入电压与测试电压再一次比较,假如输入电压超过测试电压,那么下一个最高有效位被设定,测试电压,其次位设电压,那么下一个最高
17、有效位被设定,测试电压,其次位设为为0,四分之一满量程参考电压被删除。,四分之一满量程参考电压被删除。这一过程逐次以更小的加权二进制电压重复,直到测试这一过程逐次以更小的加权二进制电压重复,直到测试完最低有效位。完最低有效位。P3U2A Interfaces to External Signals and Devices 第三部分其次单元课文第三部分其次单元课文A 外部信号与设备的接口外部信号与设备的接口 双积分双积分A/D双积分双积分A/D转换器适于性能频谱的高精度端。转换器适于性能频谱的高精度端。这种转换器,在一确定的时间这种转换器,在一确定的时间T内,一个未知正输入电压内,一个未知正输入
18、电压Ui作作用在电子集成块上,从用在电子集成块上,从0伏起先,产生一个斜比为伏起先,产生一个斜比为UiT的正向的正向增长输出电压。然后去掉增长输出电压。然后去掉Ui,让一个已知的页常数参考电压,让一个已知的页常数参考电压U积分以产生一个下降的斜坡。从参考电压作用时间的积分以产生一个下降的斜坡。从参考电压作用时间的UiT/U秒秒后,其次个斜坡通过零点,时间由高速计数器测量;由于后,其次个斜坡通过零点,时间由高速计数器测量;由于T和和U是常数,因此计数器保持的值正比于输入电压。例如,假如是常数,因此计数器保持的值正比于输入电压。例如,假如输入电压等于参考电压输入电压等于参考电压U,两个积分时间相等
19、,计数器将设为,两个积分时间相等,计数器将设为达到最大值。这种类型的转换器通常为线性的,转换器可达到达到最大值。这种类型的转换器通常为线性的,转换器可达到20位,但转换时间相对长一些。位,但转换时间相对长一些。快速转换器快速转换器 在性能频谱的高速端,并行(快速)转换器在性能频谱的高速端,并行(快速)转换器可供应大于可供应大于100MHz的转换率。这由将模拟电压分为的转换率。这由将模拟电压分为2N-1份,份,通过对每一份来供应内部电压参考来完成。由一串其输出产生通过对每一份来供应内部电压参考来完成。由一串其输出产生二进制输出量的高速比较器将模拟信号马上与全部参考电压相二进制输出量的高速比较器将
20、模拟信号马上与全部参考电压相比较。由于这种比较。由于这种A/D所要求的部件的数目和质量的缘由,设备所要求的部件的数目和质量的缘由,设备更常为更常为8位或小于位或小于8位的。快速转换器常常是很贵的。位的。快速转换器常常是很贵的。P3U2A Interfaces to External Signals and Devices 第三部分其次单元课文第三部分其次单元课文A 外部信号与设备的接口外部信号与设备的接口 采样保持电路采样保持电路 模拟转换系统中模拟转换系统中A/D转换器前面常转换器前面常有一个采样保持电路。在逐次靠近转换器中特殊须要一个恒定有一个采样保持电路。在逐次靠近转换器中特殊须要一个恒
21、定输入,因为在转换过程中,输入量要与参考量比较几次。输入,因为在转换过程中,输入量要与参考量比较几次。多路器多路器图图3-2A-5所示的多路器概念上更象旋转开关,所示的多路器概念上更象旋转开关,它能在处理器限制下旋转它能在处理器限制下旋转“寻址寻址”任何一个输入通道。对有任何一个输入通道。对有N个通道的多路器,每个通道都有效。机械开关和固态设备都能个通道的多路器,每个通道都有效。机械开关和固态设备都能构成多路器。多路转换可用不同方法,例如构成多路器。多路转换可用不同方法,例如“单端的单端的”和和“差差分分”连接来实现。当是参考地的信号,单端连接很有用。当你连接来实现。当是参考地的信号,单端连接
22、很有用。当你对两电压例如应变仪两桥臂电压的差值感爱好时,差分多路器对两电压例如应变仪两桥臂电压的差值感爱好时,差分多路器会很有用的。会很有用的。P3U2B The Applications of Computers 第三部分其次单元课文第三部分其次单元课文B 计算机的应用计算机的应用B 计算机的应用计算机的应用1.课文内容简介:这是一篇介绍计算机应用的课文内容简介:这是一篇介绍计算机应用的综述性文章。文章从科学计算、数据处理、综述性文章。文章从科学计算、数据处理、自动限制等九个方面阐述了运用计算机的优自动限制等九个方面阐述了运用计算机的优越性,通过本篇文章的学习,可使学生从更越性,通过本篇文章
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