数据采集与处理技术(2)

2020-02-22 14:03

5.4 孔径时间tAP影响A/D转换的什么参数 答:孔径时间tAP主要影响A/D转换的精度。 5.5 捕捉时间tAC影响A/D转换的什么参数 答:捕捉时间主要影响A/D转换的采样速率。

5.6设在某数据采集系统中,采样/保持器的孔径时间tAP?10ns,A/D转换器的位数为12,求:(1)采样精度能达到

1LSB的最高信号频率fmax是多少?(2)若采样/保持器的孔径2不定?tAP?1ns,则最高信号频率fmax是多少? 解:(1) fmax?2?tap1n?1?3.89(kHz)

?3.70(kHz)(2)

fmax?12?(tap??tap)2n?1

5.7一个数据采集系统的孔径时间?tAP?2ns,试问一个10kHz信号在其变化率最大点被采样时所能达到的分辨率是多少? 解:

所以:

相对分辨率

则有n ≈ 14

5.8 设一数据采集系统的输入满量程电压为+10V,模拟输入信号的最高频率是1kHz,采样频率为10kHz,A/D转换器的转换时间为10?s,采样/保持器的tAP=20ns,保持电压的下降率为100V/s,捕捉时间为50s。问:

⑴ 如果允许的孔径误差和下降误差都是0.02%,所选的采样/保持器能否满足要求? ⑵ 捕捉时间能否满足要求?

解:(1) ① 由于采样/保持器孔径时间应满足t?AP1LSB2? dUi()maxdt② 保持电压下降率应满足

dUdt?tCONV?1LSB 2??dUi???③ 输入信号的最大变化率为???dt?max则 由③有?f?Um

?dUi??3.14?1?103?10?31.4?103(V) ??dt?max

由②有

1dULSB??tCONV2dt?(100?100?0.02%)?10?6?10?10?6

(V)

99.98?10?11?14 由①有t???3.184?10AP331.4?10?3.184?10?5(ns)

?P tAP?tA∴ 所选的采样/保持器不满足要求。 (2) ∵tAC则tAC?而tAC?tST?tCONV?TS

11?tCONV??10?10?6?9?10?5s 3310?1010?10?5?10?5?9?10?5

∴ 捕捉时间满足要求。

5.9设一采样/保持器在保持阶段,保持电容CH的漏电流ID=10nA,保持时间为10ns。如果希望在保持时间内采样/保持器的输出电压下降小于0.1%,试选择合适的CH值。 解:∵保持电压下降率为

?UID? ?TCH∴

由于 1F=106μF =1012pF 则 CH> 0.1pF

第六章 模/数转换器

6.1 A/D转换时间tCONV=25s,最高采样频率fS≤kHz,对应的输入信号最高频率fmax≤kHz。

解: ⑴ 最高采样频率fS≤

⑵ 最高频率fmax≤

6.2 A/D转换理想特性最大量化误差为多少LSB? 解: emax?LSR 26.3 AD574A有哪些主要的控制信号?其意义如何? 解:12/8 AoCSR/C CE (P90)

6.4 A/D转换器要能开始转换,必须具备哪几个条件(参考AD574A的启动时序图)?转换结束时STS有何变化?此变化有什么用途? 解:在CE上升沿之前,先有CS=0和R/C=0

转换回来时STS由高变低,使变化可作为查询状态下的单片机的查询信号或中断公式下的中断触发信号。

6.5 12位A/D转换器AD574A是如何与PC机ISA总线的数据线接口(包括硬件连接、传输格式等)?(P121)

6.6 从A/D转换时间考虑,什么情况下用查询方式好?什么情况下用中断方式好?

答:当A/D转换时间较短(几十微秒以下)时,宜采用查询方式,而转换时间较长(100微秒以上)时,宜采用中断方式,其理由是,采用查询方式时,在A/D转换期间,微机的CPU处于等待状态,降低了CPU的效率,而采用中断方式。A/D转换期间,微机的CPU可以去做其他工作,不会因A/D转换时间而影响CPU的效率,但是程序较复杂。 6.7 设中断响应时间为。。。。。。。(需要查询相关手册,肯定不考) 6.8 一数据采集系统。。。。。。。。(需要查询相关手册,肯定不考) 6.9 在A/D转换器中,最重要的技术指标是哪两个? 答:精度和转换速度

6.10 一般用什么信号来表征 A/D转换器芯片是否被选中?

答:若A/D转换器芯片为AD574A,则以cs=0表示A/D转换器芯片被选中。

6.11 设计题

6.12 线性误差是什么意思?线性误差大于1LSB有何后果(对A/D转换器说明)? 答:线性误差是指在没有增益误差和偏移误差的条件下,实际传输特性曲线和理想特性曲线之差。线性误差通常不大于?1LSB,因为线性误差是由A/D转换器特性随模拟输入信号2幅值变化而引起的,因此线性误差是不能进行补偿的。 6.13 设计题

第七章 数/模转换器

7.1 DAC0832芯片有哪几种工作方式,各有什么特点? 解:三种工作方式:直通、单缓冲、双缓冲 1)单缓冲工作方式 :

一个寄存器工作于直通状态, 一个工作于受控锁存器状态

在不要求多相D/A同时输出时,可以采用单缓冲方式,此时只需一次写操作,就开始转换,可以提高D/A的数据吞吐量。 2) 双缓冲工作方式:

两个寄存器均工作于受控锁存器状态

当要求多个模拟量同时输出时,可采用双重缓冲方式。

7.2 D/A转换器的线性误差是什么意思?线性误差大于1LSB有何后果?

解:线性误差是指D/A转换器芯片的转换特性曲线与理想特性曲线之间的最大偏差 7.312位D/A转换器中,R=1KΩ,R0=2KΩ,UREF?10V,问UOMAX=? 解:当D=111?1时,UOmax(2n?1)UREF ?n2UOmax(212?1)?10??9.997V 1227.4 DAC1210 12位D/A转换器与8301单片机接口,。。。。。。。。(不会) 7.5 一般用什么信号来表征D/A转换器芯片是否被选中? 一般用(CS =0)信号来表征D/A转换器芯片是否被选中。

7.6 多于8位的D/A转换器在和8位微机接口时,如何解决数据传送问题? (P150)

第八章 数据的接口板卡采集

8.1 什么是数据采集接口板卡?(P153)

8.2 采用数据采集接口板卡有什么好处?一般在什么情况下采用?(P153)

8.3 现有一BASIC语句为“U = (H * 256 + L) *10 / 4096”,试问该语句完成什么任务?语句中的“H * 256 + L”部分起什么作用,为什么要“H * 256”? 解:⑴ 将12位二进制码转换成十进制数。

⑵ “H*256+L”是将高四位二进制码与低八位二进制码组合成12位二进制码; ⑶ 高四位二进制码上移八位,所以H*256。

8.4 用PC-6319接口板卡的0、1、2通道分别采集1节、2节、3节干电池的电压数据,

3个通道巡回采集。要求每个通道各采集10个数据,设定PC-6139接口板基地址为0100H,

试用QUICK BASIC语言编写双端输入、程序查询方式取数的数据采集程序,并将采集到的数据以“V”为单位,按通道号显示在屏幕上。

解:3 个通道巡回采集是指在每个采样时刻,对3 个通道各采集一次数据。 CLS N = 10

DIM U1(N) , U2(N) , U3(N) FOR I = 1 TO N CH% = 0

CALL CAIJI (CH%, U) U1(I) = U CH% = 1

CALL CAIJI (CH%, U) U2(I) = U CH% = 2

CALL CAIJI (CH%, U) U3(I) = U NEXT I

PRINT \FOR I = 1 TO N

PRINT U1(I) , U2(I) , U3(I) NEXT I END

SUB CAIJI (CH%, U) ADDER% = &H100 A = INP(ADDER%+3) OUT ADDER%, CH% OUT ADDER%+1, 0

10 IF INP(ADDER%+2) >=128 THEN 10 H = INP(ADDER%+2) L = INP(ADDER%+3) U = (H*256+L)*10 / 4096 - 5 END SUB

8.5 用PC-6319接口板卡的0、1、2通道。。。。。(程序设计)

8.6 用PC-6319接口板卡来采集温室大棚的温度数据,要求在24小时内以每10分钟 的间隔采集数据一次。设定PC-6319接口板基地址为0100H,程控放大器增益为1,试用QUICK BASIC语言编写单端输入、程序查询方式取数的数据采集程序,并将采集到的数据以“℃”为单位显示在屏幕上。 解:∵ 24小时= 1440 min = 86400 s

∴ 24小时内一共采集 144个数据。

另外,设温度传感变送器的测量范围为-5~55℃,输出0~5V 直流电信号 。 则Quick Basic 程序如下。 DIM WD(144)

DIM SHARED SUM%, J% CLS ADDER%=&H100 A=INP(ADDER%+3) CH=0 J%=1 OUT ADDER%, CH FOR I=1 TO 300 : NEXT I TIMER ON

10 ON TIMER(600) GOSUB 100

IF SUM% >= 86400 THEN END GOTO 10 END

100 OUT ADDER%+1, 0 FOR I=1 TO 300 : NEXT I

110 IF INP(ADDER%+2)>=128 THEN 110 H = INP(ADDER%+2) L = INP(ADDER%+3)

U = (H*256+L)*10 / 4096 WD(J%)= - 5 + 60/5 * U

PRINT “ WD( ”; J%; “)=”; WD(J%); “℃” SUM%= 600 * J% J% = J%+1 RETURN


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