串口取电和232转换
简单实用的串口窃电电路
用到7805的串口窃电电路
第六章信号转换电路 6-1 常用的信号转换电路有哪些种类?试举例说明其功能。 常用的信号转换电路有采样/保持(S/H)电路、电压比较电路、V/f(电压/频率)转换器、f/V(频率/电压)转换器、V/I(电压/电流)转换器、I/V(电流/电压)转换器、A/D (模/数)转换器、D/A(数/模)转换器等。 采样/保持(S/H)电路具有采集某一瞬间的模拟输入信号,根据需要保持并输出采集的电压数值的功能。这种电路多用于快速数据采集系统以及一切需要对输入信号瞬时采样和存储的场合,如自动补偿直流放大器的失调和漂移、模拟信号的延迟、瞬态变量的测量及模数转换等。 模拟电压比较电路是用来鉴别和比较两个模拟输入电压大小的电路。比较器的输出反映两个输入量之间相对大小的关系。比较器的输入量是模拟量,输出量是数字量,所以它兼有模拟电路和数字电路的某些属性,是模拟电路和数字电路之间联系的桥梁,是重要的接口电路。可用作鉴零器、整形电路,其中窗口比较电路的用途很广,如在产品的自动分选、质量鉴别等场合均用到它。 V/f(电压/频率)转换器能把输入信号电压转换成相应的频率信号,广泛地应用于调频、调相、模/数转换器、数字电压表、数据测量仪器及远距离遥测遥控设备中。f/V(电压/频率)转换器把频率变化信号线性地转换成电压变化信号。广泛地应用于调频、调相信号的解调等。 V/I(电压/电流)转换器的作用是将电压转换为电流信号。例如,在远距离监控系统中,必须把监控电压信号转换成电流信号进行传输,以减少传输导线阻抗对信号的影响。I/V (电流/电压)转换器进行电流、电压信号间的转换。例如,对电流进行数字测量时,首先需将电流转换成电压,然后再由数字电压表进行测量。在用光电池、光电阻作检测元件时,由于它们的输出电阻很高,因此可把他们看作电流源,通常情况下其电流的数值极小,所以是一种微电流的测量。随着激光、光纤技术在精密测量仪器中的普及应用,微电流放大器越来越占有重要的位置。 在以微型计算机为核心组成的数据采集及控制系统中,必须将传感器输出的模拟信号转换成数字信号,为此要使用模/数转换器(简称A/D转换器或ADC)。相反,经计算机处理后的信号常需反馈给模拟执行机构如执行电动机等,因此还需要数/模转换器(简称D/A转换器或DAC)将数字量转换成相应的模拟信号。 6-2 试述在S/H电路中对模拟开关、存储电容及运算放大器这三种主要元器件的选择有什么要求。 选择要求如下: 模拟开关:要求模拟开关的导通电阻小,漏电流小,极间电容小和切换速度快。 存储电容:要选用介质吸附效应小的和泄漏电阻大的电容。 运算放大器:选用输入偏置电流小、带宽宽及转换速率(上升速率)大的运算放大器;输入运放还应具有大的输出电流。
MAX232是一种把电脑的串行口RS232信号电平(-10 ,+10v)转换为单片机所用到的TTL信号点平(0 ,+5)的芯片,这个芯片的价格比较贵大约要5元. 下图为MAX232引脚图和接线图,及RS232引脚定义,带有转串口的电路。 TTL/CMOS INPUTS 端.这个端口是的作用是输入TLL或CMOS信号的...一般为 0-5V... 低电平为零,高电平为VCC. TTL/CMOS OUTPUTS端,这个端口的作用是输出TLL或CMOS信号...输出电压一般为0-5V...低电平为零..高电平为VCC. RS232 OUTPUTS 这端口是把TTL或CMOS的信号转为RS232的信号输出...输出为正负12V...到电脑.... RS232 INPUTS 这个端口是接收到电脑发出的正负12伏...由232输出转为TTL或CMOS信号...这个信号也为正负12V...
MAX232内部有二组232转换电路... 使用的时候...一般是11------ 14,13----12为一组; 10-----7 8----9为一组... 由于有时候接把MAX232的232端口和TTL端口搞反发现还能工作....所以大家要用的时候一定要注意了... max232电路:
RS232引脚定义: 引脚定义符号 1 载波检测 DCD 2 接收数据 RXD 3 发送数据 TXD 4 数据终端准备好 DTR 5 信号地 SG 6 数据准备好 DSR 7 请求发送 RTS 8 清除发送 CTS
9 振铃提示 RI 搜索datasheet上: https://www.doczj.com/doc/a57119562.html,/ https://www.doczj.com/doc/a57119562.html,/
电流信号转换为电压信号的方法 由于应用和原理的不同,电流信号的输出,如传感器变送器输出的4~20mA,需要变换成电压以利于后续驱动或采集。对于不同的电流信号,考虑功率问题,有的需要先经过电流互感器将大电流变小,否则大电流容易在电阻上产生过大的功率。 下面介绍几种I/V变换的实现方法。 分压器方法 利用如图1分压电路,将电流通入电阻。在电阻上采样出电压信号。其中,可以使用电位器调节输出电压的大小。这种方法最简单,但需要考虑功率和放大倍数的选择问题。 利用如图1分压电路,将电流通入电阻。在电阻上采样出电压信号。其中,可以使用电位器调节输出电压的大小。这种方法最简单,但需要考虑功率和放大倍数的选择问题。 霍尔传感器方法 使用霍尔效应,在元件两端通过电流I,并在元件垂直方向上施加磁感应强度B的磁场,即会输出电压。由下面的公式获得线性关系。
其中,RH为霍尔常数,I为输入电流,B为磁感应强度,d为霍尔元件厚度。 这种方法多用于对电流的测量,虽然也可以实现转换,但是精度有限。 积分电路方法 电压可以看作是电流的积分,利用如图电路有: 为保证精度,选取运放时尽量找输入阻抗大的。该电路常用于PID调节,积分电路成熟且放大倍数和精度较好。但要注意这种电路输出电压和输入电流的相位是相反的。 运放直接搭接的方法(跨阻放大器) 充分利用运放“虚短”和“虚断”的概念,将电流转换为电压信号,如图电路
电流通过电阻,在电阻上产生压降,建立起电压和电流的关系为 这种方法避免了运放输入失调电压和输入偏置电流和失调电流影响带来的积分误差。也避免了电容的漏电流带来的误差。但未获得稳定的高精度放大,对电阻和运放的精度要求较高。 三极管方法 三极管同样具有放大能力,但应用上多采用运放。电路如图 下面以实际的例子叙述整个实现过程。 尝试将一个0~5A信号转换为0~5V信号。最简单的是加一个1欧的电阻,但这样发热功率过大,所以需要采用电流互感器将原先的电流变小。按照一般互感器指标是输入0~10A信号,变比为200:1,即0~5A的信号变为0~25mA。下面采用运放直接搭接的方法实现转换。考虑到相位的问题,对电路作了改进。利用50欧电阻在正端产生 的电压与负端相等的条件,并利用运放的放大功能,实现最终要求的。如图。另外,用集成运放OP27为的是得到更高的运算精度;50欧的电阻是前端互感器带负载要求。
电路连接练习(1) 1、按电路图,将实物连成电路. 2、根据图所示的电路图连接图所示的实物图 3、按电路图(甲)连接图(乙): 4、按图所示的实物图画电路图: 5、按图所示的实物图画电路图:; 6、按图所示的实物图画电路图: 7、按图所示的实物图画电路图: 8、按图所示的实物图画电路图: 9、按图所示的实物图画电路图: 10、按图所示的实物图画电路图:》
11、按图所示的实物图画电路图: 12、按图所示的实物图画电路图: 13、按图所示的实物图画电路图: 14、按图所示的实物图画电路图: [ 15、按图所示的实物图画电路图:] : ?;
电路连接练习(2) 16、按图所示的实物图画电路图: ( 17、按图所示的实物图画电路图: 18、将下图中的元件连接起来,形成并联电路并标出电流的方向.(要求每个开关控制一个灯泡) 19、将下图中给出的元件用导线按要求连接起来,标出电流流动的方向: (1)用开关控制灯泡 (2)用开关控制电动机和发光二极管20、一节电池一个开关、两盏灯L1和L2要组成并联电路,还应再连接两根线就可以了。 ) 21、根据电路图连接实物图: 22、根据电路图连接实物图: 23、根据电路图连接实物图:
24 、 根据电路图 连接实物图: | 25、图B 所示的实物图画成电路图: 26、按图所示的实物图画电路图: 27、根据实物图 画出电路图; 28、根据实物图 画出电路图; 29、将下图中的元件连接起来,形成串联电路并标出电流的方向. { 30、某医院安装了一种呼唤电铃,使各病床的病人均可单独呼叫,只要一按床头的开关,值班室的电铃就响,且与该病床相对应的指示灯亮,请在图中画出正确的连接方法: :
RS232 (DB9)引脚定义 1 :DCD :载波检测。主要用于Modem通知计算机其处于在线状态,即Modem检测到拨号音,处于在线状态。 2 :RXD:此引脚用于接收外部设备送来的数据;在您使用Modem时,您会发现RXD指示灯在闪烁,说明RXD引脚上有数据进入。 3 :TXD:此引脚将计算机的数据发送给外部设备;在您使用Modem时,您会发现TXD指示灯在闪烁,说明计算机正在通过TXD引脚发送数据。 4 :DTR:数据终端就绪;当此引脚高电平时,通知Modem可以进行数据传输,计算机已经准备好。 5 :GND:信号地;此位不做过多解释。 6 :DSR:数据设备就绪;此引脚高电平时,通知计算机Modem已经准备好,可以进行数据通讯了。 7 :RTS:请求发送;此脚由计算机来控制,用以通知Modem马上传送数据至计算机;否则,Modem将收到的数据暂时放入缓冲区中。 8 :CTS: 清除发送;此脚由Modem控制,用以通知计算机将欲传的数据送至Modem。 9 :RI : Modem通知计算机有呼叫进来,就是否接听呼叫由计算机决定 MAX232原理
MAX232芯片就是专门为电脑的RS-232标准串口设计的接口电路,使用+5v单电源供电。 内部结构基本可分三个部分: 第一部分就是电荷泵电路。由1、2、3、4、5、6脚与4只电容构成。功能就是产生+12v与-12v两个电源,提供给RS-232串口电平的需要。 第二部分就是数据转换通道。由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。其中13脚(R1IN)、12脚(R1OUT)、11脚(T1IN)、14脚(T1OUT)为第一数据通道。8脚(R2IN)、9脚(R2OUT)、10脚(T2IN)、7脚(T2OUT)为第二数据通道。 TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从T1OUT、 T2OUT送到电脑DP9插头;DP9插头的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出。 第三部分就是供电。15脚DNG、16脚VCC(+5v)。 下图为MAX232引脚图与接线图,带有转串口的电路。
《测控电路》实验指导书 王月娥编写 电子工程与自动化学院
目录 实验一典型放大器的设计 (5) 实验二精密检波和相敏检波实验 (8) 实验三信号转换电路实验 (12) 实验四细分电路实验 (14)
《测控电路》课程实验教学大纲 一、制定实验教学大纲的依据 根据本校《2011级本科指导性培养计划》和《测控电路》课程教学大纲制定。 二、本实验课在专业人才培养中的地位和作用 《测控电路》是测控技术与仪器专业专业任选课。电路实验技能是从事测控行业工作者的一项基本功。本实验课的教学目的就在于加强学生对《测控电路》课程有关理论知识的掌握以及测控电路实验技能和实验方法的训练。 三、本实验课讲授的基本实验理论 1、如何基于集成运算放大器设计模拟运算电路、电桥放大器以及仪用放大电路。 2、幅度调制与解调电路的原理。 3、信号转换电路原理。 4、电阻链细分电路的原理。 四、本实验课学生应达到的能力 1、培养学生独立分析电路的能力。 2、培养学生独立设计、搭接电路的动手能力。 3、培养学生使用典型电工电子学仪器的技能。 4、培养学生处理测量数据和撰写实验报告的能力。 五、学时、教学文件 学时:本课程总学时为32学时,其中实验为8学时,占总学时的25%。 六、实验考核办法与成绩评定 根据学生做实验的情况及实验报告,由指导教师给出成绩,成绩按优、良、中、及格、不及格五档给分。以15%的比例计入课程总成绩。 七、仪器设备及注意事项 注意事项:注意人身安全,保护设备。 八、实验项目的设置及学时分配 制定人: 审核人: 批准人:
注意事项 为了顺利完成实验任务,确保人身、设备的安全,培养学生严谨、踏实、实事求是的科学作风和爱护国家财产的优秀品质。要求每个学生在实验时,必须注意如下事项: 一、实验前必须充分预习,认真阅读实验指导书,明确实验任务及要求,弄清实验原理,拟定好实验方案,做好分工。 二、使用仪器设备前,必须熟悉其性能,预习操作方法及注意事项,并在使用时严格遵守操作规程。做到准确操作。 三、实验接线要认真检查,确定无误方可接通电源。初学或没有把握时,应请指导教师审查同意后再接通电源。使用过程中需要改线时,需先断开电源,才可拆、接线。 四、实验中应注意观察实验现象,认真记录实验结果(数据、波形及其它现象)。实验记录经指导教师审阅签字后,才可拆除实验线路。此记录应附在实验报告后,作为原始记录的依据。 五、实验过程中发生任何破坏性异常现象,(例如元器件冒烟、发烫有气味或仪器设备出现异常),应立即切断电源,保护现场,及时报告指导教师,不得自行处理。等待查明原因、排除故障、教师同意后,才能继续进行实验。如发生事故,应自觉填写事故报告单,总结经验,吸取教训。损坏仪器、器材,要服从实验室和指导教师对事故的处理。 六、实验结束后,关掉仪器设备的电源开关,再拉闸,并将工具、导线、仪器整理好,方可离开实验室。 七、遵守实验室纪律,注意保持实验室整洁、安静。不做与实验内容无关的事。 八、进行指定内容之外的实验,要经过指导教师的同意。不得乱动其他组的仪器设备、器材和工具。借用器材如有损坏、丢失,要按实验室规定赔偿。 九、实验后,应按要求认真书写实验报告,并按时交给教师。 十、每次实验结束,学生轮流协助实验室打扫卫生和整理仪器。以增强参与管理意识。
1. B L2 L1 2. 3. 4. 5.如图所示,现有一个电池组、两个开关和两盏电灯,请你在接好下面的实物电路图,使S1闭合时L1亮,S2闭合时L2亮。
6.如下图所示,将所给的元件连接起来,要求L1、L2并联,电流表测干路电流,开关控 制整个电路,根据实物连接画电路图。 7.请你设计一个电路图,要求将L1、L2并联,开关S1作总开关,S2控制灯L2,电流表测A1测干路电流,电流表A2测L1所在支路电流,请按要求将下图中所画的实物连接好,并根据实物图画出电路图。 8.某同学用如图的连线来测灯泡L1的电流。 (1)在该图中,电流表的连接有什么错误? (2)现要测L2灯的电流,但只允许变动原图中一根导线中一个端点的接线位置,应如何改动? 9.如下图所示的电路盒,面板上有红、绿灯各一个,三个拨动开关S1、S2、S3。为了在不 打开盒子的情况下探究盒内的电路结构,小明做了多次实验并将结果填入下表。
只闭合的开关 S1S2S3S1、S2S 2、S3S1、S3S1、S2、S3灯的发光红灯不亮不亮不亮亮不亮不亮亮 情况绿灯不亮不亮不亮不亮亮不亮亮 根据上述实验情况,在虚线框内画出盒内的电路图。 10.为测小灯泡的电阻,给你如图7—9所示的器材,请你完成如下几个小题。 1.用笔画线代替导线完成电路的连接,并在方框中画出相应的电路图。 11.现有电源、开关、导线、两只灯泡和两只电流表,如图5-5-11所示,请你设计一个电路,要求:两只灯泡并联,两只电流表接入电路中,只要将开关闭合,就能测出干路电流和其中一条支路上的电流。 图5-5-11 图5-5-12 (1)画出你设计的电路图。 (2)按照你设计的电路将图5-5-12中的元件连接起来。(已知干路上的电流约0.56 A) 图7-9
串口通信:MAX232原理、应用(另附:串口说明) 2009-7-2412:50:00 (图一、表一) MAX232芯片是美信公司专门为电脑的RS-232标准串口设计的接口电路,使用+ 5v单电源供电。 其主要作用是用来将普通5V的TTL电平转为10V串口通信电平。 内部结构基本可分三个部分: 第一部分是电荷泵电路。由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。功能是产生+12v和-12v两个电源,提供给RS-232串口电平的需要。 第二部分是数据转换通道。由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。 其中13脚(R1IN)、12脚(R1OUT)、11脚(T1IN)、14脚(T1OUT)为第一数据通道。
8脚(R2IN)、9脚(R2OUT)、10脚(T2IN)、7脚(T2OUT)为第二数据通道。 TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从T1OUT、T2OUT 送到电脑DP9插头;DP9插头的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL /CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出。 第三部分是供电。15脚DNG、16脚VCC(+5v)。 (图二) 图二是典型的电路应用,这里的电容值需要根据不同的232芯片所决定,可以参见表一。 请注意: 1.对于MAX232后有字母A的型号,只需要使用104的瓷片电容即可,而没有A的型号,如商用的MAX232CPE,则一般只要105(1uF)的电容即可。 2.电容用于升压,只可以往大的取(如MAX232CPE用10uF的电容完全没有问题),否则会影响电平转换的效果。 再给个典型的电路连接:
MAX232资料简介 MAX232芯片是美信公司专门为电脑的RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片,使用+5v单电源供电。 一、引脚介绍: 第一部分:是电荷泵电路。由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。功能是产生+12v和-12v两个电源,提供给RS-232串口电平的需要。 第二部分:是数据转换通道。由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。其中13脚(R1IN)、12脚(R1OUT)、11脚(T1IN)、14脚(T1OUT)为第一数据通道。8脚(R2IN)、9脚(R2OUT)、10脚(T2IN)、7脚(T2OUT)为第二数据通道。TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从T1OUT、T2OUT送到电脑DB9插头;DB9插头的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出。 第三部分:是供电。15脚GND、16脚VCC(+5v)。 二、主要特点: 1、符合所有的RS-232C技术标准 2、只需要单一+5V电源供电 3、片载电荷泵具有升压、电压极性反转能力,能够产生+10V和-10V电压V+、V- 4、功耗低,典型供电电流5mA 5、内部集成2个RS-232C驱动器 6、内部集成两个RS-232C接收器下图为MX232双串口的连接图,可以分别接单片机的串行通信口或者实验板的其它串行通信接口:
三、max232应用电路,注意电容接法。 232是电荷泵芯片,可以完成两路TTL/RS-232电平的转换,它的的9、10、11、12引脚是TTL电平端,用来连接单片机的。 MAX232心得 MAX232DIP16封装现主要有这些型号:MAX232CPE、MAX232EPE。 下面对MAX232的型号标识进行解析: ①MAX232后缀第一个字母,表示应用级别。“C”:商业级;“E”:工业级。 例:MAX232CPE:商业级; ②MAX232后缀第二个字母,表示封装。P:PDIP封装;S:SOP封装。 例:MAX232CPE:DIP封装; ③MAX232后缀第三个字母,表示引脚数。E:16pin。 例:MAX232CPE:16脚。 MAX232CPE,MAX232EPE分别是DIP和SOP封装 MAX232MAX232A的区别是前者传输速率是120外部电容1uF;后者是200外部电容0.1uF; MAX232MAX232A两种IC都有DIP和SOP封装,所以不带A的应该是MAX232芯片。 MAX232A对应的是MAX232ACPE,MAX232AEPE。 但是实测MAX232和MAX232A用0.1uf1uf10uf电容都是可以工作的。 但是四个电容一定都要接上,曾以为只用一个串口,C4没接东西,结果死活下载不了程序,后来解决了,特写下总结……
I/V转换电路设计1、在实际应用中,对于不存在共模干扰的电流输入信号,可以直接利用一个精密的线绕电阻,实现电流/电压的变换,若精密电阻R1+Rw=500Ω,可实现0-10mA/0-5V的I/V变换,若精密电阻R1+Rw=250Ω,可实现4-20mA/1-5V的I/V变换。图中R,C组成低通滤波器,抑制高频干扰,Rw用于调整输出的电压范围,电流输入端加一稳压二极管。 电路图如下所示: 输出电压为: Vo=Ii?(R1+Rw)(Rw可以调节输出电压范围) 缺点是:输出电压随负载的变化而变化,使得输入电流与输出电压之间没有固定的比例关系。 优点是:电路简单,适用于负载变化不大的场合, 2、由运算放大器组成的I/V转换电路 原理: 先将输入电流经过一个电阻(高精度、热稳定性好)使其产生一个电压,在将电压经过一个电压跟随器(或放大器),将输入、输出隔离开来,使其负载不能影响电流在电阻上产生的电压。然后经一个电压跟随器(或放大器)输出。C1滤除高频干扰,应为pf级电容。 电路图如下所示:
输出电压为: Vo=Ii?R4?(1+(R3+Rw) R1 ) 注释:通过调节Rw可以调节放大倍数。 优点:负载不影响转换关系,但输入电压受提供芯片电压的影响即有输出电压上限值。 要求:电流输入信号Ii是从运算放大器A1的同相输入端输入的,因此要求选用具有较高共模抑制比的运算放大器,例如,OP-07、OP-27等。R4为高精度、热稳定性较好的电阻。 V/I转换电路设计 原理: 1、V I 变换电路的基本原理: 最简单的VI变换电路就是一只电阻,根据欧姆定律:Io=Ui R ,如果保证电阻不变,输出电流与输入电压成正比。但是,我们很快发现这样的电路无法实用,一方面接入负载后,由于不可避免负载电阻的存在,式中的R发生了变化,输出电流也发生了变化;另一方面,需要输入信号提供相应的电流,在某些场合无法满足这种需要。 1 、基于运算放大器的基本VI变换电路为了保证负载电阻不影响电压/电流的变换关系,需要对电路进行调整,如图1是基于运算放大器的基本VI变换电路。利用运算放大器的“虚短”概念可知U-=U+=0;因此流过Ri的电流: Ii=Ui R
第一章绪论 1-1测控电路在整个测控系统中起着什么样的作用? 传感器的输出信号一般很微弱,还可能伴随着各种噪声,需要用测控电路将它放大,剔除噪声、选取有用信号,按照测量与控制功能的要求,进行所需演算、处理与变换,输出能控制执行机构动作的信号。在整个测控系统中,电路是最灵活的部分,它具有便于放大、便于转换、便于传输、便于适应各种使用要求的特点。测控电路在整个测控系统中起着十分关键的作用,测控系统、乃至整个机器和生产系统的性能在很大程度是取决于测控电路。 1-2影响测控电路精度的主要因素有哪些,而其中哪几个因素又是最基本的,需要特别注意? 影响测控电路精度的主要因素有: (1)噪声与干扰; (2)失调与漂移,主要是温漂; (3)线性度与保真度; (4)输入与输出阻抗的影响。 其中噪声与干扰,失调与漂移(含温漂)是最主要的,需要特别注意。 1-3测量电路的输入信号类型对其电路组成有何影响?试述模拟式测量电路与增量码数字式测量电路的基本组成及各组成部分的作用。 随着传感器类型的不同,输入信号的类型也随之而异。主要可分为模拟式信号与数字式信号。随着输入信号的不同,测量电路的组成也不同。 图X1-1是模拟式测量电路的基本组成。传感器包括它的基本转换电路,如电桥,传感器的输出已是电量(电压或电流)。根据被测量的不同,可进行相应的量程切换。传感器的输出一般较小,常需要放大。图中所示各个组成部分不一定都需要。例如,对于输出非调制信号的传感器,就无需用振荡器向它供电,也不用解调器。在采用信号调制的场合,信号调制与解调用同一振荡器输出的信号作载波信号或参考信号。利用信号分离电路(常为滤波器),将信号与噪声分离,将不同成分的信号分离,取出所需信号。有的被测参数比较复杂,或者为了控制目的,还需要进行运算。对于典型的模拟式电路,无需模数转换电路和计算机,而直接通过显示执行机构输出,因此图中将模数转换电路和计算机画在虚线框内。越来越多的模拟信号测量电路输出数字信号,这时需要模数转换电路。在需要较复杂的数字和逻辑运算、或较大量的信息存储情况下,采用计算机。
A/D 转换电路 导读: A/D 转换器(ADC )是将模拟信号转换成数字信号的电路。本章将介绍A/D 转换的基本概念和原理电路,重点介绍集成芯片中的常用转换方法:逐次逼近型和V —T 双积分型转换电路,常用集成ADC 芯片,并给出典型应用实例。 0.1 A/D 转换的基本概念 A/D 转换过程包括取样、保持、量化和编码4个步骤,一般,前2个步骤在取样-保持电路中1次性完成,后2个步骤在A/D 转换电路中1次性完成。 1.取样和取样定理 我们知道,要确定(表示)1条曲线,理论上应当用无穷多个点,但有时却并非如此。比如1条直线,取2个点即可。对于曲线,只是多取几个点而已。将连续变化的模拟信号用多个时间点上的信号值来表示称为取样,取样点上的信号值称为样点值,样点值的全体称为原信号的取样信号。1个取样信号示例如图1.1.1-1(b)所示。 取样时间可以是等间隔的,也可以自适应非等时间间隔取样。问题是:对于频率为f 的信号,应当取多少个点,或者更准确地说应当用多高的频率进行取样?取样定理将回答这个问题: 只要取样频率f S 大于等于模拟信号中的最高频率f max 的2倍,利用理想滤波器即可无失真地将取样信号恢复为原来的模拟信号。这就是说,对于1个正弦信号,每个周期只要取2个样点值即可,条件是必须用理想滤波器复原信号。这就是著名的山农(Shannon )取样定理,用公式表示即为 max S 2f f ≥ (12.1-1) 在工程上,一般取max S )5~4(f f ≥。 2.取样-保持 取样后的样点值必须保存下来,并在取样脉冲结束之后到下1个取样脉冲到来之前保
实物图与电路图的转化方法 按照电路图连接实物图和将实物图的连接情况画成电路图,是初中电学中一项非常重要的实验技能,是同学们在学习电路知识时应该掌握的基本技能之一,下面向同学们介绍一种做好电路图和实物图转化题的好方法。 一. 根据电路图连接实物图的方法 通常情况下只要对照电路图,从电源正极出发,逐个顺次地将实物图中的各元件连接起来即可,而对于复杂的实物图的连接,我们可以分以下几步完成:(1)在电路图中任选一条单一的回路,并对照这个回路在实物图中将相应的元件连接好。 (2)对照电路图,把所选回路以外的元件分别补连到实物图的相应位置,在连入回路以外的元件时,要找出电路中电流的分流点和汇合点,将回路以外的元件连接在两点之间。这里要特别注意实物图中元件的连接顺序必须与电路图中各元件的顺序一致。 例1. 请按照图1所示的电路图将图2中的实物元件连接起来。 分析:首先在图1中任选一条单一的回路,我们可以选择电池、开关S和灯L2、L3所组成的电路,并按此回路在图2中将对应的实物依次连接起来,将电池的正极接L3的左端,L3的右端接L2的左端,L2的右端接S的右端,S的左端接电池的负极。然后对照图1,将漏选的灯L1、S1连接在分流点(L3的左端)和汇合点(L2的右端),即L1的左端接L3的左端,L1的右端接S1的左端,S1的右端接L2的右端,这样整个电路就连接好了(如图3所示) 图3 小结: 以上连接实物图的方法,我们可以用一句话来概括:先找路、后连图、再补漏。连接实物图时,导线不要交叉,导线的端点必须接在各元件的接线柱上。
二. 根据实物图画电路图的方法 根据实物图画电路图时要用规定的电路符号代替实物,按照实物的连接方式画出规范的电路图。画电路图时要注意: (1)电路图中各元件摆放的位置尽量与实物图中各元件位置相对应,这样便于检查。 (2)各电路元件摆放的位置要均匀、美观; (3)交叉连接的导线,一定要在连接处画一个“黑点”。 例2. 画出图4所示实物电路的电路图。 分析:这个电路包括了以下元件:电池,开关S1、S2、S3,灯L1、L2,要想弄清它们的连接关系,我们要从电源的正极出发,来分析一下电流的路径。 由此我们可以根据以 上分析我们画出的电路图(如图5所示)。 小结:依照实物连接图画电路图,同样也要弄清电流分流点和汇合点,画好电路图后一定要标明元件的符号(与实物相对应)。
1.先介绍电脑上与单片机进行通讯的接口的名称 (1)一般是用电脑串口来进行通讯的,平常大家说的电脑的串口是指台式电脑主机后面的九针接口,如下图 这个接口有个专业的名称,叫RS23接口,而RS232接口是串口通讯的一种,其实所谓的接口,我的理解就是一种通信协议,规定了传输电平,传输方式,及怎么传输数据等等。 协议标准规定采用一个25个脚的DB25连接器,还规定了连接器的每个引脚的信号内容,同时还对各种信号的电平加以规定。但随着设备的不断改进,出现了代替DB25的DB9接口,现在都把RS232接口叫做DB9。 (2)电脑上的RS232接口采用的是负逻辑电平: -15~-3表示逻辑1; +15~+3表示逻辑0; 电压值通常在7V左右 (3)我们可以使用串口电缆直接连接两台PC机的串口,实现两台PC机的串口通讯。但是PC 机和单片机的通讯却不能够用电缆直接进行连接,原因是PC机RS232串口的电平标准和单片机的TTL电平不一致,因此单片机和PC机之间的串口通讯必须要有一个RS232/TTL电平转换电路。通常这个电路都选择专用的RS232接口电平转换集成电路进行设计,如MAX232、HIN232等。 2.单片机串口输出的逻辑电平 单片机的串口输出电路采用的逻辑电平是TTL电平。这种电平信号由TTL器件产生的,一般的芯片,如运放,数字器件等... TTL:Transistor-Transistor Logic 三极管结构。 Vcc:5V;VOH>=2.4V;VOL<=0.5V; VIH>=2V;VIL<=0.8V 3.单片机与电脑串口的连接 首先解决的就是逻辑接口电平的问题,其次就是通信方法及方式的问题 (1)在这里我们可以使用集成芯片MAX232,这是一款专门用来进行信号电平的转换的芯片,使用起来简单方便,这里把电路贴出。
9针串口(DB9)25 针串口(DB25) 针号功能说明缩写针号功能说明缩写 1 数据载波检测DCD 8 数据载波检测DCD 2 接收数据RXD 3 接收数据RXD 3 发送数据TXD 2 发送数据TXD 4 数据终端准备DTR 2 0 数据终端准备DTR 5 信号地 GND 7 信号地GND 6 数据设备准备好DSR 6 数据准备好DSR 7 请求发送RTS 4 请求发送RTS 8 清除发送CTS 5 清除发送CTS 9 振铃指示DELL 22 振铃指示 DELL 2.RS232C串口通信接线方法(三线制) 9针-9针 25针-25针 9针-25针 2 3 3 2 2 2 3 2 2 3 3 3 5 5 7 7 5 7 关于串口连接线的制作方法 在电脑的使用中往往会遇到各种各样的连接线。这些连接线外观上好像都差不多,但内部结构完全不同并且不能混用。如果在使用中这些连接线坏了,往往很多使用者都不知道应该怎么办,下面就给出这些常见的连接线的连线方法以便于修理或查找故障。在介绍之前先对一些市场常用名词做出解释。现在所有的接头都可以分为公头和母头两大类。 公头:泛指所有针式的接头。 母头:泛指所有插槽式的接头。 所有接头的针脚有统一规定,在接头上都印好了的,连接时要注意查看。 在接线时没有提及的针脚都悬空不管。 串口联机线的连接方法 串口联机线主要用于直接把两台电脑的com口连接。比较早一点的AT架构的电脑的串口有为9针,和25针两种,现在的ATX架构的电脑两个串口全部是9针。于是联机线就分为3种(9针对9针串口联机线,9针对25针串口联机线,25针对25针串口联机线)这些直接电缆连接线可以互换的连线方法如下表: 9针对9针串口连接 9针母头9针母头 2 —— 3 3 —— 2 4 —— 6 5 —— 5 6 —— 4 7 —— 8 8 —— 7 25针对25针串口连接 25针母头25针母头
I/V转换电路设计 1、在实际应用中,对于不存在共模干扰的电流输入信号,可以直接利用一个精密的线绕电阻,实现电流/电压的变换,若精密电阻R1+Rw=500Ω,可实现0-10mA/0-5V的I/V变换,若精密电阻R1+Rw=250Ω,可实现4-20mA/1-5V的I/V变换。图中R,C组成低通滤波器,抑制高频干扰,Rw用于调整输出的电压范围,电流输入端加一稳压二极管。 电路图如下所示: 输出电压为: Vo=Ii?(R1+Rw)(Rw可以调节输出电压范围) 缺点是:输出电压随负载的变化而变化,使得输入电流与输出电压之间没有固定的比例关系。 优点是:电路简单,适用于负载变化不大的场合, 2、由运算放大器组成的I/V转换电路 原理: 先将输入电流经过一个电阻(高精度、热稳定性好)使其产生一个电压,在将电压经过一个电压跟随器(或放大器),将输入、输出隔离开来,使其负载不能影响电流在电阻上产生的电压。然后经一个电压跟随器(或放大器)输出。C1滤除高频干扰,应为pf级电容。
电路图如下所示: 输出电压为: Vo=Ii?R4?(1+(R3+Rw) R1 ) 注释:通过调节Rw可以调节放大倍数。 优点:负载不影响转换关系,但输入电压受提供芯片电压的影响即有输出电压上限值。 要求:电流输入信号Ii是从运算放大器A1的同相输入端输入的,因此要求选用具有较高共模抑制比的运算放大器,例如,OP-07、OP-27等。R4为高精度、热稳定性较好的电阻。 V/I转换电路设计 原理: 1、V I 变换电路的基本原理: 最简单的VI变换电路就是一只电阻,根据欧姆定律:Io=Ui R ,如果保证电阻不变,输出电流与输入电压成正比。但是,我们很快发现这样的电路无法实用,一方面接入负载后,由于不可避免负载电阻的存在,式中的R发生了变化,输出电流也发生了变化;另一方面,需要输入
实物图与电路图的转化法 先分析电路,不用着急连电源,先找那些用电器和电表是并联的,找哪些是串联的,最后连总电路。但是要注意一点:电流表和电压表的连接线柱不要接反了,否则的话要扣分的。 一,根据电路图连接实物图时,一般有以下几个法: 1、先串后并法: 从电源正极开始,先连接电路中元件最多的一条支路,再将其他支路并联在此支路 上。 2、标号法: 从电源正极开始,先连接电路中元件最多的一条支路,再将其他支路并联在此支路 上。 3、标路径法: 当你看到一个电路图,你先识别时串联还是并联。 如果是串联,比如说一个电路依次是从正极到开关S到电器L1到用电器L2到负极,那么我们不妨先在草稿纸上写出电流的向:+ →S →L1 →L2 →—,然后根 据这个就可以依次连接实物图。 如果是并联,那么我们先分清楚电流从正极到负极有几条路,比如说一个并联电路,它的干路是从正极到开关S,支路一是从开关S1到用电器L1,支路二是从开关S2 到用电器L2,那么我们分别写出两条支路的电流向: + →S →S1 →L1 –和+ →S →S2 →L2 →-- , 然后找出相同的部分,那么这些相同的部分就是一条路了,再在不同德部分开始分 岔,这样连接实物图,很有效。 二、根据实物图画出电路图 根据实物图画出电路图是初中物理中常见的题目,在这里可做如下假设: (1)、导线像橡皮筋,可伸长可缩短,不会被扯断。 (2)、接点即可拆分,又可以合并。并且能够移动,只要不夸任电路元件。 (3)、电路元件可以挪动,只要不跨过任接点。 (4)、导线可以拆股,可并股。一般可以拆分多股,多股可以并为一股。
1、替换法、 将实物图中的元件用特定的符号替换下来,再将图形整理成规的电路图的一种法。 替换时要注意: (1)、必须用特定的符号代替电路元件; (2)、接线柱上的连接位置不能改变; (3)、电源极性、电表正负接线柱不能颠倒。 2、节点法: (1)、在实物图中将各元件用字母标好; (2)、从电源正极出发,找到一个节点(就像三岔路口一样,两条或三条或更多导线 交的一点),假定为A点。 (3)、从电源负极出发,找到一个支点,假定为B点; (4)、在A、B之间有电源的部分是干路,在A、B之间但没有电源的部分是支路; (5)画出干路,并标出A、B点; (6)、画出支路; (7)、对照实物图,按照从A点到B点的元件顺序画出第一条支路; (8)、用同样的法画出其他支路; (9)、检查整理,使电路图规、美观; 注:画图时,随时将画出的元件用字母表示。 (一)电流路径法 一. 根据电路图连接实物图的法 通常情况下只要对照电路图,从电源正极出发,逐个顺次地将实物图中的各元件连接起来即可,而对于复杂的实物图的连接,我们可以分以下几步完成:
几个常用的电压电流转换电路 I/V转换电路设计 1、在实际应用中,对于不存在共模干扰的电流输入信号,可以直接利用一个精密的线绕电阻,实现电流/电压的变换,若精密电阻R1+
Rw=500Ω,可实现0-10mA/0-5V的I/V变换,若精密电阻R1+Rw=250Ω,可实现4-20mA/1-5V的I/V变换。图中R,C组成低通滤波器,抑制高频干扰,Rw用于调整输出的电压范围,电流输入端加一稳压二极管。 电路图如下所示: 输出电压为:可以调节输出电压范围))(Rw+=Ii?(R1Rw
Vo使得输入电流与输出电压之输出电压随负载的变化而变化,缺点是:间没有固定的比例关系。优点是:电路简单,适用于负载变化不大的场合, I/V转换电路2、由运算放大器组成的原理:使其产生热稳定性好)先将输入电流经过一个电阻(高精度、 ,将输入、输一个电压,在将电压经过一个电压跟随器(或放大器)然后经一使其负载不能影响电流在电阻上产生的电压。出隔离开来,级电容。pf应为滤除高频干扰,C1输出。(或放大器)个电压跟随器. 电路图如下所示:
输出电压为:)(RwR3+)R4?(1+=VoIiR1可以调节放大倍数。注释:通过调节Rw但输入电压受提供芯片电压的影响即有负载不影响转换关系,优点:输出电压上限值。因是从运算放大器A1的同相输入端输入的,要求:电流输入信号IiOP-27OP-07、此要求选用具有较高共模抑制比的运算放大器,例如,为高精度、热稳定性较好的电阻。R4等。转换电路设计V/I 原理:、V I 变换电路的基本原理:1Ui,如果保Io最简单的VI变换电路就是一只电阻,根据欧姆定律:=R我们很快发现这样但是,证电阻不变,输出电流与输入电压成正比。由于不可避免负载电阻的存在,一方面接入负载后,的电路无法实用,发生了变化,输出电流也发生了变化;另一方面,需要输
自制无源RS232-485转换器一、RS-232、RS-422与RS-485的简单介绍
RS-232、RS-422与RS-485都是串行数据接口标准,最初都是由电子工业协会(EIA)制订并发布的。RS-232在1962年发布,命名为EIA-232-E,作为工业标准,以保证不同厂家产品之间的兼容。其传送距离最大约为15米,最高速率为20kb/s,并且RS-232是为点对点(即只用一对收、发设备)通讯而设计的。所以,RS232只适合于本地通讯使用。 RS-422由RS-232发展而来,它是为弥补RS-232之不足而提出的。为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点,RS-422定义了一种平衡通信接口,将传输速率提高到10Mb/s,传输距离延长到1200米(速率低于100kb/s时),并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范,被命名为TIA/EIA-422-A标准。为扩展应用
范围,EIA又于1983年在RS-422基础上制定了RS-485标准,增加了多点、双向通信能力,即允许多个发送器连接到同一条总线上,同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性,扩展了总线共模范围,后命名为TIA/EIA-485-A标准。由于EIA提出的建议标准都是以RS作为前缀,所以在通讯工业领域,仍然习惯将上述标准以RS作前缀称谓。RS-232、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定,而不涉及接插件、电缆或协议,在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议。 二、自制RS232-485转换器 电路图: RS232-485转换器主要包括了电源、232电平转换、485电路三部分。本电路的232电平转换电路采用了NIH232或者也可以直接使用MAX232集成电路,485电路采用了MAX485集成电路。为了使用方便,电源部分设计成无源方式,整个电路的供电直接从PC机的RS232接口中的DTR(4脚)和RTS(7脚)窃取。PC串口每根线可以提供大约9mA的电流,因此两根线提供的电流足够供给这个电路使用了。经实验,本电路只使用其中一条线也能够正常工作。使用本电路需注意PC程序必须使串口的DTR和RTS输出高电平,经过D3稳压后得到VCC,经过实际测试,VCC电压大约在4.7V左右。因此,电路中要说D3起的作用是稳压还不如说是限压功能。 MAX485是通过两个引脚RE(2脚)和DE(3脚)来控制数据的输入和输出。当RE为低电平时,MAX485数据输入有效;当DE为高电平时,MAX485数据输出有效。在半双工使用中,通常可以将这两个脚直接相连,然后由PC或者单片机输出的高低电平就可以让MAX485在接收和发送状态之间转换了。由于本电路DTR和RTS都用于了电路供电,因此使用TX线和HIN232的另外一个通道及Q1来控制MAX485的状态切换。平时NIH232的9脚输出高电平,经Q1倒相后,使MAX485的RE 和DE为低电平而处于数据接收状态。当PC机发送数据时,NIH232的9脚输出低电平,经Q1倒相后,使MAX485的RE和DE为高电平而处于数据发送状态。
一.名词解释 1.测量放大电路:在测量控制系统中,用来放大传感器输出的微弱电压,电流或电荷信号的放大电路称为测量放大电路,亦称仪用放大电路。P21 2.高共模抑制比电路:有抑制传感器输出共模电压(包括干扰电压)的放大电路称为高共模抑制比放大电路。P26 3.有源驱动电路:将差动式传感器的两个输出经两个运算放大器构成的同相比例差动放大后,使其输入端的共模电压1∶1地输出,并通过输出端各自电阻(阻值相等)加到传感器的两个电缆屏蔽层上,即两个输入电缆的屏蔽层由共模输入电压驱动,而不是接地,电缆输入芯线和屏蔽层之间的共模电压为零,这种电路就是有源屏蔽驱动电路。P28 4.电桥放大电路:由传感器电桥和运算放大器组成的放大电路或由传感器和运算放大器构成的电桥都称为电桥放大电路。P29 5.自举电路:自举电路是利用反馈使输入电阻的两端近似为等电位,减小向输入回路索取电流,从而提高输入阻抗的电路。P36 6.可编程增益放大电路:放大电路的增益通过数字逻辑电路由确定的程序来控制,这种电路称为可编程增益放大电路,亦称程控增益放大电路,简称PGA。P40 7.隔离放大电路:隔离放大电路的输入、输出和电源电路之间没有直接的电路耦合,即信号在传输过程中没有公共的接地端。P45 8.信号调制及解调:调制就是用一个信号(称为调制信号)去控制另一作为载体的信号(称为载波信号),让后者的某一特征参数按前者变化。在将测量信号调制,并将它和噪声分离,放大等处理后,还要从已经调制的信号中提取反映被测量值的测量信号,这一过程称为解调。P55 9.调幅、调频、调相、脉冲调宽:调幅就是用调制信号χ去控制高频载波信号的幅值。(P55) 调频就是用调制信号χ去控制高频载波信号的频率。(P78) 调相就是用调制信号χ去控制高频载波信号的相位。(P84) 脉冲调制是指用脉冲作为载波信号的调制方法。(92) 10.包络检波:从已调信号中检出调制信号的过程称为解调或检波。幅值调制就是让已调信号的幅值 随调制信号的值变化,因此调幅信号的包络线形状与调制信号一致。只要能检出调幅信号的包络线即能实现解调。这种方法称为包络检波。P60 11.P AM调速、PWM调速:将变压与变频分开完成,即在把交流电整流为直流电的同时改变直流电 压的幅值,而后将直流电压逆变为交流电时改变交流电频率的变压变频控制方式称为PAM调速。 将变压与变频集中于逆变器一起完成,即交流电整流为直流电时电压恒定,然后由逆变器既完成变频又完成变压的控制方式称为PWM调速。 12.S PWM控制:在基本的PWM控制电路中,若载频信号用等要三角波,而基准信号采用正弦波, 这时的脉宽调制控制就是SPWM控制。P242 二.简答题 1.测控电路在整个测控系统中起着什么样的作用? 答:传感器的输出信号一般很微弱,还可能伴随着各种噪声,需要用测控电路将它放大,剔除噪声、选取有用信号,按照测量与控制功能的要求,进行所需演算、处理与变换,输出能控制执行机构动作