【价格】PCI数据采集卡 250K 16位 电流电压信号采集卡 带开关控制功能)系列)图

PCI8753 数据采集卡硬件使用说明书

阿尔泰科技发展有限公司

产品研发部修订

阿尔泰科技发展有限公司

目录

目录 (1)

第一章功能概述 (2)

第一节、产品应用 (2)

第二节、AD 模拟量输入功能 (2)

第三节、DI 数字量输入功能 (2)

第四节、DO 数字量输出功能 (3)

第五节、其他指标 (3)

第二章元件布局图及简要说明 (4)

第一节、主要元件布局图 (4)

第二节、主要元件功能说明 (4)

一、信号输入输出连接器 (4)

二、电位器 (4)

第三章信号输入输出连接器 (5)

第一节、信号输入输出连接器定义 (5)

第二节、DI 数字量信号输入连接器定义 (5)

第三节、DO 数字量信号输出连接器定义 (6)

第四章各种信号的连接方法 (7)

第一节、AD 模拟量输入的信号连接方法 (7)

一、AD 单端输入连接方式 (7)

二、AD 双端输入连接方式 (7)

第二节、DI 数字量输入的信号连接方法 (8)

第三节、DO 数字量输出的信号连接方法 (8)

第五章数据格式、排放顺序及换算关系 (9)

第一节、AD 模拟量输入数据格式及码值换算 (9)

一、AD 双极性模拟量输入的数据格式 (9)

二、AD 单极性模拟量输入数据格式 (9)

第二节、AD 单通道与多通道采集时的数据排放顺序 (9)

一、单通道 (9)

二、多通道 (9)

第六章产品的应用注意事项、校准、保修 (11)

第一节、注意事项 (11)

第二节、AD 模拟量输入的校准 (11)

第三节、保修 (11)

附录A：各种标识、概念的命名约定 (12)

PCI8753 数据采集卡硬件使用说明书

版本：6.0.12

第一章功能概述

信息社会的发展，在很大程度上取决于信息与信号处理技术的先进性。数字信号处理技术的出现改变了

信息与信号处理技术的整个面貌，而数据采集作为数字信号处理的必不可少的前期工作在整个数字系统中起

到关键性、乃至决定性的作用，其应用已经深入到信号处理的各个领域中。实时信号处理、数字图像处理等

领域对高速度、高精度数据采集卡的需求越来越大。ISA 总线由于其传输速度的限制而逐渐被淘汰。我公司

推出的PCI8753 数据采集卡综合了国内外众多同类产品的优点，以其使用的便捷、稳定的性能、极高的性价比，获得多家试用客户的一致好评，是一款真正具有可比性的产品，也是您理想的选择。

第一节、产品应用

本卡是一种基于PCI 总线的数据采集卡，可直接插在IBM-PC/AT 或与之兼容的计算机内的任一PCI 插槽中，构成实验室、产品质量检测中心等各种领域的数据采集、波形分析和处理系统。也可构成工业生产过

程监控系统。它的主要应用场合为：

◆电子产品质量检测

◆信号采集

◆过程控制

◆伺服控制

第二节、AD模拟量输入功能

◆转换器类型：AD7663

◆输入量程(InputRange)：±10V、±5V、±2.5V、0～10V、0～5V

◆转换精度：16 位(Bit)

◆采样速率：最高系统通过率250KHz，不提供精确的硬件分频功能

说明：各通道实际采样速率= 采样速率/ 采样通道数

◆模拟输入通道总数：32 路单端，16 路双端

◆采样通道数：软件可选择，通过设置首通道(FirstChannel)和末通道(LastChannel)来实现的

说明：采样通道数= LastChannel – FirstChannel + 1

◆通道切换方式：首末通道顺序切换

◆AD 转换时间：<10us

◆程控放大器类型：默认为AD8251，兼容AD8250、AD8253

◆程控增益：1、2、4、8 倍(AD8251)或1、2、5、10 倍(AD8250)或1、10、100、1000 倍(AD8253)

◆模拟输入阻抗：10M?

◆放大器建立时间：785nS(0.001%)(max)

◆非线性误差：±3LSB(最大)

◆系统测量精度：0.01%

◆工作温度范围：- 40 ～+85℃

◆存储温度范围：- 40℃～+120℃

第三节、DI数字量输入功能

◆通道数：16 路

◆电气标准：TTL 兼容

◆高电平的最低电压：2V

◆低电平的最高电压：0.8V

阿尔泰科技发展有限公司

第四节、DO数字量输出功能

◆通道数：16 路

◆电气标准：TTL 兼容

◆高电平的最低电压：2.4V

◆低电平的最高电压：0.5V

◆上电输出：低电平

第五节、其他指标

◆板载时钟振荡器：40MHz

PCI8753 数据采集卡硬件使用说明书

第一节、主要元件布局图第二节、主要元件功能说明第二章元件布局图及简要说明

版本：6.0.12

请参考第一节中的布局图，了解下面各主要元件的大体功能。

一、信号输入输出连接器

CN1：信号输入输出连接器

P1：开关量输入信号端口

P2：开关量输出信号端口

以上连接器的详细说明请参考《信号输入输出连接器》章节。

二、电位器

RP1：AD 模拟量信号输入零点调节

RP2：AD 模拟量信号输入满度调节

以上电位器的详细说明请参考《产品的应用注意事项、校准、保修》章节。

阿尔泰科技发展有限公司

第三章 信号输入输出连接器

第一节、信号输入输出连接器定义

关于 37 芯 D 型插头 CN1 的管脚定义（图形方式）

关于37芯D 型插头CN1的管脚定义(表格形式)

第二节、DI 数字量信号输入连接器定义

关于20芯插头P1的管脚定义(图片形式)

PCI8753 数据采集卡硬件使用说明书

关于20芯插头P1的管脚定义(表格形式)

版本：6.0.12

数字量信号的输入连接方法请参考《DI 数字量输入的信号连接方法》章节。

第三节、DO 数字量信号输出连接器定义

关于20芯插头P2的管脚定义(图片形式)

关于20芯插头P2的管脚定义(表格形式)

数字量信号的输出连接方法请参考《DO 数字量输出的信号连接方法》章节。

阿尔泰科技发展有限公司

第四章 各种信号的连接方法

第一节、AD 模拟量输入的信号连接方法

一、AD 单端输入连接方式

单端方式是指使用单个通道实现某个信号的输入，同时多个信号的参考地共用一个接地点。此种方式主

要应用在干扰不大，通道数相对较多的场合。可按下图连接成模拟电压单端输入方式，32路模拟输入信号连

接到AI0～AI31端，其公共地连接到AGND 端。

二、AD 双端输入连接方式

双端输入方式是指使用正负两个通路实现某个信号的输入，该方式也叫差分输入方式。此种方式主要应 用在干扰较大，通道数相对较少的场合。单、双端方式的实现由软件设置，请参考PCI8753软件说明书。

PCI8753板可按下图连接成模拟电压双端输入方式，可以有效抑制共模干扰信号，提高采集精度。16路 模拟输入信号正端接到AI0～AI15端，其模拟输入信号负端接到AI16～AI31端，现场设备与PCI8753板共用模

拟地AGND 。

PCI8753 数据采集卡硬件使用说明书

第二节、DI 数字量输入的信号连接方法

版本：6.0.12

现场开关设备

第三节、DO 数字量输出的信号连接方法

阿尔泰科技发展有限公司

第五章 数据格式、排放顺序及换算关系

第一节、AD 模拟量输入数据格式及码值换算

一、AD 双极性模拟量输入的数据格式

如下表所示：

以标准 C （即 ANSI C ）语法公式说明如何将原码数据换算成电压值：

±10V 量程: Volt = (20000.00/65536) * (ADBuffer[0] &0xFFFF) – 10000.00; ±5V 量程: Volt = (10000.00/65536) * (ADBuffer[0] &0xFFFF) – 5000.00; ±2.5V 量程：Volt = (5000.00/65536)*(ADBuffer[0]&0xFFFF) –2500.00;

二、AD 单极性模拟量输入数据格式

如下表所示：

标准 C （即 ANSI C ）语法公式说明如何将原码数据换算成电压值：

0～10V 量程：Volt = (10000.00/65536) * (ADBuffer[0] &0xFFFF); 0～5V 量程：Volt = (5000.00/65536)*(ADBuffer[0]&0xFFFF);

第二节、AD 单通道与多通道采集时的数据排放顺序

一、单通道

当采样通道总数（https://www.wendangku.net/doc/da9826175.html,stChannel – ADPara.FirstChannel + 1）等于1时(即首通道等于末通道)，则为

单通道采集。

二、多通道

当采样通道总数（https://www.wendangku.net/doc/da9826175.html,stChannel – ADPara.FirstChannel + 1）大于1时(即首通道不等于末通道)，则

为多通道采集(注意末通道必须大于或等于首通道)。

举例说明，假设AD 的以下硬件参数取值如下： ADPara. FirstChannel = 0; ADPara. LastChannel = 2;

第一个字属于通道AI0的第1个点，

PCI8753 数据采集卡硬件使用说明书

版本：6.0.12 第二个字属于通道AI1的第1个点，

第三个字属于通道AI2的第1个点，

第四个字属于通道AI0的第2个点，

第五个字属于通道AI1的第2个点，

第六个字属于通道AI2的第2个点，

第七个字属于通道AI0的第3个点，

第八个字属于通道AI1的第3个点，

第九个字属于通道AI2的第3个点……

则采样的AD数据在ADBuffer[ ]缓冲区中的排放顺序为：0、1、2、0、1、2、0、1、2、0、1、2……其他情况依此类推。

阿尔泰科技发展有限公司

第六章产品的应用注意事项、校准、保修

第一节、注意事项

在公司售出的产品包装中，用户将会找到这本说明书和PCI8753板，同时还有产品质保卡。产品质保卡请用户务必妥善保存，当该产品出现问题需要维修时，请用户将产品质保卡同产品一起，寄回本公司，以便

我们能尽快的帮用户解决问题。

在使用PCI8753板时，应注意PCI8753板正面的IC芯片不要用手去摸，防止芯片受到静电的危害。

第二节、AD模拟量输入的校准

产品出厂时已经校准，只有当用户使用一段时间后，或者改变原来的量程设置时及用户认为需要时才做

校准。下面以±10V量程为例，说明校准过程：（其他量程同理）

准备一块5位半精度以上数字电压表，安装好该产品，打开主机电源，预热15分钟。

1）零点校准：选模拟输入的任意一个通道，比如AI0通道，其他通道都接地，将AI0接0伏，在Windows

下运行PCI8753高级程序，选择0通道，调整RP1使AI0通道的采样值约等于0伏。

2）满度校准：选模拟输入的任意一个通道，比如AI0通道接正满度电压9999.69毫伏，其他通道都接地，在Windows下运行PCI8753高级程序，选择0通道，调整RP2使AI0通道的采样值接近后等于9999.69毫伏。反复调整RP5直到满足为止。

第三节、保修

PCI8753自出厂之日起，两年内凡用户遵守运输，贮存和使用规则，而质量低于产品标准者公司免费修理。

PCI8753 数据采集卡硬件使用说明书

版本：6.0.12

附录A：各种标识、概念的命名约定

CN1、CN2……CNn表示设备外部引线连接器(Connector)，如37 芯D 型头等，n 为连接器序号(Number). JP1、JP2……JPn表示跨接套或跳线器(Jumper), n 为跳线器序号(Number).

AI0、AI1……AIn表示模拟量输入通道引脚(Analog Input), n 为模拟量输入通道编号(Number).

AO0、AO1……AOn 表示模拟量输出通道引脚(Analog Output), n 为模拟量输出通道编号(Number).

DI0、DI1……DIn表示数字量I/O 输入引脚(Digital Input), n 为数字量输入通道编号(Number).

DO0、DO1……DOn 表示数字量I/O 输出引脚(Digital Output), n 为数字量输出通道编号(Number).

ATR 模拟量触发源信号(Analog Trigger).

DTR 数字量触发源信号(Digital Trigger).

ADPara 指的是AD 初始化函数中的ADPara 参数，它的实际类型为结构体PCI8753_PARA_AD.

常用电流和电压采样电路

2常用采样电路设计方案比较 配电网静态同步补偿器（DSTATCOM ）系统总体硬件结构框图如图2-1所示。由图2-1可知DSTATCOM 的系统硬件大致可以分成三部分，即主电路部分、控制电路部分、以及介于主电路和控制电路之间的检测与驱动电路。其中采样电路包括3路交流电压、6路交流电流、2路直流电压和2路直流电流、电网电压同步信号。3路交流电压采样电路即采样电网三相电压信号；6路交流电流采样电路分别为电网侧三相电流和补偿侧三相电流的电流采样信号；2路直流电压和2路直流电流的采样电路DSTATCOM 的桥式换流电路的直流侧电压信号和电流信号；电网电压同步信号采样电路即电网电压同步信号。 图2-1 DSTATCOM 系统总体硬件结构框图 2.2.11 常用电网电压同步采样电路及其特点 .1 常用电网电压采样电路1 从D-STATCOM 的工作原理可知，当逆变器的输出电压矢量与电网电压矢量幅值大小相等，方向相同时，连接电抗器内没有电流流动，而D-STATCOM 工作在感性或容性状态都可由调节以上两矢量的夹角来进行控制，因此，逆变器输出的电压矢量的幅值及方向的调节都是以电网电压的幅值和方向作为参考的，因此，系统电压与电网电压的同步问题就显得尤为重要。

图2-2 同步信号产生电路1 从图2-2所示同步电路由三部分组成，第一部分是由电阻、电容组成的RC 滤波环节，为减小系统与电网的相位误差，该滤波环节的时间常数应远小于系统的输出频率，即该误差可忽略不计。其中R 5=1K Ω，5pF，则时间常数错误！未 因此符合设计要求;第二部分由电压比较器LM311构成， 实现过零比较;第三部分为上拉箝位电路，之后再经过两个非门，以增强驱动能力，满足TMS320LF2407的输入信号要求。 C 4=1找到引用源。<

数据采集卡

USB2002数据采集卡使用说明书 北京阿尔泰科贸有限公司

USB简介 USB（UNIVERSAL SERIER BUS）又称之为通用串行总线，不仅仅简单地将计算机和外设连接在一起，而是使我们进入了一个全新的PC机时代。 USB是您进行数字图象处理的最佳选择，同时她也为数字化设计提供了无限的创造空间，一但您尝试使用了USB，势必爱不释手。 为什么USB越来越受到用户的青赖呢？ 第一．USB实现了那些一直梦想快速直接连接外设到PC机的使用者的梦想，添加一个传统外设首先您不得不弄清楚在那些令人迷惑的端口序列中那一个才是您需要的。其次，在通常情况下，您还不得不提前拆开PC机，安装需要的板卡，并且选择跳线，诸如中断设置等，这些非常的麻烦。甚至使一些用户惧怕去想添加外设。USB使添加外设变的十分简单，任何人都可以轻松的做到。 首先，USB用一个标准的插拔端口代替了所有的不同种类的串并口。使用USB连接PC机和外设，您只须把他们连接在一起！剩下的事情USB会自动帮您完成。他就像是给您的PC机添加一个新的功能。您再也不须拆开您的PC机，也不必担心插入板卡，DIP跳线和中断设置。 第二．USB的即插即用功能，当您需要接入外设时，甚至不必关闭电源重启计算机。只要插入便可运行！PC自动检测外围设备并且配置必要的软件。这种功能可用于想分享外设的商业PC和笔记本PC。而当您需要移走外设时，只须拔走USB插头即可。 也许您会问“我可以同时接多个外围设备吗？PC机有足够的USB接口吗？” USB当然可以同时连接多个外围设备；许多PC机有两个以上的USB端口，而集线器——一种特殊的USB外围设备，可以附属多个USB端口，当您需要使用多于两个外设时，接入一个集线器即可。 第三．USB传输数据的速度非常快，达到12MBIT，而在新发行的USB2．0版本中，其传输速度居然达到480Mbit。 第一章概述

4-20mA电流信号转成0-5V或0-10V电压信号

4-20mA电流信号转成0-5V或0-10V电压信号 解决方法： 1.采用专用的电流转电压芯片，或者隔离放大器（要求精度高，抗干扰时） 如：MAXIM MAX472 深圳顺源公司的ISO系列产品 https://www.wendangku.net/doc/da9826175.html,/ 2.自己搭建电路,节省成本，但不推荐直接串联精密电阻的方式 用运放搭建电路就非常好 给个地址: https://www.wendangku.net/doc/da9826175.html,/html/zonghejishu/2007/0925/2621.html 1、 0－5V/0－10mA的V/I变换电路 图1是由运放和阻容等元件组成的V/I变换电路，能将0—5V的直流电压信号线性地转换成0－10mA 的电流信号，A1是比较器．A3是电压跟随器，构成负反馈回路，输入电压Vi与反馈电压Vf比较，在比较器A1的输出端得到输出电压VL，V1控制运放A1的输出电压V2，从而改变晶体管T1的输出电流IL而输出电流IL又影响反馈电压Vf，达到跟踪输入电压Vi的目的。输出电流IL的大小可通过下式计算：IL＝Vf/(Rw+R7)，由于负反馈的作用使Vi=Vf，因此IL＝Vi/(Rw+R7)，当Rw+R7取值为500Ω时,可实现0－5V/0－10mA的V/I转换，如果所选用器件的性能参数比较稳定，运故A1、A2的放大倍数较大，那么这种电路的转换精度，一般能够达到较高的要求。

2、 0－10V/0－10mA的V/I变换电路 图2中Vf是输出电流IL流过电阻Rf产生的反馈电压，即V1与V2两点之间的电压差，此信号经电阻R3、R4加到运放A1的两个输入端Vp与Vn，反馈电压Vf=V1－V2，对于运放A1，有VN ＝Vp；Vp＝V1/(R2+R3)×R2，VN＝V2＋(Vi-V2)×R4/(R1+R4)，所以V1/(R2+R3)×R2＝V2＋ (Vi-V2)×R4/(R1+R4)，依据Vf＝V1-V2及上式可推导出： 若式中R1＝R2＝100kΩ，R1＝R4=20kΩ，则有：Vf×R1＝Vi×R4， 得出：Vf＝R4/R1×Vi＝1/5Vi，如果忽略流过反馈回路R3、R4的电流，则有：IL＝Vf/Rf＝Vi/5Rf，由此可以看出．当运放的开环增益足够大时，输出电流IL与输入电压Vi满足线性关系，而且关系式中只与反馈电阻Rf的阻值有关．显然，当Rf＝200Ω时，此电路能实现0－10v/0－10mA 的V/I变换。 3、 1－5V/4－20mA的V/I变换电路 在图3中．输入电压Vi是叠加在基准电压VB(VB=10V)上，从运放A1的反向输入VN端输入的，晶

开关报警电路..

<<数字电子技术>> 课程设计报告 题目：开关报警电路_ 专业：电气工程及其自动化 年级： 2010级 学号：_ 1010617021 学生姓名： 联系电话： 指导老师： 完成日期： 2012 年 5月 20日

开关报警电路 摘要 利用74LS00P、74LS04P、74LS08P、74LS32P、发光二极管、有源蜂鸣器元件，制作开关报警器电路，实现设备有开关A、B、C，要求仅在开关A接通的情况下，开关B才接通，开关C在开关B接通情况下才接通，违反这一规程，则发出报警信号。开关接通时也要有光报警。经测试，系统达到预期的的要求，具有声光报警、结构简单、运行稳定的优点。除此主要功能外，电路还存在一些拓展功能。当开关B接电源Vcc且开关C接地时，将开关A接时钟脉冲信号，则电路将会输出与输入时钟脉冲反向的脉冲信号。 关键词：与非门；与门；反相器；声光报警

ABSTRACT Use 74 LS00P, 74 LS04P, 74 LS08P, 74 LS32P, led (light-emitting diode), active buzzer components, and making the switch alarm circuit, realize the equipment has switch A, B and C, requirements in A connected only switch, switch B just get through, switch C switch B through in it is connected, violations of the rules, then issued A warning signal. Switch is also want to have light alarming. The testing, the system to achieve the expected demand, with sound and light alarm, simple structure, stable operation advantages. Key Words: nand gate; and gate; inverter;sound and light alarm.

电流信号转电压信号方法大全

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。

用电压信号还是电流信号

工业上通常用电压0…5(10)V 或电流0(4)…20mA 作为模拟信号传输的方法，也是被程控机经常采用的一种方法。那么电压和电流的传输方式有什么不同，什么时候采用什么方法，下面将对此进行简要介绍。 电压信号传输比如0…5(10)V如果一个模拟电压信号从发送点通过长的电缆传输到接收点，那么信号可能很容易失真。原因是电压信号经过发送电路的输出阻抗，电缆的电阻以及接触电阻形成了电压降损失。由此造成的传输误差就是接收电路的输入偏置电流乘以上述各个电阻的和。 如果信号接收电路的输入阻抗是高阻的，那么由上述的电阻引起的传输误差就足够小，这些电阻也就可以忽略不计。要求不增加信号发送方的费用又要所提及的电阻可忽略，就要求信号接收电路有一个高的输入阻抗。如果用运算放大器 OP 来做接收方的输入放大器，就要考虑到此类放大器的输入阻抗通常是小于 <1M? 。 原则上，高阻抗的电路特别是在放大电路的输入端是很容易受到电磁干扰从而会引起很明显的误差。所以用电压信号传输就必须在传输误差和电磁干扰的影响之间寻找一个折中的方案。 电压信号传输的结论：如果电磁干扰很小或者传输电缆长度较短，一个合适的接收电路毫无疑问是可以用来传输电压信号0…5(10)V 的。 电流信号传输比如 0(4)..20mA在电磁干扰较强的环境和需要传输较远距离的情况下，多年来人们比较喜欢使用标准的电流来传输信号。如果一个电流源作为发送电路，它提供的电流信号始终是所希望的电流而与电缆的电阻以及接触电阻无关。也就是说，电流信号的传输是不受硬件设备配置的影响的。同电压信号传输的方法正相反，由于接收电路低的输入阻抗和对地悬浮的电流源（电流源的实际输出阻抗与接收电路的输入阻抗形成并联回路）使得电磁干扰对电流信号的传输不会产生大的影响。 电流信号传输的结论：如果考虑到有电磁干扰比如电焊设备和其他信号发射设备，传输距离又必须很长，那么电流信号传输的方法是适合这种情况的（模拟信号传输）。实际上经常采用的电流传输方法有二线制和三线制方法。在这里将主要论述二线制方法，也叫电流回路方法。 电流回路的综合特性 - 简单的使用：如果信号发送电路和相联接的其他电路的工作电流保持常数不变，那么该工作电流和信号电流就可以通过同一根电缆来传输。人们只需用一个负载取样电阻，而电流在负载电阻上的电压降就可以作为有用的信号。当然还应该注意工作电压要足够高，以满足电流回路里所需要的电压降。 - 低廉的成本：与数字信号传输需要一个 AD 转换，一个单片机和一个合适的驱动电路相比，用简单的电流回路方法，人们只需要一条电缆，一个负载电阻和一个测量电压表。特别当对测量精度要求高的时候，二者产品成本的差别就更加明显了。 - 错误诊断：4-20mA 电流信号传输的优点除了传输距离远和抗干扰能力强外，还会自动提供出错信息。在一个经过校准的系统输出零信号时（输出端为电流 4mA），如果接收到的信号大于零毫安而小于4 毫安时，就说明此时系统一定有问题。如果接收到的电流信号为零，那么一定是电缆断了或者信号接收方面出了问题。如果电流信号超过 20mA 就意味着输入端方面的信号过载或者信号接收方面有问题。

8路模拟信号输入数值显示电路设计报告

单片机/微机接口课程设计说明书 题目： 8路输入模拟信号数值显示电路设计 系部：信息与控制工程学院 专业：电子信息工程 班级： 学生姓名: 学号: 指导教师: 2010年6 月21 日

目录 1 设计任务与要求 (1) 2 设计方案 (2) 3 系统硬件电路设计 (3) 3.1模拟信号采集电路 (3) 3.2数字处理模块电路 (3) 3.3数码显示模块电路 (4) 4 系统软件设计 (5) 4.1初始化程序 (5) 4.2主程序 (5) 4.3显示子程序 (5) 4.4模数转换测量子程序 (5) 5 检测与调试 (7) 6 设计结论 (8) 7 附录 (9) 附录一系统总设计图 (9) 附录二程序清单 (9) 8 参考文献 (14)

1 设计任务与要求 设计一个8路输入模拟信号数值显示电路，具体要求如下：1.1 8路模拟信号输入； 1.2 自动轮流显示通道模拟信号的数值； 1.3 最小分辨率为0.02V； 1.4 最大显示数值为255（输入为5V时）； 1.5 模拟输入最大值为5V； 1.6 可作为数字电压表使用。

2 设计方案 8路输入模拟信号数值显示电路由A/D转换、数据处理及显示控制等组成。根据设计要求，要求能同时输入8路模拟信号，故在本设计中采用8路的数模转换器ADC0809。由单片机AT8952提供控制信号控制ADC0809，并对采集到的数据进行处理，通过软件编程实现8路模拟信号电压数值自动轮流显示。为得到8路模拟信号的数值进行轮流显示，本设计中采用了四个数码管，通过软件直接译码，间接驱动4个共阳极数码管，并通过动态显示来轮流显示4个数码管。系统总体框图设计如图一所示： 图一系统总体设计框图

电流和电压信号的传输和处理

电流和电压信号的传输和处理 电流和电压输出信号有什么不同,选择哪一种好？流量仪表，温度仪表，压力仪表，液位仪表通常都采用4-20MA电流信号输出，下面我们先来介绍一下什么是电压，什么是电流。 电压:也称作电势差或电位差，是衡量单位电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差的物理量。其大小等于单位正电荷因受电场力作用从A点移动到B点所作的功，电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向。电压的国际单位制为伏特(V)，常用的单位还有毫伏(mV)、微伏(μV)、千伏(kV)等。 电流:是指电荷的定向移动。电源的电动势形成了电压，继而产生了电场力，在电场力的作用下，处于电场内的电荷发生定向移动，形成了电流。电流的大小称为电流强度（简称电流，符号为I），是指单位时间内通过导线某一截面的电荷量，每秒通过1库仑的电量称为1「安培」（A）。安培是国际单位制中所有电性的基本单位。除了A，常用的单位有毫安（mA）、微安(μA) 。 电流和电压输出信号有什么不同,选择哪一种好?在单片机控制的许多应用场合,都要使用变送器来将单片机不能直接测量的信号转换成单片机可以处理的电模拟信号，如电流变送器,压力变送器、温度变送器、流量变送器等。早期的变送器大多为电压输出型，即将测量信号转换为0-5V电压输出，这是运放直接输出,信号功率<0.05W,通过模拟/数字转换电路转换数字信号供单片机读取、控制。但在信号需要远距离传输或使用环境中电网干扰较大的场合，电压输出型传感器的使用受到了极大限制，暴露了抗干扰能力较差,线路损耗破坏了精度等等等缺点，而两线制电流输出型变送器以其具有极高的抗干扰能力得到了广泛应用。电压输出型变送器抗干扰能力极差，线路损耗的破坏,谈不上精度有多高,有时输出的直流电压上还叠加有交流成分，使单片机产生误判断，控制出现错误，严重时还会损坏设备，输出０－５Ｖ绝对不能远传，远传后线路压降大，精确度大打折扣。现在很多的ADC,PLC,DCS的输入信号端口都作成两线制电流输出型变送器4-20mA的,证明了电压输出型变送器被淘汰的必然趋势。 电流和电压输出信号有什么不同,选择哪一种好?电流输出型变送器的输出范围 常用的有0～20mA及4～20mA两种，电流变送器输出最小电流及最大电流时，分别代表电流变送器所标定的最小及最大额定输出值。下面以测量范围为以0～１００Ａ的电流变送器为例进行叙述。对于输出0～20mA的变送器0mA 电流对应输入０Ａ值，输出4～20mA的变送器4mA电流对应输入0Ａ值，两 类传感器的20mA电流都对应１００Ａ值。对于输出0～20mA的变送器，在 电路设计上我们只需选择合适的降压电阻，在A/D转换器输入接口直接将电阻

数据采集卡主要参数

数据采集(DAQ)，是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采非电量或者电量信号，送到上位机中进行分析，处理。数据采集系统是结合基于计算机或者其他专用测试平台的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。 ●通道数：就是板卡可以采集几路的信号，分为单端和差分。常用的有单端32路/差分16路、单端16路/差分8路 ●采样频率：单位时间采集的数据点数，与AD芯片的转换一个点所需时间有关，例如：AD转换一个点需要T = 10uS，则其采样频率f = 1 / T为100K，即每秒钟AD芯片可以转换100K的数据点数。它用赫兹（Hz），常有100K、250K、500K、800K、1M、40M等 ●缓存的区别及它的作用：主要用来存储AD芯片转换后的数据。有缓存可以设置采样频率，没有则不可以。缓存有RAM和FIFO两种:FIFO应用在数据采集卡上，做数据缓冲，存储量不大，速度快。RAM是随机存取内存的简称。一般用于高速采集卡，存储量大，速度较慢。 ●分辨率：采样数据最低位所代表的模拟量的值，常有12位、14位、16位等（12位分辨率，电压5000mV）12位所能表示的数据量为4096（2的12次方），即±5000 mV电压量程内可以表示4096个电压值，单位增量为（5000 mV）/ 4096=1.22 mV。分辨率与A/D 转换器的位数有确定的关系，可以表示成FS/2n。FS表示满量程输入值，n为A/D转换器的位数。位数越多，分辨率越高。 ●精度：测量值和真实值之间的误差，标称数据采集卡的测量准确程度，一般用满量程(FSR，full scale range)的百分比表示，常见的如0.05%FSR、0.1%FSR等，如满量程范围为0~10V，其精度为0.1%FSR，则代表测量所得到的数值和真实值之间的差距在10mv以内。 ●量程：输入信号的幅度，常用有±5V、±10V 、0~5V 、0~10V ，要求输入信号在量程内进行 ●增益：输入信号的放大倍数，分为程控增益和硬件增益，通过数据采集卡的电压放大芯片将AD转换后的数据进行固定倍数的放大。由两种型号PGA202 (1、10、100、1000) 和PGA203 (1、2、4、8)的增益芯片。 ●触发：可分为内触发和外触发两种，指定启动AD转换方式。

8路输入模拟信号数值显示电路的设计

8路输入模拟信号数值显示电路 功能 1.8路输入模拟信号数值显示电路 2.可以测量0~5CV的8路输入电压值，并在4位LED数码管上轮流显示或单路选择 3.显示。测量最小分辨率为0.019V，测量误差约为0.02V。 方案 按系统功能实现要求，决定控制系统采用A T89C52单片机，A/D转换采用ADC0809。系统除能确保实现要求的功能外，还可以方便地进行8路其他A/D转换量的测量、远程测量结果传送等扩展功能。数字电压表系统设计方案框图如图。 系统硬件电路的设计 8路输入模拟信号数值显示电路电路由A/D转换、数据处理及显示控制等组成，电路原理图如图所示。A/D 转换由集成电路0809完成。0809具有8路模拟输入端口，地址线（23~- 25脚）可决定对哪一路模拟输入作A/D转换。22脚为地址锁存控制，当输入为高电平时，对地址信号进行锁存。6脚为测试控制，当输入一个2uS宽高电平脉冲时，就开始A/D转换。7脚为A/D转换结束标志，当A/D转换结束时，7脚输出高电平。9脚为A/D转换数据输出允许控制，当OE脚为高电平时，A/D转换数据从该端口输出。10脚为0809的时钟输入端，利用单片机30脚的六分频晶振频率再通过14024二分频得到1MHz时钟。单片机的P1、P3.0~P3.3端口作为四位LED数码管显示控制。P3.5端口用作单路显示/循环显示转换按钮，P3.6端口用作

单路显示时选择通道。P0端口作A/D转换数据读入用，P2端口用作0809的A/D转换控制。 主程序 在刚上电时，系统默认为循环显示8个通道的电压值状态。当进行一次测量后，将显示每一通道的A/D 转换值，每个通道的数据显示时间为1S左右。主程序在调用显示子程序和测试之程序之间循环，主程序流程图见图。 开始 初始化 调用A/D转换子程序 调用显示子程序

传感器电流输出信号的处理重点

传感器电流输出信号的处理 电流信号在传输中具有抗干扰能力强、传输距离远等优点，被广泛应用。目前，传感器24V供电、4-20mA 电流输出，已经成为一种工业标准。传感器的电流输出方式有两线制（传感器用两根导线对外连接）、三 线制（传感器用三根导线对外连接）、四线制（传感器用四根导线对外接）。它们具有各自的特点，如果使用不当，会影响其功能，甚至不能正常工作。本文对它们的原理作出一些介绍，以便用户对传感器作出 正确地选型和使用。(关键词传输; 两线制；三线制；四线制) 1传输原理及技术指标 1.1 传输原理 1.1.1 终端连接 对于电流输出的传感器,在终端要把它变换成电压信号才能使用。如图1所示。 在图中1中Rr为负载电阻,它的大小决定转换成电压的大小,通常取值250Ω,把传感器输出的4-20mA电流转换成对应的1-5V电压。在实际使用中，测控设备也有内阻，多少会产生一些分流。因此，Is不是完全流经Rr。一般情况下，测控设备的内阻都很大，几乎不产生分流，Rr可按常规取值。在个别测控设备内阻较小的情况下，可适当提高Rr的取值，以达到转换相应电压的要求。 有些终端模块有电流输入接口（转换电阻Rr在模块内部）。使用时，可把电流信号直接接入模块。如图2所示。由上所述,在电流传输的终端接法中，有外置电阻和内置电阻两种接法。在以后解说中，如无特殊说明，均以外置电阻为例。 1.1.2 与电压输出传感器的比较

图3和图4是电流输出传感器和电压输出传感器的应用原理图。图中的传感头和变送器合称为传感器。由两图相比可以看出，电流输出的传感器在变送器内部多一个电压-电流转换器，在接收终端多了一个电流-电压转换器。这么做主要是为了把电压传输变为电流传输。因为电流传输比电压传输有很多优点。下面对电流传输和电压传输作出分析。 电压输出的传感器和三线制电流输出的传感器可以共同建立图5的传输电路模型。 图中: Ro-传感器输出内阻 Rs-输出导线电阻 Rr-负载电阻 Rd-地线电阻 Uo-传感器输出电压 Us-Rs上的压降 Ur-Rr上的压降 Ud-Rd上的压降 Ig-传感器的工作电流 Is-传感器的输出电流

各种电压电流采样电路设计

常用采样电路设计方案比较 配电网静态同步补偿器（DSTATCOM）系统总体硬件结构框图如图2-1所示。由图2-1可知DSTATCOM的系统硬件大致可以分成三部分，即主电路部分、控制电路部分、以及介于主电路和控制电路之间的检测与驱动电路。其中采样电路包括3路交流电压、6路交流电流、2路直流电压和2路直流电流、电网电压同步信号。3路交流电压采样电路即采样电网三相电压信号；6路交流电流采样电路分别为电网侧三相电流和补偿侧三相电流的电流采样信号；2路直流电压和2路直流电流的采样电路DSTATCOM的桥式换流电路的直流侧电压信号和电流信号；电网电压同步信号采样电路即电网电压同步信号。 信号调 理TMS320 LF2407A DSP 键盘显示 电路电压电流信号驱动电路保护电路 控制电路检测与驱动 电路主电路 图2-1 DSTATCOM系统总体硬件结构框图 1.1常用电网电压同步采样电路及其特点 1.1.1 常用电网电压采样电路1 从D-STATCOM的工作原理可知，当逆变器的输出电压矢量与电网电压矢量幅值大小相等，方向相同时，连接电抗器内没有电流流动，而D-STATCOM 工作在感性或容性状态都可由调节以上两矢量的夹角来进行控制，因此，逆变器输出的电压矢量的幅值及方向的调节都是以电网电压的幅值和方向作为参考的，因此，系统电压与电网电压的同步问题就显得尤为重要。

图2-2 同步信号产生电路1 从图2-2所示同步电路由三部分组成，第一部分是由电阻、电容组成的RC滤波环节，为减小系统与电网的相位误差，该滤波环节的时间常数应远小于系统的输出频率，即该误差可忽略不计。其中R5=1K ，C4=15pF，则时间常数错误！未找到引用源。<

8路开关信号显示电路

电子课程设计 ------8路开关信号显示电路 学院：电子信息工程学院 专业、班级：自动化091502班 姓名：孙艳林 学号：200915040223 指导教师：李小松 2011年12月

8路开关信号显示电路 一．设计任务与要求 设计一个用5根导线（1根数据线，3根数据选择线，地线）分时传输8路开关信号的电路。要求在发送端发送开关信号，在接收端用发光二极管显示开关的闭合与断开。 二．总体框图 2.1题目分析 根据题意，若要以5根导线传输8路信号，需要在发送端将并行。的8路信号转换成串行信号输出，再在接收端将串行信号转换为并行信号。所以，在前面所学过的器件中，可以使用8选1数据选择器实现并-串转换，使用3线-8线译码器实现串-并转换，8选1数据选择器的数据选择信号与3线-8线译码器的译码输入信号相连，并周期输入数据选择信号，实现8位开关数据的5线传输。其原理图如图2-1所示。 图2-1 8路开关信号显示电路原理图 本电路的核心部分是数据选择器和3线-8线译码器。若有开关打开则给数据选择器一个高电平，在数据选择信号的作用下，将其传输给译码器，这样便把并行信号转换成为串行信号，译码器在相同的选择信号作用下，将其转换为并行信号输出，则显示电路便可以显示开关的通断了。 2.2.模块功能简介 1.开关选择电路：用于产生8路开关信号，若开关闭合，则产生低电平信号，若开关断开，则产生高电平信号。 2.8选1数据选择器：将送入的并行信号转换为串行信号输出。 3.3线-8线译码器：将送入的串行信号转换成为并行信号输出。

4.多谐振荡器：用来产生矩形脉冲信号。该电路也可以由信号发生器、施密特触发器或单稳态触发器代替，但是信号发生器体积太大，并且还要接220V交流电源，使用起来不太方便;施密特触发器和单稳态触发器使用时需要加入触发脉冲，较多谐振荡器复杂，所以相比较而言用多谐振荡器较好。 5.计数器：用来产生数据选择信号。 6.显示电路：用来显示开关闭合和断开的情况。 三．选择器件 3.1 8选1数据选择器74LS151 （1）逻辑功能：根据地址码（ABC）的要求，从多路输入信号（ D-7D）中 选择其中一路输出，即其具有8个信号输入，一对互补输出信号Y和W，三个数据选择信号，一个使能信号G。当G=0且输入信号和选择信号的最小项相同时，Y输出高电平，若G=1，则Y输出低电平。 （2）74LS151逻辑功能表如表3-11所示。 （3）74LS151逻辑符号如图3-12所示。

-mA电流信号转成-V或-V电压信号

-mA电流信号转成-V或-V电压信号

————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：

4-20mA电流信号转成0-5V或0-10V电压信号 1、电流信号转成电压信号，或电压信号转成电流信号，实质就是信号传输中的阻抗变换问题； 2、信号传输阻抗匹配，就是满足信号源输出最大信号能量的条件； 3、信号传输阻抗匹配，就是信号传输能流最大、衰减最小、畅通无阻、失真变形最小； 4、电流信号转成电压信号，就是低阻抗传输转换为高阻抗传输； 5、这种阻抗变换，一定要通过阻抗变换设备、阻抗变换电路来实现； 6、常用阻抗变换的设备有阻抗变换变压器，例如音响系统的输入输出变压器； 7、常用阻抗变换电路，如射极输出电路，在模拟电子电路中经常用作输出级、输入级、中间转换级等； 8、超高频闭路电视系统，信号分流用的三通、四通分配器，就是信号匹配阻抗转换器，通过它实现闭路电视系统的阻抗匹配，否则信号将受阻传不出去，或信号失真变形；9、4-20mA电流信号转成0-5V或0-10V电压信号，用什么样的阻抗变换电路、设备，关键看信号的性质，是高频还是低频，是交流还是直流； 10、这种在电流信号回路中串入电阻的方法，是错误的，不可取的，是不懂信号传输匹配意义的做法； 并电阻没问题的,我们经常这样转化,加250欧姆电阻转换成1-5V,加500欧姆电阻转换成2-10V,至于0-1V,0-2V这两个范围几乎不用,完全能够达到控制要求 简单化:4-20MA的信号输出并联一个315欧姆的电阻，就可以转换为1.3-6.3伏的电压信号.再串联两只二极管(降压1.3),就可以转换为0-5伏的电压信号. 推荐4个实用的4-20mA输入/0-5V输出的I／V转换电路 一、最简单的4～20mA输入/1～5V输出的I／V转换电路应用示意图

电压信号与电流信号的区别

电压信号与电流信号的区别 工业上通常用电压0…5(10)V 或电流0(4)…20mA 作为模拟信号传输的方法，也是被程控机经常采用的一种方法。那么电压和电流的传输方式有什么不同，什么时候采用什么方法，下面将对此进行简要介绍。 电压信号传输比如0…5(10)V如果一个模拟电压信号从发送点通过长的电缆传输到接收点，那么信号可能很容易失真。原因是电压信号经过发送电路的输出阻抗，电缆的电阻以及接触电阻形成了电压降损失。由此造成的传输误差就是接收电路的输入偏置电流乘以上述各个电阻的和。 如果信号接收电路的输入阻抗是高阻的，那么由上述的电阻引起的传输误差就足够小，这些电阻也就可以忽略不计。要求不增加信号发送方的费用又要所提及的电阻可忽略，就要求信号接收电路有一个高的输入阻抗。如果用运算放大器OP 来做接收方的输入放大器，就要考虑到此类放大器的输入阻抗通常是小于电流回路的综合特性 - 简单的使用：如果信号发送电路和相联接的其他电路的工作电流保持常数不变，那么该工作电流和信号电流就可以通过同一根电缆来传输。人们只需用一个负载取样电阻，而电流在负载电阻上的电压降就可以作为有用的信号。当然

还应该注意工作电压要足够高，以满足电流回路里所需要的电压降。 - 低廉的成本：与数字信号传输需要一个AD 转换，一个单片机和一个合适的驱动电路相比，用简单的电流回路方法，人们只需要一条电缆，一个负载电阻和一个测量电压表。特别当对测量精度要求高的时候，二者产品成本的差别就更加明显了。 - 错误诊断：4-20mA 电流信号传输的优点除了传输距离远和抗干扰能力强外，还会自动提供出错信息。在一个经过校准的系统输出零信号时（输出端为电流4mA），如果接收到的信号大于零毫安而小于 4 毫安时，就说明此时系统一定有问题。如果接收到的电流信号为零，那么一定是电缆断了或者信号接收方面出了问题。如果电流信号超过20mA 就意味着输入端方面的信号过载或者信号接收方面有问题。 - 长距离传输：传输距离与发送信号端的驱动能力和电缆的电阻以及接收端的测量电阻（负载电阻）有关。如果在信号传输的电缆中也要安装测量仪表，那么负载电阻还应该考虑到测量仪表的输入阻抗和监测记录仪表的输入阻抗。这些仪表常常因为成本低廉和无需外加电源而与集成电路一样共同连接在电流回路中并从4mA 中直接获得工作电源。因此在电路设计时要考虑到电流源回路的带载能力。 理论上讲，内阻抗无穷大，能够输出一定电流信号的电

八路输入模拟信号的数值显示电路

八路输入模拟信号的数值显示电路 作品简介 八路输入模拟信号的数值显示电路由以下几部分组成：电源部分，模数转换部分，主控部分，数码显示部分，驱动单元这五个主要单元。电源部分是由220V电压通过变压器变压变成±12V的正弦波，在经过全桥电路和滤波电容在经过7805后变成5V固定电压，数模转换部分是由ADC0809数模转换模块提供，它的采样频率为8位、是一种以逐次逼近原理进行模—数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址锁存译码后的信号，只选通8个模拟输入信号中的一个进行A/D转换，主控电路有单片机STC89C52组成，它是整个电路的核心。而数码显示电路是由4位共阳极数码管提供，驱动部分采用PNP型的三极管来驱动数码管。74LS74作为四分频使用,来提供ADC0809的时钟。

引言部分 智能仪器是计算机技术和测量仪器结合的产物，是含有微计算机或微处理器的测量仪器，由于他拥有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能，具有一定智能作用，因而被称之为智能仪器。 智能仪器的出现，极大地扩充了传统仪器的应用范围。智能仪器实质上是一种硬件和软件的结合设计，并且充分利用了软件技术的强大功能，它把仪器的主要功能集中放在程序存储器ROM中，因而，当需要增加功能时，不需要全面改变硬件设计，而只要修改存放在ROM中的软件内容就可以很放便地改变仪器的功能。智能仪器凭借其体积小、功能强、功耗低等优势，迅速地在家用电器、科研单位和工业企业中得到了广泛的应用。 因此单片机的应用使智能仪器具有以下功能特点： 1、具有友好的人—机对话能力。 2、自动矫正零点满度和切换量程。 3、多点快速检测。 4、自动修正各类测量误差。 5、数字滤波。 6、数据处理。 7、各种控制规律。 8、多种输出形式。 9、数据通信。10、自诊断和故障监控。11、掉电保护。 模数转换：把连续变化的模拟量转化为在时间和幅值上离散的数字量。 模数转换器：实现模数转换的电路或器件，又称A/D转换器或ADC。 ADC是模拟量和数字量之间不可缺少的桥梁。A/D转换器在数字控制系统中拥有重要的地位。A/D转换器将各种模拟信号转换为抗干扰性更强的数字信号，直接进入数字计算机上进行处理，存储并产生数字控制信号。 1 总体方案： 把ADC0809的ALE的引脚置为高电平，地址锁存与译码器将A， B，C 三条地址线的地址信号进行锁存，经过一段延时，然后把ALE的引脚设为低电平。接着把START引脚置为高电平，经过一段延时，然后置为低电平，再经过一段延时，此时开始模数转换。当OE为高电平时。把转换好的数字量存放在内存某单元中，然后把OE置为低电平，延时，用这种方式依次把八个通道的模拟量转换为数字量存放在假设的某个单元中。当单片机接收到ADC0809的转换结束性号信号后(既OE为低电

4-20mA-0-5V转换电路

4-20mA/0-5V转换电路讨论专题 作者：佚名来源：本站整理发布时间：2009-11-20 16:36:11 为了满足模拟前端设计的需要，本专区特此推出模拟前端设计应用专题进行讨论。希望模拟高手或有经验的工程师们进来一起讨论和分享设计心得。这只是我们微控技术论坛的模拟前端一个新的开端，也是新的一个尝试。同时我们也会结合MSP430单片机、ADC前端电路一起结合讨论。 以下是我们开始的第一个专题：<<关于4-20mA/0-5V转换电路>>，大家可以就这个话题发表你的成功设计经历和成功硬件电路....。 引言<<4～20mA传感器数据处理新途径>> 秦严定迟文焕 在单片机控制的许多应用场合，都要使用传感器来将单片机不能直接测量的信号转换成单片机可以处理的电模拟信号，如压力传感器、温度传感器、流量传感器等。早期的传感器大多为电压输出型，即将测量信号转换为0-5V电压输出，通过模拟数字转换电路转换为数字信号供单片机读取、控制。但在信号需要远距离传输或使用环境中电网干扰较大的场合，电压输出型传感器的使用受到了限制，暴露了抗干扰能力较差等缺点，而电流输出型传感器以其具有较高的抗干扰能力得到了广泛应用。 电压输出型压力传感器抗干扰能力差，有时输出的直流电压上还叠加有交流成分，使单片机产生误判断，控制出现错误，严重时还会损坏设备。 如测压范围为以0～35Mpa的输出压力传感器为例进行叙述。对于输出0～20mA的传感器0mA电流对应0MPa压力值，输出4～20mA的传感器4mA电流对应0MPa压力值，两类传感器的20mA电流都对应35MPa压力值。对于输出0～20mA的传感器，在电路设计上我们只需选择合适的降压电阻，通过A/D转换器直接将电阻上的电压转换为数字信号即可，电路调试及数据处理都比较简单。对于输出4～20mA的传感器，电路调试及数据处理上都比较烦琐。但这种传感器能够在传感器线路不通时，通过是否能检测到正常范围内的电流，判断电路是否出现故障，因此使用更为普遍。 关于4～20mA电流变送器的工业控制应用，摘自<<世界电子元器件>> 德州仪器公司提供 4~20mA电流环工作原理 在工业现场，用一个仪表放大器来完成信号的调理并进行长线传输，会产生以下问题：第一，由于传输的信号是电压信号，传输线会受到噪声的干扰；第二，传输线的分布电阻会产生电压降；第三，在现场如何提供仪表放大器的工作电压也是个问题。 为了解决上述问题和避开相关噪声的影响，我们用电流来传输信号，因为电流对噪声并不敏感。4～20mA的电流环便是用4mA表示零信号，用20mA表示信号的满刻度，而低于4mA高于20mA的信号用于各种故障的报警。 4～20mA电流环有两种类型：二线制和三线制。当监控系统需要通过长线驱动现场的驱动器件如阀门等时，一般采用三线制变送器，这里XTR位于监控的系统端，由系统直接向XTR 供电，供电电源是二根电流传输线以外的第三根线。二线系统是XTR和传感器位于现场端，由于现场供电问题的存在，一般是接收端利用4～20mA的电流环向远端的XTR供电，通过4～20mA来反映信号的大小。

4-20mA电流信号转成0-5V电压信号

LM324组成的4－20mA输入/5V输出的I/V转换电路 解决上面问题的简单方法是在单片机输入之前配置一个由运算放大器组成的缓冲处理电路，见图2。 增加这级运算放大器可以起到对零点的处理会变得更加方便，无需耗用单片机的内部资源，尤其单片机是采用A／D接口来接受这种零点信号不为零电压的输入时，可以保证A/D转换位数的资源能够全部应用于有用信号上。 以4～20mA 例，图中的RA0是电流取样电阻，其值的大小主要受传感变送器供电电压的制约，当前级采用24V供电时，RA0经常会使用500Ω的阻值，对应20mA 的时候，转换电压为10V，如果仅仅需要最大转换电压为5V，可以取RA0=250Ω。这时候，传感变送器的供电只要12V就够用了。因为即使传送距离达到1000米，RA0最多也就几百Ω而已。□ォ<。)#)))≦ 同时，线路输入与主电路的隔离作用，尤其是主电路为单片机系统的时候，这个隔离级还可以起到保护单片机系统的作用。 图2 采用的是廉价运放LM324，其对零点的处理是在反相输入端上加入一个调整电压，其大小恰好为输入4mA时在RAO上的压降。有了运算放大器，还使得 RAO的取值可以更加小，因为这时信号电压不够大的部分可以通过配置运放的放大倍数来补足。这样，就可以真正把4～20mA电流转换成为0～5V电压了。 使用运算放大器也会带来一些麻烦，尤其在注重低成本的时候，选择的运放

往往是最最廉价的，运放的失调与漂移，以及因为运放的供电与单片机电路供电的稳定性，电源电压是否可以保证足够稳定，运放的输入阻抗是否对信号有分流影响，以及运放是否在整个信号范围内放大特性平坦，如此等等，造成这种廉价电路的实际效果不如人意。 而最大的不如人意之处还是在零点抵消电路上，随着信号电流的变化，运放的反相端的电压总是会与零点调整电压发生矛盾，就是这个零点电压也在随着运放输出的变化而变化，只不过由于有了信号有用电压的存在，而在结果中不容易区分而已。这种现象最容易造成非线性加大。虽然可以在单片机里采用软件校正来纠正，但是，就具体措施而言，这样做需要增加编程人员不少的工作量，而且需要多点采集数据来应对。