模拟量模块的使用及信号的采集与处理
模拟量模块的使用及信号的采集与处理
一、实验目的
1、熟悉可编程序控制器的工作原理、主要参数、硬件结构、模块特性、安装配置及指令系统、程序设计、调试方法。
2、熟悉S7-300模拟量模块的工作原理，掌握硬件安装接线的方法及软件的设置及编程。
3、掌握模拟量模/数、数/模转换的原理，输入输出编程方法及STEP7开发环境的使用。
二、实验要求
1、器材需求：
装有Step-7的计算机，S7-300 PLC（包括电源模块、CPU模块、通信模块和至少一个模拟量模块），数字万用表、PLC实验台及实验用导线若干。
2、以尽可能直观的方式验证模拟量输入、输出模块的结果及精度。
三、实验原理
通过PLC模拟量模块采集0-10V模拟电压再输出的方式，验证其模拟量模块的转换速度及精度。
模拟量输出框图：
图3-1 模拟量输出框图
四、实验步骤
1、接线
本实验除了PLC的电源模块、CPU模块和通信模块，输入/输出模块只用到模拟量模块SM334。模拟量I/O模块SM334有两种规格，一种是有4模入/2模出的模拟量模块，其输入、输出精度为8位，另一种也是有4模入/2模出的模拟量模块，其输入、输出精度为12位。
SM334模块输入测量范围为0～10 V或0～20 mA，输出范围为0～10 V或0～20 mA。它的I/O测量范围的选择是通过恰当的接线而不是通过组态软件编程设定的。与其它模拟量模块不同，SM334没有负的测量范围，且精度比较低。
本实验的I/O模块选用SM334AI4/AO2x12bit模拟量模块，输入信号为实验台提供的0-10V连续可调直流电源，SM334 AI4/AO2x12bit模块的原理图如下：
图3-1 SM334 AI4/AO2x12bit示意图
接线方法：将模块的电位参考端和每个通道的电位参考端接地（或电源负
极），将所选输入通道的输入端接到实验台0-10V直流电源的正极，并用数字万用表测量输入的模拟电压值和SM334 AI4/AO2x12bit模块模出口的电压值。
电压电流模拟值表示：
系统字电压量程系统字电流量程
范
围十进制十六进制1V~5V 0V~10V
界
限
十进制十六进制0~20mA 4~20mA
32767 7FFF 5.741 11.852 上
溢32767 7FFF 23.70 22.96 上
溢
32512 7F00 32512 7F00
32511 7EFF 5.704 11.759 过
冲
范
围32511 7EFF 23.52 22.81 过
冲
范
围
27649 6C01 27649 6C01
27648 6C00 5 10 标
称
范
围27648 6C00 20 20 标
称
范
围
20736 5100 4 7.5 20736 5100 15 16
1 1 1.1447 0.3617 1 1 0.7234 4.5787 0 0 1 0 0 0 0 4
-1 FFFF
不支持
负值下
冲
范
围
-1 FFFF 下
冲
范
围
-4864 ED00 0.296 -4864 ED00 -3.52 1.185
-4865 ECFF 下
溢-4865 ECFF 下
溢
-32678 8000 -32678 8000
2、硬件组态
STEP7编程环境要求对所需模块进行硬件组态，本实验组态如下：
图3-2 S7-300硬件组态图
3、SM334AI4/AO2x12bit模块的参数设置
通用模拟量输入/输出模块SM334 AI4/AO2x12bit(6ES7 334-0KE00-0AB0)，该模块有4输入通道（默认地址：PIW304-PIW311）、2输出通道(默认地址：PQW304-PQW307)，测量范围：0～10V电压、0～10KΩ电阻或Pt 100），输出范围0～10V电压值或4～20mA电流值。
（1） Addresses：地址设置
输入/输出通道地址设为系统缺省值（System default）：
图3-3 SM334AI4/AO2x12bit地址设置
（2）Inputs：输入设置
测量信号类型（Measuring Type）：将所需通道设为E（电压），其他通道关闭。
测量信号范围（Measuring Range）：SM334 AI4/AO2x12bit模块默认0～10V。
积分时间（Integration Time:）：设为20ms
图3-4 SM334AI4/AO2x12bit输入设置
（3）Outputs：输出设置
输出信号类型（Type of Outpus）：设为E（电压）
输出信号范围（Outpu Range）：系统默认0～10V
图3-5 SM334AI4/AO2x12bit输出设置
3、程序梯形图
图3-6 程序梯形图
五、实验结果及分析
本实验记录了11组模入/模出的输入电压和输出电压的值，结果如下：
标号标准电压源/V PLC输出值/V 系统十六进制误差值/V 误差率/%
1 0 0 0000 0 0
2 0.68 0.67 0750 -0.01 1.47
3 1.30 1.29 0e10 -0.01 0.769
4 2.36 2.3
5 1970 -0.01 0.424
5 3.17 3.1
6 2240 -0.01 0.315
6 4.8
7 4.86 3490 -0.01 0.205
7 5.26 5.25 3868 -0.01 0.190
8 6.79 6.78 4948 -0.01 0.147
9 7.57 7.56 51a8 -0.01 0.132
10 8.66 8.65 5d80 -0.01 0.115
11 9.43 9.42 65b8 -0.01 0.106
表5-1 实验结果数据
1、SM334 AI4/AO2x12bit模入/模出模块转换精度为12bit，分辨率为错误！未找到引用源。。
2、由上表可以看出，模出的输出结果与实际值一直相差-0.01V，猜测可能为零点误差。最大误差率:1.47%,最小误差率：0.00%。
3、与其它模拟量模块不同，SM334没有负的测量范围，且转换精度比较低。
六、实验感想及体会
S7-300模拟量模块是内部带有光电隔离的模/数、数/模转换的模入/模出模块，能采集测量电压、电流、压力、温度、湿度等多种模拟量信号，以4~20mA 电流或0-5V、0-10V、-10-10V电压值信号采集或输出。
根据S7-300模拟量模块的不同，其精度和分辨率差也存在差异。本实验是用最直接、最简单的方式验证了S7-300的模拟量模块。
通过本次实验，我对S7-300的模拟量模块的工作原理有了更深一步的了解，更多的掌握了S7-300的整体功能。
参考文献
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[9] 孟晓芳等.西门子系列变频器及其工程应用[M].机械工业出版社，2008.8
数字信号处理期末试卷!
数字信号处理模拟试题一 一、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1.在对连续信号均匀采样时，要从离散采样值不失真恢复原信号，则采样角频率Ωs与信号最高截止频率Ωc应满足关系（A ） A.Ωs>2Ωc B.Ωs>Ωc C.Ωs<Ωc D.Ωs<2Ωc 2.下列系统（其中y(n)为输出序列，x(n)为输入序列）中哪个属于线性系统？（D） A.y(n)=y(n-1)x(n) B.y(n)=x(n)/x(n+1) C.y(n)=x(n)+1 D.y(n)=x(n)-x(n-1) 3.已知某序列Z变换的收敛域为5>|z|>3，则该序列为（D ） A.有限长序列 B.右边序列 C.左边序列 D.双边序列 4.实偶序列傅里叶变换是（A ） A.实偶序列 B.实奇序列 C.虚偶序列 D.虚奇序列 5.已知x(n)=δ(n)，其N点的DFT［x(n)］=X(k)，则X(N-1)=（B） A.N-1 B.1 C.0 D.-N+1 6.设两有限长序列的长度分别是M与N，欲通过计算两者的圆周卷积来得到两者的线性卷积，则圆周卷积的点数至少应取（B ） A.M+N B.M+N-1 C.M+N+1 D.2(M+N) 7.下面说法中正确的是（C） A.连续非周期信号的频谱为周期连续函数 B.连续周期信号的频谱为周期连续函数 C.离散非周期信号的频谱为周期连续函数 D.离散周期信号的频谱为周期连续函数 8.下列各种滤波器的结构中哪种不是IIR滤波器的基本结构？（C ） A.直接型 B.级联型 C.频率抽样型 D.并联型 9.下列关于FIR滤波器的说法中正确的是（C） A.FIR滤波器容易设计成线性相位特性
PL对模拟量数据的计算方法(114)
PLC对模拟量数据的计算方法 可编程控制器(简称PLC) 是专为在工业环境中应用而设计的一种工业控制用计算机, 具有抗干扰能力强、可靠性高、体积小等优点, 是实现机电一体化的理想装置, 在各种工业设备上得到了广泛的应用, 在机床的电气控制中应用也比较普遍, 这些应用中常见的是将PLC 用于开关量的输入和输出控制。 随着PLC技术的发展, 它在位置控制、过程控制、数据处理等方面的应用也越来越多。本文将谈论利用PLC处理模拟量的方法, 以对机床液压系统工作压力的检测处理为例, 详细介绍PLC处理模拟量的各重要环节, 特别是相关软件的设计。为利用PLC全面地实现对机床系统工作参数的检测打下技术基础; 为机床故障的判断、故障的预防提供重要的数据来源。 1 PLC采集、处理模拟量的一般过程 在PLC组成的自动控制系统中, 对物理量(如温度、压力、速度、振动等) 的采集是利用传感器(或变送器) 将过程控制中的物理信号转换成模拟信号后, 通过PLC提供的专用模块, 将模拟信号再转换成PLC可以接受的数字信号, 然后输入到PLC中。由于PLC保存数据时多采用BCD码的形式, 所以经过A /D专用模块的转换后, 输入到PLC的数据存储单元的数据应该是一个BCD 码。整个数据传送过程如图1所示。 图1 PLC采集数据的过程图 PLC对模拟量数据的采集, 基本上都采用专用的A /D模块和专用的功能指令相配合, 可以让设计者很方便地实现外部模拟量数据的实时采集, 并把采集的数据自动存放到指定的数据单元中。经过采集转换后存入到数据单元中的BCD码数字, 与物理量的大小之间有一定的函数关系, 但这个数字并不与物理量的大小相等, 所以, 采集到PLC中的数据首先就需 要进行整定处理, 确定二者的函数关系, 获得物理量的实际大小。通过整定后的数据, 才是实时采集的物理量的实际大小, 然后才可以进行后序的相关处理, 并可根据需要显示输出数据, 整个程序设计的流程图如图2所示。
线性光耦原理与电路设计,4-20mA模拟量隔离模块,PLC采集应用
1. 线形光耦介绍 光隔离是一种很常用的信号隔离形式。常用光耦器件及其外围电路组成。由于光耦电路简单，在数字隔离电路或数据传输电路中常常用到，如UART协议的20mA电流环。对于模拟信号，光耦因为输入输出的线形较差，并且随温度变化较大，限制了其在模拟信号隔离的应用。 对于高频交流模拟信号，变压器隔离是最常见的选择，但对于支流信号却不适用。一些厂家提供隔离放大器作为模拟信号隔离的解决方案，如ADI的AD202，能够提供从直流到几K的频率内提供0.025%的线性度，但这种隔离器件内部先进行电压-频率转换，对产生的交流信号进行变压器隔离，然后进行频率-电压转换得到隔离效果。集成的隔离放大器内部电路复杂，体积大，成本高，不适合大规模应用。 模拟信号隔离的一个比较好的选择是使用线形光耦。线性光耦的隔离原理与普通光耦没有差别，只是将普通光耦的单发单收模式稍加改变，增加一个用于反馈的光接受电路用于反馈。这样，虽然两个光接受电路都是非线性的，但两个光接受电路的非线性特性都是一样的，这样，就可以通过反馈通路的非线性来抵消直通通路的非线性，从而达到实现线性隔离的目的。 市场上的线性光耦有几中可选择的芯片，如Agilent公司的HCNR200/201，TI子公司TOAS的TIL300，CLARE的LOC111等。这里以HCNR200/201为例介绍2. 芯片介绍与原理说明 HCNR200/201的内部框图如下所示 其中1、2引作为隔离信号的输入，3、4引脚用于反馈，5、6引脚用于输出。 1、2引脚之间的电流记作IF，3、4引脚之间和5、6引脚之间的电流分别记作IPD1和IPD2。输入信号经过电压-电流转化，电压的变化体现在电流IF上，IPD1和IPD2基本与IF成线性关系，线性系数分别记为K1和 K2,即 K1与K2一般很小（HCNR200是0.50%），并且随温度变化较大（HCNR200的变化范围在0.25%到0.75%之间），但芯片的设计使得 K1和K2相等。在后面可以看到，在合理的外围电路设计中，真正影响输出/输入比值的是二者的比值K3,线性光耦正利用这种特性才能达到满意的线性度的。
数字信号处理期末试卷(含答案)全..
数字信号处理期末试卷(含答案) 一、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在括号内。 1.若一模拟信号为带限，且对其抽样满足奈奎斯特采样定理，则只要将抽样信号通过( )即可完全不失真恢复原信号。 A.理想低通滤波器 B.理想高通滤波器 C.理想带通滤波器 D.理想带阻滤波器 2．下列系统（其中y(n)为输出序列，x(n)为输入序列）中哪个属于线性系统？( ) A.y(n)=x 3(n) B.y(n)=x(n)x(n+2) C.y(n)=x(n)+2 D.y(n)=x(n 2) 3.．设两有限长序列的长度分别是M 与N ，欲用圆周卷积计算两者的线性卷积，则圆周卷积的长度至少应取( )。 A ．M+N B.M+N-1 C.M+N+1 D.2(M+N) 4.若序列的长度为M ，要能够由频域抽样信号X(k)恢复原序列，而不发生时域混 叠现象，则频域抽样点数N 需满足的条件是( )。 A.N ≥M B.N ≤M C.N ≤2M D.N ≥2M 5.直接计算N 点DFT 所需的复数乘法次数与( )成正比。 A.N B.N 2 C.N 3 D.Nlog 2N 6.下列各种滤波器的结构中哪种不是FIR 滤波器的基本结构( )。 A.直接型 B.级联型 C.并联型 D.频率抽样型 7.第二种类型线性FIR 滤波器的幅度响应H(w)特点( )： A 关于0=w 、π、π2偶对称 B 关于0=w 、π、π2奇对称 C 关于0=w 、π2偶对称 关于=w π奇对称 D 关于0=w 、π2奇对称 关于=w π偶对称 8.适合带阻滤波器设计的是： （ ） A )n N (h )n (h ---=1 N 为偶数 B )n N (h )n (h ---=1 N 为奇数 C )n N (h )n (h --=1 N 为偶数
0-10V模拟量采集模块,模数转换器
C2000 MDV8为通道隔离增强型智能模拟量数字量采集器，8路24位高精度电压型模拟量输入（量程为-10V~10V），采用通道隔离、全差分输入、插补输出设计，确保设备适用于更加复杂的环境。2路数字量（干接点）输入，RS485接口光电隔离和电源隔离技术，有效抑制闪电，雷击，ESD和共地干扰。且支持用户标定，满足了几乎所有情况对精度的要求。为系统集成商、工程商集成了标准的Modbus RTU协议。通过RS-485即可实现对远程模拟量和开/关设备的数据采集和控制。下层设备通常有接近开关、机械开关、按钮、光传感器、LED以及光电开关等数字量开关设备及PH、电导计、温度计、湿度计、压力计、流量计、启动器和阀门等模拟量设备。 特点： →8路模拟量（电压量）输入； →2路数字量干接点输入； →I/O与系统完全隔离； →AI分辨率：24位； →AI输入通道采取全差分输入，支持标定，插补输出； →模拟量输入通道之间完全隔离，隔离度350VDC； →AI输入测量范围：-10V~10 V ； →采用Modbus RTU通信协议； →RS485通信接口提供光电隔离及每线600W浪涌保护； →电源具有过流过压保护和防反接功能； →安装方便。 1.2 技术参数 模拟量接口AI 8路差分输入 AI分辨率24bit AI量程-10V~10 V（可标定）AI通道隔离度350V DC AI输入阻抗1MΩ 数字量输入接口 DI 2路干接点输入 DI保护过压小于240V ，过流小于80mA 串口通讯参数接口类型RS-485 波特率1200~115200bps 数据位8
奇偶校验 None 停止位 1 流量控制 None 通信协议 Modbus RTU 串口保护 串口ESD 保护 1.5KV 串口防雷 600W 串口过流，过压 小于240V ，小于80mA 电源参数 电源规格 9-24VDC (推荐12VDC) 电流 100mA@12VDC 浪涌保护 1.5kW 电源过压，过流 60V ，500mA 工作环境 工作温度、湿度 -25~85℃，5~95%RH ，不凝露 储存温度、湿度 -60~125℃，5~95%RH ，不凝露 其他 尺寸 72.1*121.5*33.6mm 保修 5年质保 MDV8外观
AO模拟量输出模块
AO 模拟量输出模块 产品特点 用途 作用 典型应用 工业级:可编程控制器/运动控制器/通信设备/楼宇自动化控制器商用级:家电产品控制板/小型电子产品控制器/安防设备。 技术参数 应用指南 控制侧电压范围额定值的±20%控制侧电流范围额定值的±15%控制侧电压范围 3.3V 或5.0V 信号模式(二种)PWM 型或D/A 型介质耐压(隔离型) 1500VAC，50/60Hz，1min 贮存温度-20～65℃ 设备侧电压极限额定值的120%@5min 内设备侧电流极限额定值的120%@5min 内 输出信号电压型0～10V 电流型0～20mA 信号精度±1% 绝缘电阻(隔离型) D3型:≥1000MΩ(500VDC) 工作温度 -20～60℃ 1、系列模快化的封裝尺寸一致 外尺寸统一为20.0x 12.5x 5.0mm 窄型封装。2、电气引脚规范一致,,基本上可实现Pin 对Pin 引脚间距统一为2.54mm(0.1英寸)，4引脚。3、外壳带卡扣,可采用插座拔插安装 4、具有隔离(高抗干扰)和非隔离信号选择 5、密封封装,防潮,防水,防尘,宽工作温度 6、颜色:橙黄色 1、用于控制芯片电路与外部设备的模拟信号输入转换。 2、适用于可调电压、可调电流等要求模拟量信号，例如电机 调速、温度调节等的场合上使用。 1、控制侧输入信号有二种选择: (1)D/A 型信号。输入是不隔离的信号:0~3.3/5V 模拟量电压输出转换。 (2)PWM 驱动。PWM 型为隔离信号的脉冲宽度调节输出，频率为1-30KHz 均可（标准为5KHz)。2、PWM 为隔离输出信号，控制侧信号电压 为TTL（3.3/5V）的可调脉冲宽度信号，经调理放大后输出。输出侧需要提供稳定的电源以确保信号的稳定。输出信号可选:电压型(0～5V /0~10V)或电流型(0～20mA /4~20mA)。 3、D/A 有隔离和非隔离信号二类，控制侧信号电压 为0-3.3V/5V，经调理放大后输出。输出侧需要提供稳定的电源以确保信号的稳定。输出信号可选: 电压型(0～5V /0~10V)或电流型(0～20mA /4~20mA)。 4、焊接时在260℃不超过10s，350℃不超过5s。 接线时必须保证接线正确，并不能超出参数极限。 1、广泛用于工业控制器(如：可编程PLC/RTU..)产品。 2、适用于消费类电子(IOT、楼宇自控、家电)等控制器。
数字信号处理试题及答案
数字信号处理试题及答案 一、填空题：（每空1分，共18分） 1、 数字频率ω是模拟频率Ω对采样频率s f 的归一化，其值是 连续 （连续还是离散？）。 2、 双边序列z 变换的收敛域形状为 圆环或空集 。 3、 某序列的 DFT 表达式为∑-==1 0)()(N n kn M W n x k X ，由此可以看出，该序列时域的长度为 N ，变换后数字频域上相邻两个频率样点之间的间隔是 M π 2 。 4、 线性时不变系统离散时间因果系统的系统函数为2 52) 1(8)(2 2++--=z z z z z H ，则系统的极点为 2,2 1 21-=-=z z ；系统的稳定性为 不稳定 。系统单位冲激响应)(n h 的初值 4)0(=h ；终值)(∞h 不存在 。 5、 如果序列)(n x 是一长度为64点的有限长序列)630(≤≤n ，序列)(n h 是一长度为128点 的有限长序列)1270(≤≤n ，记)()()(n h n x n y *=（线性卷积），则)(n y 为 64+128-1＝191点 点的序列，如果采用基FFT 2算法以快速卷积的方式实现线性卷积，则FFT 的点数至少为 256 点。 6、 用冲激响应不变法将一模拟滤波器映射为数字滤波器时，模拟频率Ω与数字频率ω之间的 映射变换关系为T ω = Ω。用双线性变换法将一模拟滤波器映射为数字滤波器时，模拟频率Ω 与数字频率ω之间的映射变换关系为)2 tan(2ω T =Ω或)2arctan(2T Ω=ω。 7、当线性相位 FIR 数字滤波器满足偶对称条件时，其单位冲激响应)(n h 满足的条件为 )1()(n N h n h --= ，此时对应系统的频率响应)()()(ω?ω ωj j e H e H =，则其对应的相位函数 为ωω?2 1 )(-- =N 。 8、请写出三种常用低通原型模拟滤波器 巴特沃什滤波器 、 切比雪夫滤波器 、 椭圆滤波器 。 二、判断题（每题2分，共10分） 1、 模拟信号也可以与数字信号一样在计算机上进行数字信号处理，只要加一道采样的工序就可 以了。 （╳） 2、 已知某离散时间系统为)35()]([)(+==n x n x T n y ，则该系统为线性时不变系统。(╳)
远程数据采集模块模拟量采集
远程数据采集模块模拟量采集 远程数据采集模块模拟量采集模块，可采集电压、电流、毫伏、各种类型热电阻温度、各种类型热电偶温度，通道类型随意组合。模块采用RS485通讯接口，支持MODBUS-RTU 和自由口通讯协议，可以连接PLC、DCS以及国内外各种组态软件。 输入通道采用双端差动输入。输入、电源、网络及通道之间电气隔离，有效抑制各类共模干扰，消除通道间的相互影响。每个通道的信号类型可以任意设置。 热电阻、热电偶输入有断路检测功能，采集结果为温度值，热电偶输入自动进行冷端温度补偿。 一线通模块具有一阶数字滤波、50Hz工频抑制功能，对抑制工业现场的工频干扰十分有效，保证微弱信号的采集精度，同时，一线通模块具有自动校准、系统校准功能，随时修正由于环境温度变化引起的测量误差，保证一线通模块在整个工作温度范围内的采集精度。 另外，其还有如下主要特性： ●16路多功能模拟量输入通道。 ●14种输入信号类型。 ●通道信号类型随意组合。 ●双端差动输入。 ●自动校准功能。 ●输入电气隔离。 ●RS485通讯接口。 ●MODBUS-RTU协议；自由通讯口协议。 >远程数据采集模块参数 ●通道数量：16路。 ●精度：温度：±（0.1[%]FS+0.1）℃。 ●扫描周期：1秒。 ●分辨率：20位AD。 ●隔离电压：网络隔离1500V；通道间隔离400V。 ●通讯接口：RS485/MODBUS-RTU协议。 ●通讯参数：19200bps/无奇偶校验/1位起始位/1位停止位。 ●通信距离：1200米。 ●通讯介质：普通双绞线 ●外型尺寸：135X58X28mm ●工作电源：24VDC/1瓦。 ●工作环境：温度-20～70℃，湿度≤85[%] RH>远程数据采集模块原理 1、采集信号分析
模拟量信号控制伺服电机
模拟量信号控制伺服电机 试验1 1.接线方式 2.实验设备 R88D-KT02H R88M-K20030H-S2-Z CP1H-XA40DT-D 3.实验参数设定 Pn000=1 （伺服旋转方向选择0：CW方向-右转1：CCW方向-左转）Pn001=1 （伺服控制方式选择1：速度控制—模拟量控制） Pn300=0 （速度控制选择0：模拟量力矩控制） Pn301=0 （速度控制方向选择0：正方向1：反方向） Pn302=600 （速度控制精度 600r/min） Pn303=0 （模拟量速度控制方向切换方式0：CW方向切换） Pn312=1000 （加速时间 1000ms） Pn313=1000 （减速时间 1000ms） Pn314=250 （S曲线加减速时间 250ms）
4.实验过程 使用CP1H-XA40DT-D的模拟量输出功能，使用G5模拟量速度控制功能。 模拟量与速度对应关系如下图所示： 在实验过程中，发现当模拟量输入为0v时，电机以一个很缓慢的速度向CW方向旋转，即发生了“零漂”现象。 在闭环控制中，“零漂”现象对精度的控制有一定的影响，需要抑制住“零漂”现象。 什么叫“零漂”，及如何解决“零漂”现象？ 零点漂移可描述为：输入电压为零，输出电压偏离零值的变化。它又被简称为：零漂。 零点漂移是怎样形成的：运算放大器均是采用直接耦合的方式，我们知道直接耦合式放大电路的各级的Q点是相互影响的，由于各级的放大作用，第一级的微弱变化，会使输出极产生很大的变化。当输入短路时（由于一些原因使输入级的Q点发生微弱变化，比如：温度），输出将随时间缓慢变化，这样就形成了零点漂移。 解决“零漂”最有效的方式：随着三极管的导通工作，其温度会上升，导致扩散运动加剧Ic、Ie电流增大，随之Re两端电压增大，Vbe的电压就减小，Ib也随之减小，从而使Ic减小，形成了负反馈，这就是其抑制零漂的原理。 针对G5伺服驱动器而言，需要修改里面参数来起到抑制“零漂”的现象。 对应调整参数： 修改Pn422的数值，默认为0. 此参数的作用是模拟量偏置，以0.359mv为单位，+为CW方向，-为CCW方向。
组态王与多个模拟量采集模块通讯
使用组态王与多个模拟量采集模块通讯如何使用组态王软件与多个模拟量采集模块通讯，构成一个采集系统呢？其实做起来很简单，采集模块一般都支持485通讯，只需要将几个采集模块用485数据线并联起来，再用232转485模块与电脑相连，就可以用组态王进行数据通讯了。连接示意图如下： 以下示例中就展示如何通过组态王进行简单配置与四个模拟量采集模块组成一个简单采集系统的过程。 首先根据需要采集的数据的信号类型及量程选择采集模块，本示例中选用DAQM-4202，它具有8个模拟量采集通道，并且每个通道都能按照需要设置量程。 打开产品自带光盘，使用上位机软件设置采集模块的通讯参数、设备地址以及每个通道的采集量程。本示例中分别设置四个采集模块地址为1、2、3、4，波特率9600、无校验。分别按照需要设置个模块量程，有-10 ~ 10V, 0 ~ 20mA等多个量程可选。
接下来要在组态王中配置相应设备。打开组态王软件，新建一个项目，在左侧设备选项中，选择COM1，双击新建，在弹出窗口中选择设备驱动PLC 莫迪康ModbusRTU 。
接下来点下一步，按照提示分别设置设备名称、设备地址、通讯方式
等内容。分别将四个模块添加到设备组态中。 接下来在数据库选项中选择数据词典，添加每个采集通道对应的变量。点击新建，在弹出窗口中设置变量的名称、选择变量类型为I/O 实数，最小原始值0、最大原始值65535，此处的最大值最小值为选择量程的上下限，按需要填写。下方设备连接选择刚添加的采集模块，每个通道寄存器地址可以从说明书中查到，数据类型选择USHORT。
以此类推，分别添加每个通道的采集值变量。 在画面选项中新建一个窗口，添加文本显示控件，连接到建立好的数据变量上之后，简单的采集系统就搭建完成。 保存工程，用串口通过232转485模块将采集模块连接到电脑上，运行新建的工程，在采集模块采集通道上加上相应的信号，就能在电脑
第六章模拟量输入输出与数据采集卡
第六章模拟量输入输出与数据采集卡 通过本章的学习，使考生掌握D/A，A/D转换的原理和典型芯片，在此基础上了解工业控制计算机常用模板的组成和应用。 要求： (1)了解D/A转换的工作原理和8位，12位D/A转换芯片；D／A转换器与总线的连接和应用方法。 (2)了解A/D转换器的工作原理和指标，熟悉A/D转换的典型芯片和多路转换器，采样保持器的工作原理。 (3)了解数据采集卡的组成和指标及其应用方法，了解工控机配套模板的概况。 一、重点提示 本章重点是D/A，A/D转换器的工作原理，与总线的连接方法。 二、难点提示 本章难点是利用这些芯片和多路开关、采样保持器组成数据采集卡的应用方法。 考核目的：考核学生对微型计算机的模拟通道的构成及工作原理的掌握。 1．数模转换器D/A (1)D/A转换的指标和工作原理 / (2)典型D/A转换器芯片 (3)D/A转换器与总线的连接 2．模数转换器A/D (1)A/D转换器的工作原理（双积分和逐次逼近型A/D转换），A/D转换器主要指标 (2)典型A/D转换器芯片（ADC0809及．12位A/D芯片）的功能和组成，与总线的连接 3．多路开关 (1)数据采集系统对多路开关的要求 (2)几种多路开关芯片 (3)几种多路开关的主要技术参数 4．采样保持器 (1)采样保持器的工作原理 (2)常用的采样保持器芯片 5．数据采集卡的组成及其应用 本章知识结构如下： （一）D／A转换接口 D/A转换器的作用是将二进制的数字量转换为相应的模拟量。D/A转换器的主要部件是电阻开关网络，其主要网络形式有权电阻网络和R-2R梯形电阻网络。 集成D/A芯片类型很多，按生产工艺分有双极型、MOS型等；按字长分有8位、10位、
PLC对模拟量信号的处理过程及方法
PLC对模拟量信号的处理过程及方法模拟量信号是自动化过程控制系统中最基本的过程信号(压力、温度、流量等)输入形式。系统中的过程信号通过变送器，将这些检测信号转换为统一的电压、电流信号，并将这些信号实时的传送至控制器(PLC)。 PLC通过计算转换，将这些模拟量信号转换为内部的数值信号。从而实现系统的监控及控制。从现场的物理信号到PLC内部处理的数值信号，有以下几个步骤：
从以上PLC模拟量的信号输入流程可以看到，在自动化过程控制系统中，模拟量信号的输入是非常复杂的。但是，在现目前的工业现场，对模拟量信号的处理已基本都采用电流信号方式进行传输，
相比于电压信号方式，电流信号抗干扰能力更强，传输距离更远，信号稳定。 这里就PLC对模拟量信号的转换过程进行一个简单的分解介绍。 PLC对模拟量信号的转换 西门子S7-200SMART PLC模拟量模块对模拟量信号的转换范围 台达DVP系列模拟量模块对模拟量信号的转换范围从以上 可以看到： 1、模拟量信号接入PLC后，PLC将模拟量信号转换为了整型数据，不是浮点数(如西门子-27,648 到 27,648); 2、不同品牌的PLC对模拟量转换范围是有差异的(如西门子-27,648 到 27,648;台达-32,384 到 32,384); 3、PLC同一个模块对不同类型的模拟量信号的转换范围是一致的
(如西门子对±10 V、±5 V、±2.5 V 或 0 到 20mA的模拟量信号的转换范围均为-27,648 到 27,648); 故从以上几点我们可以知道，接入PLC的模拟量信号还需要进行再转换处理，才可以得到与实际物理量相匹配的数据;在进行数据转换处理的时候，还应该与使用的PLC模块的处理数据范围相对应。PLC数据转换处理过程 1、模拟量信号与PLC转换数据之间的转换 从以上内容知道，从PLC直接读取到的模拟量信号为整型数据，整型数据无法直观的反馈出实际的物理量大小，故为了能够直观的反馈出现场的过程信号情况，还应该将这些整型数据转换为反馈直观真实的浮点数信号。这里以台达PLC模拟量输入模块的数据处理过程为例说明。
数字信号处理试卷及答案
A 一、 选择题（每题3分，共5题） 1、)6 3()(π-=n j e n x ，该序列是 。 A.非周期序列 B.周期6 π = N C.周期π6=N D. 周期π2=N 2、序列)1()(---=n u a n x n ，则)(Z X 的收敛域为 。 A.a Z < B.a Z ≤ C.a Z > D.a Z ≥ 3、对)70()(≤≤n n x 和)190()(≤≤n n y 分别作 20 点 DFT ，得)(k X 和)(k Y ， 19,1,0),()()( =?=k k Y k X k F ，19,1,0)],([)( ==n k F IDFT n f ， n 在 围时，)(n f 是)(n x 和)(n y 的线性卷积。 A.70≤≤n B.197≤≤n C.1912≤≤n D.190≤≤n 4、)()(101n R n x =，)()(72n R n x =，用DFT 计算二者的线性卷积，为使计算量尽可能的少，应使DFT 的长度N 满足 。 A.16>N B.16=N C.16 PLC对模拟量信号是怎么进行处理的 模拟量信号是自动化过程控制系统中最基本的过程信号(压力、温度、流量等)输入形式。系统中的过程信号通过变送器，将这些检测信号转换为统一的电压、电流信号，并将这些信号实时的传送至控制器(PLC)。 PLC通过计算转换，将这些模拟量信号转换为内部的数值信号。从而实现系统的监控及控制。从现场的物理信号到PLC内部处理的数值信号，有以下几个步骤： 从以上PLC模拟量的信号输入流程可以看到，在自动化过程控制系统中，模拟量信号的输入是非常复杂的。但是，在现目前的工业现场，对模拟量信号的处理已基本都采用电流信号方式进行传输，相比于电 压信号方式，电流信号抗干扰能力更强，传输距离更远，信号稳定。这里就PLC对模拟量信号的转换过程进行一个简单的分解介绍。 1PLC对模拟量信号的转换 西门子S7-200SMART PLC模拟量模块对模拟量信号的转换范围 台达DVP系列模拟量模块对模拟量信号的转换范围 从以上可以看到： 1、模拟量信号接入PLC后，PLC将模拟量信号转换为了整型数据，不是浮点数(如西门子-27,648 到 27,648); 2、不同品牌的PLC对模拟量转换范围是有差异的(如西门子-27,648 到 27,648;台达-32,384 到 32,384); 3、PLC同一个模块对不同类型的模拟量信号的转换范围是一致的(如西门子对±10 V、±5 V、±2.5 V 或 0 到 20mA的模拟量信号的转 换范围均为-27,648 到 27,648); 故从以上几点我们可以知道，接入PLC的模拟量信号还需要进行再转换处理，才可以得到与实际物理量相匹配的数据;在进行数据转换处理的时候，还应该与使用的PLC模块的处理数据范围相对应。 2PLC数据转换处理过程 1、模拟量信号与PLC转换数据之间的转换 从以上内容知道，从PLC直接读取到的模拟量信号为整型数据，整型数据无法直观的反馈出实际的物理量大小，故为了能够直观的反馈出现场的过程信号情况，还应该将这些整型数据转换为反馈直观真实的浮点数信号。这里以台达PLC模拟量输入模块的数据处理过程为例说明。 M-IF16C用户手册V1.1 基于Modbus的16路电流型模拟量输入模块 1 产品简介 M-IF16C（基于Modbus的16路电流型模拟量输入模块）作为通用型模拟量量采集模块广泛应用于冶金、化工、机械、消防、建筑、电力、交通等工业行业中，可接入16路温度、湿度、液位、压力、流量、PH值等传感器输出的0～20mA 或4～20mA模拟量信号。支持标准的Modbus RTU 协议，并具有通讯超时检测功能，可同其它遵循Modbus RTU 协议的设备联合使用。 1.1 系统概述 M-IF16C模块的原理框图如图1.1所示，模块主要由电源电路、模拟量输入采样电路、隔离RS485收发电路及MCU等部分组成。采用高速ARM处理器作为控制单元，拥有隔离的RS485通讯接口，具有ESD、过压、过流保护功能，避免了工业现场信号对模块通讯接口的影响，使通讯稳定可靠。 图1.1 原理框图 1.2 主要技术指标 1）系统参数 供电电压：5～40VDC，电源反接保护 功率消耗：0.5W 工作温度：-10℃～60℃ 存储温度：-40℃～85℃ 相对湿度：5%～95%不结露 2）模拟量输入参数 输入路数：16路单端输入 正常输入范围：0～20mA，4～20mA 最大输入范围：0～21mA 隔离电压：2500VDC 输入电阻：120Ω ADC分辨率：12位 采样精度：0.5% 采样速率：100次/s 3）通讯接口 通讯接口：RS485 接口，隔离1500VDC，±15kV ESD 保护、过流保护 隔离电压：1500V 通讯协议：Modbus RTU 协议 波特率：1.2k，2.4k，4.8k，9.6k，19.2k，38.4k，57.6k，115.2k 通讯数据格式：1个起始位，8个数据位，无、奇或偶校验，1个或2个停止位 1.3 外形及尺寸 外壳材料：ABS工程塑料 尺寸大小：145mm(长) * 90mm(宽) * 40mm(高) 安装方式：标准DIN35导轨安装和螺钉安装 模块外形如图1.2所示，安装尺寸如图1.3所示。 鲲航 KHAQ系列输出模块说明书 使用手册 此说明书适用于： 1：KHAQ-4AI4AO：4路模拟量输入+4路模拟量输出模块，35mm导轨安装 2：KHAQ-8AO：8路模拟输出模块。PLC外形35mm导轨安装 1概述 KHAQ-4AI4AO主要特性 基于RS485接口，Modbus协议的模拟量输入输出控制模块。隔离 RS485接口，支持Modbus-RTU协议。 电源：直流8-30V。 模拟量采样精度：16位AD。 电流输出类型：0-20mA(21mA MAX)，输出电压与供电电压相同，负载电阻0欧到900欧。电压输出类型：0-5V、0-10V，输出电流不超过4mA 外形尺寸：88*72*59 工作温度：-35℃～+50℃。采用标准 35mm导轨安装方式。 应用领域：模拟量输出控制、自动控制。 8路与10路输出如下图： 2、接口如下： A：RS485串行通讯A B：RS485串行通讯B 电源V+：直流电源正极电源GND：直流电源负极、公共端AIN(x)：模拟量输入端 AOUT(x):模拟量输出端 3、寄存器地址模拟量输入功能码03H 模拟量输出 06H（写） 3.3功能码10H（写连续寄存器） 16H-19H 寄存器支持MODBUS 的10H 命令。此功能的意义在于： 使用06H 命令设置4个输出，就要分别写入4次，而用10H 命令一次就可以写入4个输出。 16进制地址10进制地址说明 介绍 只读60H 40097第1路模拟量输入数值数值为符号整型，-32768-32767，单位为：uA、mV。 例如：25000表示25000(uA、mV)相当于25.000(mA、V)。 R 61H 40098第2路模拟量输入数值R 62H 40099第3路模拟量输入数值R 63H 40100 第4路模拟量输入数值 R 16进制地址10进制地址说明 介绍 读写16H 40023第1路模拟量输出数值电压或电流输出数值，2字节的无符号整数，数值单位是：uA、mV。 例如：写入4000-20000，对应4-20mA 写入0-10000，对应0-10v RW 17H 40024第2路模拟量输出数值RW 18H 40025第3路模拟量输出数值RW 19H 40026第4路模拟量输出数值RW 1AH 40027第5路模拟量输出数值RW 1BH 40028第6路模拟量输出数值RW 1CH 40029第7路模拟量输出数值RW 1DH 40030第8路模拟量输出数值RW 1EH 40031第9路模拟量输出数值RW 1FH 40032 第10路模拟量输出数值 RW 江 苏 大 学 试 题 课程名称 数字信号处理 开课学院 使用班级 考试日期 江苏大学试题第2A页 江苏大学试题第3A 页 江苏大学试题第页 一、填空题：（每空1分，共18分） 8、 数字频率ω是模拟频率Ω对采样频率s f 的归一化，其值是 连续 （连续还是离散？）。 9、 双边序列z 变换的收敛域形状为 圆环或空集 。 10、 某序列的DFT 表达式为∑-== 10 )()(N n kn M W n x k X ，由此可以看出，该序列时域的长度为 N ， 变换后数字频域上相邻两个频率样点之间的间隔是 M π 2 。 11、 线性时不变系统离散时间因果系统的系统函数为2 52) 1(8)(22++--=z z z z z H ，则系统的极点为 2,2 1 21-=-=z z ；系统的稳定性为 不稳定 。系统单位冲激响应)(n h 的初值4)0(=h ； 终值)(∞h 不存在 。 12、 如果序列)(n x 是一长度为64点的有限长序列)630(≤≤n ，序列)(n h 是一长度为128点的有限长 序列)1270(≤≤n ，记)()()(n h n x n y *=（线性卷积），则)(n y 为 64+128-1＝191点 点的序列，如果采用基FFT 2算法以快速卷积的方式实现线性卷积，则FFT 的点数至少为 256 点。 13、 用冲激响应不变法将一模拟滤波器映射为数字滤波器时，模拟频率Ω与数字频率ω之间的映射变换 关系为T ω = Ω。用双线性变换法将一模拟滤波器映射为数字滤波器时，模拟频率Ω与数字频率ω之 间的映射变换关系为)2tan(2ωT = Ω或)2 arctan(2T Ω=ω。 当线性相位FIR 数字滤波器满足偶对称条件时，其单位冲激响应)(n h 满足的条件为)1()(n N h n h --= ， 毕业设计 题目：基于STM32的多路模拟量数据采集系统设计 学生： 学号： 学院：电气与信息工程学院 专业：电气工程及其自动化指导教师： 2016年6月10日 基于STM32的多路模拟量数据采集系统设计 摘要 本文介绍了基于STM32的数据采集的硬件设计和软件设计，数据采集系统是模拟域与数字域之间必不可少的纽带，它的存在具有着非常重要的作用。本文介绍的重点是数据采集系统，而该系统硬件部分的重心在于单片机芯片。数据采集与通信控制采用了模块化的设计，数据采集与通信控制采用了单片机STM32来实现，硬件部分是以单片机为核心，还包括显示模块和串行接口部分。该系统由程序直接控制STM32芯片。3路被测电压通过DMA专用通道采集，将数据传输向STM32自带的模数转换模块进行模数转换，实现对采集到的数据进行模拟量到数字量的转换，并将转换后的数据通过STM32通过GPIO口控制液晶屏来显示所采集的结果。软件部分应用C语言编写控制软件，对数据采集系统、模数转换系统、数据显示、数据通信等程序进行了设计。 关键词：数据采集，STM32，模数转换 The Design of Multi-channel Data Acquisition System Based on STM32 ABSTRACT This paper introduces the hardware design and software design of data acquisition based on STM32. The data acquisition system is an indispensable link between analog and digital domains. It plays a very important role. The focus of this article is the data acquisition system, and the focus of the hardware part of the system is the single-chip microcomputer chip. Data collection and communication control use a modular design and use STM32 MCU to realize themsleves. The hardware part is a single-chip microcomputer as the core, and it also includes a display module and the serial interface. The system is directly controlled by the program STM32 chip. Three-measured voltage uses a dedicated DMA channel data acquisition and the data transmission to get the STM32 built-in ADC analog digital conversion module, and it realizes the data acquisition through the digital conversion, and converts the data through the STM32 , GPIO to control LCD screen and display the collected results. Software part of the application of C software use the data acquisition system, analog digital conversion system, data display, and data communications and other procedures to design. Key words:data acquisition,STM32,ADC 北京信息科技大学 2010 ~2011 学年第一学期 《数字信号处理》课程期末考试试卷（A） 一、填空题（本题满分30分，共含4道小题，每空2分） 1.两个有限长序列x1(n)，0≤n≤33和x2(n)，0≤n≤36，做线性卷积 后结果的长度是，若对这两个序列做64点圆周卷积，则圆周卷积结果中n= 至为线性卷积结果。 W的、和三个固有特性来实现2.DFT是利用nk N FFT快速运算的。 3.IIR数字滤波器设计指标一般由、、和等 四项组成。 4.FIR数字滤波器有和两种设计方法，其结构 有、和等多种结构。 二、判断题（本题满分16分，共含8道小题，每小题2分，正 确打√，错误打×） 1.相同的Z变换表达式一定对应相同的时间序列。（） 2.Chirp-Z变换的频率采样点数M可以不等于时域采样点数N。（） 3.按频率抽取基2 FFT首先将序列x(n)分成奇数序列和偶数序列。（） 4.冲激响应不变法不适于设计数字带阻滤波器。（） 5.双线性变换法的模拟角频率Ω与数字角频率ω成线性关系。（） 6.巴特沃思滤波器的幅度特性必在一个频带中（通带或阻带）具有等 波纹特性。（ ） 7. 只有FIR 滤波器才能做到线性相位，对于IIR 滤波器做不到线性相 位。（ ） 8. 在只要求相同的幅频特性时，用IIR 滤波器实现其阶数一定低于 FIR 阶数。（ ） 三、 综合题（本题满分18分，每小问6分） 若x (n)= {3，2，1，2，1，2 }，0≤n≤5， 1) 求序列x(n)的6点DFT ，X (k)=？ 2) 若)()]([)(26k X W n g DFT k G k ==，试确定6点序列g(n)=? 3) 若y(n) =x(n)⑨x(n)，求y(n)=？ 四、 IIR 滤波器设计（本题满分20分，每小问5分） 设计一个数字低通滤波器，要求3dB 的截止频率f c =1/π Hz ，抽样频率f s =2 Hz 。 1. 导出归一化的二阶巴特沃思低通滤波器的系统函数H an (s)。 2. 试用上述指标设计一个二阶巴特沃思模拟低通滤波器，求其系 统函数H a (s)，并画出其零极点图。 3. 用双线性变换法将H a (s)转换为数字系统的系统函数H(z)。 4. 画出此数字滤波器的典范型结构流图。 五、 FIR 滤波器设计（本题满分16分，每小问4分） 模拟量控制驱动器 AME 25 SD - 断电复位功能（断电复位向下）AME 25 SU - 断电复位功能（断电复位向上） 参数表 驱动器 型号电源电压代码 AME 25 SD （弹簧向下） 24 V~082H3038 AME 25 SU （弹簧向上）24 V~082H3041 配件 型号订货号 适配器，适用于?VFS 2 阀门 DN 15-50 （介质温度高于 150 °C） 065Z7548 适配器，适用于新阀体 VRB/VRG/VF/VL (2009) DN 15-50 065Z0311* 阀杆加热器（适用于阀门 DN 15-50）065B2171 阀位反馈信号模块，适用于 AME 25 SD 和 AME 25 SU 082H3069 *?需单独订购。 说明 订购AME 25 SD?或?SU?电动驱动器需加适配器 （订货号为?065Z0311需另行订购）与新一代 的?VRB、VRG、VF、VL?阀体，以及最大直径 DN 50?的?VFS 2?阀体配合使用。 驱动器可自动根据阀门阀杆的行程来自动调节行 程，从而缩短调试时间。 该驱动器拥有一些特殊功能： ? 具有过载保护功能，以免驱动器和阀体过载； ? 具有显示状态的?LED?指示灯、阀位反馈和行程 自检功能；? ? 重量轻、耐用性高； ? 断电复位功能版本：? - SD（弹簧向下复位）? - SD（弹簧向上复位）。 主要数据： ? 标称电压：? ?- 24 VAC， 50 Hz/60 Hz? ? 控制输入信号：? ?- 0(4)…20 mA - 0(2) … 10 V ? 扭矩：450 N ? 行程：15 mm ? 转速：15 s/mm ? 最高介质温度：150 °C ? 行程自检 ? 反馈信号PLC对模拟量信号是怎么进行处理的
4~20mA电流模拟量输入RS485数据采集模块
模拟量输出模块说明书
(完整版)数字信号处理试卷及答案
基于STM32的多路模拟量数据采集设计说明
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