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(共27張PPT)
數字信號
復習引入
1.常見在傳感器有哪些？
2.傳感器的作用？
獲得外界的輸入信息，并通過它將非電量信息轉換成電信號輸出。
3.電子控制系統的主要組成部分？
輸入
傳感器
控制（處理）
電子電路
輸出
執行器等
一、模擬信號與數字信號
1.事物變化的規律：連續變化和非連續變化（離散）
連續變化的量
離散的量
例如：環境的溫度、水面的高度隨時間發生連續變化。
某個單位人數、家電商城的貨物數是非連續變化的。
連續量——連續量有如下特點：
它從一種程度到另一種程度是“連續地”變化的，即從一種程度開始，要經過無限多種程度的連續更替才能變化到另一種程度。例如，某物體的溫度從13.2℃變化到14.2℃，就必須從13.2℃開始，經過13.3℃、13.4℃、13.5℃……最后才變到14.2℃；
而從13.2℃變到13.3℃時要經過13.21℃、13.22℃……13.29℃等各種不同的程度；再進一步，我們還會看到，從13.21℃到13.22℃也不是跳躍地變化的，中間還會有無限多種程度的更替。又如長度、重量、體積、速度、時間等都是連續量。連續量的程度可以用小數來表示。
不連續量--不連續量有如下特點：
它從一種程度到另一種程度是“跳躍地”變化的，即從一種程度開始，只要經過有限多種程度的逐次更替就能變化到另一種程度。如我們數一個班的學生人數時，從1開始，逐次經過2、3、4、5、……最后變化到45，說明這個班的學生是45人。
又如圖書館的圖書冊數，學校里足球的個數，都是不連續量。不連續量只能用整數來表示其程度，不連續量又叫離散量。
討論：判斷連續與非連續
野外環境的亮度與地下倉庫中的亮度；
人的血壓與人的脈搏；
運動員滑冰的軌跡與走相同距離所用的步數；
時光的流逝與數字時鐘所顯示的時間的變化。
說明：連續變化的量，用連續的曲線或直線表示。
非連續變化的量，用柱狀圖或數字表示。
例如：體溫變化、氣溫變化等用連續曲線。
客車月度產量、售票處剩余票數用柱狀圖或數字表示。
連續變化
非連續變化
電信號
傳感器
控制部分
執行機構
多彩世界
信息
電信號
數字信號和模擬信號
信息
電子控制系統對信號的處理過程是用電子電路完成的。
電子電路處理的信號有兩類：
1.模擬信號（analog signal）
2.數字信號（digital signal）
連續變化的量采用模擬信號方法
電子控制系統需要處理的信息必須轉化成電信號。如聲音必須經話筒轉換成電壓信號后才能進行放大處理，轉換時，話筒輸出電壓信號的波形與聲音波形一致，即模擬聲音強弱的變化，否則就不能反映聲音強弱的原貌。這種模擬聲音波形的信號稱為模擬信號。
通常模擬信號泛指那些數值可連續變化的信號。
模擬信號
數字信號
高電平
低電平
非連續變化的量可以直接用數字表示
表達的方法就是二進制
用高和低兩個電平（level）代表二進制中的“1”和“0”，則其形成的在高、底電平之間來回跳變的電信號就是通常所說的數字信號。
在右圖所示數字信號中， “1”代表高電平， “0”代表低電平（每1格代表1位二進制數，共5位），則該信號代表二進制數___________，它相當于十進制數________。
數字信號
10010
18
說明：
電平：在數字電路中，電壓（或電流）的大小分為高、低兩級，通常將這兩個高、低不同的電壓級（電流級）分別稱為高電平和低電平。
高低電平也可用于電流、頻率、時間等電信號參量。
例如：
在TTL電路中，
高電平：2.4~5V
低電平：0~0.8V
例如：
在COMS電路中，
高電平：3~5V
低電平：0~2V
思考：下列信號中，哪些是模擬信號，哪些是數字信號？
1.220V交流電的電壓（交流正弦波電壓）
2.海洋上船只與船只之間的燈光聯絡信號
“1”和“0”的推廣應用
1.古代的烽火臺點火信號（點與不點）
2.開關的開與關
3.燈的亮與滅
4.數學命題的真與假
5.信號的有和無
下列信號中，哪些是模擬信號，哪些是數字信號？
1.220V交流電的電壓（交流正弦波電壓）;
2.海洋上船只與船只之間的燈光聯絡信號；
3.手機短消息信號。
220V交流電的電壓的波形顯示
船只之間的燈光聯絡信號
手機信號的脈沖編碼波形
模擬信號
數字信號
數字信號
1 .數字信號和模擬信號
生活中，還有哪些數字信號，或者模擬信號？
http://www.gzyinxun.com/News/ynzx/526.Html
馬上行動
請判斷下列各例中哪些適合用1和0表示。
1.舉重比賽中試舉成功與否；
2.學生的考試成績是否及格；
3.—個人的生與死；
4.—個人是好人還是壞人。
合適
合適
合適
不合適
二、數字信號的優點
1.容易處理
數字信號只有高、低兩個電平，容易識別，失真和干擾對數字信號影響很小。
識別有失真和受干擾影響的數字信號的方法是，設置一個電壓門檻（它應介于高電平和低電平之間），高于此門檻的信號傳過去后，輸出為1，低于此門檻的信號傳過去后，輸出為0。
2.數字信號的優點
255
（1）.容易處理
255
255
容易識別
失真和干擾對數字信號影響小
模擬信號在處理過程中會產生失真,并受到各種干擾;
數字信號在處理過程同樣也產生失真,受到干擾,但它所代表的數字(高\低)并不改變。
演員的歌聲經話筒轉換成的電信號是模擬信號，一種處理方法是直接放大模擬信號，然后送到揚聲器，人們便可欣賞到演員動人的歌喉。由于信號在處理過程中，不可避免地會產生失真并受到各種干擾因素的影響，因而聽眾所到的歌聲也會失真，且伴有“沙沙”的噪音。
模擬信號
另一種處理方法是先將此信號轉換為數字信號，處理以后再將數字信號還原成模擬信號使揚聲器發聲。雖然數字信號在處理過程中同樣會產生失真，受到干擾，其形狀也會發生變化，但它所代表的數字（即“高”和“低”）并未改變。可見數字信號在處理過程中，受波形失真和干擾的影響很小，所以聽眾能聽到音色逼真，不帶噪音的歌聲。
數字信號
隨著數字技術，特別是信息技術的飛速發展與普及，在現代控制、通信及檢測等領域，為了提高系統的性能指標，對信號的處理廣泛采用了數字計算機技術。
由系統的實際對象往往都是一些模擬量（如溫度、壓力、位移、圖像等），要使計算機或數字儀表能識別、處理這些信號，必須首先將這些模擬信號轉換成數字信號；而經計算機分析、處理后輸出的數字量也往往需要將其轉換為相應模擬信號才能為執行機構所接受。這樣，就需要一種能在模擬信號與數字信號之間起橋梁作用的電路--模數和數模轉換器。
將模擬信號轉換成數字信號的電路，稱為模數轉換器（簡稱A/D轉換器或ADC，Analog to Digital Converter）；將數字信號轉換為模擬信號的電路稱為數模轉換器（簡稱D/A轉換器或DAC，Digital to Analog Converter）；A/D轉換器和D/A轉換器已成為信息系統中不可缺少的接口電路。
轉換精度與轉換速度是衡量A/D與D/A轉換器的重要技術指標。
A/D和D/A轉換器
電信號
傳感器
控制部分
執行機構
多彩世界
信息
電信號
電信號
傳感器
多彩世界
信息
模擬信號
電信號
電信號
控制部分
010
001
011
100
101
數字信號
（Analog Signal ）
電信號
執行機構
模擬信號
（Analog Signal ）
（Digital signal）
A
D
D
A
模數轉換器（A/D）：將模擬信號轉換為數字信號的電路。
數模轉換器（D/A）：將數字信號轉換為模擬信號的電路。
怎么辦？
將模擬信號轉換為敷字信號的過程可分為采樣、保持、量化、編碼四步。
采樣：每隔一段時間對模擬信號的幅值抽取樣品，使圖（a）中的模擬信號變成圖（b）中的脈沖信號；
保持：將圖（b）中的脈沖信號變成圖（c）中的階梯信號，以便處理；
量化：將圖（c）巾每個階梯的幅值舍去零頭，保留整數，得到圖（d）；
編碼：將圖（d）中每個階梯的幅值對應的數字用二進制數字表示，并轉化為數字信號，如圖（e）所示。
模擬信號與數字信號之間的相互轉換
圖（a）　　　　圖（b） 　　　　圖（c）　　　　圖（d）　　　　　 圖（e） 　　
3.模數轉換（A/D）
采樣：每隔一段時間對模擬信號的幅值抽取樣品，使模擬信號變成脈沖信號。
保持：將脈沖信號變成階梯信號，以便處理。
量化：將階梯信號中每個階梯的幅值舍去零頭，保留整數。
編碼：將量化的信號中每個階梯的幅值對應的數字用二進制數字表示，并轉化為數字信號。
處理精度高
現在記錄運動員成績已經不用秒表，而用電子計時器，它可將時間精確到百分之一秒。
機械秒表和電子秒表
便于記錄保存
數字信號只有1和0兩個值，可很方便地用（有記憶功能）電路輸出電壓的高和低、電容上電荷的有與無、磁性物質的極化方向等方式記錄保存，也可用打孔的方法保存。
光盤利用有無凹坑記錄0和1，有是0
無是1，光盤逆時針轉，激光射到盤上…
總結：
1——一種思想：復雜的事務，簡單化處理
2——兩種電路：數字電路和模擬電路
3——三個優點：容易處理、處理精度高、方便記錄和存儲
謝 謝

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