10.1.1 概述
通常，被测信号分为数字量和模拟量两种。
1.数字量输入
数字量包括N位并行数字量、开关量和频率信号。
N位并行数字量可以直接送入单片机的I/O接口。N位数字量并行输入，当N=8时，正好利用一个8位I/O接口输入单片机内；当N<8时，可利用一个8位I/O接口输入CPU后，将其他位屏蔽即可得到N位数据；当N>8时，输入方式有两种：一种是利用多个8位I/O接口，另一种是利用一个I/O接口多次选通输入。
所谓开关量，就是输入信号为具有TTL电平的状态信号，如继电器的吸合与断开、光电门的导通与截止、限位开关、按钮、转换开关、接触器等电器的触点通断，其信号只有高、低两种电平。图10-2所示是一种开关量信号检测电路。开关量信号经过了光电隔离，适当选择电阻值，使A点电平符合TTL电平要求，可以将A点接到单片机I/O接口或经三态门接到单片机数据总线，实现开关量信号输入。
图10-2 开关量信号检测电路
对于频率信号，经放大、整形和隔离等处理后，得到较为理想的矩形波，可直接送入单片机系统。图10-3所示是频率信号输入通道。
图10-3 频率信号输入通道
2.模拟量输入
所谓模拟量，就是一些连续变化的物理量，如温度、速度、电压、电流、压力等，对于这些被测参数，单片机无法直接处理。由于单片机只能加工和处理数字量，因此需要把这些模拟量通过各类传感器和变送器变换成相应的模拟电量，然后经多路开关汇集送给A/D转换器，转换成相应的数字量送给单片机。
模拟量输入通道一般由传感器、放大器、多路模拟开关、采样保持器（S/H）和A/D转换器组成，其结构形式取决于被测对象的环境，输出信号的类型、数量、大小等。
前向输入通道结构示意见表10-1。根据传感器输出信号的大小、类型，选择前向输入通道结构。在前向输入通道中，如果配置的传感器输出信号为大信号模拟电压，能直接满足A/D转换输入要求，则可直接送入A/D转换器，经过A/D转换后再送入单片机。也可以通过V/F转换成频率信号送入单片机，但由于频率测量响应速度慢，多用于一些非快速过程参量的测量。这种通道结构的优点是抗干扰能力强，便于远距离传输。
如果传感器输出的是小信号模拟电压，则首先应将该信号电压放大到能满足A/D转换、V/F转换要求的输入电压。
对于以电流为输出信号的传感器或传感仪表，则首先应通过I/V转换，将电流信号转换成电压信号。最简单的I/V转换器就是一个精密电阻，当信号电流流过精密电阻时，其电压降与流过的电流大小成正比，从精密电阻两端取出的电压就是I/V变换后的电压信号。对于大信号电流，如标准的0～10mA，4～20mA信号电流，选择合适阻值的精密电阻就可以直接获取能满足A/D、V/F转换输入要求的模拟信号电压。对于小信号电流通过I/V变换后，可再经放大器将电压放大至A/D、V/F转换所要求的电压值。
一般来说，A/D转换芯片输入的模拟电压都有规定的要求，如0～+5V，0～+10V，0～+2V等，因此要考虑传感器输出信号与之匹配。
表10-1 前向输入通道结构示意
模拟量输入通道的主要技术指标是信号转换精度和实时性，是选择输入通道有关器件的依据。另外，输入通道通常是一个模拟、数字混合电路，功耗小，一般没有功率驱动要求，但被测信号所在的现场可能存在各种电磁干扰。这些干扰会与被测信号一起从输入通道进入单片机，影响测量和控制精度，甚至使单片机不能正常工作，因此要在输入通道中采取抗干扰措施。
在单片机测控系统中，被测量往往是模拟量。需经过预处理（放大、I/V转换等）之后，经过A/D转换变成数字量，送入单片机。A/D转换接口技术的主要内容是合理选择A/D转换器和其他外围器件，实现与单片机的正确连接以及编制转换程序。下面主要讨论模拟电量向数字量转换的问题，即模/数转换（A/D）接口。