wx微型计算机控制技术第二章

《wx微型计算机控制技术第二章》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第2章输入/输出接口与过程通道采用计算机实现生产过程控制，需要采集生产过程中的各种必要信息（参数），并转换成计算机所要求的数据形式，送入计算机。计算机对采集到的数据进行分析处理后，形成所需要的控制信息，以生产过程能接受的信号形式输出，以便实现控制、显示、打印等各种功能。输入/输出通道（简称过程通道或I/O通道）就是在计算机和生产过程之间进行信息传送和变换的连接通道。过程通道按变换传递信号的种类分：模拟量通道和数字量通道；按信号传输的方向分：输入通道和输出通道，或前向通道和后向通道主机和外围设备交换信息时，往往存在着速度不匹配、数据类型不

2、一样等问题，为了解决这些问题，必须设计一套介于主机和外部设备之间的控制逻辑部件，这就是输入输出接口（简称I/O接口）。I/O接口是主机和外围设备之间交换信息的连接部件（电路），也是主机和外围设备之间信息交换的桥梁。第2章输入/输出接口与过程通道§2.1输入/输出接口§2.2过程通道的一般结构§2.3信号的采样和量化§2.4模拟量输入通道的信号调理电路§2.5模拟开关及采样保持§2.6A/D转换器及接口技术§2.7模拟量输出通道§2.8数字量输入与输出通道§2.9I/O通道的抗干扰技术2.1输入/输出接口在计算机控制系统中，过程通道或外部

3、设备是不能直接与中央处理单元（CPU）连接的，因为它们的速度、数据格式不一定相同，信号形式也不一定相匹配。为了便于两者交换信息，需要通过一个中间环节将CPU和外部通道连接起来，该中间环节就是接口电路。主要实现：电平变换、数据转换、缓冲和状态信息提供等功能。2.1.1接口技术微机系统运行时，外部设备（简称外设）与CPU之间的信息交换是十分频繁的。CPU与外设所交换的信息有数据信息、控制信息和状态信息，为了CPU对外设寻址，还需要有地址信息。为了保证信息的正确传送，I/O接口设有三种端口，即数据端口、状态端口和控制端口，负责对应信息的传送。

4、接口技术就是研究CPU与外设之间如何交换信息的技术。主要涉及如下几方面：（1）数据缓冲。(实现不同速度器件的同步)（2）功能寻址。（从多台设备中选择所需设备）（3）命令译码。（解释和产生各种信息操作）（4）同步控制。（协调被连接部件，实现同步）（5）数据转换。（如并行数据转化为串行数据）（6）电平转换。（7）中断接口。（实现各种中断功能）（8）总线驱动。2.1.2I/O信号的种类外部设备与CPU之间交换的信息按功能通常分为三类信息：数据信息状态信息控制信息1．数据信息（1）数字量。数字量是指时间上、幅值上离散的信号，一般是以二进制形式表

5、示的数或以ASCII码表示的数或字符。如由键盘、拨码开关等输入的信息，主机送给显示器、打印机的输出信息等。（2）模拟量。模拟量是指时间上、幅值上连续变化的物理量。如生产现场的压力、温度、液位、速度、重量、位移等。（3）开关量。只有开关两种状态，通常用一位二进制数来表示。如开关的闭合和断开、电动机的启动和停止、阀门的打开和关闭等。2．状态信息状态信息也称握手信息或应答信息，它反映了与CPU连接的外设的当前工作状态，是外设通过接口发往CPU的信息，作为两者交换信息的联络信号。例如，状态信息中的“就绪”信号表示等待的数据是否准备就绪，外部设备

6、“忙”信号表示输出设备是否处于空闲状态等。信号输入时，CPU读取“就绪”（Ready）状态信息，若准备就绪则读入数据。3．控制信息控制信息是CPU通过接口传送给外围设备的信息，如控制外围设备启动、停止，控制数据流向，控制输入输出等。CPU与外部设备之间的信息传送是通过I/O接口电路来完成的，I/O接口通常是一块大规模集成电路芯片。不同芯片内部结构差别很大，但从外部连接来看，可分为两大部分：一部分是与外围设备相连的。为保证信息的正确传送，I/O接口往往开辟不同的端口来传送数据信息、状态信息和控制信息。另一部分是与系统总线相连的。CPU通过

7、系统总线与I/O接口相连。图2-1外部设备通过接口和CPU的连接示意图2.1.3I/O控制方式在微机系统中，可采用的I/O控制方式一般有3种：程序控制方式中断控制方式直接存储器存取方式（DMA方式）一、程序控制方式程序控制方式是指数据在CPU与外设之间的传送完全依靠程序来控制。它又分为无条件传送方式和查询传送方式（条件传送方式）。1．无条件传送方式当外设已准备就绪，就不必查询外设的状态而进行信息传输，这就称为无条件传送。2．查询传送方式查询传送方式是指CPU与外设之间的数据传送依靠CPU查询外部设备的状态来确定。一、程序控制方式查询方式

8、比无条件方式可靠，接口电路简单，不占用中断线，同时查询程序也简单，易于设计调试。特别适合于按一定规律顺序工作的生产过程，如：自动线、定时数据采集等。该方式的缺点是：CPU在程序循环中因等待I/O设备的就绪而