输入输出接口与过程通道.ppt

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1、第二章　输入输出接口与过程通道概　述2.1数字量输入输出通道2.2A/D转换器及其接口技术2.3模拟量输入通道2.4D/A转换器及其接口技术2.5模拟量输出通道2.6硬件抗干扰技术概　述接口是计算机与外部设备交换信息的桥梁，它包括输入接口和输出接口。接口技术是研究计算机与外部设备之间如何交换信息的技术。过程通道是在计算机和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道，它分为模拟量输入/输出通道（AI/AO），数字量（或开关量）输入/输出通道（DI/DO）。过程通道中包含有输入输出接口通常输入通道又称为检测通道，输出通道又称为控制通道。生产过程

2、的各种参数通过模拟量输入通道或数字量输入通道送到计算机;计算机经过计算和处理所得的结果通过模拟量输出通道或数字量输出通道送到生产过程，从而实现对生产过程的控制。输入输出接口和过程通道是计算机控制系统的重要组成部分。2.1数字量输入输出通道2.1.1数字量输入输出接口技术2.1.2数字量输入通道2.1.3数字量输出通道返回2.1.1数字量输入输出接口技术1、数字量数字量信号是以二进制的逻辑“1”和“0”出现的。如：开关的合与开，指示灯的亮与灭，继电器的吸合与释放，马达的启动与停止，阀门的打开与关闭等。开关量（数字量）的种类⑴按类型分有电平式和

3、触点式两种电平式为高电平或低电平触点式为触点闭合或触点断开⑵按电源分有有源和无源两种有源即直接提供高、低电平（有带负载能力）无源即提供物理触点，或感应器件⑶常见的数字量有：①编码数字（二进制或十进制）：如用绝对编码的编码器检测位置等。②开关量：如按钮或转换开关的启停、阀门的开闭，指示灯亮/灭等。③数字脉冲列信号：如光电脉冲编码器检测速度、晶闸管的脉冲触发器等。数字信号的特点：幅值离散，可用一位或多位二进制码表示。2、数字量输入接口—缓冲器三态门缓冲器74LS244，用来取得设备的输入状态信息，可同时输入8个开关状态。实现：可用如下指令完成8

4、个开关量的状态采集：MOVDX,portINAL,DX其中port为片选端口的地址，在初始化程序中分配。三态门缓冲器74LS244用来隔离输入和输出线路，起缓冲作用原理：经过端口地址译码得到片选信号CS，当在执行IN指令周期时，产生IOR信号，则被测的状态信息可通过三态门送到PC总线工业控制机的数据总线，然后装入AL寄存器。3、数字量输出接口—锁存器用74LS273作为8位输出锁存口，对状态输出信号进行锁存。保持到下次给出新的状态输出信号。原理：经过端口地址译码，得到片选信号CS，当执行OUT指令周期时，产生IOW信号。由于PC总线工业控

5、制机的I/O端口写总线周期时序关系中，总线数据D0~D7比IOW下降沿稍晚，因此可利用IOW的后沿产生的上升沿锁存数据。实现：可用下列指令完成8位开关量的输出控制。MOVAL,DATAMOVDX,portOUTDX,AL2.1.2数字量输入通道1、数字量输入通道的结构如图2.2所示。主要由输入缓冲器、输入调理电路、输入地址译码电路等组成。2、输入调理电路的作用作用：将生产现场的信号经转换、保护、滤波、隔离后转换成计算机能接收的逻辑信号。(1)信号转换处理信号逻辑上表现为“1”或“0”，信号形式为电压、电流信号或开关的通断，幅值范围不符合

6、数字电路的要求，需经转换处理。(2)安全保护措施对可能出现的输入过电压（用稳压管实现过电压保护）、瞬间尖峰（用稳压管、压敏电阻）或极性接反（用二极管）的情况，采取安全保护措施。(3)消除机械抖动影响操作按钮、继电器触点、行程开关等机械装置在通/断时会产生机械抖动，体现在计算机输入上是输入信号在0、1间多次振荡，可能导致错误控制。方法：R-S触发器消除、积分电路消除（P21图2.4所示）。(4)滤波处理长线传输、电路内外部干扰，使输入信号中带有干扰信号，造成计算机的误读出错。方法：RC滤波电路等。(5)隔离处理用于现场输入设备与计算机系统间的

7、隔离保护，保障计算机系统安全。使测控装置与现场仅保持信号联系，但不直接发生电的联系。价格低廉，可靠性好。方法：光电耦合器件隔离、变压器磁隔离。光电耦合组成：发光二极管和光敏三极管封装在一个管壳内。原理：信号的有/无→发光二极管光的有/无→光敏三极管的通/断→输出电位的高/低。发光二极管光敏三极管(6)应用实例小功率输入调理电路：如图2.4（P21）所示。返回积分电路去抖RS触发器去抖采用光电隔离大功率输入调理电路：如图2.5（P21）所示。2.1.3数字量输出通道1、数字量输出通道的结构如图2.3所示。主要由输出锁存器、输出驱动电路、输出口

8、地址译码电路等组成。2、输出驱动电路功能：输出锁存器输出的信号的电压等级、输出功率无法满足执行机构的要求，应进行电平转换和功率放大。根据被控对象控制信号的作用要求，将开关量输出信