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1、第二章计算机控制系统的I/O接口和I/O通道本章要点1.I/O接口电路的功能和设计；2.I/O通道的类型及组成3.I/O通道的工作过程4.I/O通道的抗干扰措施2.1I/O接口在系统中的应用1、数据格式的匹配（1）并/串，串/并（2）字/字节，字节/字（3）电平转换2、速度匹配输入缓冲74LS244，输出锁存74LS273、74LS3733、地址的分配和扩展地址译码器74LS138，地址比较器74LS6884、负载能力的扩展总线驱动器74LS2452.2I/O接口的控制方式1、程序控制方式（1）无条件控制方式（2）条件查询控制方式2、中断方式3、DMA控制方式2.3I/O接
2、口电路设计步骤及举例一、设计步骤1、分析外设和CPU数据交换的要求，进行功能分配。2、统计信号类型、流向、数目3、硬件设计4、编程5、调试1、输入缓冲器G使能端，低电平有效A输入端Y输出端G=0，Y=A二、常用的接口芯片2、输出锁存器74LS273和74LS373的区别74LS273是带公共时钟复位八D触发器;74LS373是三态同相八D锁存器273与373的引脚排列是相同的,唯一的差别是两者1、11脚的功能不同.对273 (1).1脚是复位CLR,低电平有效,当1脚是低电平时,输出脚全部输出0,即全部复位;(2).当1脚为高电平时,11(CLK)脚是锁存控制端,并且是上升
3、沿触发锁存,当11脚有一个上升沿,立即锁存输入脚的电平状态,并且立即呈现在在输出脚上.对373: (1).1脚是输出使能(OE),是低电平有效,当1脚是高电平时,不管输入如何,也不管11脚(锁存控制端,G)如何,输出全部呈现高阻状态(或者叫浮空状态);(2).当1脚是低电平时,只要11脚(锁存控制端,G)上出现一个下降沿,输出立即呈现输入脚的状态.所以,如果分别用273和373来作为单片机的地址存器的话,对273来说,1(CLR)脚必须接高电平,ALE信号经过反相后接11脚(因为单片机的ALE信号是以下降沿方式出现)对373来说,1脚接低电平,保证使能,11脚直接接单片机的
4、ALE信号.3、双向总线驱动器74LS245是我们常用的芯片，用来驱动led或者其他的设备,74LS245是8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。 *74LS245还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据。 *当8051单片机的P0口总线负载达到或超过P0最大负载能力时，必须接入74LS245等总线驱动器。 *当片选端/CE低电平有效时，DIR=“0”，信号由B向A传输；（接收） *DIR=“1”，信号由A向B传输；（发送）当/CE为高电平时，A、B均为高4、地址译码器和地址比较器例1设74LS244地址为90H，74LS273或74LS373地址为91H，设计
5、硬件电路并编写控制程序，实现8位数据的输入缓冲和输出锁存。例2设用1块集成芯片实现数据的双向传送，设计硬件电路并编写控制程序。例3用74LS688和74LS138实现地址跳线功能，选择地址范围为200-29FH。例4用计算机控制一台并行式打印机，设计接口电路并编写控制程序。2.4I/O通道的组成及工作原理计算机控制系统包含多种信号形式，因此对应包含了多种I/O通道。I/O通道连接计算机和生产过程，负责完成数据的传送。计算机控制系统中的I/O通道按照数据流向分为输入通道和输出通道。按照信号类型分为模拟量通道和数字量通道。因此一个完整的计算机控制系统中包括了四种I/O通道。2.
6、4.1模拟量输入通道本节要点1．模拟量输入通道的结构组成。2．多路开关，前置放大、采样保持等各环节的功能作用。3．A/D转换器芯片及其接口电路引言2.4.1.1信号调理电路2.4.1.2多路模拟开关2.4.1.3前置放大器2.4.1.4采样保持器小结本节主要内容概述模拟量输入通道的任务是把被控对象的过程参数如温度、压力、流量、液位、重量等模拟量信号转换成计算机可以接收的数字量信号。结构组成如图所示，来自于工业现场传感器或变送器的多个模拟量信号首先需要进行信号调理，然后经多路模拟开关，分时切换到后级进行前置放大、采样保持和模/数转换，通过接口电路以数字量信号进入主机系统，从而
7、完成对过程参数的巡回检测任务。显然，该通道的核心是模/数转换器即A/D转换器，通常把模拟量输入通道称为A/D通道或AI通道。2.4.1.1信号调理电路在控制系统中，对被控量的检测往往采用各种类型的测量变送器，当它们的输出信号为0-10mA或4-20mA的电流信号时，一般是采用电阻分压法把现场传送来的电流信号转换为电压信号，以下是两种变换电路。1.无源I/V变换2.有源I/V变换1.无源I/V变换无源I/V变换电路是利用无源器件—电阻来实现，加上RC滤波和二极管限幅等保护，如图（a）所示，其中R2为精密电阻。对于0-
