计算机控制技术第二章输入输出接口与过程通道

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1、第2章输入输出接口与过程通道接口是计算机与外部设备（部件与部件之间）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，它包括模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量(开关量)输入通道、数字量(开关量)输出通道。12.1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2明确概念数字量(开关量)信号，这些信号包括：开关的闭合与断开，指示灯的亮与灭

2、，继电器或接触器的吸合与释放，马达的启动与停止，阀门的打开与关闭等。共同特征:这些信号都是以二进制的逻辑“1”和“0”出现的。32.1.1数字量输入输出接口技术作用：对生产过程进行控制，往往要收集生产过程的状态信息，根据状态信息，再给出控制量。完成过程：用三态门缓冲器74LS244取得状态信息。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。设片选端口地址为port，可用如下指令来完成取数

3、.MOVDX，portINAL，DX1G2G74LS244输入接口D0D1D2D3D4D5D6D71A11Y11A21Y21A31Y31A41Y41A51Y51A61Y61A71Y71A81Y8IORCS图2.1数字量输入接口1.数字量输入接口4作用：当对生产过程进行控制时，一般控制状态需进行保持，直到下次给出新的值为止，这时输出就要锁存。完成过程：用74LS273作8位输出锁存口，对状态输出信号进行锁存。经过端口地址译码，得到片选信号，当在执行OUT指令周期时，产生IOW信号。设片选端口

4、地址为port，可用以下指令完成数据输出控制。MOVAL，DATAMOVDX，portOUTDX，AL2．数字量输出接口5当CLK（使能端）为高电平时，锁存器的数据输出端Q的状态与数据输入端D相同（透明的）。当CLK端从高电平返回到低电平时（下降沿后），输入端的数据就被锁存在锁存器中，数据输入端D的变化不再影响Q端输出。锁存器(Flip-latch)62.1.2数字量输入通道1.数字量输入通道的结构数字量输入通道主要由输入缓冲器、输入调理电路、输入地址译码电路等组成。PC总线输入缓冲器输入调

5、理电路地址译码器来自生产过程72.输入调理电路数字量(开关量)输入通道的基本功能就是接收外部装置或生产过程的状态信号。这些状态信号的形式可能是电压、电流、开关的触点，因此引起瞬时高压、过电压、接触抖动等现象。为了将外部开关量信号输入到计算机，必须将现场输入的状态信号经转换、保护、滤波、隔离等措施转换成计算机能够接收的逻辑信号，这些功能称为信号调理。（1）小功率输入调理电路（2）大功率输入调理电路8（1）小功率输入调理电路开关、继电器等接点接通和断开动作，被转换成TTL电平信号与计算机相连。为了清除

6、由于接点的机械抖动而产生的振荡信号，一般都应加入有较长时间常数的积分电路来消除这种振荡。①左图为采用积分电路的小功率输入调理电路。目的：把开关K的状态转化成二进制状态。原理：闭和K时，电容C放电，反相器反相为1；断开K时，电容C充电，反相器反相为0。+5VCKR2R19②R—S触发器(Flip-flop)消除开关两次反跳电路原理：当K在上时，输出上为1，下为0。当K按下时，因为键的机械特性，使按键因抖动而产生瞬间不闭合，造成R-S触发器输入为双1，故状态不改变。+5VKR45R3RSQQ01101

7、00111保持RSQQ10（2）大功率输入调理电路当从电磁离合等大功率器件的接点输入信号时，为了使接点工作可靠，接点两端至少要加24V以上的直流电压（因为直流电平的响应快，不易产生干扰）。但是这种电路，由于所带电压高，所以高压与低压之间，用光电耦合器进行隔离。“光电隔离”：通常使用一个光耦将电子信号转换为光信号，在另一边再将光信号转换回电子信号。如此，这两个电路就可以互相的隔离。+5VR2R3R1+48VKC111（2）大功率输入调理电路原理：当K闭合时，光电二极管导通，发光使晶体管导通，经反相器

8、反相为1。当K断开时，光电二极管不导通，晶体管不导通，经反相器反相输出为0。其中，用R1,R2进行分压，C1进行滤波，要合理选择参数。+5VR2R3R1+48VKC1122.1.2数字量输出通道1.数字量输出通道的结构数字量输出通道主要由输出锁存器、输出驱动电路、输出口地址译码电路等组成。去生产过程PC总线输出锁存器输出驱动电路地址译码器图2.6数字量输出通道结构132.输出驱动电路在数字量输出通道中，关键是驱动，因为从锁存器中出来的是TTL电平，驱动能力有限，所以要加上驱动电路。