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1、计算机控制技术COLLEGEOFELECTRICALENGINEERING,ZHEJIANGUNIVERSITY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。在计算机控制系统中，工业控制机必须经过过程通道和生产过程相连，而过程通道中又包含有输入输出接口，因
2、此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。2006COLLEGEOFELECTRICALENGINEERING,ZHEJIANGUNIVERSITY2.1数字量输入输出通道工业控制机用于生产过程的自动控制，需要处理一类最基本的输入输出信号，即数字量（开关量）信号。2.1.1数字量输入输出接口技术1.数字量输入接口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，因此，可用三态门缓冲器74LS244取得状态信息，如图2.1所示。经过端口地址译码，得到片选信号CS，当
3、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MOVDX，portINAL，DX三态门缓冲器74LS244用来隔离输入和输出线路，在两者之间起缓冲作用。2006COLLEGEOFELECTRICALENGINEERING,ZHEJIANGUNIVERSITY2.1数字量输入输出通道2.数字量输出接口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
4、。因此，可用74LS273作8位输出锁存口，对状态输出信号进行锁存，如图2.2所示。由于PC总线工业控制机的I/O端口写总线周期时序关系中，总线数据D0～D7比IOW前沿(下降沿)稍晚,因此在图2.2的电路中,利用IOW的后沿产生的上升沿锁存数据.经过端口地址译码,得到片选信号CS,当在执行OUT指令周期时,产生IOW信号,设片选端口地址为port,可用以下指令完成数据输出控制.MOVAL,DATAMOVDX,portOUTDX,AL2006COLLEGEOFELECTRICALENGINEERING,Z
5、HEJIANGUNIVERSITY2.1数字量输入输出通道2.输入调理电路数字量(开关量)输入通道的基本功能就是接受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。2.1.2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,如图2.3所示
6、。2006COLLEGEOFELECTRICALENGINEERING,ZHEJIANGUNIVERSITY2.1数字量输入输出通道(1)小功率输入调理电路图2.4所示为从开关、继电器等接点输入信号的电路。它将接点的接通和断开动作,转换成TTL电平信号与计算机相连。为了清除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。图2.4(a)所示为一种简单的、采用积分电路消除开关抖动的方法。图2.4(b)所示为R-S触发器消除开关两次反跳的方法。2006COLLEGEOFE
7、LECTRICALENGINEERING,ZHEJIANGUNIVERSITY2.1数字量输入输出通道(2)大功率输入调理电路在大功率系统中,需要从电磁离合等大功率器件的接点输入信号。这种情况下,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,电路又简单,因而被广泛采用。但是这种电路,由于所带电压高,所以高压与低压之间,用光电藕合器进行隔离,如图2.5所示。2006COLLEGEOFELECTRICALENGINEERING,ZHEJIANGUNIVERSIT
8、Y2.1数字量输入输出通道2.1.3数字量输出通道1.数字量输出通道的结构数字量的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,如图2.6所示。2.输出驱动电路(1)小功率直流驱动电路①功率晶体管输出驱动继电器电路采用功率晶体管输出驱动继电器的电路如图2.7所示。因负载呈电感性,所以输出必须加装克服反电势的保护二极管D,J为继电器的线圈。2006COLLEGEOFELECTRICALENGINEERING,ZH
