《微型计算机控制技术》于海生第2章.ppt

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1、硬件设计:输入输出接口与过程通道设计接口：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：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：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。AI/AO、DI/DO.第er章计算机控制系统的硬件设计技术2.1总线扩展技术2.1.1微型计算机系统I/O端口与地址分配1.I/O端口及I/O操作（1）数据端口(da

2、taport):CPU与外设之间数据缓冲。（2）状态端口(stateport):外设状态，ready;busy;error等。（3）命令端口(commandport):命令字、控制字。2.I/O端口编址方式（1）统一编址(MmapI/O)：I/O端口与存储单元统一编址。优点指令集无需I/O指令；缺点地址长、译码复杂，速度慢。（2）独立编址(I/Omap)：单独I/O编址，专门I/O指令。优点指令长度短，译码简单，速度快；缺点功能不强。2.1.2I/O端口地址译码技术1.I/O端口地址译码电路信号译码电路不仅与地址信

3、号有关，而且与控制信号有关。地址与控制信号组合，产生片选和端口选择信号。ISA总线中，使用A0～A9、IOW、IOR等信号组合。地址译码方法：地址信号与控制信号组合形成端口I/O地址。地址高位与控制信号组合形成片选地址；地址低位形成片内寻址。2.I/O端口地址译码方法及电路形式（1）固定地址译码译码要求：3A0H～3A7H，选3～8译码器。A0～A2信号000～111组合成：0～7。CPU控制总线AEN=0A9A8A7A6A5A4A3A2A1A01110100XXX（2）开关选择译码数据比较器74LS688，P7～

4、P0等于Q7～Q0时，输出端低电平（有效），P7～P0接地址线，Q7～Q0接逻辑选择开关。地址线A15～A10和A9～A4确定板卡基地址，A3～A1确定卡内端口地址基地址，如Q7～Q0接地，则有效地址：A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0111110XXXX(NA)板卡地址：03ExHA3A2A1A0端口地址000X(NA)03E0HY0001X03E2HY1……111X03EEHY72.1.3基于ISA总线端口扩展1.板选译码与板内译码2.总线驱动及逻辑控制3.端口及其读写控制2.2数字量输入输出接口与过程通

5、道2.2.1数字量输入输出接口技术1.数字量输入接口2.数字量输出接口汇编：MOVDX,220HMOVAL,8FHINAL,DXMOVDX,221HOUTDX,ALC语言：a=inportb(0x220)outportb(0x221,0x8f)2.2.2数字量输入通道1.数字量输入通道的结构2.输入调理电路(1)小功率输入调理电路目的：把开关S的状态转化成二进制状态。原理：闭合S时，C放电，反相器反相为1；断开S时，C充电，反相器反相为0。问题：利用什么原理消除了抖动？R—S触发器消除开关两次反跳电路原理：当S在上

6、时，输出上为1，下为0。当S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。2.输入调理电路(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。原理：当S闭合时，光电

7、二极管导通，发光使晶体管导通，经反相器反相为1。当S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R1R2进行分压，c1进行滤波。2.2.3数字量输出通道1.数字量输出通道的结构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。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。继电器包括线圈和触点。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

8、，J为继电器的线圈。VD的作用为续流作用，通过VD放掉J上所带的电荷，防止反向击穿。R的作用是限流电阻。作用过程：当TTL电平为1时，晶体管截止，J不吸合；当TTL电平为0时，晶体管导通，J吸合(1)小功率直流驱动电路②达林顿阵列输出驱动继电器电路MC1416达林顿晶体管DT（Dar1ingtonTransistor）亦称复合晶体管。它采用复合过接方式，将两