计算机控制技术第2章ppt课件.ppt

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1、第二章输入输出接口与过程通道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2.1数字量输入输出通道一、数字量输入输出接口技术1、数字量输入接口设片选端口地址为port可用下列指令完成取数：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。74LS244有8个通道可输入8个开关状态图2.1数字量输入接口概念:接口、过程通道、过程通道的组成2.1数字量输入输出通道2、数字量输出接口片

2、选端口地址为port完成数据输出控制的指令为：MOVAL，DATAMOVDX，portOUTDX，AL74LS273有8个通道可输出8个开关状态并可驱动8个输出装置图2.2数字量输出接口2.1数字量输入输出通道二、数字量输入通道1、数字量输入通道的结构主要由输入调理电路、输入缓冲器、输入地址译码器等组成，如图2.3：图2.3数字量输入通道结构2、输入调理电路（1）小功率输入调理电路图示为从开关、继电器等接点输入信号的电路。将开关动作转换成TTL电平信号与计算机相连。图（a）采用积分电路消除开关抖动的方法图（b）为R-S触发器消除开

3、关两次反跳的方法图2.4小功率输入调理电路2.1数字量输入输出通道（2）大功率输入调理电路在高压和低压间用光电耦合器进行隔离图2.5大功率输入调理电路三、数字量输出通道1、数字量输出通道的结构主要由输出锁存器、输出驱动电路、输出口地址译码器电路等组成图2.6数字量输出通道结构2.1数字量输入输出通道2、输出驱动电路（1）小功率直流驱动电路a、功率晶体管输出驱动继电器电路因负载呈电感性，所以输出必须加装克服反电势的保护二极管D，J为继电器的线圈图2.7功率晶体管输出驱动继电器b、达林顿阵列输出驱动继电器电路MC1416是达林顿阵列驱

4、动器内含7个达林顿复合管，每个管的电流都在500mA以上，截止时承受100V电压。为了防止组件反向击穿，可使用内部保护二极管图2.8MC1416驱动7个继电器2.1数字量输入输出通道（2）大功率交流驱动电路固态继电器（SSR）是一种四端有源器件如图，输入输出之间采用光电耦合器进行隔离。零交叉电路可使交流电压变化到零伏附近时让电路接通，从而减少干扰。电路接通后，由触发器给出晶闸管器件的触发信号图2.9固态继电器及用法2.2模拟量输入通道2.2.1、模拟量输入通道的组成图2.10模拟量输入通道的组成结构由图可知，模拟量输入通道一般由I

5、/V变换，多路转换器，采样保持器，A/D转换器，接口及控制逻辑等组成2.3模拟量输入通道2.2.2、I/V变换变送器输出的信号为0~10mA或4~20mA的统一信号,需要经过I/V变换变成电压信号后才能处理1、无源I/V变换无源I/V变换主要是利用无源器件电阻来实现，并加滤波和输出限幅等保护措施，如图2.11所示图2.11无源I/V变换电路2、有源I/V变换有源I/V变换主要是利用有源器件运算放大器，电阻组成如图2.12所示图2.12有源I/V变换电路2.2模拟量输入通道2.2.3、多路转换器多路转换器又称多路开关,多路开关是用来

6、切换模拟电压信号的键元件。利用多路开关可将各个输入信号依次地或随机地连接到公用放大器或A/D转换器上。常用的多路开关有CD4051。它是单端的8通道开关，有三根二进制的控制输入端和一根禁止输入端INH(高电平禁止)。片上有二进制译码器，可由A、B、C三个二进制信号在8个通道种选择一个，使输入和输出接通。而当INH为高电平时，不论A、B、C为何值，8个通道均不通。2.13CD4051原理图2.2模拟量输入通道2.2.4、采样、量化及常用的采样保持器1、信号的采样按一定的时间间隔T，把时间上连续和幅值上也连续的模拟信号，转变成在时刻0

7、，T，2T，…kT的一连串脉冲输出信号的过程称为采样过程.采样信号是一个离散的模拟信号.采样周期:T采样宽度:香农采样定理:f≥2fmax实际应用:f≥(5～10)fmax2.14信号的采过程2、量化所谓量化，就是采用一组数码（如二进制码）来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换为数字信号。将采样信号转换为数字信号的过程称为量化过程，执行量化动作的装置是A/D转换器。字长为n的A/D转换器把Ymin～Ymax范围内变化的采样信号，变换为数字0～2n-1，其最低有效位（LSB）所对应的模拟量q称为量化单位。2.3模拟量输入通道例:12位

8、A/D转换器,V=10.24V2410.mvq502122.==2.3模拟量输入通道3、采样保持器(1)孔径时间和孔径误差的消除在模拟量通道中，A/D转换器将模拟信号转换成数字量总需要一定的时间，完成一次A/D转换所需要的时间称之为孔径时间。对于模