2019年 第2章过程IO通道ppt课件.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2章计算机控制系统的硬件设计技术---输入输出接口与过程通道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

2、（1）数据端口（2）状态端口（3）命令端口2.I/O端口编址方式（1）统一编址（2）独立编址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号有关，而且与控制信号有关。其中，ISA总线中，使用A0～A9、IOW、IOR等信号组合。2.I/O端口地址译码方法及电路形式（1）固定地址译码固定地址译码的缺点：可能与将来加入系统的同类板卡地址译码冲突。AEN信号：（存储器直接访问）DMA地址使用信号，是指当前工作是DMA工作周期还CPU工作周期，高电平有效。即：AEN=1，DMA控制器控制总线；A

3、EN=0，CPU控制总线。可见图中是工作在CPU控制下的，CPU工作周期才能被访问，在DMA控制下是无效的。（2）开关选择译码74LS688：数据比较器2.1.3基于ISA总线端口扩展数据总线驱动器：74HCT245带使能功能的8位双向总线驱动器，为数据总线间进行异步两路通讯而设计的。可以将数据从A总线传送到B总线，也可以将数据从B总线传送到A总线，由DIR的逻辑电平而定。可以用使能端来禁止此电路工作。真值表如下：DIR运行状况LLB数据到A总线LHA数据到B总线HX禁止2.2数字量输入输出接口与过程通道2.2.1数字量输

4、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(2)大功率输入调理电路输入调理电路－把现场信号经转换、保护、滤波、隔离转换成计算机能够接收的逻辑信号。小功率输入调理电路－开关去抖电路积分电路AOAOOA12.2.3数字量输出通道1.数字量输出通道的结构2.输出驱

5、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②达林顿阵列输出驱动继电器电路MC14162.输出驱动电路(2)大功率交流驱动电路固态继电器（SSR）2.2.4数字（开关）量输入/输出通道模板举例研华PCL-730板卡组成框图程序设计举例(基地址设为220H)：PCL-730板卡的开关量输入/输出都只需要二条指令就可以完成。C语言程序如下：outportb(0x220，Ox55)；//奇数通道输出低电平，低8位。outportb(Ox221，0x55)；//奇数通道输出低电平，高8位。inportb(Ox220

6、)；//输入通道0~7的电平状态。inportb(Ox221)；//输入通道8~15的电平状态。汇编语言程序如下：MOVDX，220HMOVAL，55HOUTDX，ALMOVDX，221HOUTDX，ALMOVDX，220HINAL，DXMOVAH，ALMOVDX，221HINAL，DX2.3模拟量输入接口与过程通道2.3.1模拟量输入通道的组成由五部分组成：I/V变换、多路转换器、采样保持器、A/D转换器、接口及控制逻辑组成。2.3.2信号调理和I/V变换1.信号调理电路信号调理电路：主要通过非电量的转换、信号的

7、变换、放大、滤波、线性化、共模抑制及隔离等方法，将非电量和非标准的电信号转换成标准的电信号。（1）非电信号的检测——不平衡电桥热敏电阻测量电桥电路电桥是将电阻、电感、电容等参数的变化变换为电压或电流输出的一种测量电路。由于电桥电路具有灵敏度高、测量范围宽、容易实现温度补偿的优点，故广泛使用。热敏电阻三线制接线图工业设备距离计算机一般较远，采用两线制连接，由于导线电阻，容易引起误差，故一般采样三线制与调理电路相连。见下图。（2）信号放大电路1)基于ILC7650的前置放大电路ILC7650的前置放大电路2）AD526可编程仪

8、用放大器AD526是可通过软件对增益进行编程的单端输入的仪用放大器，器件本身所提供的增益是xl、x2、x4、x8、x16等五挡。AD526可以在透明与锁存两种模式下工作。（表2-5提供状态表）透明模式是13脚CLK端接地。锁存模式是CLK内逻辑信号提供。2.I/V变换变送器输出的信号为0-10mA或4-