第5章 计算机控制系统的硬件设计技术ppt课件.ppt

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1、第2章计算机控制系统的硬件设计技术2.1总线技术2.2总线扩展技术2.3数字量输入输出接口与过程通道2.4模拟量输入接口与过程通道2.5模拟量输出接口与过程通道2.6基于串行总线的计算机控制系统硬件技术2.7硬件抗干扰技术2.1总线技术2.1.1总线的定义、层次结构及种类所谓总线，就是计算机各模块之间互联和传送信息（指令、地址和数据）的一组信号线。以微处理器为核心，总线可以分为内部总线和外部总线，而内部总线又可分为片级总线和系统总线。片级总线包括数据总线、地址总线、控制总线、I2C总线、SPI总线、SCI总线等；系统总线包括ISA总线、

2、EISA总线、VESA总线、PCI总线等；外部总线包括RS-232C、RS-485、IEEE-488、USB等总线。另外，在工业控制中，还定义了其它总线，如：VME、STD、PC-104、CompactPCI等。2.1.2PC/ISA/EISA总线简介1.PC/ISA总线的发展(4.77MHz,8DB,20AB)2.ISA信号线定义(8MHz,16DB,20AB)3.EISA（32位）(16MHz,32DB,32AB)2.1.3PCI/CompactPCI总线简介PCI是美国SIG集团推出的64位总线。该总线的最高总线频率为33MHz，

3、数据传输率为80Mby/s(峰值传输率为133Mby/s)。主控设备49条，目标设备47条，可选引脚51条（主要用于64位扩展、中断请求、高速缓存支持等），总引脚数188条（包含电源、地、保留引脚等）。2.1.4其它总线简介1.PC/104总线2.PC/104plus总线3.STD总线(1)STD总线信号(2)STD32总线2.1.5串行外部总线简介1.RS-232/RS-422/RS-485串行通信总线（1）平衡和不平衡传输方式（2）RS-232C（3）RS-422A/RS-485多点互连平衡差分驱动。2.1.5串行外部总线简介2.U

4、SB总线（1）具有热插拔功能（2）USB采用“级联”方式连接各个外部设备（3）适用于高/低速各种外设连接2.2总线扩展技术2.2.1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（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3.I/O端口地址分配（1）系统板上的I/O接口（2）扩展卡上的I/O接口4.I/O端口地址选用原则2.2.2I/O端口地址译码技术1.三种译码方式（1）线选法（2）全译码法（3）部分译码2.I/O端口地址译码电路信号3.I/O端口地址译码方法及电路形式（1

5、）固定地址译码3.I/O端口地址译码方法及电路形式（2）开关选择译码2.2.3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2.3数字量输入输出接口与过程通道2.3.1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2.3.2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（直接接入）(2)大功率输入调理电路(光电耦合器)2.3.3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②达林顿阵列输出驱动

6、继电器电路2.3.3数字量输出通道2.输出驱动电路(2)大功率交流驱动电路2.3.4数字（开关）量输入/输出通道模板举例图2-19PCL-730板卡组成框图2.3.4数字（开关）量输入/输出通道模板举例程序设计举例(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)outportb(Ox221，0x55)inportb(Ox220)inportb(Ox221)汇编语言程序如下：MOVDX，220HMOVAL，55HOUTDX，ALMOVDX，22

7、1HOUTDX，ALMOVDX，220HINAL，DXMOVAH，ALMOVDX，221HINAL，DX2.4模拟量输入接口与过程通道2.4.1模拟量输入通道的组成2.4.2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。信号调理电路是传感器和A/D之间以及D/A和执行机构之间的桥梁，也是测控系统中重要的组成部分。（1）不平衡电桥热电阻调理：2.4.2信号调理和I/V变换（2）AD526可编程仪用放大器：AD526是可

8、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。它是一个完整的包括放大器、电阻网络和TTL数字逻辑电路的器件，使用时不需外加任何元件就可工作。2.4