第3章南邮IO接口与过程通道ppt课件.ppt

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1、第3章I/O接口与过程通道南京邮电大学电气信息工程系3.1输入输出与过程通道3.2模拟量输入通道3.3模拟量输出通道3.4D/A、A/D转换器的电源、接地与布线3.5硬件抗干扰技术OUTLINE3.1数字量输入输出通道数字量（开关量）信号：开关的闭合与断开继电器或接触器的吸合与释放马达的启动与停止阀门的打开与关闭用“0”和“1”表示1.数字量输入接口74LS244：隔离输入和输出起缓冲作用八个通道，可同时输入8个开关状态MOVDX,PORTINAL,DX生产过程的状态信息3.1.1数字量输入输出接口技术1A11Y11A21Y21A31Y31A41Y41A51Y51A61Y61A71Y71A81

2、Y8输入接口D0D1D2D3D4D5D6D7PC总线2G1GCSIOR74LS2442.数字量输出接口控制状态需要保持，直到下次给出新的值为止MOVAL,DATAMOVDX,PORTOUTDX,AL可用锁存器74LS273对状态输出信号进行锁存数字量输出接口D0CLKCLR74LS273D2D1D2D3D4D5D6D7D1D3D5D4D6D7D8Q2Q1Q3Q5Q4Q6Q7Q8CSIOWRESETPC总线输出接口基本功能：接受外部装置或生产过程的状态信号1、数字量输入通道结构输入调理电路输入缓冲器地址译码器生产过程PC总线3.1.2数字量输入通道输入调理电路－把现场信号经转换、保护、滤波、隔离

3、转换成计算机能够接收的逻辑信号小功率输入调理电路大功率输入调理电路2.输入调理电路－开关去抖电路图3.4采用积分电路（1）小功率输入调理电路RSQQ0110100111保持R—S触发器去抖电路（2）大功率输入调理电路大功率系统中，需从电磁离合等大功率器件的接点输入信号为使接点工作可靠，接点两端至少要加24V以上的直流电压由于所带电压高，故高、低压之间，用光电耦合器进行隔离图3.6大功率信号输入电路输出驱动器输出锁存器地址译码器生产过程PC总线1、数字量输出通道结构3.1.3数字量输出通道小功率直流驱动电路大功率驱动电路2、输出驱动电路采用功率晶体管输出驱动继电器电路采用高压输出的门电路驱动图3

4、.8继电器驱动电路（1）小功率直流驱动电路达林顿阵列输出驱动继电器电路（2）大功率驱动电路(a)直流固态继电器的结构可以利用固态继电器(SSR)等实现I/O接口+5V74LS04R(b)交流固态继电器的结构I/O接口+5V74LS04R数字(开关)量输入/输出通道模板举例PCL-730板卡组成框图3.2模拟量输入通道功能：把从系统中检测到的模拟信号，变成二进制数字信号，经接口送往计算机3.2.1模拟量输入通道的组成过程参数PC总线模拟量输入通道检测信号调理多路转换器采样保持器A/D转换器接口逻辑电路图3.10模拟量输入通道的组成结构信号调理部分将非电量和非标准的电信号转换成标准的电信号依据检测

5、信号及受干扰情况的不同而不同是传感器和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通常包括信号的放大、量程自动转换、电流/电压转换、滤波、线性化、共模抑制及隔离等3.2.2信号调理1、量程自动转换技术单参数测量系统传感器放大电路A/D转换微型机显示传感器多路转换开关放大电路A/D转换微型机显示传感器传感器传感器多参数测量系统量程自动转换：根据需要对所处理的信号利用可编程增益放大器进行放大倍数的自动调整，以满足后续电路和系统的要求可编程增益放大器(ProgrammableGainAmplifier)，简称PGA可编程增益放大器有两种：组合PGA和集成PGA仪用测量放大器

6、电路A3A2A1图3.13组合PGA组合PGAMCP6S系列产品主要特点：8种可编程增益选择：+1，+2，+4，+5，+8，+10，+16或+32V/V；SPI串行编程接口；级联输入和输出；低增益误差，最大：±1%；低漂移，最大：±275μV；高带宽频率，典型值：2～12MHz；低噪声，典型值：10nV/rtHz@10kHz低电源电流，典型值：1mA；单电源供电，2.5V～5.5V；集成PGA表3.2引脚说明引脚名称功能Vout模拟输出CH0～CH7模拟输入Vss负电源VDD正电源SCKSPI时钟输入SISPI数据输入SOSPI数据输出CSSPI片选VREF外部参考电压R1R2CIV+5V图3

7、-19无源I/V变换电路精密电阻V=R2*I无源I/V变换2.I/V变换图3-20有源I/V变换电路A＋－R1R3R2R4R5CIVViA=1+R4/R3V=A*R1*I输入阻抗高，输出阻抗低输出限流，保护运放有源I/V变换2.I/V变换控制禁止端1：断开0：由ABC选通CD4051的原理电路图3.2.3多路转换器表3.4CD4051的真值表输入状态接通通道INHCBA00000000110010