工业控制系统的输入与 输出信 Document number【SA80SAB-SAA9SYT-SAATC-SA6UT-SA18】
工业控制系统的输入与输出信号 工业生产过程实现计算机控制的前提是，必须将工业生产过程的工艺参数、工况逻辑和设备运行状况等物理量经过传感器或变送器转变为计算机可以识别的电信号（电压或电流）或逻辑量。 传感器和变送器输出的信号有多种规格，其中毫伏（mV）信号、0~5V电压信号、1~5V电压信号、0~10mA电流信号、4~20mA电流信号、电阻信号是计算机测控系统经常用到的信号规格。在实际工程中，通常将这些信号分为模拟量信号和数字量信号两大类。 针对某个生产过程设计一套计算机控制系统，必须了解输入输出信号的规格、接线方式、精度等级、量程范围、线性关系、工程量换算等诸多要素。 1．模拟量信号 许多来自现场的检测信号都是模拟信号，如液位、压力、温度、位置、PH 值、电压、电流等，通常都是将现场待检测的物理量通过传感器转换为电压或电流信号；许多执行装置所需的控制信号也是模拟量，如调节阀、电动机、电力电子的功率器件等的控制信号。 模拟信号是指随时间连续变化的信号，这些信号在规定的一段连续时间内，其幅值为连续值。 模拟信号有两种类型：一种是由各种传感器获得的低电平信号；另一种是由仪器、变送器输出的4~20mA的电流信号或1~5V的电压信号。这些模拟信号经过采样和A/D转换输入计算机后，常常要进行数据正确性判断、标度变换、线性化等处理。 模拟信号非常便于传送，但它对干扰信号很敏感，容易使传送中信号的幅值或相位发生畸变。因此，有时还要对模拟信号做零漂修正、数字滤波等处理。 模拟量输出信号可以直接控制过程设备，而过程又可以对模拟量信号进行反馈。闭环PID控制系统采取的就是这种形式。模拟量输出还可以用来产生波形，这种情况下D/A变换器就成了一个函数发生器。 模拟信号的常用规格： 1）1~5V电压信号 此信号规格有时称为DDZ-Ⅲ型仪表电压信号规格。1~5V电压信号规格通常用于计算机控制系统的过程通道。工程量的量程下限值对应的电压信号为lV，工程量上限值对应的电压信号为5V，整个工程量的变化范围与4V的电压变化范围相对应。过程通道也可输出1~5V电压信号，用于控制执行机构。 2）4~20mA电流信号 4~20mA电流信号通常用于过程通道和变送器之间的传输信号。工程量或变送器的量程下限值对应的电流信号为4mA，量程上限对应的电流信号为20mA，整个工程量的变化范围与16mA的电流变化范围相对应。过程通道也可输出 4~20mA电流信号，用于控制执行机构。 有的传感器的输出信号是毫伏级的电压信号，如K分度热电偶在l000℃时输出信号为。这些信号要经过变送器转换成标准信号（4~20mA）再送给过程通
音频接口的输入输出口的形式分类 音频接口的输入输出口的形式分为两类：模拟口和数字口。 模拟口：主要有小三芯、莲花口、大二芯和大三芯，卡侬口(XLR)等几种。 小三芯的插口主要用于家用级的多媒体等声卡，在专业领域现在己很少使用。 莲花口用于普通的专业设备，它提供的信号电平为-10dB，目前M-AUDIO公司的audio phifle2496音频卡使用的就是这种莲花口的插头。 大二芯和大三芯用于高级的专业设备，它提供的信号电平通常为+4dB。其申大三芯的插口和卡侬口一样都平衡式的，是在信号电缆的外层又包一个屏蔽层，可以提高音频信号在传送过程中的抗干扰能力。 如果你工作室中的设备很多，各种音频线电源线经常纠缠在一起，那么使用平衡式的插口和线缆就可以减少噪声出现的可能性。目前像M-AUDIO公司的Delta系列音频接口和MOTU公司的1224使用的都是这种插口。 数字口：则有两声道的S/PDIF、AES/EBU规格和八声道的ADAT、TDIF和R-BUS等规格。 其中，S/PDIP是SONY和PHILIPS公司制定的一种音频数据格式，主要用于民用和普通专业领域，插口硬件使用的是光缆口或同轴口，现在的多轨机、DAT、CD机和MD机上都在普遍使用S/PDIF格式。 目前大多数计算机音频接口的数字输入输出口使用的都是S/PDIF的格式。 AES/EBU是美国和欧洲录音师协会制定的一种高级的专业数字音频数据格式，插口硬件主要为卡侬口，目前用于一些高级专业器材，如专业DAT，顶级采样器，大型数字调音台等。在计算机音频接口上，目前MOTU公司的1224上采用的就是AES/EBU的数字口。 ADAT是美国ALESIS公司开发的一种数字音频信号格式，因为最早用于该公司的ADAT八轨机，所以就称为ADAT格式，该格式使用一条光缆传送八个声道的数字音频信号，由于连接方便、稳定可靠，现在已经成为了一种事实上的多声道数字音频信号格式，越来越广泛地使用在各种数字音频设备上，如计算机音频接口、多轨机、数字调音台，甚至是MIDI乐器上(像KORG公司的TRINITY合成器和ALESIS 公司的QS系列合成器和音源)。目前许多公司的多声道数字音频接口，像pulsar公司的一系列产品，使用的都是ADAT口。 TDIF是日本TASCAM公司开发的一种多声道数字音频格式，使用25针类似于计算机串行线的线缆来传送八个声道的数字信号。TDIF的命运与ADAT正好相反，在推出以后TDIF没有获得其它厂家的支持，目前已经越来越少地被各种数字设备所采用，在计算机音频接口上，目前只有MOTU公司的2408上提供了TDIF的端口。
输入输出(I/O)系统 (总分：50.00，做题时间：90分钟) 一、单项选择题(总题数：25，分数：50.00) 1.如果I/O设备与存储设备进行数据交换不经过CPU来完成，这种数据交换方式是( )。 （分数：2.00） A.中断控制方式 B.程序I/O方式 C.DMA控制方式√ D.无条件存取方式 解析：整个I/O控制方式的发展就是将CPU从中解脱出来，DMA方式与通道方式中进行的数据交换都不经过CPU来完成。 2.属于共享设备的是( )。 （分数：2.00） A.打印机 B.磁盘√ C.用户终端 D.鼠标器 解析： 3.设备的打开、关闭、读、写等操作是由( )完成的。 （分数：2.00） A.用户程序 B.编译程序 C.设备分配程序 D.设备驱动程序√ 解析： 4.程序员利用系统调用打开I/O设备时，通常使用的设备标识是( )。 （分数：2.00） A.逻辑设备名√ B.物理设备名 C.主设备号 D.从设备号 解析：本题考查设备独立性问题。在现在操作系统中，都实现了设备独立性，即程序独立于具体使用的物理设备，在应用程序中使用逻辑设备名称为请求使用某类设备，而系统实际执行中才使用物理设备名称。 5.在DMA方式中，CPU是以( )为单位对I/O进行干预的。 （分数：2.00） A.字符 B.字节
C.数据块√ D.一组数据块 解析：程序I/O与中断方式是以字节为单位，DMA中是以数据块为单位，通道方式中是以一组数据块为单位。 6.系统的通道数量较少时，可能会产生瓶颈现象。下面( )不是解决此问题的有效方法。 （分数：2.00） A.提高CPU的速度√ B.增加设备与通道之间的通路 C.采用虚拟设备技术 D.在设备上增加一些硬件缓冲区 解析：提高CPU的速度不能改变瓶颈问题。 7.设备管理程序对设备的管理是借助一些数据结构来进行的，下面的( )不属于设备管理数据结构。 （分数：2.00） A.JCB √ B.DCT C.COCT D.CHCT 解析：JCB：作业控制块，DCT：设备控制表，COCT控制器控制表，CHCT通道控制表。 8.对磁盘而言，输入输出操作的信息传送单位为( )。 （分数：2.00） A.字符 B.字 C.块√ D.文件 解析：磁盘属于块设备，即它的信息的存取都是以数据块为单位的。 9.计算机系统中判别是否有中断事件发生应是在( )。 （分数：2.00） A.进程切换时 B.执行完一条指令后√ C.执行P操作后 D.由用户态转入核心态时 解析： 10.关于通道、设备控制器和设备之间的关系，下面哪些叙述是正确的( )。 （分数：2.00） A.控制器和通道可以分别控制设备 B.控制器、通道和设备可以并行工作 C.通道控制设备控制器，设备控制器控制设备进行工作√ D.设备分配程序先分配通道，再分配控制器，最后分配设备
BIOS(基本输入输出系统)完全解读 -------------------------------------------------------------------------------- 前一阵子造成全球多处电脑严重受损的CIH病毒大家还应当记忆尤新吧。CIH病毒就是破坏了主板的BIOS,使得BIOS不能正常工作，不能完成电脑启动(POST)时硬件自检、配置和引导，逼着我们更换BIOS或整个主板才罢休，所以此病毒很厉害，从而也证明BIOS 在电脑中的重要地位！那么这就要求我们首先要了解BIOS,知己知彼百战不殆吗！那么BIOS 它到底是什么？是怎样工作的?怎样对它进行正确的设置…… BIOS的基本概念 BIOS大家关注过它吗？其实每当你按下机箱上的po wer键时，它就认认真真的为你工作了。那么什么是BIOS呐？书本上给了我们一个定义：“BIOS是Basic Input-output System(基本输入输出系统)的缩写，它负责开机时对系统的各项硬件进行初始化设置和测试，以确保系统能够正常工作。若硬件不正常则立即停止工作，并把出错的设备信息反馈给用户。BIOS包含了系统加电自检（POST）程序模块、系统启动自举程序模块，这些程序模块主要负责主板与其它计算机硬件设备通讯的作用。” ——晕，两个字——糊涂！（呵J呵）其实简单的说BIOS就是被“固化”在计算机硬件中的一组程序，它为你的计算机提供最低级的、最直接的硬件控制。BIOS实际上相当于计算机硬件与软件程序之间的一座桥梁，它本身其实就是一个程序也可以说是一个软件。我们对它最直观的认识就是POST(Power On System Test)功能，当计算机接通电源后，BIOS将进行检验其内部所有设备的自检，包括对CPU、内存、只读存储器、系统主板、CMOS存储器、并行和串行通信子系统、软盘和硬盘子系统以及键盘进行测试。自检测试完成后，系统将在指定的驱动器中寻找操作系统，并向内存中装入操作系统。（哈哈^_*，这下清楚许多了吧。） CMOS是什么？ BIOS程序存放在电脑的什么地方呐？它的安乐窝就是CMOS存储器，CMOS是complementary metal-oxide semiconductor的首写字母缩写，中文就是互补金属氧化物半导体，它是一种半导体技术，可以将成对的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）集成在一块硅片上。该技术通常用于生产RAM和交换应用系统，用它生产出来的产品速度很快功耗极低，而且对供电电源的干扰有较高的容限。具体到我们这是指电脑主机板上一块
RCA RCA是莲花插座的英文简称，它并不是专门为哪一种接口设计，既可以用在音频，又可以用在普通的视频信号，也是DVD分量(YCrCb)的插座，只不过数量是三个。 这是目前为止最为常见的一种音/视频接线端子，这种双线连接方式的端子早在收音机出现的时代便由RCA录音公司发明出来，还有一个更老式、也比较奇怪的称呼叫作“唱盘”接头。RCA端子采用同轴传输信号的方式，中轴用来传输信号，外沿一圈的接触层用来接地，可以用来传输数字音频信号和模拟视频信号。RCA音频端子一般成对地用不同颜色标注：右声道用红色（或者用字母“R”表示“右”）；左声道用黑色或白色。有的时候，中置和环绕声道连接线会用其他的颜色标注来方便接线时区分，但整个系统中所有的RCA接头在电气性能上都是一样的。一般来讲，RCA立体声音频线都是左右声道为一组，每声道外观上是一根线。 S-Video输入输出 S端子也是非常常见的端子，其全称是Separate Video，也称为
SUPER VIDEO。S-Video连接规格是由日本人开发的一种规格，S指 的是“SEPARATE（分离）”，它将亮度和色度分离输出，避免了混合视讯讯号输出时亮度和色度的相互干扰。S端子实际上是一种五芯接口，由两路视亮度信号、两路视频色度信号和一路公共屏蔽地线共五条芯线组成。 同AV 接口相比，由于它不再进行Y/C混合传输，因此也就无需再进行亮色分离和解码工作，而且使用各自独立的传输通道在很大程度上避免了视频设备内信号串扰而产生的图像失真，极大地提高了图像的清晰度。但S-Video 仍要将两路色差信号(Cr Cb)为一路色度信号C，进行传输然后再在显示设备内解码为Cb和Cr进行处理，这样多少仍会带来一定信号损失而产生失真(这种失真很小但在严格的广播级视频设备下进行测试时仍能发现) 。而且由于Cr Cb的混合导致色度信号的带宽也有一定的限制，所以S-Video虽然已经比较优秀，但离完美还相去甚远。S-Video虽不是最好的，但考虑到目前的市场状况和综合成本等其它因素，它还是应用最普遍的视频接口之一。 CVBS 中文解释：复合视频广播信号或复合视频消隐和同步 全称：Composite Video Broadcast Signal 或Composite Video Blanking
第八章输入输出系统 一、填空题； 1.直接内存访问（DMA）方式中，DMA控制器从CPU完全接管对的控制，数据交换不经过CPU,而直接在内存和之间进行。 2.通道是一个特殊功能的，它有自己的专门负责数据输入输出的传输控制。 3.并行I/O接口和串行I/O接口是目前两个最具有权威性的标准接口技术。 4.在计算机系统中，CPU对外围设备的管理，除了程序查询方式、程序中断方式外，还有方式、方式和方式。 5.程序中断方式控制输入输出的主要特点是，可以使A 和B 并行工作。 6.DMA控制器按其A 结构，分为B 型和C 型两种。 7.通道是一个特殊功能的A ，它有自己的B 专门负责数据输入输出的传输控制，CPU只负责C 功能。 8.通道有三种类型：A 通道、B 通道、C 通道。 9. 二、选择题： 1.下面有关“中断”的叙述，______是不正确的。 A.一旦有中断请求出现，CPU立即停止当前指令的执行，转而去受理中断请求 B.CPU响应中断时暂停运行当前程序，自动转移到中断服务程序 C.中断方式一般适用于随机出现的服务 D.为了保证中断服务程序执行完毕以后，能正确返回到被中断的断点继续执行程 序，必须进行现场保存操作 2.中断向量地址是______。 A. 子程序入口地址 B. 中断服务例行程序入口地址 C. 中断服务例行程序入口地址的地址 D. 主程序返回地址 3.在数据传送过程中，数据由串行变并行或由并行变串行，其转换是通过______。 A. 移位寄存器 B. 数据寄存器 C. 锁存器 D. 指令寄存器 4.下述I/O控制方式中，主要由程序实现的是______。 A. PPU(外围处理机)方式 B. 中断方式 C. DMA方式 D. 通道方式 5.采用DMA方式传送数据时，每传送一个数据要占用______的时间。 A. 一个指令周期 B. 一个机器周期 C. 一个时钟周期 D. 一个存储周期 6.发生中断请求的条件是______。 A. 一条指令执行结束 B. 一次I/O操作开始 C. 机器内部发生故障 D. 一次DMA操作开始 7.中断向量地址是______。 A．子程序入口地址B．中断服务例行程序入口地址 C．中断服务例行程序入口地址的指示器D．中断返回地址 8.下述I/O控制方式，哪种主要由程序实现______。 A. PPU（外围处理机） B. 中断方式 C. DMA 方式 D. 通道方式 9.为了便于实现多级中断，保存现场最有效的方法是采用______。
基本輸入/輸出系統(BIOS)研究 指導老師: 陳德生 學生 : 楊逸翔 曾成濱 班級 : 資訊四甲
目錄 目錄................................................................................................................................I 摘要.............................................................................................................................III 致謝.............................................................................................................................IV 第一部份 x86基本硬體架構.. (1) Chapter 1 基本輸入/輸出系統(BIOS) -Introduction (1) 1.1什麼是 BIOS? (2) 1.2 BIOS in ROM (3) 1.3 執行BIOS的目的與基本流程 (3) Chapter 2 重要之硬體介紹 (5) 2.1 主要的集成電路(IC) (6) 2.1.1 中央處理器(CPU) (6) 2.1.2 晶片組(Chip-set) (8) 2.1.3 整合中低速率介面(Super I/O) (9) 2.1.4 鍵盤控制器(Keyboard Controller) (9) 2.1.5 CMOS(RTC/CMOS 計時/參數晶片) (11) 2.1.6 其它一般IC (11) 2.2 匯流排系統(BUS System) (12) 2.2.1 週邊元件介面匯流排PCI (Peripheral Component Interface Bus)12 2.2.2 系統管理匯流排SMBus (System Management Bus) (13) 2.2.3 低針腳數LPC (Low pin count) (14) 2.2.4 GP I/O(General Purpose I/O) (14) 2.3 電源管理(Power management) (14) 2.3.1 系統管理模式SMM (System Management Mode) (14) 2.3.2 進階電源管理APM (Advanced Power Management) (15)
视频输入输出常用接口介绍 随着视频清晰度的不断提升，这也促使我们对高清视频产生了浓厚的兴趣，而如果要达某些清晰度的视频就需要配备相应的接口才能完全发挥其画质。所以说视频接口的发展是实现高清的前提，从早期最常见且最古老的有线TV输入到如今最尖端的HDMI数字高清接口，前前后后真是诞生了不少接口。但老期的接口信号还在继续使用，能过信号转换器就能达到更清晰的效果，比如：AV,S-VIDEO 转VGA AV,S-VIDEO转HDMI，图像提升几倍，效果更好。 从现在电视机背后的接口也能看出这点，背后密密麻麻且繁琐的接口让人第一眼看过去有点晕的感觉。今天小编就将这些接口的名称与作用做一个全面解析，希望能对选购电视时为接口而烦恼的朋友起到帮助。 随着视频清晰度的不断提升，这也促使我们对高清视频产生了浓厚的兴趣，而如果要达某些清晰度的视频就需要配备相应的接口才能完全发挥其画质。所以说视频接口的发展是实现高清的前提，从早期最常见且最古老的有线TV输入到如今最尖端的HDMI数字高清接口，前前后后真是诞生了不少接口。但老期的接口信号还在继续使用，能过信号转换器就能达到更清晰的效果，比如：AV,S-VIDEO 转VGA AV,S-VIDEO转HDMI，图像提升几倍，效果更好。
TV接口 TV输入接口 TV接口又称RF射频输入，毫无疑问，这是在电视机上最早出现的接口。TV 接口的成像原理是将视频信号(CVBS)和音频信号(Audio)相混合编码后输出，然后在显示设备内部进行一系列分离/ 解码的过程输出成像。由于需要较多步骤进行视频、音视频混合编码，所以会导致信号互相干扰，所以它的画质输出质量是所有接口中最差的。 AV接口 AV接口又称（RCARCA）可以算是TV的改进型接口，外观方面有了很大不同。分为了3条线，分别为：音频接口（红色与白色线，组成左右声道）和视频接口（黄色）。
BIOS(基本输入/输出系统)是被固化在计算机CMOS RAM芯片中的一组程序，为计算机提供最初的、最直接的硬件控制。BIOS主要有两类∶AWARD BIOS和AMI BIOS。正确设置BIOS可大大提高系统性能。 第一部分、AWARD BIOS设置 一、进入 BIOS 设置 电脑刚启动，出现如下图1画面时。 图1 当出现图1画面时,按下Delete(或者Del)键不放手直到进入BIOS(基本输入/输出系统)设置，如下图2 图2(主菜单) 上图是AWARD BIOS设置的主菜单。最顶一行标出了Setup程序的类型是Award Software 。项目前面有三角形箭头的表示该项包含子菜单。主菜单上共有13个项目，分别为∶ Standard CMOS Features(标准CMOS功能设定) 设定日期、时间、软硬盘规格及显示器种类。 Advanced BIOS Features(高级BIOS功能设定) 对系统的高级特性进行设定。
Advanced Chipset Features(高级芯片组功能设定) 设定主板所用芯片组的相关参数。 Integrated Peripherals(外部设备设定) 使设定菜单包括所有外围设备的设定。如声卡、Modem、USB键盘是否打开... Power Management Setup（电源管理设定） 设定CPU、硬盘、显示器等设备的节电功能运行方式。 PNP/PCI Configurations（即插即用/PCI参数设定） 设定ISA的PnP即插即用介面及PCI介面的参数,此项仅在您系统支持PnP/PCI时才有效。 Frequency/Voltage Control（频率/电压控制） 设定CPU的倍频,设定是否自动侦测CPU频率等。 Load Fail-Safe Defaults（载入最安全的缺省值） 使用此菜单载入工厂默认值作为稳定的系统使用。 Load Optimized Defaults（载入高性能缺省值） 使用此菜单载入最好的性能但有可能影响稳定的默认值。 Set Supervisor Password（设置超级用户密码） 使用此菜单可以设置超级用户的密码。
工业控制系统的输入与输出信号 工业生产过程实现计算机控制的前提是，必须将工业生产过程的工艺参数、工况逻辑和设备运行状况等物理量经过传感器或变送器转变为计算机可以识别的电信号（电压或电流）或逻辑量。 传感器和变送器输出的信号有多种规格，其中毫伏（mV）信号、0~5V电压信号、1~5V 电压信号、0~10mA电流信号、4~20mA电流信号、电阻信号是计算机测控系统经常用到的信号规格。在实际工程中，通常将这些信号分为模拟量信号和数字量信号两大类。 针对某个生产过程设计一套计算机控制系统，必须了解输入输出信号的规格、接线方式、精度等级、量程范围、线性关系、工程量换算等诸多要素。 1．模拟量信号 许多来自现场的检测信号都是模拟信号，如液位、压力、温度、位置、PH值、电压、电流等，通常都是将现场待检测的物理量通过传感器转换为电压或电流信号；许多执行装置所需的控制信号也是模拟量，如调节阀、电动机、电力电子的功率器件等的控制信号。 模拟信号是指随时间连续变化的信号，这些信号在规定的一段连续时间内，其幅值为连续值。 模拟信号有两种类型：一种是由各种传感器获得的低电平信号；另一种是由仪器、变送器输出的4~20mA的电流信号或1~5V的电压信号。这些模拟信号经过采样和A/D转换输入计算机后，常常要进行数据正确性判断、标度变换、线性化等处理。 模拟信号非常便于传送，但它对干扰信号很敏感，容易使传送中信号的幅值或相位发生畸变。因此，有时还要对模拟信号做零漂修正、数字滤波等处理。 模拟量输出信号可以直接控制过程设备，而过程又可以对模拟量信号进行反馈。闭环PID控制系统采取的就是这种形式。模拟量输出还可以用来产生波形，这种情况下D/A变换器就成了一个函数发生器。 模拟信号的常用规格： 1）1~5V电压信号 此信号规格有时称为DDZ-Ⅲ型仪表电压信号规格。1~5V电压信号规格通常用于计算机控制系统的过程通道。工程量的量程下限值对应的电压信号为lV，工程量上限值对应的电压信号为5V，整个工程量的变化范围与4V的电压变化范围相对应。过程通道也可输出1~5V电压信号，用于控制执行机构。 2）4~20mA电流信号 4~20mA电流信号通常用于过程通道和变送器之间的传输信号。工程量或变送器的量程下限值对应的电流信号为4mA，量程上限对应的电流信号为20mA，整个工程量的变化范围与16mA的电流变化范围相对应。过程通道也可输出4~20mA电流信号，用于控制执行机构。 有的传感器的输出信号是毫伏级的电压信号，如K分度热电偶在l000℃时输出信号为41.296mV。这些信号要经过变送器转换成标准信号（4~20mA）再送给过程通道。热电阻传感器的输出信号是电阻值，一般要经过变送器转换为标准信号（4~20mA），再送到过程通道。 对于采用4~20mA电流信号的系统，只需采用250Ω电阻就可将其变换为1~5V直流电压信号。 有必要说明的是，以上两种标准都不包括零值在内，这是为了避免和断电或断线的情况混淆，使信息的传送更为确切。这样也同时把晶体管器件的起始非线性段避开了，使信号值与被测参数的大小更接近线性关系，所以受到国际的推荐和普遍的采用。
数字电路与系统设计实验报告 班级： 学号： 姓名： 地点： 批次： 时间：
一．实验目的 通过基本门电路性能测试实验使学生掌握基本门电路的工作原理、门电路的外特性（IC门电路的引脚排列顺序，输入/输出电平要求等）；通过计算机仿真技术使学生掌握组合逻辑电路的设计方法，掌握触发器功能及其波形关系，掌握时序电路的设计方法，培养学生的实践动手能力和实验技能。 二．实验内容 ●实验一基本逻辑门电路实验 一、基本逻辑门电路性能（参数）测试 （一）实验目的 １.掌握TTL与非门、与或非门和异或门输入与输出之间的逻辑关系。 ２.熟悉TTL中、小规模集成电路的外型、管脚和使用方法。 （二）实验所用器件和仪表 ｌ.二输入四与非门74LS00 1片 ２.二输入四或非门74LS02 1片 ３.二输入四异或门74LS86 1片 （三）实验内容 １．测试二输入四与非门74LS00一个与非门的输入和输出之间的逻辑关系。 ２．测试二输入四或非门74LS02一个或非门的输入和输出之间的逻辑关系。 ３．测试二输入四异或门74LS86一个异或门的输入和输出之间的逻辑关系。（四）实验提示 １.将被测器件插入实验台上的１４芯插座中。 ２.将器件的引脚７与实验台的“地（GND）”连接，将器件的引脚１４与实验台的十5Ｖ连接。 ３.用实验台的电平开关输出作为被测器件的输入。拨动开关，则改变器件的输入电平。 ４.将被测器件的输出引脚与实验台上的电平指示灯(LED)连接。指示灯亮表示输出低电平（逻辑为０），指示灯灭表示输出高电平（逻辑为1）。
（五）实验接线图及实验结果 74LS00中包含４个二输入与非门，7402中包含４个二输入或非门，7486中包含４个二输入异或门，它们的引脚分配图见附录。下面各画出测试7400第一个逻辑门逻辑关系的接线图及测试结果。测试其它逻辑门时的接线图与之类似。测试时各器件的引脚７接地，引脚１４接十５Ｖ。图中的Ｋ1、Ｋ2接电平开关输出端，LED0是电平指示灯。 1、测试74LS00逻辑关系 2、测试74LS28逻辑关系 3、测试74LS86逻辑关系 输 入输 出引脚1 引脚3 引脚2LED0 L L L L H H H H 图1.1 测试74LS00逻辑关系接线图 表1.1 74LS00真值表 输 入输 出引脚2 引脚1 引脚3K1K2 L L L L H H H H 图1.2 测试74LS28逻辑关系接线图 表1.2 74LS28真值表
输入输出系统
输入输出系统 输入输出系统是计算机系统中的主机与外部进行通信的系统。它由外围设备和输入输出控制系统两部分组成，是计算机系统的重要组成部分。外围设备包括输入设备、输出设备和磁盘存储器、磁带存储器、光盘存储器等。从某种意义上也可以把磁盘、磁带和光盘等设备看成一种输入输出设备，所以输入输出设备与外围设备这两个名词经常是通用的。在计算机系统中，通常把处理机和主存储器之外的部分称为输入输出系统，输入输出系统的特点是异步性、实时性和设备无关性。 输入输出系统-原理 CPU
从信息传输速率来讲，相差也很悬殊。如果把高速工作的主机同不同速度工作的外围设备相连接，保证主机与外围设备在时间上同步要讨论的外围设备的定时问题。 输入/输出设备同CPU交换数据的过程： 输入过程： (1)CPU把一个地址值放在地址总线上，这一步将选择某一输入设备； (2)CPU等候输入设备的数据成为有效； (3)CPU从数据总线读入数据，并放在一个相应的寄存器中。 输出过程： (1)CPU把一个地址值放在地址总线上，选择输出设备； (2)CPU把数据放在数据总线上； (3)输出设备认为数据有效，从而把数据取走。输入输出系统-定时方式
网络模型 由于输入/输出设备本身的速度差异很大，因此，对于不同速度的外围设备，需要有不同的定时方式，总的说来，CPU与外围设备之间的定时，有以下三种情况。 1.速度极慢或简单的外围设备 对这类设备，如机械开关、显示二极管等等，CPU 总是能足够快地作出响应。换句话说，对机械开关来讲，CPU可以认为输入的数据一直有效，因为机械开关的动作相对CPU的速度来讲是非常 慢的，对显示二极管来讲，CPU可以认为输出一定准备就绪，因为只要给出数据，显示二极管就能进行显示，所以，在这种情况下，CPU只要接收或发送数据就可以了。 2.慢速或中速的外围设备
输入设计 输入设计的原则(提高效率,减少错误)①控制输入量.②减少输入延迟.③减少输入错误.④避免额外步骤.⑤输入过程尽量简化. 1.输入项目: 数据项名称,数据类型,精度,数值范围及输入格式和相关提示 2.输入人员:商场销售管理系统负责人及相关人员,具有应有的水平，数据来源由原始票据提供，输入电脑系统进行运算。 3.主要功能要求: 从满足正确、迅速、简单、经济、方便使用者等方面达到要求,减少人为误差,每次校检. ①输入的数据量与频度②输入信息的来源和形式③输入格式的灵活程度④输入速度和准确性要求⑤输入校验方法,允许的错误率及纠正的难易程度⑥数据的要求,特点和保密性⑦数据输入的环境⑧可选用的设备和费用等. 4.输入设备:键盘+显示器,鼠标,读卡机,光电阅读器,条形码识别机,手写输入器,声音识别仪,扫描仪等. 5.输入校验: 重复校验:双工录入,对同一数据输入两次,由计算机程序自动校检; 视觉校验:比较两次计算机打印或显示的数据，找出差错，此方法查错率为75%-85%； 检验位校验：通过规定的运算方法安输入的代码数字计算出校检位，与输入的校检位进行比较证实是否有差错，减少出错的可能性； 控制总数校验：工作人员用手工求出数据的总值，在数据的输入过 程中由计算机程序累计总值，对比检验； 数据类型校验：校检数据是字符型还是字母型的； 格式校验：校验数据记录中各项数据位数和位置是否符合预先规定 的格式； 逻辑校验：根据业务上各种数据的逻辑性，检查有无矛盾； 界限校验：检查某项输入数据的内容是否位于规定范围之内； 顺序校验：检查记录的顺序； 记录计数校验：通过计算记录个数来检查记录有否遗漏和重复； 平衡校验：检查相反项目间是否平衡； 对照校验：将输入的数据与基本文件的数据相核对，检查两者是否 一致。 （二）输出设计
第7章基本输入输出接口 一、内容简介： 1 I/O口概述 2 简单I/O接口芯片：244，245，273，373┅ 3 CPU与外设间的数据传送方式 程序控制；中断；DMA 4 DMA控制器8237A 二、教学目标： 掌握输入/输出接口电路和基本概念、掌握I/O端口编址方法和特点及地址译码方法。l掌握CPU与外设数据传送的方式方法。了解DMA控制器8237A。 三、重点内容： CPU与外设间的数据传送方式；8237A 四、教学时数：4 7.1 I/O接口概述 7.1.1 CPU与外设之间的数据传输 一．CPU与I/O接口 接口电路按功能可分为两类： ①是使微处理器正常工作所需要的辅助电路：时钟信号或中断请求等； ②是输入/输出接口电路：CPU与外部设备信息的传送（接收、发送）。 最常用的外部设备：如键盘、显示装置、打印机、磁盘机等都是通过输入/输出接口和总线相连的，完成检测和控制的仪表装置也属于外部设备之列，也是通过接口电路和主机相连。 1．为什么要用接口电路： 需要分析一下外部设备的输入/输出操作和存储器读/写操作的不同之处: 存储器都是用来保存信息的，功能单一，传送方式单一（一次必定是传送1个字节或者1个字），品种很有限(只有只读类型和可读/可写类型)，存取速度基本上和CPU的工作速度匹配.。 外部设备的功能多种多样的（输入设备，输出设备，输入设备/输出设备），信息多样（数字式的，模拟式的），信息传输的方式（并行的，串行的），外设的工作速度通常比CPU 的速度低得多，而且各种外设的工作速度互不相同，这也要求通过接口电路对输入/输出过程起一个缓冲和联络的作用。 注：接口电路完成相应的信号转换、速度匹配、数据缓冲等功能。
System Input Action 内的功能： 1 、Motors On :伺服使能Or,和控制柜上电机开启是一样的功能； 2、Motors Off ：伺服使能Off ，机器人控制器会在状态变化前停止； 3、Star t :启动，机器人程序启动，和示教器上启动按钮功能一致； 4、Start at main :在主程序启动，机器人从主程序从头开始并启动； 5、Stop :停止，机器人程序停止，和示教器上停止按钮功能一致； 6、Quick Stop :快速停止，机器人程序、本体快速停止，和Stop 不同的是，快速停止会让机器人本体快速停下来，而停止会有些许的减速过程，两者停止的反应速度不一样； 7、Soft Stop：软停止，机器人程序、本体软停止，机器人本体减速度比较大地停止； 8、Stop at end of cycle :程序在执行完整个循环时停止； 9、Interrupt ：中断，触发机器人中断程序； 10、Load and start :从大容量存储装置中载入一段RAPID程序然后启动； 11、Reset Emergency stop ：复位紧急停止，仅在硬件急停没在按下的情况下有效； 12、Reset Execution Error Signal ：复位并输出出错信号； 13、Motors On and Start ：电机使能并启动程序； 14、Stop at end of Instruction ：程序会在执行完当前指令后停止； 15、System Reset ：重启系统； 16、Load：从大容量存储装置中载入一段RAPID程序； 17、Backup：备份，把当前系统内数据、参数备份； 18、SimMode模拟模式； 19、Disable backup ：避免启动一次备份； 20、Limit Speed ：极限速度，降低机器人运动速度； 21、PP to Ma in : PP移至Mai n,与示教器上调试的选项一致； 22、Collision Aviodance ：激活碰撞避免，仅适用于IRB14000； 23、Write Access ：获得写权限； 24、Enable Energy Saving ：启动节能模式； System Output Status 内的功能： 1、Motor On：当电机使能为On时输出； 2、Motor Off ：当电机使能为Off 时输出； 3、Cycle On ：执行机器人程序时输出； 4、Emergency Stop :当紧急停止被触发时输出； 5、Auto On：自动运行时输出； 6、Run chain Ok :安全链链OK 7、TCP Speed TCP运行速度的模拟信号； 8、Execution Error ：报警出错时输出； 9、Motor On State ：电机在启动状态； 10、Motor Off State ：电机在关闭状态； 11、Power Fair Error ：程序无法在上电失败后从当前位置继续执行时输出； 12、Motion Supervision Triggered ：触发运动监控； 13、Motion Supervision On ：运动监控启动； 14、Path return Region Error ：系统在尝试启动相关机器人程序（不过由于相关机器人离编程路径太远，因此启动将会失败）时输出；
视频接口 我们经常在家里的电视机、各种播放器上，视频会议产品和监控产品的编解码器的视频输入输出接口上看到很多视频接口，这些视频接口哪些是模拟接口、哪些是数字接口，哪些接口可以传输高清图像等，下面就做一个详细的介绍。 目前最基本的视频接口是复合视频接口、S-vidio接口；另外常见的还有色差接口、VGA接口、接口、HDMI接口、SDI接口。 1、复合视频接口 接口图： 说明： 复合视频接口也叫AV接口或者Video接口，是目前最普遍的一种视频接口，几乎所有的电视机、影碟机类产品都有这个接口。 它是音频、视频分离的视频接口，一般由三个独立的RCA插头（又叫梅花接口、RCA接口）组成的，其中的V接口连接混合视频信号，为黄色插口；L 接口连接左声道声音信号，为白色插口；R接口连接右声道声音信号，为红色插口。 评价： 它是一种混合视频信号，没有经过RF射频信号调制、放大、检波、解调等过程，信号保真度相对较好。图像品质影响受使用的线材影响大，分辨率一般可达350-450线，不过由于它是模拟接口，用于数字显示设备时，需要一个模拟信号转数字信号的过程，会损失不少信噪比，所以一般数字显示设备不建议使用。
2、S-Video接口 接口图： 说明： S接口也是非常常见的接口，其全称是Separate Video，也称为SUPER VIDEO。S-Video连接规格是由日本人开发的一种规格，S指的是“SEPARATE （分离）”，它将亮度和色度分离输出，避免了混合视讯讯号输出时亮度和色度的相互干扰。S接口实际上是一种五芯接口，由两路视亮度信号、两路视频色度信号和一路公共屏蔽地线共五条芯线组成。 评价： 同AV 接口相比，由于它不再进行Y/C混合传输，因此也就无需再进行亮色分离和解码工作，而且使用各自独立的传输通道在很大程度上避免了视频设备内信号串扰而产生的图像失真，极大地提高了图像的清晰度。但S-Video 仍要将两路色差信号(Cr Cb)混合为一路色度信号C，进行传输然后再在显示设备内解码为Cb和Cr进行处理，这样多少仍会带来一定信号损失而产生失真(这种失真很小但在严格的广播级视频设备下进行测试时仍能发现) 。而且由于Cr Cb的混合导致色度信号的带宽也有一定的限制，所以S-Video虽然已经比较优秀，但离完美还相去甚远。S-Video虽不是最好的，但考虑到目前的市场状况和综合成本等其它因素，它还是应用最普遍的视频接口之一。
一、输入输出设计的意义 输入输出设计是管理信息系统与用户的界面，一般而言，输入输出设计对于系统开发人员并不重要，但对用户来说，却显得尤为重要。 1、它是一个组织系统形象(Cooperation Identify System, CIS)的具体体现； 2、它能够为用户建立良好的工作环境，激发用户努力学习、主动工作的热情； 3、符合用户习惯，方便用户操作，使目标系统易于为用户所接受。 4、为用户提供易读易懂的信息形态。 二、输入设计 输入界面是管理信息系统与用户之间交互的纽带，设计的任务是根据具体业务要求，确定适当的输入形式，使管理信息系统获取管理工作中产生的正确的信息。输入设计的目的是提高输入效率，减少输入错误。 1、输入设计的设计原则： 控制输入量。尽可能利用计算 减少输入延迟。批量输入、周转文件输入 减少输入错误。采用多种校验方法和验证技术 避免额外步骤。 简化输入过程。 2、输入设计的内容一般包括： 输入界面设计。 输入设备选择。 输入设计首先要确定输入设备的类型和输入介质，目前常用的输入设备有以下几
种: 键盘--磁盘输入装置。 光电阅读器。 终端输入。 输入数据正确性校验。 常用校对方式有： 人工校对： 二次键入校对： 根据输入数据之间的逻辑关系校对： 用程序设计实现校对： 输入设计的评价 输入界面是否明晰、美观、大方； 是否便于填写，符合工作习惯； 是否便于操作； 是否有保证输入数据正确性的校验措施。 三、输出设计 输出设计的任务是使管理信息系统输出满足用户需求的信息。输出设计的目的是为了正确及时反映和组成用于管理各部门需要的信息。信息能够满足用户需要，直接关系到系统的使用效果和系统的成功与否。 1、输出设计的内容： 输出信息使用情况。信息的使用者、使用目的、信息量、输出周期、有效期、保管方法和输出份数。
P L C控制系统硬件设计 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
PLC控制系统的硬件设计 设计以PLC为核心的控制系统，要考虑： 1、设备的正常运行； 2、合理、有效的资金投入； 3、在满足可靠性和经济性的前提下，具有一定的先进性，能根据生产工艺的变化扩展部分功能。 一、控制系统的设计步骤 1、分析被控对象、明确控制要求 2、制定电气控制方案 3、确定输入/输出设备及信号特点 4、选择可编程控制器 5、分配输入/输出点地址 6、设计电气线路 7、设计控制程序 8、调试（包括模拟调试和联机调试） 9、技术文件整理 1）分析被控对象并提出控制要求 详细分析被控对象的工艺过程及工作特点，了解被控对象机、电、液之间的配合，提出被控对象对PLC控制系统的控制要求，确定控制方案，拟定设计任务书。 2）确定输入／输出设备
根据系统的控制要求，确定系统所需的全部输入设备（如：按纽、位置开关、转换开关及各种传感器等）和输出设备（如：接触器、电磁阀、信号指示灯及其它执行器等），从而确定与PLC有关的输入/输出设备，以确定PLC的I/O点数。 3）选择PLC PLC选择包括对PLC的机型、容量、I/O模块、电源等的选择。 4）分配I/O点并设计PLC外围硬件线路 分配I/O点：画出PLC的I/O点与输入/输出设备的连接图或对应关系表。 PLC外围硬件线路：画出系统其它部分的电气线路图，包括主电路和未进入PLC的控制电路等。 由PLC的I/O连接图和PLC外围电气线路图组成系统的电气原理图。到此为止系统的硬件电气线路已经确定。 5）程序设计 程序设计：1）控制程序；2）初始化程序；3）检测、故障诊断和显示等程序；4）保护和连锁程序。 模拟调试：根据产生现场信号的方式不同，模拟调试有硬件模拟法和软件模拟法两种形式。 6）硬件实施 设计控制柜和操作台等部分的电器布置图及安装接线图； 设计系统各部分之间的电气互连图； 根据施工图纸进行现场接线，并进行详细检查。 由于程序设计与硬件实施可同时进行，因此PLC控制系统的设计周期可大大缩短。7）联机调试