第五章数字量输入输出接口
微机系统与接口
计数器和定时器电路( Timers & Counters)
?背景
为CPU和外部设备提供实时时钟:
定时或延时控制
定时中断、定时检测、定时扫描——Timer
对外部事件计数——Counter。
?定时/延时控制实现方法
(1) 软件定时；
(2) 硬件定时（不可编程型；可编程型）。
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生产过程微机控制系统结构
计数器和定时器电路( 续)
?软件定时：
处理器执行若干条指令（循环）时间之和,
问题：CPU的利用率。
?不可编程的硬件定时/计数：
如：555外接电阻和电容（硬件可调定时值）构成；
74LS90十进制计数器（异步BIN加5进位）、74LS92（异步BIN加六进位（12进制））、74LS93（加8/16进）、CD4040（12级分频）。
定时/计数电路简单，但无法软件控制和改变=>可编程的定时器电路
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可编程的定时器电路
Programmable Interval Timer
主要用途
．向I／O设备输出精确的定时信号；
·用来作为可编程波特率发生器（可变速率）；
·检测外部事件发生的频率或周期；
．统计外部过程中事件发生的次数（计数）；
．定时或计数到编程规定的值，向CPU申请中断；
．以均匀分布的时间间隔中断分时操作系统。
典型芯片i8253/8254 82C53/82C54
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定时/计数脉冲门控信号
输出信号
定时／计数器基本工作原理
计数频率2.6MHz
可编程定时器／计数器i8253 (P311)(PIT —Programmable Interval Timer)
8253/8254接口电路
MPU
8253/8254
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六种工作模式微机系统与接口初始化/编程---控制字(P312)
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8253编程：六种工作模式
Mode0 软件启动，输出高电平，不自动重复Mode4 软件触发选通，输出负脉冲，不自动重复Mode1硬（GATE ）触发，单稳输出,不自动重复Mode5 硬（GATE ）触发，输出负脉冲，不自动重复Mode2、3 软硬触发，输出频率/方波，自动重装
OUT 输出
Gate 控制
CLK
输入
控制字CW 计数初值
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8253工作模式0（P314）
继续计数
控制字CW
(1)计数回零时，OUT 变为高电平并保持，直至写入新的控制字或初值。但计数器在到零后仍继续计数（GATE=1计数/=0暂停)。(2)计数过程中可改变计数值：8位计数：写入新的计数值后，计数器按新值开始计数；16位计数，在写入第一个字节后，计数器停止计数，写入第二个字节后，按新的初值计数。
CW=10，计数器0 、低8位方式
8253工作模式1（P314）
可编程单脉冲（可重复触发的单稳态触发器）----硬件上升边沿启动，不自动重复。
下一脉冲下降沿
延时了3个
脉冲时间
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重复触发脉冲
重置初值(Gate)
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频率发生器--可软件设置, 软硬触发,负脉冲（一个时钟宽度）输出。自动重装。
8253工作模式2 (P315)
负脉冲输出
3T
3T
8253工作模式2 —举例
8253工作模式3
方波发生器(软硬触发)n/2:类似于方式2，唯一不同的是，当计数到初值的一半时，输出变为低，至计数到零，输出又变高，并重新开始计数。自动重装。
每个脉冲计数-2，到0自动重装
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8253工作模式3 —举例
初值
(n+1 ) /2平
(n-1)/2
8253工作模式4
软件触发的选通信号发生器
当写入控制字后，输出为高。写入计数值后立即开始计数（相当于软件启动），当计数到零后，输出变低，经过一
个时钟脉冲后，又变为高电平(负脉冲），计数器停止计数。(只计数一次)。GATE=1时，允许计数；计数过程中改变计数初值，则按新计数值重新开始计数
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实验一数字量输入输出实验 一、实验目的 1．熟悉教学板电路及其结构。 2．掌握利用μVision C51 软件编辑、调试（包括仿真调试、单步调试）、运行单片机 程序的步骤和方法，掌握利用STC-ISP V39软件和下载线将程序写入单片机的方 法。 3．通过实验熟悉51单片机的并行I/O口，并掌握它们的应用。 4．掌握矩阵键盘、LED动态显示的工作原理。 二、实验设备 PC机一台、实验教学板一块。 三、实验准备 1．阅读实验讲义附录一、实验教学板电路图和附录二、μVision软件使用说明 2．按实验题目要求设计好硬件电路，画出电路原理图，设计出相应程序，并给程序加 上较详细的注释。 四、实验内容 1. 1.实验线路如附图所示，51单片机的P0口输出接8个发光二极管的阴极，P 2.4经 NPN三极管9011控制发光管的阳极。P3口支持一个8位行列式键盘，其中P3.4~P3.7 供键盘扫描输出，P3.2、P3.3作键盘扫描输入。 2.实验要求：编程实现键盘对发光二极管的控制，每按一个按键，使对应的二极管点 亮。 2．51单片机P0口输出同时接4个数码管的阴极，P2.0~P2.3，经NPN三极管9011接数码管的阳极，该端口用于分别控制相应数码管的导通。 实验要求：编程实现对任意按键动作的次数进行计数（最大99次），同时将计数值实时显示。 五、实验步骤 1.将实验板与PC机通过COM口连接。启动PC机，进入μVision软件环境，选择建立 新工程文件，即可开始输入源程序。 2．完成汇编、编译、连接，若有错误，则修改源程序，直至编译、连接通过为止。 3．接上实验板上的电源。 3．运行“STC-ISP V39.EXE”，将程序代码下载到实验板的单片机中。操作的顺序是：1）选择单片机（MCU TYPE）型号。 如：“STC89C51RC”要与实验板上所装单片机的型号一至。 2）打开文件（Open File）。 即把要下载到单片机的程序文件（已通过编译了的机器码文件——二进制（.Bin）或十六进制（.Hex）的）调到“文件缓冲区”，这时可看到右边的“文件缓冲 区”有数字变化。 3）选择串行通信口。 选对时，软件上的小灯会变绿。否则小灯是灰色。且在左下窗口提示“出错信息”。
YC1008数字量输入输出模块 使用说明书V1.0 目录 一．模块介绍 二．技术参数 三．模块的型号 四．模块尺寸、模块引脚定义、隔离特性 五．模块使用说明 六．通讯协议 七．模块的MODBUS-RTU协议功能码与数据对应表 版本记录：V1.0 2011-11-20 版本创建 一．模块介绍 YC1008数字量输入输出模块广泛应用于工业控制系统，具有广泛的使用意义。YC1008模块的主要特点如下： 1. YC1008系列模块通过隔离变压器和隔离光耦实现了供电电路、数字量输入、数字量输出、通讯电路的相互隔离，模块具有很强的稳定性和抗干扰能力。 2.单电源供电，隔离在模块内部通过隔离变压器和隔离光耦实现，隔离电压2500V。 3. YC1008系列模块实现8路数字量的输入和8路数字量的输出功能。 4. 通讯接口为RS485或232，通讯波特率等参数可配置，通讯协议为MODBUS-RTU。二．技术参数 供电电源 1. 供电电压：DC12V或DC24V，电源反接保护。 2. 电流消耗：<35mA+继电器功耗。 数字量输入 1. 共有8个数字量输入通道，可以接收多种输入信号：无源开关信号(逻辑0表示断开，逻辑1表示闭合)；输入信号可以接集电极开漏(OC)输出信号、接近开关信号；输入信号也可以是有源信号(逻辑0表示3~35V，逻辑1表示0~0.5V表示闭合)。 2. 内部采用隔离变压器和隔离光耦实现了输入信号和电源的隔离，隔离电压2500V。数字量输出 1.8路数字量输出信号。 2.数字量输出通过继电器(常开触点)或集电极开漏输出(OC)两种方式实现。 3.该模块配有两种继电器输出：1) 继电器触点负载容量10A/277V AC；2) 继电器触 点负载容量30A/240V AC。
一、实验目的 1．熟悉教学板电路及其结构。 2．掌握利用μVision C51 软件编辑、调试（包括仿真调试、单步调试）、运行单片机程序的步骤和方法，掌握利用STC-ISP V39软件和下载线将程序写入单片机的方 法。 3．通过实验熟悉51单片机的并行I/O口，并掌握它们的应用。 4．掌握矩阵键盘、LED动态显示的工作原理。 二、实验设备 PC机一台、实验教学板一块。 三、实验内容 1.实验线路如附图所示，51单片机的P0口输出接8个发光二极管的阴极，P 2.4经NPN 三极管9011控制发光管的阳极。P3口支持一个8位行列式键盘，其中P 3.4~P3.7供键盘扫描输出，P3.2、P3.3作键盘扫描输入。 实验要求：编程实现键盘对发光二极管的控制，每按一个按键，使对应的二极管点亮。 2．51单片机P0口输出同时接4个数码管的阴极，P2.0~P2.3，经NPN三极管9011接数码管的阳极，该端口用于分别控制相应数码管的导通。 实验要求：编程实现对任意按键动作的次数进行计数（最大99次），同时将计数值实时显示。 四、实验步骤 1.将实验板与PC机通过COM口连接。启动PC机，进入μVision软件环境，选择建立 新工程文件，即可开始输入源程序。 2．完成汇编、编译、连接，若有错误，则修改源程序，直至编译、连接通过为止。 3．接上实验板上的电源。 4．运行“STC-ISP V39.EXE”，将程序代码下载到实验板的单片机中。操作的顺序是：1）选择单片机（MCU TYPE）型号。 如：“STC89C51RC”要与实验板上所装单片机的型号一至。 2）打开文件（Open File）。 即把要下载到单片机的程序文件（已通过编译了的机器码文件——二进制（.Bin）或十六进制（.Hex）的）调到“文件缓冲区”，这时可看到右边的“文件缓冲区”有数字变化。 3）选择串行通信口。 选对时，软件上的小灯会变绿。否则小灯是灰色。且在左下窗口提示“出错信息”。 4）下载：按“Download/下载”按键下载。 5）把实验板上的供电的直流电源拔掉或关掉3秒钟再插入或打开电源（为单片机上电复位）。 5．观察单片机运行情况，验证程序是否能完成题目给出的控制要求，若不能达到要求，分析原因、查找错误，修改源程序，再次汇编、连接，重新下载、运行，直至达到题目的控制要求。 五、遇到的问题及原因: 1.实验一，把程序烧进单片机后，发现按键时，LED灯乱亮，经检查是LED等亮的数
1. FX系列的12位模拟量输入／输出模块的公共特性 除FX2N-3A和FXlN–8AV–BD／FX2N–8AV–BD的分辨率是8位， FX2N–8AD是16位以外，其余的模拟量输入输出模块和功能扩展板均为12位。 电压输入时（如0~10V DC，0~5V DC）。模拟量输入电路的输入电阻为20kΩ，电流输入时（如4~20mA）模拟量输入电路的输入电阻为250Ω。 模拟量输出模块在电压输出时的外部负载电阻为2kΩ／~1MΩ，电流输出时小于500Ω。 12位模拟量输入在满量程时（如10V）的数字量转换值为4000。未专门说明时，满量程前总体精度为±1％。 功能扩展板的体积小巧，价格低廉，PLC内可安装一块功能扩展板，后者还可以和价格也很便宜的显示模块安装在一起。 2. 模拟量输入扩展板FX1N–2AD–BD FX1N–2AD–BD有两个12位的输入通道，输入为0~10V DC和4~20mA DC，转换速度。为1个扫描周期，没有隔离，不占用的I/O点，适用于FXlS和FX1N。 3. 模拟量输出扩展板FX1N–1 DA–BD FXlN–1DA–BD有1个12位的输出通道，输出为0~1OV、O~5V DC和 4~20mA DC，转换速度为1个扫描周期，没有隔离；不占用I/O点，适用于FX1S 和FX1N。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解台达PLC、西门子PLC、施耐德plc、欧姆龙PLC的选型，报价，采购，参数，图片，批发等信息，请关注艾驰商城https://www.doczj.com/doc/3c8797628.html,/
实验 ControlLogix数字量输入输出控制 一、实验目的 了解RSLinx软件的基本用法 了解RSLogix5000编程的基本方法与逻辑设计 使用ControlLogix进行数字量输入输出控制 二、实验任务 RSLogix5000编程仿真十字路口彩灯控制 三、实验设备和软件 实验设备: 网络控制平台、导线若干、380V电源、PC机 实验软件：RSLinx、RSLogix5000 四、实验步骤 步骤一：连线 本实验中，用导线将位于控制台上的数字输入区的I0插口与点动/自锁按钮区插孔C7，I1与插孔C8连起来，把SB7作为启动按钮，SB8作为停止按钮。数字输入区中的GND-0 (17)端口与24V电源-相连，C7，C8所对应的COM端口(即和其同一列的COM端口)与24V电源+相连。控制台中数字输出区的O0－O5分别用导线和指示灯区的L1-L3，L9－L11这个六个插孔一一对应相连；在指示灯区，从左端数起的三个COM端均应与24V（－）相连；数字输出区的DC-0插孔应与电源24V（＋）相连，RTN OUT-0与电源24V（－）相连。 步骤二：RSLinx的设置 1、运行RSLinx，单击菜单栏中的“Communication/Configure Drivers…”,弹出“Configure Driver Types”的对话框（图 2.1）。单击“Available Driver Types”的下拉箭头，选择添加驱动程序，由于PC机和ControlLogix5555是通过以太网连接，所以这里选“Ethernet devices”。
图2.1 选好“Ethernet devices”后，单击“Add New”,就出现如图2.2的对话框，单击OK。 图2.2 2、单击“Add New”按钮，弹出“Add New RSLinx Driver”窗口。输入新驱动的名称，如：AB_ETH-1, AB_ETH1-2等。单击“OK”按钮，弹出如图2.3的窗口。在Station Maping窗口栏中，对应“Station 0”，填入“Host Name”。该PLC模块在内网的地址：192.168.0.211，相应填入，则组态成功。（注意，此时ControlLogix5555必须已加上电源）。
实验一输入、输出接口实验 一、实验要求 1、P1 口做输出口，接八只发光二极管。 2、P3.0,P3.1 作输入口接两个拨动开关 3.要求若P3.0单独闭合，则LED灯从L7-L0循环闪烁，每次亮一个，若P3.1单独闭合，则led灯从L0-L7闪烁，每次亮一个。若P3.0 P3.1同时闭合，则所有灯一起闪烁，闪烁间隔为1S。若P3.0 P3.1全部断开，则所有灯全不亮。 4、将闪烁间隔修改为30MS，观察现象。 二、实验目的 1、学习 I/0 口的使用方法。 2、学习延时子程序的编写和使用。 三、实验设备 １、IPC-610研华工控机一台， ２、伟福LAB2000P教学实验系统。 四、实验电路及连线 五、实验说明 1、P1口是准双向口。它作为输出口时与一般的双向口使用方法相同。由准双向口结构可知当 P1口用为输入口时，必须先对它置1。若不先对它置1，读入的数据是不正确的。 ２、8051 延时子程序的延时计算问题，对于程序 Delay： MOV R6，#0H MOV R7,#0H DelayLoop： DJNZ R6，DelayLoop DJNZ R7，DelayLoop RET 查指令表可知 MOV，DJNZ 指令均需用两个机器周期，在 6MHz 晶振时，一个机器周期时间长度为12/6MHZ，所以该段程序执行时间为： （（256×2+2）×256+4）×2＝263176
六、实验报告 1、解释为什么P1端口作为输入口时，需先对它置1，才能读取正确的外部输入数据？ ２、画出完整的实验电路原理图 ２、整理实验程序
连线 连接孔 1 连接孔 2 1 P1.0 L0 2 P1.1 L1 3 P1.2 L2 4 P1.3 L3 5 单脉冲输出 T0 实验二 外中断及定时、计数器实验 一、实验目的 1、掌握外部中断的运用方法，本实验中采用边沿触发模式。 2、学习 8051 内部 T0 T1 定时/计数器使用方法。 3、掌握中断处理程序的编程方法。 二、实验内容及要求 1、用单次脉冲申请外中断INTO ，采用边沿触发模式，在外中断处理程序中对输出信号灯LED6（P3.1控 制）进行反转（采用CPL 指令） 2、8031 内部定时计数器 T0，按计数器模式和方式2工作，对 P3.4（T0）引脚进行计数。将其数值按二进制数在 P1 口驱动 LED 灯上（L0,L1,L2,L3）显示出来。 3、用 T1作定时器中断方式计时,实现每一秒钟LED7（L7）（P3.0控制）灯闪烁一次 三、实验设备 １、IPC-610研华工控机一台。 ２、伟福LAB2000P 教学实验系统。 四、实验电路及连线 注意： 本实验中，“单次脉冲”同时作为计数脉冲输入T0引脚，同时也引到引脚INTO 申请外部中断，本实验中将要求同时开放外部中断INTO 和T1的定时中断这两个中断。 五、实验说明 1、关于内部计数器的编程主要是定时常数的设置和有关控制寄存器的设置。内部计数器在单片机中主要有定时器和计数器两个功能。本实验T0使用的是计数器。T1使用的是定时器。 2．本实验中内部T0起计数器的作用。外部事件计数脉冲由 P3.4 引入定时器 T0。 单片机在每个机器周期采样一次输入波形，因此单片机至少需要两个机器周期才能 检测到一次跳变。这就要求被采样电平至少维持一个完整的机器周期，以保证电平在变化之前即被采样。同时这就决定了输入波形的频率不能超过机器周期频率。 3、定时器有关的寄存器有工作方式寄存器 TMOD 和控制寄存器 TCON 。TMOD 用于设置定时器/计数器 连线 连接孔 1 连接孔 2 1 P3.0 L7
第二部分数字量I/O 目录 1 DO、DI硬件原理 2 2.1 CPC板的电路图 3 2.1.1 所用I\O口 4 2.1.2 485通讯口7 2.1.3 显示电路的设计8 2.1.4 晶振模块8 2.1.5 上层板的原件清单9 2.2 输入板I/O原理图 10 2.2.1 电路原理11 2.2.2 输入底板的原件清单12 2.3 输出板I/O电路图 13 2.3.1 反向驱动器ULN2003 芯片 14 2.3.2 输出底板的原件清单14 2.4 通讯部分15 3 DI、DO软件部分设计 16 3.1 通讯方式16 3.1.1 Modbus 协议 16 3.1.2 CRC校验17 3.1.3 莫尼康RTU 17 3.1.4 看门狗程序19 3.2 计算机界面的设计20 3.3 输入板的程序设计21 3.4 输出板的程序设计24 4 DI、DO的应用26 4.1 数字输入板的应用26 4.2 数字输出板的应用32 5. 数字量输入程序清单37 6.数字量输出程序清单 49
硬件部分由程序下载口，状态显示，复位，信息通信，I/O口，AD,DA等几部分组成，软件部分采用MODBUS通信协议，CRC校验，看门狗程序，数据传送等部分组成。 1.DO、DI硬件原理 输入板电路分为上层板电路和底板电路，其中上层板电路以Atmega128为核心，主要实现显示状态、控制端口、数据处理和通讯的功能。设计如下：
1.1 CPU 板硬件原理图 图2-2 输入输出上层板电路 1 234567816 1514131211109S1 5.1K Rs 1 5.1K Rs 25.1K Rs 35.1K Rs 45.1K Rs 55.1K Rs 65.1K Rs 75.1K Rs 8P A 3 P A 4P A 5P A 6P A 7P D 5P D 6P D 7VCC
ControlLogix数字量输入输出控制
实验 ControlLogix数字量输入输出控制 一、实验目的 了解RSLinx软件的基本用法 了解RSLogix5000编程的基本方法与逻辑设计 使用ControlLogix进行数字量输入输出控制二、实验任务 RSLogix5000编程仿真十字路口彩灯控制三、实验设备和软件 实验设备: 网络控制平台、导线若干、380V 电源、PC机 实验软件：RSLinx、RSLogix5000 四、实验步骤 步骤一：连线 本实验中，用导线将位于控制台上的数字输入区的I0插口与点动/自锁按钮区插孔C7，I1与插孔C8连起来，把SB7作为启动按钮，SB8作为停止按钮。数字输入区中的GND-0 (17)端口与24V电源-相连，C7，C8所对应的COM端口(即和其同一列的COM端口)与24V电源+相连。控制台中数字输出区的O0－O5分别用导线和指示灯区的L1-L3，L9－L11这个六个插孔一一对应相连；在指示灯区，从左端数起的三个COM端均应与24V（－）相连；数字输出区的DC-0插孔应与电源24V（＋）相连，RTN OUT-0与电源24V（－）相连。 步骤二：RSLinx的设置 1、运行RSLinx，单击菜单栏中的“Communication/Configure Drivers…”,弹
出“Configure Driver Types”的对话框（图2.1）。单击“Available Driver Types”的下拉箭头，选择添加驱动程序，由于PC机和ControlLogix5555是通过以太网连接，所以这里选“Ethernet devices”。 图2.1 选好“Ethernet devices”后，单击“Add New”, 就出现如图2.2的对话框，单击OK。
4.2 开关量输入实验 4.2.1 实验目的 掌握iCAN4050输入、输出控制原理及应用。 4.2.2 实验设备及器件 PC 机一台 iCAN实验教学开发平台一台 4.2.3 实验内容 能够利用 iCAN4050 模块检测开关量输入信号。 4.2.4 实验要求 要求能够掌握 iCAN4050 模块输入输出基本原理。 4.2.5 实验步骤 系统接线连接 上电运行 输入检测 实验总结 4.2.6 实验预习要求 阅读iCAN4050功能模块简介、数据手册 阅读iCAN实验教材中相关实验 掌握iCAN4050功能模块输入、输出控制原理 4.2.7 数字量输入检测 1．输入检测连接线 该实验主要利用iCAN4050模块检测1路开关量输入信号，其中开关（SW0）分布于PCB上，PCB 板为内嵌在iCAN实验平台表面上，PCB板全局图如图 4.9 所示：
图4.9 PCB 板正面俯视图 在 iCAN 实验平台上我们已经将 iCAN4050 输入控制信号线与 PCB 板上的SW0 连接，用户也可以尝试检测 SW1—SW7 的开关输入信号。（注意：iCAN4050 模块的 COM 端与 PCB 板上 GND 相连接） 表4.3 信号连接线标记号定义 提示：iCAN 实验平台连接线已经标准化，无需用户自行连接；若由于其他外界因素导致实验平台的连接线脱离或段开，用户可以根据以上表格提供的信息连线；若用户需要根据实际需要在此实验平台上开发可以根据端子排端口号定义重新连线，此时不一定利用原来标准化的模块来控制对象。 2．系统连线正面俯视图 如图 4.10 所示为 iCAN4050 检测开关量输入的简单框图，该图是为 iCAN 实验教学平台的正面俯视图，绿色线为开关输出信号与模块之间的控制线，红色为电源线，蓝色为 CAN 通信线。 图 4.10 系统连线框图
PLC 数字量输入模块电路的形式 摘要：本文主要分析了数字量输入时PLC内部电路常见的几种形式，并结合传感器常见的NPN和PNP输出，给出了和不同的PLC电路形式连接时的接线方法。 关键词：PLC 源输入漏输入NPN输出PNP输出 1 引言 PLC 控制系统的设计中，虽然接线工作占的比重较小，大部分工作还是PLC 的编程设计工作，但它是编程设计的基础，只要接线正确后，才能顺利地进行编程设计工作。而保证接线工作的正确性，就必须对PLC 内部的输入输出电路有一个比较清楚的了解。 我们知道，PLC 数字输入模块为了防止外界线路产生的干扰（如尖峰电压，干扰噪声等）引起PLC 的非正常工作甚至是元器件的损坏，一般在PLC 的输入侧都采用光耦，来切断PLC 内部线路和外部线路电气上的联系，保证PLC 的正常工作。并且在输入线路中都设有RC 滤波电路，以防止由于输入点抖动或外部干扰脉冲引起的错误信号。 2 输入电路的形式 2.1 分类 PLC 的输入电路，按外接电源的类型分，可以分为直流输入电路和交流输入电路；按PLC 输入模块公共端（COM 端）电流的流向分，可分为源输入电路和漏输入电路；按光耦发光二极管公共端的连接方式可分为共阳极和共阴极输入电路。如下图1所示： 图1 PLC输入电路的分类 2.2 按外接电源的类型分类 2.2.1 直流输入电路
图2 为直流输入电路的一种形式（只画出一路输入电路）。当图1 中外部线路的开关闭合时，PLC 内部光耦的发光二极管点亮，光敏三极管饱和导通，该导通信号再传送给处理器，从而CPU 认为该路有信号输入；外界开关断开时，光耦中的发光二极管熄灭，光敏三极管截止，CPU 认为该路没有信号。 图2 直流输入电路 2.2.2 交流输入电路 交流输入电路如图3 所示，可以看出，与直流输入电路的区别主 要就是增加了一个整流的环节。 交流输入的输入电压一般为AC120V 或230V。交流电经过电阻R的限流和电容C的隔离(去除电源中的直流成分)，再经过桥式整流为直流电，其后工作原理和直流输入电路一样，不再缀述。
PLC 数字量输入模块电路的形式 发布日期：2009-6-26 11:54:11 (阅1069次) 关键词: PLC NPN输出 PNP输出 摘要：本文主要分析了数字量输入时PLC内部电路常见的几种形式，并结合传感器常见的NPN和PNP 输出，给出了和不同的PLC电路形式连接时的接线方法。 关键词：PLC源输入漏输入NPN输出PNP输出 1 引言 PLC控制系统的设计中，虽然接线工作占的比重较小，大部分工作还是PLC的编程设计工作，但它是编程设计的基础，只要接线正确后，才能顺利地进行编程设计工作。而保证接线工作的正确性，就必须对PLC 内部的输入输出电路有一个比较清楚的了解。 我们知道，PLC数字输入模块为了防止外界线路产生的干扰（如尖峰电压，干扰噪声等）引起PLC的非正常工作甚至是元器件的损坏，一般在PLC的输入侧都采用光耦，来切断PLC内部线路和外部线路电气上的联系，保证PLC的正常工作。并且在输入线路中都设有RC 滤波电路，以防止由于输入点抖动或外部干扰脉冲引起的错误信号。 2 输入电路的形式 2.1 分类 PLC的输入电路，按外接电源的类型分，可以分为直流输入电路和交流输入电路；按PLC输入模块公共端（COM 端）电流的流向分，可分为源输入电路和漏输入电路；按光耦发光二极管公共端的连接方式可分为共阳极和共阴极输入电路。如下图1所示：
图1 PLC输入电路的分类 2.2 按外接电源的类型分类 2.2.1 直流输入电路 图2 为直流输入电路的一种形式（只画出一路输入电路）。当图1 中外部线路的开关闭合时，PLC内部光耦的发光二极管点亮，光敏三极管饱和导通，该导通信号再传送给处理器，从而CPU 认为该路有信号输入；外界开关断开时，光耦中的发光二极管熄灭，光敏三极管截止，CPU 认为该路没有信号。 图2 直流输入电路 2.2.2 交流输入电路 交流输入电路如图3 所示，可以看出，与直流输入电路的区别主 要就是增加了一个整流的环节。 交流输入的输入电压一般为AC120V 或230V。交流电经过电阻R的限流和电容C的隔离(去除电源中的
对输入、输出模拟量的PLC编程的探讨及编程实例解析 对于初学PLC编程的人来说，模拟量输入、输出模块的编程要比用位变量进行一般的程序控制难的多，因为它不仅仅是程序编程，而且还涉及到模拟量的转换公式推导与使用的问题。不同的传感变送器，通过不同的模拟量输入输出模块进行转换，其转换公式是不一样的，如果选用的转换公式不对，编出的程序肯定是错误的。比如有3个温度传感变送器： （1）、测温范围为0~200，变送器输出信号为4～20ma （2）、测温范围为0~200，变送器输出信号为0～5V （3）、测温范围为－100 ~500，变送器输出信号为4～20ma （1）和（2）二个温度传感变送器，测温范围一样，但输出信号不同，（1）和(3)传感变送器输出信号一样，但测温范围不同，这3个传感变送器既使选用相同的模拟量输入模块，其转换公式也是各不相同。 一、转换公式的推导 下面选用S7-200的模拟量输入输出模块EM235的参数为依据对上述的3个温度传感器进行转换公式的推导： 对于(1)和（3）传感变送器所用的模块，其模拟量输入设置为0～20ma电流信号,20ma 对应数子量=32000，4 ma对应数字量=6400； 对于（2）传感变送器用的模块，其模拟量输入设置为0～5V电压信号，5V 对应数字量=32000，0V对应数字量=0； 这3种传感変送器的转换公式该如何推导的呢？这要借助与数学知识帮助，请见下图：
上面推导出的（2-1）、（2-2）、（2-3）三式就是对应（1）、（2）、（3）三种温度传感变送器经过模块转换成数字量后再换算为被测量的转换公式。编程者依据正确的转换公式进行编程，就会获得满意的效果。 二、变送器与模块的连接 通常输出4～20ma电流信号的传感变送器，对外输出只有+、- 二根连线，它需要外接24V电源电压才能工作，如将它的+、- 二根连线分别与24V 电源的正负极相连，在被测量正常变化范围内，此回路将产生4～20ma电流，见下左图。下右图粉色虚线框内为EM235 模块第一路模拟输入的框图，它有3个输入端，其A+与A-为A/D转换器的+ - 输入端，RA与A-之间并接250Ω标准电阻。A/D转换器是正逻辑电路，它的输入是0～5V电压信号，A-为公共端，与PLC的24V电源的负极相连。
实验一过程通道和数据采集处理 为了实现计算机对生产过程或现场对象的控制，需要将对象的各种测量参数按要求转换成数字信号送入计算机；经计算机运算、处理后，再转换成适合于对生产过程进行控制的量。所以在微机和生产过程之间，必须设置信息的传递和变换的连接通道，该通道称为过程通道。它包括模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量输入通道、数字量输出通道。 模拟量输入通道：主要功能是将随时间连续变化的模拟输入信号变换成数 字信号送入计算机，主要有多路转化器、采样保持器和A/D 转换器等组成。 模拟量输出通道：它将计算机输出的数字信号转换为连续的电压或电流信号，主要有D/A 转换器和输出保持器组成。 数字量输入通道：控制系统中，以电平高低和开关通断等两位状态表示的 信号称为数字量，这些数据可以作为设备的状态送往计算机。 数字量输出通道：有的执行机构需要开关量控制信号 (如步进电机)，计算机可以通过I/O 接口电路或者继电器的断开和闭合来控制。 输入与输出通道 本实验教程主要介绍以A/D 和D/A 为主的模拟量输入输出通道，A/D 和D/A 的芯片非常多，这里主要介绍人们最常用的ADC0809 和TLC7528。 一、实验目的 1．学习A/D 转换器原理及接口方法，并掌握ADC0809 芯片的使用 2．学习D/A 转换器原理及接口方法，并掌握TLC7528 芯片的使用 二、实验内容 1．编写实验程序，将－5V ~ +5V 的电压作为ADC0809 的模拟量输入，将 转换所得的8 位数字量保存于变量中。 2．编写实验程序，实现D/A 转换产生周期性三角波，并用示波器观察波形。 三、实验设备 PC 机一台，TD-ACC+实验系统一套，i386EX 系统板一块 四、实验原理与步骤 1．A/D 转换实验 ADC0809 芯片主要包括多路模拟开关和A/D 转换器两部分，其主要特点为：单电源供电、工作时钟CLOCK 最高可达到1200KHz 、8 位分辨率，8 个单端模拟输入端，TTL 电平兼容等，可以很方便地和微处理器接口。TD-ACC+教学系统中的ADC0809 芯片，其输出八位数据线以及CLOCK 线已连到控制计算机的数据线及系统应用时钟1MCLK (1MHz) 上。其它控制线根据实验要求可另外连接 (A、B、C、STR、/OE、EOC、IN0～IN7)。根据实验内容的第一项要求，可以设计出如图1.1-1 所示的实验线路图。
1、西门子PLC的输出模块中有继电器输出，可控硅输出，晶体管输出，这三种输出的区别简单说的话，就是这样的形式： 直流＝晶体管；交流＝可控硅；交直流＝继电器； 晶体管输出速度快，带直流负载 继电器输出开关频率比晶体管低，可以带交流负载或直流负载 晶闸管输出只能带交流负载，响应速度在前两者之间 2、能不能直接输出就要看模块输出的电量是否能满足你的要求了，注意额定电流和负载。能够负载就好。 一般情况下为了保护模块，是要加上的。 1. 继电器输出：优点是不同公共点之间可带不同的交、直流负载，且电压也可不同，带负载电流可达2A／点；但继电器输出方式不适用于高频动作的负载，这是由继电器的寿命决定的。其寿命随带负载电流的增加而减少，一般在几十万次至Jl百万次之间，有的公司产品可达1000万次以上，响应时间为10ms 。 2.可控硅输出：带负载能力为0．2A／点，只能带交流负载，可适应高频动作，响应时间为1ms。。 3.晶体管输出：最大优点是适应于高频动作，响应时间短，一般为0．2ms 左右，但它只能带DC 5—30V的负载，最大输出负载电流为0．5A／点，但每4点不得大于0．8A。 a. 继电器：机械式开关装置，噪音大，反映时间长，寿命短，适用于大功率、低频率信号（220V、380V交直流信号）的切换； b.晶体管：电子开关装置，噪音小，反映时间短，寿命长，适用于小功率开关信号传输，可用于高频脉冲信号之输出； c.可控硅：电子开关装置，噪音小，反映速度快，寿命长，可承受大功率信号的传输任务。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。
PCI2362数字量输入输出卡 硬件使用说明书 北京阿尔泰科技发展有限公司 产品研发部修订
北京阿尔泰科技发展有限公司 目录 目录 (1) 第一章功能概述 (2) 第一节、产品应用 (2) 第二节、DIO数字量输入/输出功能 (2) 第三节、定时/计数器功能 (2) 第四节、板卡尺寸 (2) 第五节、产品安装核对表 (2) 第六节、安装指导 (2) 一、软件安装指导 (3) 二、硬件安装指导 (3) 第二章元件布局图及简要说明 (4) 第一节、主要元件布局图 (4) 第二节、主要元件功能说明 (4) 第三节、信号输入输出连接器定义 (4) 一、XS1连接器定义 (4) 二、XS2连接器定义 (6) 三、XS3连接器定义 (7) 第三章各种信号的连接方法 (10) 第一节、DI数字量输入的信号连接方法 (10) 第二节、DO数字量输出的信号连接方法 (10) 第三节、定时计数器信号的连接方法 (11) 第四章地址空间的分配 (12) 第五章产品的应用注意事项、校准、保修 (16) 第一节、注意事项 (16) 第二节、保修 (16) 第三节、产品组成 (16)
PCI2362数字量输入输出卡硬件使用说明书版本：6.16 第一章功能概述 信息社会的发展，在很大程度上取决于信息与信号处理技术的先进性。数字信号处理技术的出现改变了信息与信号处理技术的整个面貌，而数据采集作为数字信号处理的必不可少的前期工作在整个数字系统中起到关键性、乃至决定性的作用，其应用已经深入到信号处理的各个领域中。实时信号处理、数字图像处理等领域对高速度、高精度数据采集卡的需求越来越大。ISA总线由于其传输速度的限制而逐渐被淘汰。我公司推出的PCI2362数据采集卡综合了国内外众多同类产品的优点，以其使用的便捷、稳定的性能、极高的性价比，获得多家试用客户的一致好评，是一款真正具有可比性的产品，也是您理想的选择。 第一节、产品应用 本卡是一种基于PCI总线的数据采集卡，可直接插在IBM-PC/AT 或与之兼容的计算机内的任一PCI插槽中，构成实验室、产品质量检测中心等各种领域的数据采集、波形分析和处理系统。也可构成工业生产过程监控系统。它的主要应用场合为： ◆ 电子产品质量检测 ◆ 信号采集 ◆ 过程控制 ◆ 伺服控制 第二节、DIO数字量输入/输出功能 ◆ 通道数：48路双向开关量输入/输出通道，24路开关量输入，24路开关量输出 ◆ 通过软件控制，该板最大可以配置开关量输入72路，开关量输出72路 ◆ 电气标准：TTL、DTL兼容 ◆ 输入输出信号最高切换频率10M（方波） 第三节、定时/计数器功能 ◆ 通道数：3路 ◆ 软件设置各个通道的CLK时钟来源：内部10M、外部输入或级联使用 ◆ 软件设置各个通道的GATE门控信号：低电平、高电平、外部同相输入或外部反相输入 ◆ 8253的OUT输出可以触发中断 ◆ TTL、DTL电平兼容 第四节、板卡尺寸 板卡尺寸：176 mm x 98 mm x 15 mm 第五节、产品安装核对表 打开PCI2362板卡包装后，你将会发现如下物品： 1、PCI2362板卡一个 2、ART软件光盘一张，该光盘包括如下内容： a)本公司所有产品驱动程序，用户可在PCI目录下找到PCI2362驱动程序； b)用户手册（pdf格式电子文档）； 第六节、安装指导
PLC模拟量输入、输出模块低成本扩展的一种方法 1 引言 可编程控制器(以下简称PLC)由于其高可靠性、编程简单、通用性强、体积小、结构紧凑、安装维护方便等特点，而在工业控制中得到了广泛应用。PLC的模块一般分为以下几大类:开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块。在工业控制中特别是过程控制领域中需要采集和控制的模拟量比较多，因而对PLC的模拟量输入、输出模块需要的较多，而模拟量输入、输出模块比较贵，增加模拟量输入、输出模块就增加了成本，降低了整个系统的性价比，限制了PLC的应用。本文提出了一种基于通讯的模拟量输入、输出模块的扩展方法力图解决这一问题。 2 基于通讯的模拟量输入、输出模块的扩展方法 (1) 模拟量输入模块扩展 这里以一路12位模拟量输入为例，模拟信号以0～5V标准电压的形式送入信号输入端，应用12位A/D转换芯片MAX187实现模数转换。MAX187是12位串行A/D，具有较高的转换速度，采样频率是75kHz，适用于较高精度的过程控制。考虑到实际工业现场中的高频干扰，在采样信号送MAX187之前还使用了低通滤波器滤波，如图1所示。
图1 低通滤波、放大器及A/D转换 MAX187具有内部参考电压，既4#管脚(REF)为4.096V，因此，A/D 转换的全量程为4.096V。而输入信号是0～5V，因此，要加一级运放把0～5V转换成0～4.096V后送入MAX187。AT89C52的P1.3和MAX187的片选端(CS)相连、AT89C52的P1.4和MAX187的串行时钟信号端(SCLK)相连、AT89C52的P1.5和MAX187的串行数据输出端(DOUT)相连。模拟量采样的值存入单片机的内存中，再由单片机的串行口传送给PLC。A/D转换的C51程序如下: #include #include sbit IC4_S = P1^4; /* AD输入端口设置*/ sbit IC4_D = P1^5; sbit IC4_C = P1^3;
电子系统综合实验 专业班级：电子09-3班 学生姓名：柳青 学号：09052315 指导教师：林青 设计成绩： 2013年1 月6日
一设计目的 1、掌握PCI1711采集板中的数字量输入输出程序的编写方法； 2、熟悉和数字量有关的基础知识。 3、综合使用采集板卡PCI1711中的A/D和D/A转换部分； 4、掌握工业控制中常用的PID算法； 5、掌握VB绘制曲线的方法。 二实验仪器 1、ACCC-IE计算机测控系统实验装置 2、PCI1711多功能数据采集板卡 3、万用表 4、计算机 三实验内容 （一）、喷泉模拟控制系统的实验。 1.实验原理 数字量也叫开关量，只有两种状态，高电平表示数字量“1”，低电平表示数字量“0”，电平的标准采用TTL电平。PCI1711有16路数字量输入通道和16路数字量输出通道，可以采集16路现场的数字量的信号，可以输出16路数字量信号去控制现场的设备。 2. 接线方法. 数字量控制对象部分的电路都是用发光二极管模拟实际生活场景中的控制对象的动作。在各单元电路中，各发光二极管的正端都是连接在一起的，同时和+24V插孔相连，实验时将+5V直流稳压电源接到+24V插孔上，将PCI1711的数字量输出的通道接到发光二极管的相应的控制端（负端），当输出低电平时，发光二极管点亮。将按钮下方的插孔和PCI1711的数字量输入通道相连，可以采集到开关的状态，实现控制。 3．要求设计电路并编写程序实现喷泉的效果，控制效果要求如下：（1）按下“起动”按钮，开始喷泉模拟控制； （2）顺序轮流点亮L1~L12发光二极管灯，实现喷泉的效果； （3）各灯点亮之间的延时时间根据实际的效果进行调整，要求调整到满意的
1 Description Connector set, consisting of four Inline connectors with integrated discharge electronics IB IL 24 PSDO 8-PLSET/CP/R ? PHOENIX CONTACT Data sheet The plug set is used to connect capacitive loads up to 2,2 μF to any of the outputs listed in the ordering data for the safety modules. Remember to consider the full length of the go and return path. Terminal point assignment The terminal point assignment corresponds to the assign-ment of the standard plugs that are supplied with the safety modules. Information about terminal point assignment can be found in the manual for the safety module you are using (see ordering data for documentation). NOTE: Overheating due to incorrect installation Make provision for good heat dissipation in the vicinity of the heatsink. It is essential to observe the required safety distance from neighboring parts. This varies by application but is at least 1.5 cm. Make sure you always use the latest documentation. It can be downloaded from the product at https://www.doczj.com/doc/3c8797628.html,/catalog. 105108_en_012012-05-07
模拟量输入输出模块的功能作用 在其他领域使用的模拟量输入输出模块功能作用，也是有多方面的采集功能，控制功能，显示功能，远程管理功能，报警功能，存储功能。其中采集功能就是采集压力、温度、位移等变送器的标准信号；采集流量计、脉冲表的流量数据；采集水泵或阀门运行状态、设备供电状态和箱门开关状态。而控制功能是支持自动控制、远程控制水泵、阀门等控制设备。显示功能又是数码管显示、液晶显示可选还支持外接显示屏幕。远程管理功能支持通过GPRS传输设备进行远程参数设置、程序升级。报警功能监测数据越限，立即上报告警信息。存储功能本机循环存储监测数据，掉电不丢失。 模拟量是表示在一定范围内连续变化的任意取值，跟数字量是相对立的一个状态表示。通常模拟量用于采集和表示事物的电压电流或者频率等参数。驱动硬件输出和相关数据通路，按照运行方式选择当前的设定值，也可根据需要反向并提供结果给硬件输出或软件输出，这个就是模拟量输入模块。诚控电子DAM-8082模拟量输入模块是一款可以采集模拟量，比如电压，电流，热电偶，热电阻，温度等数值，通过485总线传输到电脑上的智能模块。模拟量输出模块诚控电子DAM-DA的主要作用其实就是，将输入的数字信号经过数模转换，输出可调控的连续电压电流，信号。 就好比说，在电视控制块中各种模拟量的控制，以伴音为例子的话，就是首先将遥控器，或者是键扫描发出的脉冲数字信号输入到控制块中，经过模拟量输出模块的数模转换之后，输出可以随着输入信号变化的连续电压信号，再用这个信号去控制伴通道，这样就可以控制音量的大小亮度还有对比度什么的了，另外模拟量输出模块不只是用在这些地方，现在也被大量的应用在各种智能机械上，比如像点胶机，覆膜机等等。 像模拟量输入模块要判断好坏，可以给一个标准信号，看采上来的值对不对，而模拟量输出模块则是输出一个值，用万用表量下，如果量程是一致的就可以用输入接输出上测了。模拟量模块有输入输出在一起的，开关量模块也有输入输出在一起的。这样的模块可以节省空间。因为如果不是这样集成在一起的话的话，需输入输出的话，至少要订购两个模块，如果这样安排只要一个模块就行了。集成在一起的输入输出模块，就是说在同一个模块上既有输入信号，也有输出信号。