1 开关量、模拟量输入
35kV配网
图1.2 35kV配网图
1.1开关量处理
以下的讨论均以8位为例。
开关量变位的判别：
设开关量的旧态=X;
设开关量的新态=Y;
设开关量的变化结果=Z;
用以下的逻辑运算可以非常容易的判断出有无变位、“1→0”及“0→1”。
1、判变位
Z=X XRL Y
如Z≠0,表示有变位，否则无变位。
2、判“1→0”
M=Z ANL X
如M≠0,表示有“1→0”的变位，否则无。
3、判“0→1”
M=Z ANL Y
如M≠0,表示有“0→1”的变位，否则无。
1.2 变位时间
电力系统中开关量的变位时刻是非常重要的技术指标。
1.3 模拟量处理
电力系统中的电流及电压采样。
1、电流
通过电流互感器（CT=1A/5A）得到。
2、电压
通过电压互感器（PT=100V）得到。
智能仪器原理与设计------第4章开关量信号的输入输出 第四章开关信号的输入/输出 1．开关和开关量信号的区别？ 开关是一种有二个可选择的、有固定位置的装置，主要用于向单片机输入电平信号。开关量信号就是通过拨动开关的位置，使单片机得到的一个固定不变的电平信号。在智能仪器中用于向单片机输入控制命令或数据，开关信号可以通过机械式开关、电子式开关、温度开关等方式产生。 2．开关量信号的特点是什么？ 只有开和关、通和断、高电平和低电平两种状态的信号叫开关量信号，在智能仪器的电子电路中，通常用二进制数0和1来表示。 1
智能仪器原理与设计------第4章开关量信号的输入输出 3．开关量信号的作用？ 开关量输入、输出部分是智能仪器与外部设备的联系部 件，智能仪器通过接受来自外部设备的开关量输入号和向外部 设备发送开关量信号，实现对外部设备状态的检测、识别和对 外部执行元器件的驱动和控制。 4．常见电子开关都有哪些？ 常见电子开关有：扳键开关、BCD码拔盘开关、磁性开关、光敏器件开关（光电开关、光纤开关等）、温度超限开关。 5.电子开关的缺点是什么？如何解决该缺点？ 由于外部装置输入的开关量信号的形式一般是电压、电流 和开关的触点，这些信号经常会产生瞬时高压、过电流或接触 抖动等现象。因此为使信号安全可靠，在输入到单片机之前必 须接入信号输人电气接口电路，对外部的输入信号进行滤波、 电平转换和隔离保护等。 2
智能仪器原理与设计------第4章开关量信号的输入输出 外界的开关量信号在一般情况下可直接连入以单片机为核心的智能仪器中。但当外界的开关量信号的电平幅度与单片机I／O端口的信号电平不 相符时（由于这些电平信号功率有限，加上外界还存在各种干扰和影响），应在电平转换后(采用各 种缓冲、放大、隔离和驱动电路等措施），再输入到单片机的I／O端口上。 3
棕黑兰 实验三 四种常用开关量传感器的使用 1、目的 ● 学习常用的几种三线制开关量传感器（光电开关、接近开关、霍尔开关、限位开关）使用方法。 2、器材 ● 传感器实训台的操作板1的直流电压源、操作板2:霍尔开关、接近开关、光电式传感器电路。操作板3中的限位开关电路。 ● 跳线、万用表等实验器材。 3、实验方法 本平台中的这三种开关量传感器均采用三线式如图1，导线颜色为棕、黑、红，一般的棕色为电源正极，兰色为电源负极，黑色为输出端。 光电开关是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。光电传感器在一般情况下，有三部分构成，它们分为：发送器，接收器和检测电路。 图1 具体接线方法如图 1所示，对于光电式传感器电路（光电开关），将V+ 、V-端口分别接+12V 直流电压源的正负端，将VO 输出接万用表正极表笔，万用表负极表笔接GND12（V-）, 当有物体正对光电开关输入端且距离小于300mm 时，输出端VO 的电平将有所变化。 接近开关属于一种有开关量输出的位置传感器，根据工作原理的不同分为电感式和电容式，电感式接近开关它由LC 高频振荡器和放大处理电路组成，利用金属物体在接近这个能产生电磁场的振荡感应头时，使物体内部产生涡
流。这个涡流反作用于接近开关，使接近开关振荡能力衰减，内部电路的参数发生变化，由此识别出有无金属物体接近，进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是金属物体，检测距离由0.8mm至150mm。 平台中的接近开关动作条件是：当有金属（铁制品）正向面对接近开关输入端，且距离小于传感器的动作距离（如8mm）时，接近开关的输出端电平将发生翻转。 霍尔开关的输入端是以磁感应强度B来表征的，当B值达到一定的程度时，霍尔开关内部的触发器翻转，霍尔开关的输出电平状态也随之翻转。 限位开关作为工控系统中常用的器件几乎随处可见，例如电梯、机床、大型机械中都可见到它的身影，它同行程开关适用于各类机械设备、自动化流水线等轻型及中型负载的场合，可检测物体动作状态，例如存在与不存在、运动位置、行程终点等等。 本系统中限位开关的公共端、常开端、常闭端已分别接到台面COM、NO、NC处，将其中一对触点串联到被控制电路中，当外力作用于限位开关时，常开触点NO闭合至公共端COM,同时COM与常闭触点NC断开。
开关量采集电路设计 开关量采集电路适用于对开关量信号进行采集，如循环泵的状态信号、进出仓阀门的开关状态等开关量。污染源在线监控仪可采集16路开关信号，输入24V 直流电压；设定当输入范围为18~24VDC 时，认为是高电平，被监视的设备处于工作状态；当输入低于18VDC 时，认为是低电平，被监视的设备处于停止状态。 为了避免电气特性及恶劣工作环境带来的干扰，该电路采用光电耦合器TLP521对信号实现了一次电-光-电的转换，从而起到输入\输出隔离的作用。 同时，还安装有LED 工作指示灯，可以使用户对每一通路的工作情况一目了然。其中一路的开关量采集电路如图1所示： 图 1 开关量采集电路 光耦TLP521将红外发光二极管和发光三级管相互绝缘的组合在一起，发光二极管为输入回路，它将电能转换成光能；发光三极管为输出回路，它将光能再转换成电能，实现了两部分电路的电气隔离。 当输入范围为18 ~24VDC 时，认为是高电平，此时光耦导通，电阻R10、R14和发光二极管共同构成输入回路。 根据光耦导通时电流为4 ~10mA ，当输入最高电压24V 时， mA V R R mA V 42414101024<+<，即Ω<+<Ωk R R k 614104.2 当输入低于18V 时认为是低电平，此时光耦的工作电流肯定低于4m A ，此时光耦不导通,电阻 R10、 R14和R12共同构成输入回路，所以： mA R R R V 412 141018<++，即R10+R14+R12>Ω。在设计中，选择R10=R12=2 k Ω,R12=1 k Ω。 光耦导通的最小电流为4mA ，根据光耦的电流传输比CTR(Current Transfer
模拟量 定义解释 模拟 模拟量 量就是指变量在一定范围连续变化的量也就就是在一定范围(定义域)内可以取任意值、数字量就是分立量不就是连续变化量只能取几个分立值二进制数字变量只能取两个值。 研究领域 一般模拟量 一般模拟量就是指现场的水井水位、水塔水位、泵出口压力与出口流量等模拟量,需要通过多路复用芯片完成多路数据的采集与模数转换器完成模拟量与数字量的转换,再将采集的数据给CPU处理。 模拟电子技术 模拟电子技术研究的就是连续信号称为模拟量、数字电子技术研究的就是断续信号称为数字量、根据这一点提出问题:大家非常熟悉也都会用的算盘它的数据就是连续的还就是断续的。 AD转换器 AD转换器(模数转换器)的作用就是从信号加工放大器输入的0~5V的直流电信号通常称为模拟量,可用无限长的数字来表示,如4、8213、…(V),计算机处理这些模拟量,只能处理有限长度的量,我们称之为数字量。 量测压 量测值电压值、有功功率、无功功率、温度与变压器抽头位置等均用量测值表示与状态量(也称逻辑量)对照也称为模拟量。因日立仪器吸取试剂时并不就是按参数设置的体积吸取,而就是要多吸一部分(此部分称为模拟量),此种设计的目的就是为了防止试剂被稀释。工作模式比较人们把连续变化的物理量称为模拟量、指针式万用表的指针偏转可随时间作连续变化,并与输入量保持一种对应关系,故称之为模拟式万用表(VOM)。 遥测 遥测——反映电力系统及设备的运行状态如有功功率、无功功率、电压、电流及频率等也称为模拟量、电量——这就是功率对时间的积分量主要用于统计与记帐。 数字量与模拟量的区别
数字量 在时间上与数量上都就是离散的物理量称为数字量。把表示数字量的信号叫数字信号。把工作在数字信号下的电子电路叫数字电路。 例如: 用电子电路记录从自动生产线上输出的零件数目时,每送出一个零件便给电子电路一个信号,使之记1,而平时没有零件送出时加给电子电路的信号就是0,所在为记数。可见,零件数目这个信号无论在时间上还就是在数量上都就是不连续的,因此她就是一个 数字信号。最小的数量单位就就是1个。 模拟量 在时间上或数值上都就是连续的物理量称为模拟量。把表示模拟量的信号叫模拟信号。把工作在模拟信号下的电子电路叫模拟电路。 例如: 热电偶在工作时输出的电压信号就属于模拟信号,因为在任何情况下被测温度都不可能发生突跳,所以测得的电压信号无论在时间上还就是在数量上都就是连续的。而且,这个电压信号在连续变化过程中的任何一个取值都就是具体的物理意义,即表示一个相应的温度。 转换原理 1、数模转换器就是将数字信号转换为模拟信号的系统,一般用低通滤波即可以实现。数字信号先进行解码,即把数字码转换成与之对应的电平,形成阶梯状信号,然后进行低通滤波。 根据信号与系统的理论,数字阶梯状信号可以瞧作理想冲激采样信号与矩形脉冲信号的卷积,那么由卷积定理,数字信号的频谱就就是冲激采样信号的频谱与矩形脉冲频 谱(即Sa函数)的乘积。这样,用Sa函数的倒数作为频谱特性补偿,由数字信号便可恢复为采样信号。由采样定理,采样信号的频谱经理想低通滤波便得到原来模拟信号的频谱。 一般实现时,不就是直接依据这些原理,因为尖锐的采样信号很难获得,因此,这两 次滤波(Sa函数与理想低通)可以合并(级联),并且由于这各系统的滤波特性就是物理不可实现的,所以在真实的系统中只能近似完成。 2、模数转换器就是将模拟信号转换成数字信号的系统,就是一个滤波、采样保持与编码的过程。模拟信号经带限滤波,采样保持电路,变为阶梯形状信号,然后通过编码器, 使得阶梯状信号中的各个电平变为二进制码。 众所周知,在控制系统中有两个常见的术语,“模拟量”与:开关量“不论输入还就是输出,一个参数要么就是模拟量,要么就是开关量。 模拟量:控制系统两的大小就是一个在一定范围内变化的连续值。比如温度,从0—100度,压力从0-10Mpa,液位从1—5米,电动阀门从开度0----100%,等等,这些都就是模拟量。 开关量:该物理量只有两种状态,入开关的导通与断开的状态,继电器的闭合与打开,电磁阀的通与断,等等。 对控制系统来说,由于CPU就是二进制的,数据的每位只有“0“与“1”两种状态,因此,开关量只要用CPU内部的一位即可表示。比如:用“0”表示开,用“1”表示关,而模拟量则根据精度,通常需要8位到16位才能表示一个模拟量。 最常见的模拟量就是12位的,即精度为2—12,最高精度约为万分之二点五。当然,在实际的控制系统中,
单片机原理与接口技术实验讲义 目录 第一章开发环境安装使用说明 (3) 第二章基于51单片机系统资源实验 (12)
实验1 IO开关量输入实验 (12) 实验2 IO输出驱动继电器（或光电隔离器）实验 (13) 实验3 IO输入/输出---半导体温度传感器DS18B20实验 (14) 实验4 外部中断----脉冲计数实验 (15) 实验5 计数器实验 (16) 实验6 秒时钟发生器实验 (17) 实验7 PC机串口通讯实验 (18) 实验8 RS485通讯实验 (19) 实验9 PWM发生器（模拟）实验 (20) 实验10 蜂鸣器实验 (21) 第一章开发环境安装使用说明 一、KeilC51集成开发环境的安装 1.Keil u Vision2的安装步骤如下
将安装文件拷贝到电脑根目录下，然后双击图标，如图1-1所示：注意：去掉属性里的只读选项。 图1-1 启动安装环境对话框 2.选择Eval Version。然后一直next直至安装完成，如图1-2所示： 二．在Keil uVision2中新建一个工程以及工程配置 1.打开Keil C环境，如图1-3所示。
图1-3打开工程对话框 2.新建工程或打开工程文件：在主菜单上选“Project”项，在下拉列表中选择“New Project”新建工程，浏览保存工程文件为扩展名为“.Uv2”的文件。或在下拉列表中选择“Open project”打开已有的工程文件。如 图1-4所示： 图1-4 新建工程 3.环境设置：新建工程文件后，在工具栏中选择如下图选项设置调试参数及运行环境，或从主菜单“Project”项中 选择“Options for Target ‘Target1’”，打开如下图1-5设置窗口。
华北电力大学 实验报告 实验名称基于DCS实验平台实现的 水箱液位控制系统综合设计课程名称计算机控制技术与系统 专业班级：自动实 1101学生姓名：潘浩 学号：201102030117成绩： 指导教师：刘延泉实验日期：2014/6/29
基于DCS实验平台实现的 水箱液位控制系统综合设计 一．实验目的 通过使用LN2000分散控制系统对水箱水位进行控制，熟悉掌握DCS控制系统基本设计过程。 二．实验设备 PCS过程控制实验装置； LN2000 DCS系统； 上位机（操作员站） 三．系统控制原理 采用DCS控制，将上水箱液位控制在设定高度。将液位信号输出给DCS，根据PID参数进行运算，输出信号给电动调节阀，由DDF电动阀来控制水泵的进水流量，从而达到控制设定液位基本恒定的目的。系统控制框图如下：
四．控制方案改进 可考虑在现有控制方案基础上，将给水增压泵流量信号引入作为导前微分或控制器输出前馈补偿信号。 五．操作员站监控画面组态 本设计要求设计关于上水箱水位的简单流程图画面（包含参数显示）、操作画面，并把有关的动态点同控制算法连接起来。 1．工艺流程画面组态 在LN2000上设计简单形象的流程图，并在图中能够显示需要监视的数据。 要求：界面上显示所有的测点数值（共4个），例如水位、开度、流量等；执行机构运行时为红色，停止时为绿色；阀门手动时为绿色，自动时为红色。
2．操作器画面组态 与SAMA图对应，需要设计的操作器包括增压泵及水箱水位控制DDF阀手操器： A．设备驱动器的组态过程： 添加启动、停止、确认按钮（启动时为红色，停止和确认时为绿色） 添加启停状态开关量显示（已启时为红色，已停时为绿色） B．M/A手操器的组态过程： PV（测量值）、SP（设定值）、OUT（输出值）的动态数据显示，标明单位，以上三个量的棒状图动态显示，设好最大填充值和最大值；手、自动按钮（手动时为1，显示绿色；自动时为0，显示红色），以及SP、OUT的增减按钮；SP（设定值）、OUT（输出值）的直接给值（用数字键盘）
本技术新型涉及一种开关量输入电路，属于低压电气技术领域，包括外部开关量电源S1、外部开关接口K1、整流桥电路、滤波电路、限流电路、防反向保护电路、光耦隔离电路、开关量输出接口，所述外部开关量电源、所述外部开关接口、所述整流桥电路、所述滤波电路、所述限流电路、所述防反向保护电路、所述光耦隔离电路、所述开关量输出接口依次连接，该电路硬件电路结构简单，工作有效可靠，提高了开关量输入电路的抗电磁干扰能力，有利于开关量输入电路的长期稳定运行。 技术要求 1.一种开关量输入电路，包括外部开关量电源S1、外部开关接口K1、整流桥电路、滤波 电路、限流电路、防反向保护电路、光耦隔离电路、开关量输出接口，所述外部开关量 电源S1、所述外部开关接口、所述整流桥电路、所述滤波电路、所述限流电路、所述防 反向保护电路、所述光耦隔离电路、所述开关量输出接口依次连接。 2.根据权利要求1所述的一种开关量输入电路，其特征在于：所述外部开关量电源S1的一端与所述外部开关接口K1的一端相连，另一端与所述整流桥电路第一整流桥UR1的第3端子相连，所述外部开关接口K1的另一端与所述整流桥电路第一电阻R1的一端相连。 3.根据权利要求2所述的一种开关量输入电路，其特征在于：所述整流桥电路第一电阻R1的另一端与所述整流桥电路第一整流桥UR1的第1端子相连。 4.根据权利要求3所述的一种开关量输入电路，其特征在于：所述滤波电路的第一电容C1和第二电阻R2并联在所述整流桥电路第一整流桥UR1的第4端子和第2端子之间，其中第 一电容C1的正极与所述整流桥电路第一整流桥UR1的第4端子相连，第一电容C1的负极与所述整流桥电路第一整流桥UR1的第2端子相连，所述防反向保护电路的第一二极管D1并联在所述整流桥电路第一整流桥UR1的第4端子和第2端子之间，其中第一二极管D1的负 极与所述整流桥电路第一整流桥UR1的第4端子相连，第一二极管D1的正极与所述整流桥电路第一整流桥UR1的第2端子相连。
单片机原理实验报告 实验一：IO开关量输入输出实验 学院: 物理与机电工程学院 专业: 电子科学与技术 班级: 2013 级 2 班 学号: 201310530208 姓名: 何丽丽 指导老师: 柳妮
实验一IO开关量输入输出实验 目的： 学习单片机读取IO引脚状态的的方法。 内容： 编程读取IO引脚状态。 设备： EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53 CPU板。 编程： 首先要把相关的引脚设置在IO的输入状态，然后写一个循环，不停地检测引脚的状态。 步骤： 1、将CPU板正确安放在CPU接口插座上，跳线帽JP2短接在上侧。 2、连线：用导线将试验箱上的的IO1--- IO8分别连接到SWITCH 的8个拨码开关的K1---K8的输出端子K1---K8上，连接好仿真器。 3、实验箱上电，在PC机上打开Keil C环境，打开实验程序文件夹IO_INPUT下的工程文件IO_INPUT.Uv2编译程序，上电，在程序注释处设置断点，进入调试状态，打开窗口Peripherals-->IO-Port-->P0,改变开关状态，运行程序到断点处，观察窗口的数值与开关的对应关系。
程序： ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0030H MAIN: MOV P0,#0FFH MOV A,P0 SWAP A MOV P0,A SJMP MAIN END 程序分析： 从上面的程序可以看出我们需要用导线将试验箱上的的IO1--- IO8分别连接到SWITCH的8个拨码开关的K1---K8的输出端子K1---K8上，连接好仿真器。在通过SWAP A MOV P0，A这组指令来对P0口所接的对应的发光二极管对应的状态通过拨码开关的开关来控制发光二极管。 结论： 通过上面这段程序，我们实现了用拨码开关来控制P0口所接的发光二极管的亮灭。通过I\O口P0.0—P0.3接拨码开关，P0.4—P0.7一一对应的接发光二极管。
PLC的输入模块是用来检测接收现场输入设备的信号，并将输入的信号转换为PLC内部接受的低电压信号。 1．输入信号的类型及电压等级的选择常用的开关量输入模块的信号类型有三种：直流输入、交流输入和交流／直流输入。选择时一般根据现场输入信号及周围环境来决定。 交流输入模块接触可靠，适合于有油雾、粉尘的恶劣环境下使用；直流输入模块的延迟时间较短，还可以直接与接近开关、光电开关等电子输入设备连接。 PLC的开关量输入模块按输入信号的电压大小分类有：直流5V、24V、48V、60V等；交流110V、220V等。选择时应根据现场输入设备与输入模块之间的距离来决定。一般5V、12V、24V用于传输距离较近场合。如：5V的输入模块最远不得超过10m距离，较远的应选用电压等级较高的模块。 2．输入接线方式选择接输入电路接线方式的不同，开关量输入模块可分为汇点式输入和分组式输入两种， 汇点式输入模块的输入点只共用一个COM端；而分组式输入模块是将分成若干组，一组共用一个COM，每组之间是分隔的。分组式输入模块的每点价格教高，如果输入信号之间不需要分开，应选择汇点式。 3．同时接通的输入点的数量 对于选用高密度的输入模块（32点、48点），应考虑该模块同时接通的输入点的数量一般不超过点数的60%。 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。
开关量输出实验 1.1 实验目的 掌握iCAN4050输入、输出控制原理及应用。 1.2 实验设备及器件 PC 机一台 iCAN实验教学平台一台 1.3 实验内容 能够利用iCAN4050模块控制发光二极管亮、灭。 1.4 实验要求 要求能够掌握iCAN4050模块输入输出基本原理。 1.5 实验步骤 系统接线连接 上电运行 输出控制 实验总结 1.6 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 1.7 数字量输出控制 1．输出控制连接线 该实验主要利用iCAN4050模块控制4路LED亮、灭，其中LED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4.1所示：
图4.1 PCB 板正面俯视图 在iCAN实验平台上我们已经将iCAN4050输出控制信号线与PCB板上DO0—DO3连接，用户也可以尝试控制LED5—LED7的亮、灭。 表4.1 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4.2 所示为iCAN4050控制LED亮，灭的简单框图，该图是为iCAN实验教学平台的正面俯视图，其中蓝色线为CAN通信线，绿色线为控制LED亮，灭，红色线为电源线；其连线布置于线槽内。
开关量数字量模拟量 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
开关量：开关量只有两种状态，0、1，包括开入量和开出量，反映的是状态。 数字量：数字量由多个开关量组成。如三个开关量可以组成表示八个状态的数字量。 模拟量：模拟量是连续的量，数字量是不连续的。反映的是电量测量数值（如电流、电压）。 1、开关量：为通断信号，无源信号，电阻测试法为电阻0或无穷大； 也可以是有源信号，专业叫法是阶跃信号，就是0或1，可以理解成脉冲量 版主说的好，多个开关量可以组成数字量 2、数字量：有0和1组成的信号类型，通常是经过编码后的有规律的信号。和模拟量的关系是量化后的模拟量。 3、模拟量：连续的电压，电流等信号量，模拟信号是幅度随时间连续变化的信号，其经过抽样和量化后就是数字量。 4、脉冲量：在瞬间电压或电流由某一值跃变到另一值的信号量。在量化后，其连续规律的变化就是数字量，如果其由0变成某一固定值并保持不变，其就是开关量 开关量主要指开入量和开出量，是指一个装置所带的辅助点，譬如变压器的温控器所带的继电器的辅助点（变压器超温后变位）、阀门凸轮开关所带的辅助点（阀门开关后变位），接触器所带的辅助点（接触器动作后变位）、热继电器（热继电器动作后变位），这些点一般都传给PLC或综保装置，电源一般是由PLC或综保装置提供的，自己本身不带电源，所以叫无源接点，也叫PLC或综保装置的开入量。 数字量定义为：在时间和数值上都是断续变化的离散信号。
模拟量定义为：在时间和数值上都是连续变化的信号。 最基本的数字量就是0和1，最基本来说即指反映到开关上就是指一个开关的打开（0）或闭合（1）状态，开关量是无源的，即它需要装置输出电源对它进行检测（这也就是装置的开入量，如综保装置的非电量输入即是一个外部提供的开入量）；也可以用0和1进行编码，编成各种通讯码。 模拟量即指经PT、CT等传送过来的电压、电流、频率等电量信号；压力传感器经压力变送器、液位传感器经液位变送器、流量传感器经流量变送器、热电偶或热电偶经温度变送器等传送过来的4-20mA（电Ⅲ型仪表）信号等就是模拟量。综保装置能检测电量（经PT、CT等传送过来的电压、电流、频率等信号，即模拟量）和非电量信号（变压器的轻瓦斯、重瓦斯、超温信号，即非电量，也就是开关的打开和闭合） 开关量、数字量、脉冲量。 1、直接测量到的是开关量、模拟量。 开关量：反映的是状态信号（如开关开、合）。 模拟量：反映的是电量测量数值（如电流、电压）。 2、脉冲量一般是积分量（如电度量），不能直接测量到，需要经过测量仪表进行运算得到。 3、接测量到的开关量、数字量、脉冲量进行调制、数字编码，在通讯通道中传输。 以前也有用模拟信号来传输的，现在一般都是用数字信号来传输。 4、调度端解调信号，还原信息。
开关量输入输出模块 （ELM-25-01） 1 模块结构框图和功能描述 模块结构框图如图：开关量模块功能由三部分组成：四个8421拨码盘，8位LED发光管和8个拨码开关。模块的译码控制电路由两片74138来完成。74HC245和74HC574分别是输入输出锁存器。 2 各模块原理图
2.1 8421拨码盘 图ELM-25-01-02 8421拨码盘原理图 8421拨码盘使用：拨码盘有四个。左边两个DA1和DA2受同一输入缓冲芯片U1控制，DA1输出为8位的高四位，DA2为8位的低四位输出。右边两个DA3和DA4受U2控制。DA3为8位的高四位输出，DA4为8位的低四位输出。U1和U2的片选地址不同。 8421拨码盘盘面中间有一可调节旋钮，对应刻度为0～9、A～F。使用时，拨动旋钮的指针指向某一刻度，则与拨码盘相连的8、4、2、1 四个插孔分别由高到低地输出该刻度的8421编码值。例如，当指针指向5时，四个插孔输出“0101”。 2.2 LED指示灯原理图 图ELM-25-01-03 LED指示灯原理图 LED指示灯：指示灯L0～L7受驱动芯片U3控制。可以显示8位的单片机数据输出。L7指示最高位，L0指示最低位。接通电源后指示灯常亮。
2.3 拨动乒乓开关原理图 图ELM-25-01-04 拨动乒乓开关原理图 乒乓开关使用：乒乓开关G0～G7为开关量8位输出。G7为最高位，G0为最低位。当开关拨到上面为开，拨到下面为关，输出受U4控制。 3 模块器件分布及说明 ELM-25-01-05 模块器件分布图
J2：总线插槽 J3：电源插槽，从左向右依次为VCC，VCC，GND，GND。当接通电源时LED1指示灯亮。若芯片U13不焊且J12跳线连上，则本系统工作电压为+3.3V，否则为+5V。 J4，J5，J6，J7：当1，2脚短接时，表示其对应芯片的使能段均为高电平，即芯片不工作，逻辑编程由FPGA实现,信号由PR1，PR2，PR3，PR4接入；当2，3脚短接时，则工作在总线方式。 4模块资源分配 各个模块单元片选地址为：基地址＋偏移地址，此模块的基地址为CPU主模块的74138管脚分配;偏移地址由74138译码实现如下表 译码控制：由74138译码实现。通过A2、A1和A0取值选中模块单元。
模拟量与数字量的区别文件编码（GHTU-UITID-GGBKT-POIU-WUUI-8968）
模拟量I/O与数字量I/O有什么区别？ 在工业自动化控制中，经常会遇到开关量，数字量，模拟量，离散量，脉冲量等各种概念，而人们在实际应用中，对于这些概念又很容易混淆。现将各种概念罗列如下： 1.开关量：一般指的是触点的“开”与“关”的状态，一般在计算机设备中也会用“0”或“1”来表示开关量的状态。开关量分为有源开关量信号和无源开关量信号，有源开关量信号指的是“开”与“关”的状态是带电源的信号，专业叫法为跃阶信号，可以理解为脉冲量，一般的都有220VAC,110VAC,24VDC,12VDC等信号，无源开关量信号指的是“开”和“关”的状态时不带电源的信号，一般又称之为干接点。电阻测试法为电阻0或无穷大。 2.数字量：很多人会将数字量与开关量混淆，也将其与模拟量混淆。数字量在时间和数量上都是离散的物理量，其表示的信号则为数字信号。数字量是由0和1组成的信号，经过编码形成有规律的信号，量化后的模拟量就是数字量。 3.模拟量：模拟量的概念与数字量相对应，但是经过量化之后又可以转化为数字量。模拟量是在时间和数量上都是连续的物理量，其表示的信号则为模拟信号。模拟量在连续的变化过程中任何一个取值都是一个具体有意义的物理量，如温度，电压，电流等。 4.离散量：离散量是将模拟量离散化之后得到的物理量。即任何仪器设备对于模拟量都不可能有个完全精确的表示，因为他们都有一个采样周期，在该采样周期内，其物理量的数值都是不变的，而实际上的模拟量则是变化的。这样就将模拟量离散化，成为了离散量。 5.脉冲量：脉冲量就是瞬间电压或电流由某一值跃变到另一值的信号量。在量化后，其变化持续有规律就是数字量，如果其由0变成某一固定值并保持不变，其就是开关量。
开关量 开关量主要指开入量和开出量，是指一个装置所带的辅助点，譬如变压器的温控器所带的继电器的辅助点（变压器超温后变位）、阀门凸轮开关所带的辅助点（阀门开关后变位），接触器所带的辅助点（接触器动作后变位）、热继电器（热继电器动作后变位），这些点一般都传给PLC或综保装置，电源一般是由PLC或综保装置提供的，自己本身不带电源，所以叫无源接点，也叫PLC或综保装置的开入量。 1、数字量 在时间上和数量上都是离散的物理量称为数字量。把表示数字量的信号叫数字信号。把工作在数字信号下的电子电路叫数字电路。 例如： 用电子电路记录从自动生产线上输出的零件数目时，每送出一个零件便给电子电路一个信号，使之记1，而平时没有零件送出时加给电子电路的信号是0，所在为记数。可见，零件数目这个信号无论在时间上还是在数量上都是不连续的，因此他是一个数字信号。最小的数量单位就是1个。 2、模拟量 在时间上或数值上都是连续的物理量称为模拟量。把表示模拟量的信号叫模拟信号。把工作在模拟信号下的电子电路叫模拟电路。 例如： 热电偶在工作时输出的电压信号就属于模拟信号，因为在任何情况下被测温度都不可能发生突跳，所以测得的电压信号无论在时间上还是在数量上都是连续的。而且，这个电压信号在连续变化过程中的任何一个取值都是具体的物理意义，即表示一个相应的温度。 转换原理 1. 数模转换器是将数字信号转换为模拟信号的系统，一般用低通滤波即可以实现。数字信号先进行解码，即把数字码转换成与之对应的电平，形成阶梯状信号，然后进行低通滤波。 根据信号与系统的理论，数字阶梯状信号可以看作理想冲激采样信号和矩形脉冲信号的卷积，那么由卷积定理，数字信号的频谱就是冲激采样信号的频谱与矩形脉冲频谱（即Sa函数）的乘积。这样，用Sa函数的倒数作为频谱特性补偿，由数字信号便可恢复为采样信号。由采样定理，采样信号的频谱经理想低通滤波便得到原来模拟信号的频谱。 一般实现时，不是直接依据这些原理，因为尖锐的采样信号很难获得，因此，这两次滤波（Sa函数和理想低通）可以合并（级联），并且由于这各系统的滤波特性是物理不可实现的，所以在真实的系统中只能近似完成。 2. 模数转换器是将模拟信号转换成数字信号的系统，是一个滤波、采样保持和编码的过程。 模拟信号经带限滤波，采样保持电路，变为阶梯形状信号，然后通过编码器，使得阶梯状信号中的各个电平变为二进制码。
实验4 读取开关量实验 实验目的 1．学习使用32位汇编语言，学习对32位的I/0接口进行读写操作，掌握对16位的I/O 端口进行读写操作。 2．学习使用74LS245和74LS244来扩展输入口。 实验设备 PC机一台,THTWK-2实验箱一台 实验要求 根据配置空间的原理，通过编程将PCI卡开放给用户的I/O 端口空间读出 编写汇编程序来对2片74LS245 进行读操作，读出当前拨位开关的状态 实验内容1 读取开关量，在实验箱的32位总线上有4片74LS245(地址04H)对应了32个开关量，可用一条32 位指令IN EAX，DX将32个开关的状态全部读回到EAX 寄存器中，并且显示在屏幕上。。运行程序后显示THE RESULT IS 加上开关量的输出值 实验步骤 1．接线：无需接线。 2．把D盘“程序”文件夹中SWITCH.ASM文件复制到D:\BIN。 3．重启计算机进入纯DOS，使用CD命令到BIN 路径下，输入下面命令后回车。 4．编译：tasm /zi SWITCH.ASM (注：“.ASM”可省略) 5．连接：tlink /v/3 SWITCH.OBJ (注：“.OBJ”可省略) 6．运行：SWITCH.EXE (注：“.EXE”可省略) 7．运行结果显示的数据值与32位开关输入相对应。如32拨位开关的状态为0000 0000 0000 0000 1111 1111 1111 1100，则屏幕上应显示THE RESULT IS 0000FFFC 8．把BIN文件夹下“SWITCH.ASM”源程序及生成“.map”、“.obj”、“.exe”文件删除掉。实验内容2 读取16位开关量，本实验中所用的芯片是2片74LS245,参考书中P234，分配的地址为 04H,05H.试编程实现读取16位的开关量的程序。程序名为SHIYAN4.ASM。运行程序后显示“THE SWITCH IS”加上16位开关量的输出值。注意，这时拨高16位的开关对输出结果没有影响。实验步骤 1.按实验3的操作步骤，生成SHIY AN4.ASM文件。并编译，调试。也可直接采用EMU8086或任一款集成编译器生成SHIY AN4.ASM文件并完成编译，在EMU8086或其它集成编译器均有出错提示。改正错误后确定能生成.OBJ文件和.EXE文件。生成的”.EXE”文件可直接拖到TD.EXE调试。 2.重启进入纯DOS，打开实验箱电源 3．编译：tasm /zi shiyan4.ASM (注：“.ASM”可省略) 4．连接：tlink /v/3 shiyan4.OBJ (注：“.OBJ”可省略) 5．运行：shiyan4.EXE (注：“.EXE”可省略) 6．运行结果显示的数据值与16位开关输入相对应。如32拨位开关的状态为0100 0011 0011 0001 0011 1111 1111 1100，则屏幕上应显示”THE RESULT IS 3FFC” 观察屏幕是否出现想要的结果，如果不是，重新调试，直到显示出想要的结果为止。 7．把文件夹下“SHIYAN4.ASM”源程序及生成“.map”、“.obj”、“.exe”文件删除掉。 （注意：在D盘“程序”文件夹下有SHIYAN4的部分源代码，如果编写不出完整的源程序可参考，后面直接编写读16位开关量的程序即可）
科技学院 课程设计报告 ( 2010 -- 2011 年度第2 学期) 名称：计算机控制系统A 题目：开关量I/O通道中抗干扰措施 的分析与可实现方案设计 院系： 班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 设计周数：
成绩： 日期：2011 年月日
《计算机控制系统A》课程设计 任务书 一、目的与要求 1．通过本课程设计教学环节，使学生加深对所学课程内容的理解和掌握； 2．结合工程问题，培养提高学生查阅文献、相关资料以及组织素材的能力； 3．培养锻炼学生结合工程问题独立分析思考和解决问题的能力； 4．要求学生能够运用所学课程的基本理论和设计方法，根据工程问题和实际应用方案的要求，进行方案的总体设计和分析评估； 5.报告原则上要求依据相应工程技术规范进行设计、制图、分析和撰写等。 二、主要内容 1、数字控制算法分析设计； 2、现代控制理论算法分析设计 3、模糊控制理论算法分析设计 4、过程数字控制系统方案分析设计； 5、微机硬件应用接口电路设计； 6、微机应用装置硬件电路、软件方案设计； 7、数字控制系统I/O通道方案设计与实现； 8、PLC应用控制方案分析与设计； 9、数据通信接口电路硬软件方案设计与性能分析； 10、现场总线控制技术应用方案设计； 11、数控系统中模拟量过程参数的检测与数字处理方法； 12、基于嵌入式处理器技术的应用方案设计 13、计算机控制系统抗干扰技术与安全可靠性措施分析设计 14、计算机控制系统差错控制技术分析设计 15、计算机控制系统容错技术分析设计 16、工程过程建模方法分析 三、进度计划
四、设计成果要求 1．针对所选题目的国内外应用发展概述； 2．课程设计正文内容，包括设计方案、硬件电路和软件流程，以及综述、分析等； 3．课程设计总结或结论以及参考文献； 4．要求设计报告规范完整。 五、考核方式 《计算机控制系统》课程设计成绩评定依据如下： 1．撰写的课程设计报告； 2．独立工作能力及设计过程的表现； 3．答辩时回答问题情况。 成绩以五级分制综合评定分为优、良、中、及格、不及格五个等级。
实验五开关量与键盘接口及驱动实验 一、实验目的 1、学习并掌握开关量与键盘接口电路的工作原理及程序驱动方法； 2、学习与练习开关量与键盘驱动程序编写与调试方法； 3、初步运用及加深理解进程码方法在控制程序设计中的应用技术。 二、预习要求 1、编写所需实验程序并运用keil及Proteus工具软件进行初步模拟及仿真运行的初步 调试； 2、根据实验要求规划具体的实验内容步骤并撰写实验报告书中的预备内容。 三、实验项目及各子项目内容步骤 1、开关量动作检测与消抖以及控制功能实验 1-1 在TEST2016.ASM程序中，添加8个单按键PB0～PB7的电平输入并消抖动的子模块程序XDPB，采用5次滚存滤波法消抖动，在主流程中添加调用（建议添加在主流程的最前面），添加后运行TEST2016.ASM不应影响其原有功能。 1-2 将PB子模块改造为实现PB6、PB7二个单按钮分别作为时、分步进式调校按钮的子模块程序，按钮操作为压下时有效，观察运行后功能实现效果情况，反复操作并仔细观察软件消除开关触点抖动的效果。也可以去掉XDPB中5次滚存滤波法消抖动环节，运行并观察是否出现开关触点抖动的不良影响，即按一次却出现不止一次的效应。 1-3在调时调分程序部分增加每当分钟值被调整时须将秒数清0同时将其前级计数单元置为初值，以满足准确对时的实用需求。 1-4 把PB6按钮操作功能更改为放开时有效，观察运行后功能实现效果情况。 1-5 在PB子模块程序中增加实现PB0作为时钟显示模式切换按钮的功能，每按一次PB0按钮，使得时钟显示模式在通常显示模式（显示时、分、秒）与秒表显示模式（显示时、分、秒及十进制的1/ 100秒）之间切换，运行追加本功能后的程序观察运行效果。 2、矩阵式键盘接口驱动程序实验 2-1 运行TEST2016.ASM，观察键盘扫描及显示键号的演示功能。 2-3 继而改为扫描到有按下某键则显示相应键号与‘L’字样于最左边两位(须在显示更新子模块程序中的字段码表中添加‘L’字样的字段码，记下添加位置对应的序号)，运行程序并观察运行效果情况； 2-4 KEY子模块改造为专门的键盘扫描子模块程序，即扫描键盘并用两个单元（如65H、64H单元）分别存储“前一次扫描到的键号”与“新扫描到的键号”，去除原有的显示键号演示功能，还可加入3次滚存滤波法消除抖动，运行改造后的TEST2016.ASM不应影响其他演示功能。 2-5 添加键盘调时子模块程序TKEY，实现K14、K15键分别用作小时、分钟步进式
1 开关量输入采集器D101 使用说明书 V1.0
尊敬的用户： 衷心感谢您选用深圳市聚贤达科技有限公司的产品。 本手册主要介绍开关量输入采集器D101的工作原理、技术指标、主要功能、安装调试及使用与维护等内容。为了使您更好地使用我们的产品,请您仔细阅读本手册,在应用中如果您有任何问题和要求，或需要相关技术支持，可以与我们的销售单位联系，我们将及时给予回应。 2
目录 1.前言 (5) 2.内容 (5) 3.要求 (5) 4.警示 (5) 5.概述 (6) 6.技术参数 (6) 7.产品外观 (7) 7.1装置运行指示灯 (8) 7.2各通道指示灯 (8) 7.3产品接线端子定义 (8) 8.产品原理和功能 (10) 9.安装操作 (11) 9.1外形尺寸 (11) 9.2机柜安装 (12) 3
10.常见问题及解决 (14) 11.售后服务 (14) 12.技术培训 (14) 13.其他声明 (14) 14.设备清单 (15) 4
1.前言 请在使用本产品前仔细阅读各章节。 2.内容 本手册主要介绍开关量输入采集器D101的工作原理、技术指标、主要功能、安装调试及使用与维护等内容，由资深的专业技术人员编写，是设备使用维护的必备资料。 3.要求 在任何情况下，都不应该由不具备专业资历或未经培训的人员来操作。使用者必须是具有电气设备安装和操作经验的专业技术人员。由不具备资历的人员对设备进行设置和操作，或不按照本书中有关规定进行包装、储运、安装和连接电源，都将可能导致设备损坏。 4.警示 运输或存储不当会对设备造成损害； 5
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