01_AB_输入与输出信号

采用中规模集成器件实现组合逻辑电路中规模集成器件的大量消失，使很多规律问题可直接选用相应的集成器件，既省去繁琐的设计，也可避开设计中带来的错误。

用器件设计电路给电路设计供应了便利，成为电路设计者的优先选择，主要表现在以下几个方面：1.精简设计电路所用的器件，简化结构；2.节约设计电路所用的时间，缩短设计周期；3.简化电路调试过程，缩短测试周期；4.便利电路维护，削减维护成本。

中规模集成器件，大多数是专用的功能器件。

用这些功能器件实现组合规律函数，基本采纳规律函数对比方法。

由于每一种组合电路的中规模集成器件都具有某种确定的规律功能，都可以写出其输出和输入关系的规律函数表达式。

可以将要实现的规律函数表达式进行变换，尽可能变换成与某些中规模集成器件的规律函数表达式类似的形式。

假如需要实现的规律函数表达式与某种中规模集成器件的规律函数表达式形式上完全全都，则使用这种器件最便利；假如需要实现的规律函数是某种中规模集成器件的规律函数表达式的一部分，例如变量数少，则只需对中规模集成器件的多余输入端作适当的处理（固定为1或固定为0），也可以很便利地实现需要的规律函数；假如需实现的规律函数的变量数比中规模集成器件的输入变量多，则可以通过扩展的方法来实现。

用中规模集成器件设计组合规律电路的方法为：（1）对规律问题进行描述分析给出规律问题，确定输入、输出变量；对变量进行赋值；由给出问题列出真值表；写出规律表达式。

（2）对表达式进行变换写出选定中规模集成器件规律表达式；将设计电路的规律表达式进行变换，其形式尽可能与器件的表达式全都；将两表达式进行比较，确定集成器件的输入与输出。

（3）画电路使用数据选择器实现单输出函数和使用译码器及附加规律门实现多输出函数是比较便利的；对某些规律函数，如规律函数输出为输入信号相加，则采纳全加器实现较为便利。

1、用具有n个地址输入端的数据选择器实现n变量规律函数一块具有n个地址端的数据选择器，具有对2n个数据选择的功能。

第五章数字信号的输入与输出智能仪器的信息输入、输出，可以分为数字量与模拟量。

数字量的输入输出相对较简单，对于模拟量的输入，一般信号都比较微弱，需要放大，A/D转换等。

一、常见的数字信号数字量输入信号：开关、按钮，数字式传感器，方波信号，正弦波信号等。

数字量输出：LED显示、指示灯、液压阀、继电器控制、步进电机控制等。

二、数字量信号的输入特点：1、信号的放大与变换，对于许多数字信号，是信号很弱的周期性信号，如正弦信号，三角波信号。

而输入单片机或微机中的信号一般有一定的电压幅值要求。

如光栅输出的信号就很小的正弦波。

常用的方法，先放大，然后处理。

当电压较高时，也不能直接输入，需要进行分压。

如图所示：2、隔离，对于一些输入信号，由于波动等，很容易对系统产生影响，需要采取隔离输入，常见的是光电隔离。

下图为光耦合器的结构与特性图4-16光耦合器结构与特性a)耦合器结构b)输入特性c)输出特性3、缓冲驱动，为了提高信号的驱动能力，改善信号性能，经常在输入单片机或微机前加一级缓冲，常用的是74HC244等。

4、安全保护，当输入电压变大到一定量时，会对系统造成破坏，因此，对于输入信号变化较大的情况，需要考虑安全保护。

常用稳压二极管等。

5、开关信号输入单片机中的常见方法：按键信号TLP-521-4是4路光耦，光耦前要接限流电阻，不同的光耦由于允许电流不同，限流电阻也不同。

进入单片机前，一般加驱动器74LS244。

三、数字信号的输出1、输出信号的几个问题1）功率匹配问题，单片机或微机的输出信号功率较小，要驱动不同的负载，要求的功率不同，电压不同，所以在在输出驱动时，首先关心输出的电压与功率。

如驱动发光二极管，正向电压为2－2.5V，最大电流为2－20mA，对于AT89C51，I/O口的最大灌电流10mA，因此可以直接驱动发光二极管。

8mA，则：R＝（5－2.2）/0.008=350(Ω)因此R一般选取200Ω－500Ω。

自我检测题1．组合逻辑电路任何时刻的输出信号，与该时刻的输入信号 有关 ，与以前的输入信号 无关 。

2．在组合逻辑电路中，当输入信号改变状态时，输出端可能出现瞬间干扰窄脉冲的现象称为 竞争冒险 。

3．8线—3线优先编码器74LS148的优先编码顺序是7I 、6I 、5I 、…、0I ，输出为2Y 1Y 0Y 。

输入输出均为低电平有效。

当输入7I 6I 5I …0I 为时，输出2Y 1Y 0Y 为 010 。

4．3线—8线译码器74HC138处于译码状态时，当输入A 2A 1A 0=001时，输出07Y ~Y = 。

5．实现将公共数据上的数字信号按要求分配到不同电路中去的电路叫 数据分配器 。

6．根据需要选择一路信号送到公共数据线上的电路叫 数据选择器 。

7．一位数值比较器，输入信号为两个要比较的一位二进制数，用A 、B 表示，输出信号为比较结果：Y (A ＞B ) 、Y (A ＝B )和Y (A ＜B )，则Y (A ＞B )的逻辑表达式为B A 。

8．能完成两个一位二进制数相加，并考虑到低位进位的器件称为 全加器 。

9．多位加法器采用超前进位的目的是简化电路结构 × 。

（√，× ） 10．组合逻辑电路中的冒险是由于 引起的。

A ．电路未达到最简 B ．电路有多个输出 C ．电路中的时延 D ．逻辑门类型不同11．用取样法消除两级与非门电路中可能出现的冒险，以下说法哪一种是正确并优先考虑的A ．在输出级加正取样脉冲B ．在输入级加正取样脉冲C ．在输出级加负取样脉冲D ．在输入级加负取样脉冲 12．当二输入与非门输入为 变化时，输出可能有竞争冒险。

A ．01→10B ．00→10C ．10→11D ．11→01 13．译码器74HC138的使能端321E E E 取值为 时，处于允许译码状态。

A ．011 B ．100 C ．101 D ．010 14．数据分配器和 有着相同的基本电路结构形式。

自控传递函数的基本概念自控传递函数是自动控制理论中的重要概念，用于描述控制系统中信号的传递特性。

它反映了控制系统的输入与输出之间的关系，可以帮助工程师设计和分析控制系统的性能。

在自动控制系统中，输入信号通常是控制量，而输出信号则是受控量。

自控传递函数衡量了输入与输出之间的关系，具体而言，它描述了输出信号对输入信号的响应。

像这样的传递函数可以用数学方程表示，通常是一个分式，其中分子是输出信号的函数，分母是输入信号的函数。

自控传递函数常用符号为G(s)，其中s 是复数与Laplace变换中的变量。

自控传递函数的数学表达式可以由系统的微分方程导出，然后进行Laplace变换得到分母和分子的表达式。

分母部分描述了系统的特性根，分子部分描述了系统的零点。

特性根和零点是控制系统中的重要概念，它们决定了系统的稳定性和动态性能。

特性根是自控传递函数分母的根，通常用复数表示。

特性根的实部和虚部影响系统的稳定性和振荡性。

如果特性根的实部都小于零，系统是稳定的，也就是说系统的输出会在一定的时间内趋于稳定的状态。

如果特性根的实部存在大于零的情况，系统不稳定，输出会无限制地增长或减小。

特性根的虚部则能够衡量系统的振荡性。

如果存在虚部，系统会出现振荡，振荡的频率由虚部决定。

特性根的实部和虚部共同作用决定了系统的阻尼比和振荡频率，这是描述系统的动态性能的重要参数。

零点是自控传递函数分子的根，也可以用复数表示。

零点决定了系统的传递特性。

如果自控传递函数的零点与特性根重合，系统的输出会发生奇异行为。

零点的位置决定了系统的频率响应。

如果零点在高频区域，系统对高频信号有较好的传递能力，而对低频信号响应较弱。

反之，如果零点在低频区域，系统对低频信号有较好的传递能力，而对高频信号响应较弱。

自控传递函数的另一个重要概念是增益。

增益是自控传递函数在特定频率下的幅度，表示输入信号与输出信号之间的比例关系。

增益可以用来衡量系统的放大或衰减能力，对于控制系统的设计和分析具有重要意义。

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就是,必须将工业生产过程的工艺参数、工况逻辑与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。

传感器与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、电阻信号就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与数字量信号两大类。

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就是模拟信号,如液位、压力、温度、位置、PH值、电压、电流等,通常都就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就是模拟量,如调节阀、电动机、电力电子的功率器件等的控制信号。

模拟信号就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:一种就是由各种传感器获得的低电平信号;另一种就是由仪器、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与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。

AB 模块网络设置及连接目录1 PLC (3)1.1 PLC的结构 (3)1.1.1 电源模块 (4)1.1.2 CPU (4)1.1.3 DeviceNet扫描器 (5)1.1.4 输入、输出模块 (5)1.1.2 PLC与设备间的联系 (6)2 网关 (8)2.1 网关的配置 (8)2.2 网关挂网 (9)3安全模块 (16)3.1 安全模块配置 (17)3.2 安全模块挂网 (17)4 变频器 (22)4.1 变频器结构 (22)4.2 变频器参数设定 (24)4.2.1 ATV312变频器参数设定 (24)4.2.2 ATV71变频器参数设定 (25)4.3 变频器挂网 (27)5 交换机 (30)5.1 交换机的设置 (30)6 读写头 (33)6.1 RFID配置 (33)6.2 实物连接图 (34)7 扫码枪 (35)7.1 CBX800控制盒 (35)7.1.1 CBX800内部布置图 (35)7.1.2 CBX800外部接线图 (36)7.1.3 CBX800的设置 (37)7.2 DS6400自动扫码器 (41)7.3 POWERSCAN扫描器 (46)1 PLC1.1 PLC的结构北汽总装车间PLC为AB的1756-L72系列，采用分布式控制架构，10插槽机箱。

从下面图1-1可以看出，PLC由8部分组成，第一个是电源模块，红色的是安全模块，第二个和第三个模块为CPU，第四个、第五个和第六个模块是DeviceNet扫描器（主站），第七个蓝色的是输入模块，第八个青色的是输出模块，它们与程序里是对应的（见图1-2）。

图1-1图1-21.1.1 电源模块电源模块是为PLC供电所用，上面有个旋钮，分别为测试模式、运行模式、Program模式，一般现场为运行模式。

若是模块上选择测试模式或者Program模式，那么程序里不能更改，如图1-3所示。

图1-31.1.2 CPUCPU是PLC的核心组件，这个模块可设置PLC地址，同时也可以与外部通讯。

电器开关原理推导：如何实现开关的多输入多输出与互联互通电器开关是控制电路通断的器件，它具有多输入多输出和互联互通的功能。

下面将从基本的开关原理开始推导，逐步解释如何实现多输入多输出与互联互通。

在推导开关原理之前，首先需要了解一些基本概念。

开关通常由一个或多个触点组成，触点可以是金属片、气体管或半导体等。

触点有两种状态：断开和闭合。

当开关处于断开状态时，触点之间没有电路连接；当开关处于闭合状态时，触点之间形成一个完整的电路，电流可以通过。

1. 单输入单输出开关：最简单的开关是单输入单输出开关，它只有一个输入接口和一个输出接口。

当输入接口接收到电流信号时，触点会闭合，从而使得输出接口之间形成电路通路。

当输入接口没有电流信号输入时，触点保持断开状态，输出接口之间没有电路连接。

2. 多输入单输出开关：在单输入单输出开关的基础上，我们可以使用多个输入接口，从而实现多输入单输出的功能。

这通常需要使用逻辑门电路来实现。

逻辑门电路接收多个输入信号，并根据特定的逻辑规则产生一个输出信号。

通过连接逻辑门的输出信号和开关的输入接口，我们可以实现多输入单输出的开关。

3. 单输入多输出开关：类似地，我们也可以设计单输入多输出的开关。

这需要使用一个开关接口和多个输出接口。

当输入接口接收到电流信号时，触点闭合，并使得多个输出接口之间形成电路通路。

当输入接口没有电流信号输入时，触点保持断开状态，输出接口之间没有电路连接。

4. 多输入多输出开关：为了实现多输入多输出的开关功能，我们可以简单地将多个多输入单输出开关或单输入多输出开关进行联接。

具体而言，我们可以将多个开关的输入接口连接在一起，以接收多个输入信号；同时，将这些开关的输出接口连接在一起，以实现多个输出信号之间的互联互通。

通过以上的推导，我们可以得到如何实现开关的多输入多输出与互联互通的方法。

实现多输入多输出开关的关键是使用逻辑门电路和联接多个开关。

通过逻辑门电路，我们可以根据特定的逻辑规则产生输出信号；通过联接多个开关，我们可以实现输入与输出之间的互联互通。