第2章开关量输入输出通道和人机接口
- 格式:ppt
- 大小:2.41 MB
- 文档页数:172
计算机控制系统的接口技术接口有通用和专用之分,外部信息的不同,所采纳的接口方式也不同,一般可分为如下几种:人机通道及接口技术一般包括:键盘接口技术、显示接口技术、打印接口技术、软磁盘接口技术等。
检测通道及接口技术一般包括:A/D转换接口技术,V/F转换接口技术等。
掌握通道及接口技术一般包括:F/V转换接口技术,D/A转换接口技术,光电隔离接口技术,开关接口技术等。
系统间通道及接口技术一般包括:公用RAM区接口技术,串行口技术等。
一、并行输入/输出接口并行接口传输的是数字量和开关量。
输入/输出(I/O) 接口有二种寻址方式:存储器寻址方式和输入输出口寻址方式。
1.无条件传送2.查询式传送3.中断式传送4.8255A可编程并行接口芯片(1) 8255A内部结构1) 数据总线驱动器图1 8255A内部结构图2) 并行I/O端口3) 读/写掌握规律4) A组和B组掌握(2)8255A工作方式8255A有3种工作方式,端口A可以工作在方式0、方式1和方式2,端口B只能工作在方式0和方式1。
1)方式0:基本输入/输出方式。
2)方式1:选通输入/输出方式。
3)方式2:双向选通输入/输出方式。
(3)8255A编程8255A的编程是通过对掌握端输入掌握字的方式实现的。
二、数/模(D/A) 转换接口D/A转换器是指将数字量转换成模拟量的电路,它由权电阻网络、参考电压、电子开关等组成。
图2 DAC0832原理图三、模/数(A/D)转换接口A/D转换器是将模拟电压转换成数字量的器件,它的实现方法有多种,常用的有逐次靠近法、双积分法。
图3 ADC0809结构框图应用案例:基于51单片机的车用数字仪表设计与实现此案例是一种以MCS 51单片机为主控器,以ADC0809为核心,以气压、油压、温度、霍尔元件等传感器为主要外围元件的车用数字仪表(VDI)的设计框图。
应用此方案,能使汽车仪表系统具有显示直观、精确,使用便利牢靠等优点,代表了车用仪表的最新进展趋势。
第二章输入输出接口与过程通道接口是计算机与外部设备交换信息的桥梁,包括输入接口和输出接口。
接口技术是研究计算机与外部设备之间如何交换信息的技术。
外部设备的各种信息通过输入接口送到计算机进行处理,计算机的各种信息通过输出接口送到外部设备进行控制。
尤其在工业过程的计算机控制系统中,输入输出接口无时无刻都在起着重要的作用,因为信息的交换是时刻发生的。
过程通道是在计算机和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道,它包括模拟量输入通道(AI),模拟量输出通道(AO),数字量(开关量)输入通道(DI),数字量(开关量)输出通道(DO)。
在计算机控制系统中,工控机必须经过过程通道和生产过程相连,而过程通道中又包含有输入输出接口,因此输入输出接口和过程通道是计算机控制系统的重要组成部分。
本章对工业控制机的输入输出接口和过程通道进行设计和分析。
【补充知识】采用输入输出(I/O)接口的必要性:键盘,鼠标,磁盘,扫描仪,U盘等是大家熟悉的输入设备,而磁盘,CRT,打印机,绘图仪等则是最常见的输出设备。
所有这些设备可以统称为计算机的外围设备,简称外设(Peripherals),或I/O设备。
为了让这些设备能够按照计算机的要求有次序的输入或接收数据,CPU必须能够控制这些输入输出设备的启动和停止,以及了解它们的当前工作状态,并据此送出相应的控制命令。
通常,我们把计算机与外设之间的这种交换数据,状态,和控制命令的过程统称为通信(Communication)。
CPU与外设交换信息的过程,和它与存储器的交换数据一样,也是在控制信号的作用下,通过数据总线来完成的。
但后者要简单的多。
因为存储器芯片的存取速度与CPU是在同一数量级的,而且存储器本身具有数据缓冲的能力。
因此,CPU可以通过数据总线方便,迅速的与存储器进行数据交换。
而外设则不同,因为外部设备的种类繁多,要求也各不相同,容易带来以下许多问题,因此大多不能直接通过数据总线直接连接。
•1、数字量输入通道中几种典型电路;•2、数字量输出通道几种典型驱动电路;2.4.1数字量输入输出通道概述在电气控制系统中的继电器按接触器触点的闭合情况分为闭合与断开两种不同状态,这两种状态,常称为开关量。
开关量是表示两种状态。
数字量的每位也只能有“0”和“1”两种状态,也可以称为开关量。
在微机控制系统中,除了要处理模拟量信号以外,还要处理另一类数字信号,包括开关信号、脉冲信号。
它们是以二进制的逻辑“1”和“0”或电平的高和低出现的。
如开关触点的闭合和断开,指示灯的亮和灭,继电器或接触器的吸合和释放,马达的启动和停止,晶闸管的通和断,阀门的打开和关闭,仪器仪表的B C D码,以及脉冲信号的计数和定时等等。
⑴按类型分有电平式和触点式两种电平式为高电平或低电平触点式为触点闭合或触点断开⑵按电源分有有源和无源两种有源即直接提供高、低电平(有带负载能力),有源的开关量输出信号往往表示为电平的高低或电流的有无,由智能仪器为负载提供全部或部分电源。
无源即提供物理触点,或感应器件,指智能仪器只提供输出电路的通、断状态,负载电源由外电路提供。
⑶常见的数字量有:①编码数字(二进制或十进制):如用绝对编码的编码器检测位置等。
②开关量:如按钮或转换开关的启停、阀门的开闭,指示灯亮/灭等。
③数字脉冲列信号:如光电脉冲编码器检测速度、晶闸管的脉冲触发器等。
2、典型的开关量输入/输出通道结构开关量输入输出通道一般由三部分组成:C P U接口逻辑、输入缓冲器和输出锁存器、输入输出电气接口(亦即开关量输入信号调理和输出信号驱动电路)。
一般情况下,各种开关量输入输出通道的前两部分往往大同小异,所不同的主要在于输入输出(I/O)电气接口。
典型的开关量输入输出通道结构如图所示。
1.C P U接口逻辑这部分电路一般由数据总线缓冲器/驱动器、输入/输出口地址译码器、读、写等控制信号组成。
2.输入缓冲器和输出锁存器输入缓冲器是对外部输入的信号起缓冲、增强以及选通的作用,C P U通过读缓冲器输人数据。