计算机控制技术 (2)
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计算机控制技术-实验2 X-Y运动平台数控实验
四 实验用主要设备
系统设备主要由工控机、PCI-1220运动控制卡、 步进电机驱动器及XY工作平台构成。
工控机：
工业控制机也称为工业计算机IPC，主要用于工业 工程测量、控制、数据处理等工作。常用的是PC总线 工控机（ X86 CPU ）。
工控机特点： （1）可靠性高和可维护性好 （2）环境适应性强 （3）控制的实时性 （4）完善的输入输出通道 （5）丰富的软件
5 Visual C++软件开发平台
Visual C++是一个在Windows环境下的程序开发工具，是 一种广谱性编程语言，覆盖从低级到高级的整个编程语 言范围。它是可视化的、面向对象的，采用事件驱动的。 它屏蔽了Windows环境下程序设计的复杂性，使Windows 应用程序设计变得简单、方便、快捷。
实验二 X-Y运动平台数控实验
一 实验目的
1.了解步进电机的工作原理与步进电机驱动器的使用。 2.掌握二轴运动控制卡的应用。 3.掌握逐点比较法插补的计算原理
4.掌握用VC++进行插补程序设计的方法。
二 实验仪器
1.研华工控机。 2.X-Y运动平台（含步进电机驱动器）。 3.PCI-1220U二轴运动控制板卡。 4.24V直流稳压电源。
3 逐点比较法直线插补和圆弧插补的计算原理：
插补计算就是数控系统根据输入的基本数据，通过计算，将工 件的轮廓或运动轨迹描述出来，边计算边根据计算结果向各 坐标发出进给指令。
数控系统常用的插补计算方法有：逐点比较法，数字积分法， 时间分割法，样条插补法等。本实验采用逐点比较法。
逐点比较法插补，就是刀具或绘图笔每走一步都要和给定轨迹 上的坐标值进行比较一次，决定下一步的进给方向。
《计算机控制技术》习题答案
《计算机控制技术》（机械工业出版社范立南、李雪飞）习题参考答案第1章1．填空题(1) 闭环控制系统，开环控制系统(2) 实时数据采集，实时决策控制，实时控制输出(3) 计算机，生产过程(4) 模拟量输入通道，数字量输入通道，模拟量输出通道，数字量输出通道(5) 系统软件，应用软件2．选择题(1) A (2) B (3) C (4) A (5) B3．简答题(1) 将闭环自动控制系统中的模拟控制器和和比较环节用计算机来代替，再加上A/D转换器、D/A转换器等器件，就构成了计算机控制系统，其基本框图如图所示。
计算机控制系统由计算机（通常称为工业控制机）和生产过程两大部分组成。
工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两部分。
生产过程包括被控对象、测量变送、执行机构、电气开关等装置。
(2)操作指导控制系统：其优点是控制过程简单，且安全可靠。
适用于控制规律不是很清楚的系统，或用于试验新的数学模型和调试新的控制程序等。
其缺点是它是开环控制结构，需要人工操作，速度不能太快，控制的回路也不能太多，不能充分发挥计算机的作用。
直接数字控制系统：设计灵活方便，经济可靠。
能有效地实现较复杂的控制，如串级控制、自适应控制等。
监督计算机控制系统：它不仅可以进行给定值的控制，还可以进行顺序控制、最优控制、自适应控制等。
其中SCC+模拟调节器的控制系统，特别适合老企业的技术改造，既用上了原有的模拟调节器，又可以实现最佳给定值控制。
SCC+DDC的控制系统，更接近于生产实际，系统简单，使用灵活，但是其缺点是数学模型的建立比较困难。
集散控制系统：又称分布式控制系统，具有通用性强、系统组态灵活，控制功能完善、数据处理方便，显示操作集中，调试方便，运行安全可靠，提高生产自动化水平和管理水平，提高劳动生产率等优点。
缺点是系统比较复杂。
计算机集成制造系统：既能完成直接面向过程的控制和优化任务，还能完成整个生产过程的综合管理、指挥调度和经营管理的任务。
计算机控制技术知识总结
计算机控制技术知识总结第一篇：计算机控制技术知识总结注：计算题知识略第一章12（online）、离线控制（offline）、实时控制（real-time）3、自动控以控制方式分类：直接数字控制系统（DDC）、计算机监督控制系统（SCC）分布式控制系统（DCS）现场总线控制系统（FCS）计算机集成控制系统（CIMS）第二章45、总线的组成：数据总线、地址总线、控制总线、电源线678第三章9、CPU断控制方式10、I/O11、A/D第四章12第五章14、PID15、PID算法积分改进：抗积分饱和、积分分离、消除积分不灵敏区、变速积分第八章1617设、接地抗干扰18阱）192021、共模干扰的抑制方法：变压器隔离、光电隔离、浮地屏蔽第二篇：计算机控制技术总结第一章1、计算机控制系统的工作原理•实时决策控制：对采集到的被控量进行分析处理，并按已定的控制规律，决定控制行为。
•实时控制输出：根据控制决策，适时地对控制机构发出控制信号，完成控制任务。
2、计算机控制系统的组成答：计算机控制系统由计算机（工业控制机）和生产过程两部分组成。
工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两部分。
生产过程包括被控对象和测量变送、执行机构、电气开关等装置。
3、计算机控制系统的典型型式答：操作指导控制系统，直接数字控制系统，监督控制系统，集散控制系统，现场总线控制系统，综合自动化系统。
第二章什么是总线所谓总线，就是计算机各个模块之间互联和传送信息的一组信号线。
总线可以分为内部总线和外部总线，而内部总线又可分为片级总线和系统总线。
模拟量输入通道：是把从系统中检测到的模拟信号，变成二进制数字信号，经接口送往计算机。
模拟量输入通道的组成一般由I/V变换、多路转换器、采样保持器、A/D转换器、接口及控制逻辑等组成。
信号调理：为了将外部开关量信号输入到计算机,必须将现场输入的状态信号经转换、保护、滤波、隔离等措施转换成计算机所能接受的逻辑信号，这个过程叫信号调理。
计算机控制技术 第2章 工业控制计算机简介
28
(2) 元器件筛选 除进行一般静态与动态技术指标的测试外， 需进行高温老化与高低温冲击试验，以剔除早期 失效的器件。
(3) 接插件和各种开关采用双触点结构，并对其表面 进行镍打底镀金处理。 (4) 安装工艺 当前的发展趋势是采用多层印制电路板高密度 表面安装技术，减少印制电路板面积和提高抗干 扰性能，以减少外引线数目和长度。
27
6. 现场控制站的可靠性与可维护性
在DCS中，现场控制站是直接与生产过程相联系 的单元，因此对它提出了最高的可靠性要求。目前平 均无故障工作时间(MTBF) ≥10万小时，而平均修复时 间（MTTR）≤10分钟，为保证这么高的可靠性指标， 所采取的技术措施有以下几个方面： (1) 元器件选用 采用低额定值的原则，即将功率额定值与使用 温度的额定值分别控制在其标准额定值的50％和75 ％以内。另外，尽量选用CMOS电路与专用集成电 路(ASIC)，能显著降低功耗与减少外引线，大大提 高可靠性。
2
②实时性好： 工控机对生产过程进行实时控制与监测，因此要 求它必须实时地响应控制对象各种参数的变化。当过 程参数出现偏差或故障时，工控机能及时响应，并能 实时地进行报警和处理。为此工控机需配有实时多任 务操作系统(RTOS)。
实时性是指工业控制计算机系统应该具有的能够 在限定的时间内对外来事件做出反应的特性。 主要考虑两个要素： 一是根据生产过程出现的事件能够保持多长的时间； 二是该事件要求计算机在多长的时间以内必须做出反 应，否则，将对生产过程造成影响甚至造成损害。
23
6）信号调理板 在DCS系统中，输入信号中存在各种微弱信 号或强电信号，它们是不能直接输入I／O功能模 板上的，必须先将其转化为0~5V或4~20mA的标 准信号，这项工作就是由信号调理板 来完成。 这些信号调理功能包括： 信号放大 隔离 多路复用 滤波 传感器激励 同步采样与保持
(2) 元器件筛选 除进行一般静态与动态技术指标的测试外， 需进行高温老化与高低温冲击试验，以剔除早期 失效的器件。
(3) 接插件和各种开关采用双触点结构，并对其表面 进行镍打底镀金处理。 (4) 安装工艺 当前的发展趋势是采用多层印制电路板高密度 表面安装技术，减少印制电路板面积和提高抗干 扰性能，以减少外引线数目和长度。
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6. 现场控制站的可靠性与可维护性
在DCS中，现场控制站是直接与生产过程相联系 的单元，因此对它提出了最高的可靠性要求。目前平 均无故障工作时间(MTBF) ≥10万小时，而平均修复时 间（MTTR）≤10分钟，为保证这么高的可靠性指标， 所采取的技术措施有以下几个方面： (1) 元器件选用 采用低额定值的原则，即将功率额定值与使用 温度的额定值分别控制在其标准额定值的50％和75 ％以内。另外，尽量选用CMOS电路与专用集成电 路(ASIC)，能显著降低功耗与减少外引线，大大提 高可靠性。
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②实时性好： 工控机对生产过程进行实时控制与监测，因此要 求它必须实时地响应控制对象各种参数的变化。当过 程参数出现偏差或故障时，工控机能及时响应，并能 实时地进行报警和处理。为此工控机需配有实时多任 务操作系统(RTOS)。
实时性是指工业控制计算机系统应该具有的能够 在限定的时间内对外来事件做出反应的特性。 主要考虑两个要素： 一是根据生产过程出现的事件能够保持多长的时间； 二是该事件要求计算机在多长的时间以内必须做出反 应，否则，将对生产过程造成影响甚至造成损害。
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6）信号调理板 在DCS系统中，输入信号中存在各种微弱信 号或强电信号，它们是不能直接输入I／O功能模 板上的，必须先将其转化为0~5V或4~20mA的标 准信号，这项工作就是由信号调理板 来完成。 这些信号调理功能包括： 信号放大 隔离 多路复用 滤波 传感器激励 同步采样与保持
计算机控制技术课件：第2章 模拟量输出通道2
接
多
采样保持器
V/I
通道1
PC
口
路
总
电
D/A
开
线
路
关
采样保持器
V/I
通道n
图 2-1 （b）共享D/A结构
特点：1、多路输出通道共用一个D/A转换器
2、每一路通道都配有一个采样保持放大器 3、D/A转换器只起数字到模拟信号的转换作用 4、采样保持器实现模拟信号保持功能 5、节省D/A转换器，但电路复杂，精度差，可靠低、占用
由与门、非与门组成的输入控制电路来控制3个寄存器 的选通或锁存状态。其中引脚（片选信号、低电平有 效）、（写信号、低电平有效）和BYTE1/（字节控制 信号）的组合， 用来控制 8 位输入寄存器和 4 位输入 寄存器。
(MSB) DI11 DI10 DI9 DI8 DI7 DI6 DI5 DI4
DI3 DI2 DI1 DI0 (LSB)
XFER(Transfer Control Signal):传送控制信号，输入 线， 低电平有效。
IOUT1：DAC电流输出端1，一般作为运算放大器差动输 入信号之一。
IOUT2：DAC电流输出端2，一般作为运算放大器另一个 差动输入信号。
Rfb：固化在芯片内的反馈电阻连接端，用于连接运算放 大器的输出端。
(MSB) DI7 DI6 DI5 DI4 DI3 DI2 DI1 DI0 (LSB)
ILE
CS WR1
XFER WR2
D
Q
8位 输入 寄存器
D
Q
LE1
D
Q
8位
DAC 寄存器
8位 DAC 转换器
D
Q
LE2 当LE=1时,输出数 据随输入变化。
微型计算机控制技术课后答案第二潘新民
第一章1.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分作用?(1)主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。
主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。
(2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。
过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。
过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。
过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。
(3)外部设备：这是实现微机和外界进行信息交换的设备，简称外设，包括人机联系设备(操作台)、输入输出设备(磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等)和外存贮器(磁盘)。
其中作台应具备显示功能，即根据操作人员的要求，能立即显示所要求的内容；还应有按钮，完成系统的启、停等功能；操作台还要保证即使操作错误也不会造成恶劣后果，即应有保护功能.(4)检测与执行机构:a.测量变送单元：在微机控制系统中，为了收集和测量各种参数，采用了各种检测元件及变送器，其主要功能是将被检测参数的非电量转换成电量.b.执行机构：要控制生产过程，必须有执行机构，它是微机控制系统中的重要部件，其功能是根据微机输出的控制信号，改变输出的角位移或直线位移，并通过调节机构改变被调介质的流量或能量，使生产过程符合预定的要求。
4、操作指导、DDC和SCC系统工作原理如何？它们之间有何区别和联系？(1)操作指导控制系统：在操作指导控制系统中，计算机的输出不直接作用于生产对象，属于开环控制结构。
计算机根据数学模型、控制算法对检测到的生产过程参数进行处理，计算出各控制量应有的较合适或最优的数值，供操作员参考，这时计算机就起到操作指导的作用(2)直接数字控制系统(DDC系统)：DDC(Direct Digital Control)系统就是通过检测元件对一个或多个被控参数进行巡回检测，经输入通道送给微机，微机将检测结果与设定值进行比较，再进行控制运算，然后通过输出通道控制执行机构，使系统的被控参数达到预定的要求。
(完整版)计算机控制技术第二章习题答案整理及详解(.04.26修改版SK)
be i ng 第2章 习题参考答案1.什么是接口、接口技术和过程通道？答：接口是计算机与外设交换信息的桥梁，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减缓信息的技术。
过程通道是计算机与生产过程之间的信息传送和转换的连接通道。
2.采用74LS244和74LS273与PC/ISA 总线工业控制机接口，设计8路数字量（开关量）输入接口和8路数字量（开关量）输出接口，请画出接口电路原理图，并分别编写数字量输入和数字量输出程序。
答：数字量输入接口设片选端口地址为port MOV DX,portMOV DPTR,PORTMOVX A,@DPTRINAL,DX74LS244PC 总线*IOR(*RD)_数字量输出接口MOV AL,DATA MOV A,DATAMOV DX ，port MOV DPTR,PORT OUTDX,ALMOVX @DPTR,A3.用8位A/D 转换器ADC0809与8051单片机实现8路模拟量采集。
请画出接口原理图，并设计出8路模拟量的数据采集程序。
输出信号PC 总线(*WR)程序：ORG 0000HMOV R0，#30H ；数据区起始地址存在R0MOV R6，#08H ；通道数送R6MOV IE，#84H ；开中断SETB IT1 ；外中断请求信号为下跳沿触发方式MOV R1，#0F0H ；送端口地址到R1NEXT：MOVX @R1，A ；启动A/D转换LOOP:SJMP LOOPINC R0INC R1DJNZ R6，NEXT ；8路采样未接受，则转NEXTCLR EX1 ；8路采样结束，关中断END中断服务程序：ORG 0003H ；外中断1的入口地址AJMP 1000H ；转中断服务程序入口地址ORG 1000HMOVX A，@R1 ；读入A/D转换数据MOV @R0，A ；将转换的数据存入数据区RETI ；中断返回ORG 0000HMOV R1，#30HMOV R2，#0F0HA1: MOV DPTR, R2MOVX @DPTR, ALOOP: JNB P3.2 , LOOPMOVX A, @DPTRMOV @R1，AINC R2INC R1CJNE R2, 0F7H, A1END4.用12位A/D 转换器AD574与PC/ISA 总线工业控制机接口，实现模拟量采集。
《计算机控制技术》 习题2
第一、二章复习题一、选择题1.GPIB的电气特性要求总线信号采用负逻辑，下列（）电平为逻辑“0”状态。
A. －10V B．－2VC. 0.5VD. 3V2.GPIB的电气特性要求总线信号采用负逻辑，下列（）电平为逻辑“1”状态。
A. 10V B．3VC. 0.5VD. 2V3.下列各个环节中，不属于数字量输入通道的是（）A. 调理电路B. 锁存器C. 译码器D.I/V变换电路4.在确定A／D变换器的精度时，通常要求它的精度应（）与其相连的传感器精度。
A．高于B．低于C．等于 D. 无法确定5.监督控制系统中的SCC计算机计算出（）送给模拟调节器或DDC计算机。
A.最优控制值B.最优给定值C.最少拍数D. 最优测量值6.RS-232C的电气特性要求总线信号采用负逻辑，下列（）电平为逻辑“0”状态。
A. －10V B．－2VC. 1VD. 10V7.一个8位的A/D转换器，其量化精度约为（）A. 1%B. 0.5%C. 0.4%D. 0.2%8.计算机参与控制的最典型的一种形式是（）A.操作指导控制B.直接数字控制C.监督控制D.现场总线控制9.一个12位的A/D转换器，其量化精度约为（）A. 0.01%B. 0.1%C. 0.4%D. 0.02%10.抑制共模干扰可以采取的措施是（）A．增大共模电压 B．最大共模增益C．提高共模抑制比 D．提高滤波器1.属于内部总线的是（）A.地址总线 B．数据总线C.PCI总线D. USB总线2.输出信号属于模拟信号的装置是（）A. 感应开关 B．行程开关C. 角度编码器D. 压力变送器3.一个10位的A/D转换器，其量化精度约为（）A. 1%. B．0.4%.C. 0.2%D. 0.1%4.采用差分放大器做信号的前置放大器，是抑制（）干扰的有效方法。
A.串模B.CPUC.电源D.共模5.属于外部总线的是（）A.RS-232C串行总线 B．STD总线C. ISA总线D. 控制总线11.输出信号属于数字量信号的装置是（）。
《计算机控制技术》 习题2
第一、二章复习题一、选择题1.GPIB的电气特性要求总线信号采用负逻辑，下列（）电平为逻辑“0”状态。
A. －10V B．－2VC. 0.5VD. 3V2.GPIB的电气特性要求总线信号采用负逻辑，下列（）电平为逻辑“1”状态。
A. 10V B．3VC. 0.5VD. 2V3.下列各个环节中，不属于数字量输入通道的是（）A. 调理电路B. 锁存器C. 译码器D.I/V变换电路4.在确定A／D变换器的精度时，通常要求它的精度应（）与其相连的传感器精度。
A．高于B．低于C．等于 D. 无法确定5.监督控制系统中的SCC计算机计算出（）送给模拟调节器或DDC计算机。
A.最优控制值B.最优给定值C.最少拍数D. 最优测量值6.RS-232C的电气特性要求总线信号采用负逻辑，下列（）电平为逻辑“0”状态。
A. －10V B．－2VC. 1VD. 10V7.一个8位的A/D转换器，其量化精度约为（）A. 1%B. 0.5%C. 0.4%D. 0.2%8.计算机参与控制的最典型的一种形式是（）A.操作指导控制B.直接数字控制C.监督控制D.现场总线控制9.一个12位的A/D转换器，其量化精度约为（）A. 0.01%B. 0.1%C. 0.4%D. 0.02%10.抑制共模干扰可以采取的措施是（）A．增大共模电压 B．最大共模增益C．提高共模抑制比 D．提高滤波器1.属于内部总线的是（）A.地址总线 B．数据总线C.PCI总线D. USB总线2.输出信号属于模拟信号的装置是（）A. 感应开关 B．行程开关C. 角度编码器D. 压力变送器3.一个10位的A/D转换器，其量化精度约为（）A. 1%. B．0.4%.C. 0.2%D. 0.1%4.采用差分放大器做信号的前置放大器，是抑制（）干扰的有效方法。
A.串模B.CPUC.电源D.共模5.属于外部总线的是（）A.RS-232C串行总线 B．STD总线C. ISA总线D. 控制总线11.输出信号属于数字量信号的装置是（）。
计算机控制技术第2章 Z变换及Z传递函数(3)
第2章 Z变换及Z传递函数
闭环Z传递函数 设闭环系统输出信号的Z变换为Y(z)，输入信 号的Z变换为R(z)，误差信号的Z变换为E(z)，则 有如下定义： Y (z) 闭环Z传递函数： W ( z )
R(z)
W 闭环误差Z传递函数：
e
(z)
E (z) R(z)
R(z)
E(z)
G(s)
Y(z)
因此，求解y*(t)的问题就转换为求系统的 Z传递函数，这就表明Z传递函数G(z)可以表征 线性离散系统的性能。
第2章 Z变换及Z传递函数
Z传递函数与脉冲响应函数的关系
G(z) u(t)
T
u*(t) U(z)
G(s) T
y(t) y*(t) Y(z)
脉冲响应函数
设G(s)的输入为理想的脉冲信号 u t t 则输出 y t g t L G s
G1 (s) Y1(s) Y(s) U(s) T
G1 (s)
Y1(s)
Y(s) Y(z)
U(s)
T
Y(z)
G2 (s)
G2 (s) Y2(s)
Y2(s)
T
(a) 采样开关在各个环节输入端
(b) 采样开关在总输入端
第2章 Z变换及Z传递函数
根据上图可知，总的Z传递函数等于两个环 节Z传递函数之和，即
第2章 Z变换及Z传递函数
若设G(z)的一般表达式为
Y (z) G (z) U (z) b0 z z
n m
b1 z
m 1
bm
a1 z
n 1
an
不失一般性，假定其中的系统m≥0，n≥0， 其余系数为任意给定值，则
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输入 寄存 LE &
DAC 寄存 LE
D/A 转换
IOUT2 IOUT1
+ -
Vo
+5V
ILE WR1
RFB
port
A9~A0
CS XFER WR2
&
地址 译码
IOW
转换一个数据的程序段：
CLK
T1 T2 T3 Tw T
4
MOV AL, data ; MOV DX, port
取数字量
A15~A0
D7~D0 IOW
单极性 输出
在图中，单极性输出 其中D为数字输入量，VREF为DAC0832的基准电压， 当VREF为－5V时， VOUT为0~5V(约)； 当VREF为－10V时， VOUT为0~10V(约)。
VOUT
D V 8 REF 2
DAC0832与微机系统的连接 1)单缓冲工作方式
一个寄存器工作于直通状态，
VREF 8位D/A转换器的分辨率； 1 n 1.953 mV 2 VREF 12位D/A转换器的分辨率 2 n 1.22 mV 2
3.1.2、 D/A转换器的主要技术指标
* 建立时间(稳定时间)：是指输入数字信号的满量程 时，输出模拟 信号达到离终值± LSB/2所需的时间， 一般为几十纳秒～几秒。对于输出是电流的D/A转换 器来说，稳定时间约几ns；对于输出是电压的D/A转 换器来说，稳定时间主要取决于运算放大器的响应 时间。 * 线性误差 ： 理想转换特性（量化特性）应该是线 性的，但实际转换特性并非如此。在满量程输入范 围内，偏离理想转换特性的最大误差定义为线性误 差。常用LSB的分数来表示，如LSB/2或± 1LSB。
另一个工作于受控锁存器状态
2)双缓冲工作方式 两个寄存器均工作于受控锁存器状态，
1)单缓冲工作方式 : 一个寄存器工作于直通状态，
一个工作于受控锁存器状态
在不要求多相D/A同时输出时，可以采用单 缓冲方式，此时只需一次写操作，就开始转换， 可以提高D/A的数据吞吐量。
PC总线
D0 ~ D7 +5V IOW A0 ~ A9 数 据 线
8位 D/A 转换器
VREF IOUT2 IOUT1 Rfb
AGND DGND
片选
ILE
CS WR1 WR2 XFER
当LE(1)=1,输出数据随 输入而变化 当LE(2)=0,数据被锁存
Vcc
写选通信 号
DAC0832
当ILE输入锁存允许、片选CS有效，写选通信号WR1 （负脉冲）将输入数字量D锁入8位数据寄存器；
port
OUT DX, AL
PC 总线I/O写时序
2) 双缓冲工作方式: 两个寄存器均工作于受控锁存器状态
PC总线
D0 ~ D7 数 据 线 DAC0832 RFB DI0 ~ IOUT1 DI7
+ Vo
+5V
IOW 地 port1 址 译 port2 码
ILE
WR1 WR2
IOUT2
A0 ~ A9
AGND DGND
模拟 电流 输出端
数字 信号 输入端
ILE
CS WR1 WR2 XFER
当LE(1)=1,输出数据随 输入而变化 当LE(2)=0,数据被锁存
Vcc
DAC0832.pdf
3.1.3、常用D/A转换器及其接口
输入锁存允 许
D7～D0
8位 数据 寄存器
LE(1)
8位 DAC 寄存器
LE(2)
Vo
+5V IOW
A9~A0
ILE WR1
RFB
地址 译码
CS
XFER WR2
&
port PC总线
转换一个数据的程序段：
T1 CLK A15~A0 D7~D0 IOW
T2 T3 Tw T
4
MOV AL, data ; 取数字量
MOV DX, port OUT DX, AL
port
PC 总线I/O写时序
...
3.1、模拟量输出通道的基本结构
► （2）共享D/A结构
主 机 接 口 电 路 D/A 多 路 开 关 采样保持器 ... 采样保持器 通道1
通道n
共享D/A结构的模拟量输出通道中的D/A转换器只起 数字信号到模拟信号的转换作用，信号保持功能 靠采样保持器完成。 这是一种模拟保持方式，微机对通路 i (i = 1，2，… ， n）的控制信号被D/A转换器转换为模拟形式后， 由采样保持器将其记忆下来，并保持到下一次控 制信号的到来。
D3 D2 D1 D0
Rfb
－
I
A
＋
U
VREF
基准电压
K3 2R
K2 2R R a b R
K1
K0 2R R c d 2R
2R
Iref
两条原则 “虚地”
只有当Ki切换到右端，才能给运算放大器输入端提供电流。
当满量程输入一个n位二进制时，电流 I 为：
VREF VREF VREF VREF 1 1 1 1 I 2 ... n ( 2 3 ... n ) 2R 2 R 2R R 2 2 2 2
3 2 1 0
fb
4位 D/A VREF
基准电压
K3 2R R a b K2 2R R c K1 K0 2R R d 2R
－
A
＋
U
2R
开关K0~K3分别受输入数字量D0~D3控制， Di＝1时， Ki切换到右端（虚地）， Di＝0时， Ki切换到左端（地）。 不论哪一端，切换电压不变，只切换电流。
3.1.1、D/A转换器的工作原理
3.1、模拟量输出通道的基本结构
► 模拟量输出通道有两种基本的结构。 ► （1）多D/A结构
接 口 电 路 D/A 通道1
特点：输出速度快、工 作可靠、精度高，普遍 应用于工业控制领域。
主 机
D/A
通道n
* 多D/A结构的模拟量输出通道中的D/A转换器除承 担数字信号到模拟信号转换的任务外，还兼有信 号保持作用，即把微机在t = kT的时刻对执行机构 的控制作用维持到下一个输出时刻t = (k＋1)T。 * 这是一种数字保持方式，送给D/A转换器的数字信 号不变，其模拟输出信号便保持不变。
3.1.3、常用D/A转换器及其接口
8位 数据 寄存器
LE(1)
D7～D0
8位 DAC 寄存器
LE(2)
8位 D/A 转换器
VREF IOUT2 IOUT1 Rfb
AGND DGND
写选通 信号
ILE
CS WR1
当LE(1)=1,输出数据随 输入而变化 当LE(2)=0,数据被锁存
Vcc
传送 控制
3.1.1、D/A转换器的工作原理
D3 D2 D1 D0
Rfb
－
A
＋
U
VREF
基准电压
K3 2R R a
K2 2R R b
K1
K0 2R R c d 2R
2R
VOUT
由于数字信号Di(i=0,1,…,n-1 )＝1或0，故D/A转换器 的输出电压VOUT与输入二进制数字量D= Dn-1 ~ D0 的关系式为：
输出通道接口技术
► 3.4
开关量输出接口技术
3.4.1 输出接口光电隔离技术 3.4.2 继电器输出接口 3.4.3 大功率输出接口
► 3.5
电动机控制接口技术
3.5.1 小功率直流电动机调速原理及控制接口 3.5.2 步进电机工作原理及控制接口
3.1 模拟信号输出通道
模拟量输出通道的核心部件是D/A转换器。 D/A转换器是指将数字量转换成模拟量的元件 或装置，它输出的模拟量（电压或电流）与 参考电压和二进制数成比例。 1、模拟量输出通道的基本结构 2、D/A转换器的工作原理 3、D/A转换器的主要技术指标 4、常用D/A转换器及其接口
VOUT V REF ( Dn1 2n1 ... D1 21 D0 20 ) 2n
D V n REF 2
所以，输出电压Vout除了与输入的二进制数D有关外， 还与运放的反馈电阻Rfb、基准电压Vref有关。
3.1.2、 D/A转换器的主要技术指标
* 分辨率是指当输入数字量发生单位数码（也称最低 有效位LSB）变化时，输出模拟量对应的变化量。 分辨率△与数字量输入的位数n的关系： VREF 2n 实际使用中，常用输入数字量的位数来表示分辨率。 比如，8位二进制D/A转换器，其分辨率是8位，或者 说△＝1/256。数字量输入位数越多，分辨率越高。 V 例：若基准电压， REF 5V 则：
DAC0832 RFB DI0 ~ IOUT1 DI7
ILE WR1
+ Vo
IOUT2
XFER WR2
地址 译码
port
CS
单缓冲工作方式 : 输入寄存器工作于受控状态 DAC寄存器工作于直0
输入 寄存 LE &
DAC 寄存 LE
D/A 转换
IOUT2 IOUT1
+ -
...
3.1.1、D/A转换器的工作原理
* D/A转换器基本思想：为了将数字量转换成 模拟量，必须将每一位的代码按其权(有权码) 的大小转换成相应的模拟量，然后将代表各 位的模拟量相加，所得到的总模拟量就与数 字量成正比。 * A/D转换器基本思想：天平称重
3.1.1、D/A转换器的工作原理
* D/A转换器 主要由四部分组成: 基准电压VREF， R-2R 倒T形电阻网络，电子开关Ki ( i=0,1,…,n-1) 和运算放大器A。 R D D D D
3.1.3、 常用D/A转换器及其接口