第9章扩展输入输出
第9章 PLC的模拟量输入与输出
绪论EXIT
9.1 欧姆龙PLC模拟量模块
一、CJ系列PLC模拟量输入模块及应用
• 模拟量输入模块的功能是将输入PLC的外 部模拟量转换为PLC所需的数字量
• 模拟量输入模块有2路、4路、8路等规格 • 当执行读模拟量指令时，指定输入通路中
• 本系统使用了1个16点输入 模块，1个16点输出模块和 1个8路模拟量输入模块
绪论EXIT
数据区参数的配置
CJ1W-AD081-V1对应CIO区通道分配
通道号
位号
I/O
(字号) 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
输出（从 CPU到模
块）
输入（从 模块到 CPU）
n
n+1 n+2 n+3 n+4 n+5 n+6 n+7 n+8
n+9
未用
峰值保持功能（0：未用； 1：使用）
87654321
第1路输入经A/D转换后的数字量（二进制数）
第2路输入经A/D转换后的数字量（二进制数）
第3路输入经A/D转换后的数字量（二进制数）
第4路输入经A/D转换后的数字量（二进制数）
• 上电之前必须设置 好单元号
• 单元号与CIO区、 DM区通道有对应 关系
绪论EXIT
单元号与CIO区、DM区通道的对应关系
开关设置 单元号 CIO起始通道号n CIO区通道范围 DM起始通道号m
DM区通道范围
00
0#
01
1#
02
JAVA第9章 输入输出课件
9.2.5 小文件的读写
• Files类提供了从一个较小的二进制文件和文 本文件读取和写入的方法。readAllBytes() 方法和readAllLines()方法分别是从二进制 文件和文本文件读取。这些方法可以自动打 开和关闭流，但不能处理大文件。
9.2.5 小文件的读写
• public static byte[] readAllBytes(Path path)：从指定的二进制文件中读取所有字 节。
9.2 Files类操作
• java.nio.类是一个功能非常强大的类。 • 该类定义了大量的静态方法用来读、写和
操纵文件和目录。Files类主要操作Path对 象。
9.2.1 创建和删除目录和文件
• public static Path createDirectory(Path dir, <?>…attrs)
= ();
1. 类
• Path getPath(String first, String …more) • String getSeparator() • Iterable<Path> getRootDirectores() • boolean isOpen() • boolean isReadOnly()
• static Path setOwner(Path path, UserPrincipal) ：设置指定文件的所有者。
9.2.2 文件属性操作
• 下面程序演示了Files类几个方法的使用。 • 程序9.1
R u n
9.2.3 文件和目录的复制与移动
• 使用Files类的copy()方法可以复制文件和 目录，使用move()方法可以移动目录和文 件。copy()方法的一般格式为： public static Path copy( Path source, Path target, CopyOption…options)
io 扩展原理
io 扩展原理
IO 扩展原理指的是输入和输出的扩展方式。
在计算机系统中，IO（Input/Output）是指计算机与外部设备之间进行数据交换
的过程。
常见的外部设备包括键盘、鼠标、显示器、打印机、硬盘等。
在计算机系统中，IO 扩展可以通过多种方式实现，包括硬件
扩展和软件扩展。
硬件扩展是指通过添加新的硬件设备来实现IO的扩展。
例如，可以通过添加USB接口来连接更多的外部设备。
硬件扩展需
要硬件工程师进行设计和实现，并且需要有相应的硬件接口和驱动程序。
软件扩展是指通过编程和软件设计来实现IO的扩展。
软件扩
展可以通过编写驱动程序或者操作系统的接口来实现。
例如，可以通过编写设备驱动程序来支持新的外部设备。
IO 扩展的实现需要考虑多个因素，包括设备的兼容性、性能、稳定性等。
为了保证IO扩展的稳定性，通常需要进行严格的
测试和验证。
总结来说，IO扩展原理是通过硬件或者软件的方式来增加计
算机与外部设备之间的数据交换能力，以满足用户对IO需求
的扩展。
电子技术4第9章基本门电路
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第 9 章 基本门电路
9.2.2 常用基本逻辑门电路及其符号
1.与门
与门的逻辑关系为 F=ABC
与门符号如图
特点：见0出0，全1才出1。
（a）为新国家标准 （GB312.12）符号；
（b）以前国内常用符号 （SJ1223-77标准）；
3. 光电耦合器4N25的接口电路
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第 9 章 基本门电路
9.4 集成电路使用中的实际问题
主要要求:
了解各类集成电路的主要参数 掌握集成电路的主要特性
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第 9 章 基本门电路
2. 晶体管的动态特性
tOff=ts+tf tOn=td+tr
三极管从饱和到截止和从截 止到饱和都需要时间。
三极管从截止到饱和的时间 为开通时间，用ton表示；
从饱和到截止时间为关断时 间，用toff表示。
动态过程如图9.1.7
三极管的开通时间和关断时 间一般在纳秒（ns）数量级, 通常toff〉ton，ts〉tf
3）三态门的应用：
有4个设备A，B，C，D共用一条数据线，任意时刻，只要其中一个设备的控 制信号为1，其他的控制信号为0（低电平控制的三态门，此时可使其他设备与 总线间呈高阻态），则该设备的输出送入总线。
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第 9 章 基本门电路
利用三态门也可实现双向信息的传输控制，如图所示：
它有两个控制端， EIN/EOUT 当EIN=1且EOUT=0时， 信号由B1→ B2 ； 当EIN=0且EOUT=1时， 信号由B2→ B1 ； 当EIN=0且EOUT=0时， B2 和 B1间为高阻。 EIN与EOUT不能同时为1。
第9章 输入输出系统-计算机组成原理(第4版)-蒋本珊-清华大学出版社
第9章 输入输出系统
本章学习内容 • 9.1 主机与外设的连接 • 9.2 程序查询方式及其接口 • 9.3 中断系统和程序中断方式 • 9.4 DMA方式及其接口 • 9.5 通道控制方式
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第9章 输入输出系统
本章学习要求
• 了解：接口的基本组成，接口和端口概念 • 了解：程序查询方式的特点和工作流程 • 理解：程序中断的基本概念，程序中断与调用
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第9章 输入输出系统
1.端口地址编址方式（续） ⑵统一编址
子程序的区别 • 掌握：CPU响应中断的条件和中断隐指令概念 • 理解：中断的各个过程 • 了解：DMA方式的特点和DMA接口的组成 • 理解：DMA传送方法和DMA传送过程。 • 了解：通道控制方式和通道控制的类型 • 了解：总线控制
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第9章 输入输出系统
9.1 主机与外设的连接
现代计算机系统中外部设备的种类繁 多，各类外部设备不仅结构和工作原理不 同，而且与主机的连接方式也是复杂多变 的。
有的端口只能写或只能读，有的端口既可 以读又可以写。例如：对状态端口只能读， 可将外设的状态标志送到CPU中去；对命 令端口只能写，可将CPU的各种控制命令 发送给外设。为了节省硬件，在有的接口 电路中，状态信息和控制信息可以共用一 个寄存器（端口），称之为设备的控制/ 状态寄存器。
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第9章 输入输出系统
通常，一个接口中包含有数据端口、 命令端口和状态端口。存放数据信息的寄 存器称为数据端口，存放控制命令的寄存 器称为命令端口，存放状态信息的寄存器 称为状态端口。CPU通过输入指令可以从 有关端口中读取信息，通过输出指令可以 把信息写入有关端口。
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第9章 输入输出系统
2.接口的基本组成（续） CPU 对 不 同 端 口 的 操 作 有 所 不 同 ，
第9章 基本放大电路
- 43 -第9章 基本放大电路放大是模拟电路最重要的一种功能。
本章所要介绍的基本放大电路几乎是所有模拟集成电路的基本单元。
工程上的各类放大电路都是由若干基本放大电路组合而成的，其中第一级称为输入级，最后一级称为输出级，其余各级为中间级。
9.1 放大电路的工作原理放大电路或称为放大器，其作用是把微弱的电信号、电压、电流、功率放大到所需要的量级，而且输出信号的功率要比输入信号的功率大，输出信号的波形要与输入信号的波形相同。
现以晶体管共射极接法的电路为例来说明放大电路的工作原理。
输入信号按波形不同可分为直流信号与交流信号两种。
由于正弦信号是一种基本信号，在对电路进行性能分析与测试时，常以它作为输入信号。
因此，也以正弦信号作为输入信号来说明放大电路的工作原理。
在输入端与输出端分别接有电容C 1、C 2，它们起着传递信号，隔离直流的作用，电容C 1、C 2称为输入和输出耦合电容或隔直电容。
由于耦合作用要求电容的容抗值很小，一般为几微法至几百微法，因而需要采用有极性的电解电容器。
输入端未加输入信号时，放大电路的工作状态称为静态。
这时U CC 提供了直流偏置电流。
由于电容的隔直作用，输入端和输出端不会有电压与电流。
可见，静态时，除了输入端与输出端外，晶体管各极电压与电流都是直流，其波形如图9-1各波形中的虚线所示。
输入端加上输入信号时，放大电路的工作状态称为动态。
交流输入信号u i 通过C 1耦合到晶体管的发射结两端，使发射结电压u BE 以静态值U BE 为基准上下波动，但方向不变，即u BE 始终大于零，发射结保持正向偏置，晶体管始终处于放大状态。
这时的发射结电压u BE ＝U BE ＋u be 。
忽略C 1上的交流电压降，则u be ＝u i 。
发射结电压的变化会引起各极电流的相应变化，而且它们都会有一个静态直流分量和一个交流信号分量，其波形如图9-1所示。
i C 的变化引起R C i C 的相应变化。
微型计算机原理及应用第9章输入输出和接口技术
CLK & IOW PS
gf e dcba
COM
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3.2 数据输入三态缓冲器
外设输入的数据和状态信号，通过数据输入三态缓冲 器经数据总线传送给微处理器。 74LS244三态总线驱动器
74LS244可以用作无条 件传送的输入接口电路。
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3.2 数据输入三态缓冲器
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1.2 接口控制原理
（2）串行数据传送
串行数据传送是将构成字符的每个二进制数据位， 按一定的顺序逐位进行传送的方式。 串行数据传送主要用于远程终端或经过公共电话 网的计算机之间的通信。 远距离数据传送采用串行方式比较经济，但串行 数据传送比并行数据传送控制复杂。
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1.2 接口控制原理
异步串行通信协议规定字符数据的传送格式：
微型计算机原理及应用
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输入输出和接口技术
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接口的基本概念 I/O指令和I/O地址译码 简单的I/O接口
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输入输出(I/O)是指微型计算机与外界的信息交换， 即通信(communication)。微型计算机与外界的通信， 是通过输入输出设备进行的，通常一种I/O设备与微 型机连接，就需要一个连接电路，我们称之为I/O接 口。 接口是用于控制微机系统与外设或外设与系统设 备之间的数据交换和通信的硬件电路。接口设计涉及 到两个基本问题，一是中央处理器如何寻址外部设备， 实现多个设备的识别；二是中央处理器如何与外设连 接，进行数据、状态和控制信号的交换。 3
状态设臵和存储电路主要由一组数据寄存器构成， 中央处理器和外设就是根据状态寄存器的内容进行 协调动作的。 数据存储和缓冲电路也是一组寄存器，用于暂存 中央处理器和外设之间传送的数据，以完成速度匹配 工作。 7
单片机原理及接口技术课后习题第9章 答案
第九章复习思考题1. 计算机系统中为什么要设置输入输出接口输入/输出接口电路是CPU与外设进行数据传输的桥梁。
外设输入给CPU的数据，首先由外设传递到输入接口电路，再由CPU从接口获取；而CPU输出到外设的数据，先由CPU 输出到接口电路，然后与接口相接的外设获得数据。
CPU与外设之间的信息交换，实际上是与I/O接口电路之间的信息交换。
2. 简述输入输出接口的作用。
I/O接口电路的作用主要体现在以下几个方面：（1）实现单片机与外设之间的速度匹配；（2）实现输出数据锁存；（3）实现输入数据三态缓冲；（4）实现数据格式转换。
3. 在计算机系统中，CPU与输入输出接口之间传输数据的控制方式有哪几种各有什么特点在计算机系统中，CPU与I/O接口之间传输数据有3种控制方式：无条件方式，条件方式，中断方式，直接存储器存取方式。
在无条件方式下，只要CPU执行输入/输出指令，I/O接口就已经为数据交换做好了准备，也就是在输入数据时，外设传输的数据已经传送至输入接口，数据已经在输入接口端准备好；输出数据时，外设已经把上一次输出的数据取走，输出接口已经准备好接收新的数据。
条件控制方式也称为查询方式。
CPU进行数据传输时，先读接口的状态信息，根据状态信息判断接口是否准备好，如果没有准备就绪，CPU将继续查询接口状态，直到其准备好后才进行数据传输。
在中断控制方式下，当接口准备好数据传输时向CPU提出中断请求，如果满足中断响应条件，CPU则响应，这时CPU才暂时停止执行正在执行的程序，转去执行中断处理程序进行数据传输。
传输完数据后，返回原来的程序继续执行。
直接存储器存取方式即DMA方式，它由硬件完成数据交换，不需要CPU的介入，由DMA 控制器控制，使数据在存储器与外设之间直接传送。
4. 采用74LS273和74LS244为8051单片机扩展8路输入和8路输出接口，设外设8个按钮开关和8个LED，每个按钮控制1个LED，设计接口电路并编制检测控制程序。
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2．输出数据锁存 与外设比，单片机的工作速度快，数据在数据总线上保 留的时间十分短暂，无法满足慢速外设的数据接收。所以 在扩展的I/O接口电路中应有输出数据锁存器，以保证输 出数据能为慢速的接收设备所接收。
3．输入数据三态缓冲 数据总线上可能“挂”有多个数据源，为使传送数据时 不发生冲突，只允许当前时刻正在接收数据的I/O接口使 用数据总线，其余的I/O接口应处于隔离状态，为此要求 I/O接口电路能为数据输入提供三态缓冲功能。
h
4
9.1 I/O接口扩展概述 扩展I/O接口与扩展存储器一样，都属于系统扩展的内 容。扩展的I/O接口应该具有哪些功能？ 9.1.1 扩展的I/O接口功能 扩展的I/O接口电路主要应满足以下功能要求。 1．实现和不同外设的速度匹配 大多数外设的速度很慢，无法和µs量级的单片机速度 相比。单片机在与外设间进行数据传送时，只有在确认外 设已为数据传送做好准备的前提下才能进行数据传送。外 设是否准备好，就需要I/O接口电路与外设之间传送状态 信息，以实现单片机与外设之间的速度匹配。
第 5 章 单片机系统的扩展
图5.10 用74LS373扩展8位并行输入口的电路图
在图中只要保证P2.4为“0”，其他地址位或“0”或“1”即可。 如地址用EFFFH（无效位全为“1”），或用0000H （无效位全为“0”）都可。
第 5 章 单片机系统的扩展
输入程序段：
ORG
0003H
LJMP
INT0_SER
典型芯片有74LS373、74LS377、74LS244、74LS245 等，下面分别以最常用的74LS373、74LS244为例来介绍I/O 口的扩展。
第 5 章 单片机系统的扩展
1．用74LS373扩展8位并行输入口 系统设计中，对外部被控设备的某些信号进行采集时， 若输入数据信号为暂态，则要求CPU读入接口芯片具有锁存 功能，可以选择具有选通锁存功能的芯片74LS373作接口。 关于74LS373芯片在系统总线扩展部分已作详细介绍，此处 不再赘述。图5.10为利用74LS373与80C51接口构成一个8 位并行输入接口的电路图。 该电路使用线选法实现片选信号选择。当P2.4=0和 RD 为低电平时，在选通脉冲的有效电平期间，锁存器将数据送 上数据线并传给单片机的P0口。
2
9.3 AT89S51扩展I/O接口芯片81C55的设计
9.3.1 81C55芯片介绍
9.3.2 81C55的工作方式
9.3.3 AT89S51单片机与81C55的接口设计及软件编程
9.4 利用74LSTTL电路扩展并行I/O口
9.5 用AT89S51单片机的串行口扩展并行口
9.5.1 用74LS165扩展并行输入口
第9章 AT89S51单片 机
的I/O扩展
1
第9章 目录 9.1 I/O接口扩展概述
9.1.1 扩展的I/O接口功能 9.1.2 I/O端口的编址 9.1.3 I/O数据的传送方式 9.1.4 I/O接口电路 9.2 AT89S51扩展I/O接口芯片82C55的设计 9.2.1 82C55芯片简介 9.2.2 工作方式选择控制字及端口PC置位/复位控制字 9.2.3 82C55的3种工作方式 9.2.4 AT89S51单片机与82C55的接口设计
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第 5 章 单片机系统的扩展
5.4.1 用TTL芯片扩展I/O口
简单的I/O口扩展可以采用TTL或CMOS电路锁存器，将 三态门等作为扩展芯片，通过单片机本身的I/O接口来实现扩 展。TTL或CMOS电路锁存器等具有数据缓冲或锁存功能， 该类芯片具有数据输入/输出和时钟端，但是无地址线和读/ 写控制线，因此其选通端或时钟端应与由地址线和控制线共 同构成的逻辑组合选通控制线连接。它具有电路简单、成本 低以及配置灵活等特点。
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1．独立编址 I/O端口地址空间和存储器地址空间分开编址。优点是 I/O地址空间和存储器地址空间相互独立，界限分明。但 需要设置一套专门的读写I/O端口的指令和控制信号。 2．统一编址 把I/O端口与数据存储器单元同等对待。I/O端口和外部 数据存储器RAM统一编址。因此外部数据存储器空间也包 括I/O端口在内。 优点是不需专门的I/O指令。缺点是需要把数据存储器 单元地址与I/O端口的地址划分清楚，避免数据冲突。
9.5.2 用74LS164扩展并行输出口
9.6 用I/O口控制的声音报警接口
9.6.1 蜂鸣音报警接口
9.6.2 音乐报警接口
h
3
内容概要
AT89S51有4个I/O口P0~P3，真正用作I/O口线的只有 P1口的8位I/O口线和P3口的某些位线。因此，大多需要外 部I/O接口的扩展。
介绍AT89S51与两种常用的可编程I/O接口芯片82C55 和81C55的扩展接口设计。此外还介绍使用廉价的 74LSTTL芯片扩展并行I/O接口以及用AT89S51串行口来 扩展并行I/O接口的设计。最后介绍使用I/O口控制的声音 报警接口。
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9.1.2 I/O端口的编址 介绍I/O端口编址之前，首先要弄清楚I/O接口和I/O端
口的概念。
I/O接口是单片机与外设间的连接电路的总称。 I/O端口（简称I/O口）是指I/O接口电路中具有单元地 址的寄存器或缓冲器。一个I/O接口芯片可以有多个I/O端 口，如数据口，命令口，状态口。当然，并不是所有的外 设都一定需要3种端口齐全的I/O接口。 每个I/O接口中的端口都要有地址，以便AT89S51通 过读写端口来和外设交换信息。常用的I/O端口编址有两 种方式，独立编址方式与统一编址方式。
............
INT0_SER :
MOV DPTR，#0EFFFH ；I/O地址→DPTR
MOVX A，@DБайду номын сангаасTR
； 为低，74LS373数据被读入A中
第 5 章 单片机系统的扩展
2．用74LS244扩展8位并行输入口 系统设计中，对于外部被控设备的某些信号进行采集时， 若输入数据信号为常态，则要求接口芯片具有三态缓冲功能， 可以选择具有三态缓冲功能的芯片74LS244作接口。图5.11为 利用74LS244与80C51构成两个8位并行输入接口的电路图 (74LS244芯片资料参见其他教材)。