第2章开关量输入输出通道和人机接口
计算机控制系统的接口技术
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。
计算机控制技术第二章输入输出接口与过程通道
0～10V，0～5V
精度产生很大影响。故在设计时，应考虑是否要外接精 密基准电源。
NEPU
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3. 逐位逼近法
• 逐位逼近式A/D的工作原理
——从SAR输出的数码送至D/A，其输出电压Vf与 模拟量输入Vin 比较后，再控制SAR的数字逼近。
Vf（反馈电压） D/A转换器
比较器： Vi＞Vf输出“1” Vi≤Vf输出“0”
NEPU
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例： 天平称量与A/D转换
一个 27.4 克重物的称量过程 一个 27.4 克重物的称量过程 一个 27.4 一个 27 克重物的称量过程 一个27.4克重物的称量过程 克重物的称量过程 次序 次序 次序 次序 1 11 2 22
3 33 4 4 44
加砝码 加砝码 加砝码 加砝码 32 克 32 克 32克 克 16 克 16克 克
1 0
0
1
NEPU
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② 达林顿阵列输出驱动继电器电路
MC1416是达林顿阵列驱动器. 达林顿晶体管DT（Darlington Transistor）亦称复合晶体管。 它采用复合过接方式，将两只或更多只晶体管的集电极连在一 起，而将第一只晶体管的发射极直接耦合到第二只晶体管的基 极，依次级连而成，最后引出E、B、C三个电极。
R1 零 交 叉 D I/O 接 口 电 触 发 电 路 C SCR R2 RL 交 ～ 流 ～ 电 源
路
固态继电器SSR结构及用法
SSR作交流开关，相 当于有一个触点，左 边是TTL电平，在0～ 5V之间： 当TTL电平为高 时，触点闭合； 当TTL电平为低 时，触点断开。
零交叉电路在交流电压变化到零 附近时产生触发信号，减少干扰。
讲义 第二章 输入输出接口与过程通道
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。
计算机控制技术输入输出接口与过程通道..
② CPU与外设的同步与通信联络
（何时可以发送数
据及接收数据）
③ 输入/输出信号形式转换（A/D 、D/A） ④ 信号的放大、采样、保持、电平转换、整形、 驱动等
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2.2 数字量输入输出通道
本节主要内容
数字量的概念及种类 数字量输入接口 数字量输出接口 数字量输入输出通道 YANGZHOU UNIVERSITY
MCl416 是 达 林 顿阵 列 驱动 器，它内含7个达林顿复合管， 每个复合管的电流都在500mA 以上，截止时承受 100V 电压。 为了防止 MCl416 组件反向击 穿，可使用内部保护二极管。 左图给出了 MCl416 内部电路 原理图和使用方法。
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1 简单数字量输入接口
如下指令完成8个开关 量采集： MOV DX, port IN AL, DX 在执行 IN 指令时， 经过端口地址译码，得 到片选信号/CS，同时产 生信号 /IOR ， 打开缓冲 器，外部状态经总线到 达CPU。
yangzhouuniversitywwwyzueducn1222数字量输入输出通道本节主要内容数字量的概念及种类数字量输入接口数字量输出接口数字量输入输出通道数字量的概念及种类数字量输入接口数字量输出接口数字量输入输出通道yangzhouuniversitywwwyzueducn13数字量开关量的概念开关的开断触点的闭合电平的高低电机的启停阀门的开闭指示灯的亮灭等等开关的开断触点的闭合电平的高低电机的启停阀门的开闭指示灯的亮灭等等特点
数字量输入通道的结构
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第二章电气二次系统概述
2、速动性（迅速性）
定义：继电保护装置要以尽可能短的时间将故障从电网中切除。 优点： （1）提高电网的稳定性； （2）加快非故障部分的恢复供电； （3）减轻故障设备的损坏程度。 故障切除时间＝保护装置动作时间＋断路器动作时间 保护装置的动作时间为： 微机保护最快：0.01～0.04秒，即0.5～2个周期就动作；
非电气量
测量部分：测量有关电气量,与整定值比较,给出 “是”、 “非”、“大于”、“不大于”、“等于”、 “0”、“1” 性质的一组逻辑信号,判断保护是否应该启动。 逻辑部分：根据测量部分各输出量的大小、性质、出现的 顺序或它们的逻辑组合，确定是否应该使断路 器跳闸或发出报警信号，并将有关命令传达给 执行部分。
故障的对策：一旦故障发生，必须迅速而准确地切除故障 设备，保证电力系统的安全。切除故障的时间要求小到十 分之几甚至百分之几秒。 （ 2 ）异常运行状态：电力系统设备的电流过大、电压过高 等不正常状态。 异常运行状态产生的后果：电力设备的电流过大会使设备 载流部分和绝缘材料的温度不断升高，加速绝缘的老化和 损坏，可能发展成故障。 异常运行状态产生的对策：一旦电力系统设备发生不正常 运行状态，应该发出告警信号、减负荷或跳闸。 （ 3 ）正常状态：电力系统的电压、频率正常。不需采取措 施。
继电保护装置除了在故障和不正常运行的很短时间内动 作外，长期是不动作的，被喻为电力系统的“无声警卫”。
电力系统继电保护的作用
QF表示断路器，它的作用是接收跳闸命令后，迅速切断短 路电流。 当线路L1上发生短路故障时，继电保护迅速反应这个短路 故障，发出跳闸命令给断路器QF1，断路器QF1接收了命令后， 打开触头，切断短路电流。
4、可靠性
定义：当保护范围内部故障时必须动作（不拒动）， 当外部故障时不动作（不误动）。 包括两个方面： （1）不拒动，即可信赖性
开关量输入通道
(4) 数字量输出通道：有的执行部件只要求提供数字量， 例如步进电机，控制电机启停和报警信号等，这时应采用数 字量输出通道。
应该注意，过程通道分类是以经过通道的信号形式来划 分的，并不以连续的对象来划分， 如模拟对象的模拟量可以 转换为频率信号(V—F变换)连接于数字输入通道；同样， 数 字输出通道完全可以接直流电动机，组成脉冲调宽控制 (PWM)。
图2-4 RC低通滤波电路
2．滤波电路
由于长线传输、电路、空间等干扰的原因，输入信号常常 夹杂着各种干扰信号，这些干扰信号有时可能使读入信号出错，
这就需要用滤波电路来消除干扰。 图2-4是一个RC低通滤波电
路。
这种电路的输出信号与输入信号之间会有一个延迟，可根
据需要来调整RC网络的时间常数。
3．保护电路
一般来说，计算机不会自主地工作，需要接收操作人员键 入的指令，其运行状态和结果也需要显示或打印，在现代大规 模控制系统中还应有通信和数据存盘功能，所有这些都是由人 与计算机之间的连接装置来完成的，我们称这种装置为人机接 口。
有了过程通道与人机接口，才能将人、计算机和生产过程 组成有机的整体，如图2-1所示。
为了防止因过电压、瞬态尖峰或反极性信号损坏接口电路， 在开关量输入电路中，应采取适当的保护措施。图2-5和图2-6 分别是几种常用的保护电路, 其中，图2－5(a)和图2-5(b)分别 是采用齐纳二极管和压敏电阻将瞬态尖峰干扰箝位在安全电位 的保护电路。 图2-6(a)和(b)分别是反极性保护和高压保护电 路。
图2-8 双向消抖电路
过程通道包括模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量 输入通道和数字量输出通道。
(1) 模拟量输入通道：主要功能是将随时间连续变化的模 拟输入信号经检测、变换和预处理，最终变换为数字信号送入 计算机。常见的模拟量有压力、温度、液体流量和成分等。
第2章数字量输入输出通道2
•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。
第2章 输入输出接口与过程通道 教案
板书 编语言程序，鼓励学生将其写成 C 语言程序（参考第六章第一节，高级语言编程）。
设计， 在模拟量输入通道中，要注意无源 I/V 变换电路与有源 I/V 变换电路，介绍教材中出现的
重点 两个电路，难度都不大，需要注意的是电路中各个元件的作用；采样的采样过程由教材图
如何 2.21 描述，信号的采样频率由香农采样定理给出；量化及量化单位，量化误差描述了 A/D 转
计算机控制技术教案
章 节
讲授 主要 内容
重 点 难 点
要求 掌握 知识 点和 分析 方法
第 2 章 共 7 学时
2.1 总线扩展技术 2.2 数字量输入输出接口与过程通道 2.3 模拟量输入接口与过程通道 2.4 模拟量输出接口与过程通道 2.5 硬件抗干扰技术 在计算机控制系统中，工业控制机必须经过输入输出接口和过程通道与生产过程相连， 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。 接口是计算机与外部设备交换信息的桥梁，它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， 而计算机的各种信息通过输出接口送到外部设备。 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、模拟量输出通道、数字量（开关量）输入通道、数字量（开关量）输出通道。 生产过程的各种参数通过模拟量输入通道或数字量输入通道送到计算机，计算机经过计 算和处理后的结果通过模拟量输出通道或数字量输出通道送到生产过程，从而实现对生产过 程的控制。 分析硬件抗干扰技术，包括过程通道抗干扰技术（串模干扰及其抑制方法、共模干扰及其抑 制方法、长线传输干扰及其抑制方法），CPU 抗干扰技术和系统供电与接地技术。 1、输入缓冲器与输出锁存器 这里要正确理解缓冲器与锁存器的功能，并结合输入、输出过程来体会为什么在输入时需 用缓冲器，输出时需用锁存器。 2、关于 8 位 D/A 转换器 0832 及其接口 对于 0832 要重点掌握其内部结构，特别是 WR1 对输入寄存器的控制，WR2 对 DAC 寄 存器的控制。 3、模拟量输出通道设计 进行通道接口设计时，要搞清数据、地址、控制三总线之间的关系。 本书中，地址用来选择芯片，不同芯片分配不同地址，数据用来传送操作数，同时在 4051 中，数据线则用来完成 8 选 1 功能。 4、数字量、模拟量输入输出板卡的应用 正确的选择所需要的板卡，插入工控机相应的插槽，安装好提供的驱动程序，学习例程 提供的函数，设计与所做工程相关的界面，这需要一定的上位机编程基础。 5、抗干扰技术 硬件抗干扰技术的通道抗干扰技术，分为串模干扰和共模干扰，要针对不同的干扰，选 择不同的抗干扰措施。CPU 抗干扰中的看门狗电路的应用、长线传输选择终端电阻对于波反射 的抑制，这些抗干扰措施在工业工程中，用到的非常多。 1.总线的定义 2.总线扩展技术 3.基于 ISA 总线端口扩展 4.无源 I/V 变换电路与有源 I/V 变换电路，电路分析 5.模拟量输入通道设计及 8 通道数据采集程序设计，程序分析 6.D/A 转换器及其与 PC 总线工业控制机接口技术，接口电路与工作时序分析，板卡的应用 7.8 通道模拟量输出电路设计，程序分析，板卡的应用 8.共模干扰及其抑制方法 9.长线传输干扰与匹配电阻 10.CPU 抗干扰技术
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第二章 图2-16 固态继电器的驱动方法
第二章
2．2．4 开关量输入输出通道的设计 1． 开关量输入输出通道设计中应考虑的问题 在开关量输入输出通道的设计中，主要应考虑输入信号的
拾取、转换、滤波、保护、隔离以及输出信号的驱动等问题。 对于开关量输入信号的转换、滤波、保护、隔离以及开关量
第二章
2.2 开关量输入输出通道
2．2．1 开关量输入输出通道的一般结构形式
开关量输入输出通道一般由三部分组成： CPU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2-2 所示。
第二章
3． 输入输出电气接口 典型的开关量输入输出电气接口的功能主要是滤波、 电 平转换、 隔离和功率驱动等， 关于这些内容， 将在后面详细 介绍。
第二章
2．2．2 开关量输入信号的调理
开关量输入通道的基本功能就是接收外部的状态信号， 这 些状态信号是以逻辑“1”或逻辑“0”出现的，其信号的形式 可能是电压、电流或开关的触点。在有些情况下，外部输入的 信号可能会引起瞬时的高电压、过电压、接触抖动以及噪声等 干扰。 为了将外部的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 机能接收的逻辑信号，这就是开关量输入信号调理的任务。
第二章
图2-14 MC1416 (a) MC1416结构图； (b) 复合管内部结构
第二章
需要指出的是，对于感性负载，在输出端必须加装克服 反电动势的保护二极管。对于MC1416等， 可使用内部的保护 二极管。
第二章 3． 固态继电器及其使用方法
固态继电器(简写为SSR)是一种四端有源器件，其中两个 低功耗输入控制端可与TTL及CMOS电平兼容，另外两个为晶闸 管输出端。 固态继电器分为单向直流型(DCSSR)和双向交流型 (AC SSR)两种， 双向交流型又有过零触发型(Z型) (P型) 之分，输入电路和输出电路之间采用光电隔离，绝缘 电压达2500 V以上，输出端有保护电路，负载能力强。固态继 电器的结构如图2-15所示。
第二章
3．保护电路
为了防止因过电压、瞬态尖峰或反极性信号损坏接口电路， 在开关量输入电路中，应采取适当的保护措施。图2-5和图2-6 分别是几种常用的保护电路, 其中，图2－5(a)和图2-5(b)分别 是采用齐纳二极管和压敏电阻将瞬态尖峰干扰箝位在安全电位 的保护电路。 图2-6(a)和(b)分别是反极性保护和高压保护电 路。
第二章
光耦合器的输出可直接驱动DTL、TTL、HTL、MOS等电路器 件。
图2-11给出了一个用光耦合器隔离开关信号的电路图。当
输入Ui为高电平时，A点为低电平，发光二极管导通发光，光敏 三极管受光导通，B点为低电平，三极管V截止，输出Uo为高电 平。当输入Ui为低电平时,A点为高电平， 发光二极管截止， 光敏三极管截止，B点为高电平，三极管V饱和导通，输出Uo为 低电平。这样就将输入侧的信号传递到了输出侧。由于E1、E2
(2) 模拟量输出通道：它将计算机输出的数字信号转换为 连续的电压或电流信号，经功率放大后送到执行部件对生产过 程或装置进行控制。
第二章
(3) 数字量输入通道：也称开关量输入通道。 凡是以电 平高低和开关通断等两位状态表示的信号统称为数字量或开关 量。 主要有三种形式：一种是以若干位二进制数表示的数字 量，它们并行输入到计算机，如拨码盘开关输出的BCD码等； 另一种是仅以一位二进制数表示的开关量，如启停信号和限位 信号等；还有一种是频率信号，它是以串行形式进入计算机的， 如来自转速表，涡轮流量计、感应同步器等信号。这些信号都 要通过数字量输入通道进入计算机。
第二章
图2-5 (a) 采用齐纳二极管； (b) 采用压敏电阻
第二章
图2-6 (a) 反极性保护； (b) 高压保护
第二章
4． 消除触点抖动 若开关量输入信号来自机械开关或继电器触点，由于开关 触点闭合及断开时，常常会发生抖动，因此，输入信号的前沿 及后沿常常是非清晰信号，如图2-7所示。
第二章 图2-7 开关或触点闭合及断开时的抖动
第二章
一般来说，计算机不会自主地工作，需要接收操作人员键 入的指令，其运行状态和结果也需要显示或打印，在现代大规 模控制系统中还应有通信和数据存盘功能，所有这些都是由人 与计算机之间的连接装置来完成的，我们称这种装置为人机接 口。
有了过程通道与人机接口，才能将人、计算机和生产过程 组成有机的整体，如图2-1所示。
第二章 图2-8 双向消抖电路
第二章
5. 光电隔离技术
在计算机控制系统中，为了提高系统的抗干扰能力，常需 将工业现场的控制对象和计算机部分在电气上隔离开来。过去 一般使用脉冲变压器、继电器等完成隔离任务，而现在普遍采 用光耦合器，它具有可靠性高、体积小、成本低等优点。
光耦合器由发光器件和光接收器件两部分组成，它们封装在 同一个外壳内， 其图形符号如图2-9所示。发光二极管的作用 是将电信号转换为光信号，光信号作用于光敏三极管的基极上， 使光敏三极管受光导通。这样，通过电—光—电的转换， 把输 入侧的电信号传送到了输出侧，而输入与输出侧并无电气上的 联系，这样控制对象和计算机部分便被隔离开来了。
第二章 图2-9 光耦合器
第二章
光耦合器输入侧的工作电流一般为10 mA左右， 正常工作 电压一般小于1.3 V。所以光耦合器输入电路可直接用TTL电路 驱动。而MOS电路不能直接驱动它，必须通过一个三极管来驱 动， 如图2-10所示。
第二章
图2-10 (a) 直接用TTL电路驱动； (b) MOS电路通过三极管驱动
两电源不共地，因此输入侧与输出侧电气上无任何联系，便被 完全隔离开来。
第二章 由图2-11可知， 通过光耦合器， 还可实现电平转换。
图2-11 用光耦合器隔离开关信号的电路图
第二章
2．2．3 开关量输出驱动电路
在计算机控制系统中，开关量的输出常常要求有一定的驱 动能力， 以控制不同的装置。 常用的驱动电路有以下几种： 1．小功率驱动电路
第二章
人
人 机 接 口
计 算 机
I / O 通 道
对 象
图2-1 过程通道与人机接口
第二章
过程通道与人机接口是每个计算机控制系统中都必须具有 的重要组成部分，在计算机控制系统的设计中，许多精力都花 费在过程通道和人机接口的设计或选择上。许多控制计算机生 产厂家都设计和生产了各种各样的I／O模块供选用， 近年来 还出现了硬件卡+软件驱动程序(driver)等应用更为方便的产 品。
第二章
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、加强以及选通的 作用，CPU通过读缓冲器读入数据。输出锁存器的作用是锁存 CPU送来的输出数据，供外部设备使用。
输入缓冲器和输出锁存器可以使用各种可编程的外围接口 电路，如8255、8155等，也可以使用简单的中小规模集成电路， 如74LS240、74LS244、74LS245、 74LS273、 74LS377等。
输出信号的驱动等，前面已有详细讨论。这里主要讨论一下开 关量输入信号的拾取方式。
第二章
(1) 开关状态型开关量输入信号的拾取：这是最常见的一 种开关量输入形式，如生产设备或过程中某个开关或继电器的 断开与闭合等。这种类型的开关量可通过前面已介绍的转换电 路将开关的状态转换为电平的高低。
(2) 位置型开关量输入信号的拾取：这种类型的开关量输 入信号需要通过合适的传感器来拾取，常用的有行程开关、光 电装置及干簧继电器等。
这一章我们主要介绍计算机控制系统中过程通道的分类、 开关量输入输出通道与人机接口的设计及应用方法。 有关模 拟量输入输出通道将在第四章讨论。
第二章
2.1 过程通道的分类
过程通道包括模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量 输入通道和数字量输出通道。
(1) 模拟量输入通道：主要功能是将随时间连续变化的模 拟输入信号经检测、变换和预处理，最终变换为数字信号送入 计算机。常见的模拟量有压力、温度、液体流量和成分等。
第二章 图2-4 RC低通滤波电路
第二章
2．滤波电路
由于长线传输、电路、空间等干扰的原因，输入信号常常 夹杂着各种干扰信号，这些干扰信号有时可能使读入信号出错，
这就需要用滤波电路来消除干扰。 图2-4是一个RC低通滤波电
路。
这种电路的输出信号与输入信号之间会有一个延迟，可根
据需要来调整RC网络的时间常数。
第二章
图2-15 (a) 过零型固态继电器的结构； (b) 调相型固态继电器的结构
第二章
调相型固态继电器又称随机开启型固态继电器， 具有快 速开启性能，输出端随控制信号同步导通， 控制信号消失后， 过零时关断。过零型固态继电器具有零电压开启、 零电流关 断的特点，输出端在控制信号有效并保持到过零时导通， 控 制信号消失后，过零时关断。
第二章
(4) 数字量输出通道：有的执行部件只要求提供数字量， 例如步进电机，控制电机启停和报警信号等，这时应采用数 字量输出通道。
应该注意，过程通道分类是以经过通道的信号形式来划 分的，并不以连续的对象来划分， 如模拟对象的模拟量可以 转换为频率信号(V—F变换)连接于数字输入通道；同样， 数 字输出通道完全可以接直流电动机，组成脉冲调宽控制 (PWM)。
第二章
解决开关或触点的抖动问题可采用图2-8所示的双向消抖电 路。双向消抖电路是由两个与非门组成RS触发器， 把开关信号 输入到RS触发器的一个输入端A，当抖动的第一个脉冲信号使RS 触发器翻转时，D端处于高电平状态，故第一个脉冲消失后RS触 发器仍保持原状态，以后的抖动所引起的数个脉冲信号对RS触 发器的状态无影响，这样就消除了抖动。