过程输入输出通道接口技术(3)(精选)

第2章输入输出接口与过程通道

2.多个输出通路共用一个D／A转换器的结构形式
图2.32 共用D/A转换器的结构
2.4.2 D/A转换器及其接口技术
D/A转换器是将数字量转换成模拟量的元件或装置。常用的D/A转换器的分辨率有8位、10位、 12位等。
主要技术指标有分辨率、建立时间、线性误差等。基本上与A/D转换器的指标相一致。
1. 8位A／D转换器ADC0809 主要特点：分辨率 8 位；
转换时间100s；温度范围-40 ～ +85 ℃；可使用单一的 +5V电源；可直接与CPU连接；输出带锁存器；逻辑电平与TTL兼容。
电路组成及引脚功能
ADC0809有28条引脚。
OE
2. 12位A／D转换器AD574
（1）非电信号的检测-不平衡电桥
（2）信号放大电路
放大器的任务是将模拟输入小信号放大到A/D转换的量程范围之内，如0-5VDC;
对单纯的微弱信号，可用一个运算放大器进行单端同相放大或单端反相放大。
若信号源的一端接放大器的负端为反相放大。当然，这两种电路都是单端放大，所以信号源的另一端是与放大器的另一个输入端共地。
第2章输入输出接口与过程通道
基本概念
输入输出接口 —— 简称“接口” 输入输出接口技术 —— 研究微处理器和外部设
备之间信息交换的技术。接口电路：是主机和外围设备之间交换信息的连
接部件。使主机和外设能够协调工作，有效地完成信息交换。通道：也称为过程通道。它是计算机和控制对象之间信息传送和变换的连接通道。
为了提高模拟量输入信号的频率范围，以适应某些随时间变化较快信号的要求，可采用带有保持电路的采样器，即采样保持器。
（2）采样保持原理

第3章过程输入输出通道

；读转换值低4位地址
；读A/D转换低4位；送R2 ；读转换值高8位地址；读A/D转换高8 位；送R3 ；结束
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3.3 模拟量输出通道
一、模拟量输出通道的结构
1. 共用D/A 转换器形式结构图
保持器
放大变换
通道1
微型计算机
D/A 接口电路转换器
多路开关
保持器
放大变换
线编址，从而有过程通道与存储器独立编址、过程
通道与存储器统一编址等常用方法。
2. 间接编址方式
通过接口对过程通道进行编址，此时的通道地址不与地址总线相连。
3.2 模拟量输入通道
模入通道的功能是对过程量（即模拟量）进行变换、放大、采样和模/数转换，使其变为二进制数字信号并送入计算机。
一、模拟量输入通道的结构
(2) 器件主要结构特性和应用特性
数字量输入特性
包括码制、数据格式以及逻辑电平。
模拟输出特性
目前D/A芯片多为电流输出型
锁存特性及转换控制
有些 D/A芯片内部不带锁存器，必须外加。
参考电源
参考电压源是唯一影响输出结果的模拟参量。
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三、D/A转换器与单片机的接口 1. DAC0832与8051的接口（1）直通方式
INC DPTR MOVX @DPTR , A DJNZ R7,LOOP CLR EX0
；修改RAM区地址
；修改通道号；启动A/D转换；8路未采集完，返回；采集完，关中断
LOOP: RETI
；中断返回
AD574（12位）与8051单片机的硬件接口电路。
8051
八、A/D转换器软件编程
CPU获取A/D转换的结果有两种办法：一是用查询、一是用中断。

计算机控制输入输出接口与过程通道

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（Dar1ington 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。

采用积分电路的小功率输入调理电路
目的：把开关K的状态转化成二进制状态。原理：闭和K时，电容C放电，反相器反相为1；断开K时，电容C充电，反相器反相为0。
问题：利用什么原理消除了抖动？

R—S触发器消除开关两次反跳电路
K
R3 +5V R45
原理：当K在上时，输出上为1，下为0。
当K按下时，因为键的机械特性，使按键因抖动而产生瞬间不闭合，造成R-S触发器输入为双1，故状态不改变。
2.1.2 数字量输入通道
•数字量输入通道结构 P C 总线生产过程
输入缓冲器
输入调理电路
地址译码器
2.3.1数字量输入通道

开关量：开关、电流、开关的触点等等通道结构
输入
PC 总线
输入调理电路
缓
冲器
来自生产过程
地址译码器

输入缓冲器：三态门缓冲器74LS244（较为常见）
1 2
R3
C
当K断开时，光电二极管不导通，晶体管不导通，经反相器反相输出为0。其中，用R1、R2进行分压， C进行滤波，要合理选择参数。
•大功率输入调理电路
－采用光电隔离
2.3
2.3.1
数字量输入输出接口与过程通道
数字量输入输出接口技术
1.数字量输入接口 2.数字量输出接口

过程输入输出通道详解

3.1.1 数字量输入通道
2.输入调理电路数字量输入通道的基本功能就是接收外部装置或生产过程的状态信号。这此状态信号的形式可能是电压、电流、开关的触点，容易引起瞬时高压、过电压、接触抖动等现象。为了将外部数字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够接收的逻辑电平信号，这些过程称为信号调理。下面针对不同情况分别介绍相应的信号调理技术。
3.1 数字量输入输出通道
3.1.1 数字量输入通道
1.数字量输入通道的结构数字量输入通道的结构数字量输入通道将现场开关信号转换成计算机需要的电平号，数字量输入通道将现场开关信号转换成计算机需要的电平号，以二进制数字量的形式输入计算机，以二进制数字量的形式输入计算机，计算机通过三态缓冲器读取状态信息。数字量输入通道主要由输入调理电路、取状态信息。数字量输入通道主要由输入调理电路、输入缓冲器和接口电路组成。如图3-1所示所示。器和接口电路组成。如图所示。图3-1 数字量输入通道结构
3.2.3采样保持器
2、常用的采样保持器图3-18 LF398的典型应用的典型应用
3.2.3采样保持器
3、采样/保持器的主要参数 ●采集时间（捕捉时间）：当置于采样方式时，输出跟踪输入需要的时间。采集时间T是指从采样开始到输出稳定之间的时间。 ●转换速率：指输出变化的最大速率，以V/s为单位。 V/s ●孔径时间：当采样保持器从采样转入保持时，采样开关完全断开所需的时间，即进入保持控制后，实际的保持点会滞后真正要求保持点一段时间，一般是纳秒级。这个时间由器件的开关动作时间决定。 ●下跌率（衰减率）：在进入保持阶段后，由于开关的漏电流及保持电容泄漏，输出电压会下降，以mV/s表示。在选择保持电容的容量时要折中地考虑采集时间和下跌率。

(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)第4章计算机过程输入输出通道

03
输出通道技术
模拟量输出通道
模拟量输出通道的作用是将计算机输出的数字信号转换为模拟信号，以驱动各种执行机构
。
常见的模拟量输出通道有电压输出型和电流输出型两种，它们通过不同的方式将数字信号
转换为模拟信号。
电压输出型模拟量输出通道的优点是电路简单、成本低，适用于输出信号较小、对精度要求不高的场合。
03
输出通道的驱动能力是指其能够驱动执行机构或控制设备的能力，包括最大输出电压、最大输出电流等参数。
04
选择具有足够驱动能力的输出通道可以保证系统的正常运行和稳定性。
04
输入输出通道的信号处理与接口技术
信号的预处理技术
信号的放大与衰减
根据信号的幅度调整，确保信号在传输过程中保持稳定。
信号的滤波
去除噪声和其他干扰，提高信号质量。
信号的整形
将不规则或非标准信号转换为适合传输和处理的信号。
信号的转换技术
A/D转换将模拟信号转换为数字信号，源自于计算机处理。D/A转换
将数字信号转换为模拟信号，便于实际应用。
光电转换
将光信号转换为电信号，或反之。
信号的传输与接口技术
总线技术
实现多个设备之间的数据传输和通信。
数字量输出通道的作用是将计算机输出的数字信号转换为控制信号，以驱动各种控制设备。
晶体管输出型数字量输出通道的优点是响应速度快、驱动能力强，适用于需要快速响应的场合。
输出通道的负载特性与驱动能力
01
输出通道的负载特性是指执行机构或控制设备的输入阻抗、输入电压、输入电流等参数。
02
了解负载特性有助于选择合适的输出通道类型和规格，以确保系统的稳定性和可靠性。

第三章 IO接口技术与IO通道

第三章输入输出接口与过程通道
4
计算机控制技术
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（3）地址译码：在微处理机系统通常都配备有多个或多种外围设备，这样就会有多个输入/输出接口，像为键盘、鼠标、打印机、显示器、磁盘等诸输入/输出设备均配备有各自接口，且为它们分配了各自的地址码。通过接口中的地址译码电路对外围设备输入/输出地址寻址。（4）控制和状态：由于微处理机的操作速度与输入/输出设备的运行速度不在一个数量级上，所以随时需要知道输入/输出设备的状态。常用的状态信号有正忙和准备就绪。（5）校验和检查：在微处理机系统中，通常为输入/输出接口配备有校验功能，并且可以将出错信息报告给微处理机。像外围设备机构中的机械和电路故障，就要向微处理机报告故障的类型和位置。若数据在传送中的错误就用奇偶校验码进行校验。如若USB在传送过程中出现错误则要用到容错功能，发送设备会重复发送数据直至正确为止。
第三章输入输出接口与过程通道
16
计算机控制技术
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3)常用的I/O接口部件的框图
系统总线接口
外围设备接口
数据寄存器数据线状态 / 控制寄存器
外围设备接口逻辑
数据
状态
控制
┇
地址线
I/O 逻辑
控制线
外围设备接口逻辑
数据状态控制
第三章输入输出接口与过程通道
17
计算机控制技术
第三章输入输出接口与过程通道
11
计算机控制技术
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第三章输入输出接口与过程通道
12
计算机控制技术
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b. 同步传送许多字符组成一个数据块，块前设同步字符，以一个CRC字符结束。字符间不允许空隙，空闲时发同步字符。收发器时钟频率严格保持一致，发端将时钟与数据一起发送到接收端，硬件电路较异步复杂。 CRC字符循环冗余校验字符。同步字符特殊8位二进制码，接收器收到同步字符，一幀即开始。

单片机原理与接口技术第8章输入通道和输出通道

输入通道的特点如下：
1)输入通道的类型取决于从传感器送入信号的类型，由于不同的信号需要不同的转换电路，这也就决定了输入通道的类型。
2)输入通道的主要技术指标是信号的转换精度和速度，它们是选择转换器件的依据。
3)输入通道往往是模拟电路和数字电路的混合电路，对于传感器输出的微弱信号必须加以放大。
5）：DAC寄存器的写信号，低电平有效。
6）：数据传送控制信号（输入），低电平有效。和两个信号控制DAC寄存器是数据直通方式还是数据锁存方式；当 =0和 =0时，为DAC寄存器直通方式；当 =1和 =0时，为DAC寄存器锁存方式。
7）OE：输出允许信号。当OE端输入高电平信号时，三态输出锁存器将A-D 转换结果输出。
8）D0～D7：数字量输出端。D0为最低有效位（LSB），D7 为最高有效位（MSB）。D0～D7的内部电路为三态缓冲输出形式，可以和单片机的数据线直接相连。
9）VREF (+) , VREF (－)：正负基准电压输入端。作为逐次逼近的基准。基准电压的中心值即1/2 （VREF(+)+VREF(－)）应接近1/2VCC，其典型值VREF(+)=+5V，VREF (－) =0V。
5）START：A-D 转换信号输入端。有效信号为一正脉冲。在脉冲上升沿，A-D 转换器内部寄存器均被清零，在其下降沿开始A-D 转换。
6）EOC：A-D 转换结束信号。在START信号上升沿之后0～（2μs+8个时钟周期）时间内，EOC变为低电平。这一点在启动A-D 转换后查询EOC信号时须加注意。当A-D 转换结束后， EOC立即输出一正阶跃信号，可用来作为A-D 转换结束的查询信号或中断请求信号。