第2章-输入输出接口与过程通道-1概要优秀PPT.ppt

《第2章-输入输出接口与过程通道-1概要优秀PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第2章-输入输出接口与过程通道-1概要优秀PPT.ppt（64页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、微型计算机限制技术微型计算机限制技术蒋荣华蒋荣华E-mail:jiangronghscu.edu 四川高校电气信息学院四川高校电气信息学院Offfice:JC-B215 本章学习目的本章学习目的:解决微型计算机和外部的连接问解决微型计算机和外部的连接问题，使计算机和外部构成一个整题，使计算机和外部构成一个整体，能正确、牢靠、高效率的交体，能正确、牢靠、高效率的交换信息，这是设计一个微机限制换信息，这是设计一个微机限制系统必需解决的基本问题。系统必需解决的基本问题。第第2 2章章 输入输出接口与过程通道输入输出接口与过程通道2.1 2.1 总线技术总线技术2.2 2.2 总线扩展技术总线扩展技术

2、2.3 2.3 数字量输入输出接口与过程通道数字量输入输出接口与过程通道2.4 2.4 模拟量输入接口与过程通道模拟量输入接口与过程通道 2.5 2.5 模拟量输出接口与过程通道模拟量输出接口与过程通道2.6 2.6 基于串行总线的计算机限制系统硬件技术基于串行总线的计算机限制系统硬件技术2.7 2.7 硬件抗干扰技术硬件抗干扰技术输入输出接口与过程通道输入输出接口与过程通道什么是过程通道？什么是过程通道？过程通道是在过程通道是在计算机和生产过程计算机和生产过程之间设置的之间设置的信息传送和转换的连接通道信息传送和转换的连接通道。包括包括模拟量输入通道模拟量输入通道模拟量输出通道模拟量输出通道

3、数字量数字量(开关量开关量)输入通道输入通道数字量数字量(开关量开关量)输出通道输出通道 在在计计算算机机限限制制系系统统中中，工工业业限限制制机机必必需需经经过过过过程程通通道道和和生生产产过过程程相相连连，而而过过程程通通道道中中又又包包含含有有输输入输出接口。入输出接口。接口接口(电路电路)-)-是计算机与外部设备交换信息的桥是计算机与外部设备交换信息的桥梁。梁。输入接口：外部设备的各种信息通过输入接口送到计输入接口：外部设备的各种信息通过输入接口送到计算机。算机。输出接口：计算机的各种信息通过输出接口送到外部输出接口：计算机的各种信息通过输出接口送到外部设备。设备。接口技术接口技术-是

4、探讨计算机与外部设备之间如何交是探讨计算机与外部设备之间如何交换信换信 息的技术。息的技术。什么是接口？什么是接口？简洁接口电路简洁接口电路,接口芯片接口芯片 并行并行,串行串行 地址支配地址支配 速度匹配速度匹配:查询查询,中断中断,定时传送定时传送,DMA,DMA问题：为什么要接受输入输出接口？问题：为什么要接受输入输出接口？1 1 速度不匹配。速度不匹配。(快速的快速的CPUCPU与慢速的外设与慢速的外设）2 2 信号电平不匹配。信号电平不匹配。3 3 信号格式不匹配。信号格式不匹配。(A/D,D/A)(A/D,D/A)4 4时序不匹配时序不匹配.(CPUCPU与外设的同步与通信联络与外

5、设的同步与通信联络,何时可以发送数据及接收数据何时可以发送数据及接收数据）信号的放大、采样、保持、电平转换、整形、驱动等信号的放大、采样、保持、电平转换、整形、驱动等计算机限制系统的组成框图计算机限制系统的组成框图自动限制系统的组成框图自动限制系统的组成框图1.定义：就是计算机各模块之间互联和传送定义：就是计算机各模块之间互联和传送信息（指令、地址和数据）的一组信号线。信息（指令、地址和数据）的一组信号线。说明：总线是指计算机中多个部件之间说明：总线是指计算机中多个部件之间 公公用的一组连线，是若干互连信号线的集合，用的一组连线，是若干互连信号线的集合，由它构成系统插件间、插件的芯片间或系由它

6、构成系统插件间、插件的芯片间或系统间的标准信息通路。统间的标准信息通路。2.1.1 2.1.1 总线的定义、层次结构及种类总线的定义、层次结构及种类2.分类：分类：微处理器芯片总线（元件级总线）微处理器芯片总线（元件级总线）包括数据总线、地址总线、限制总线、包括数据总线、地址总线、限制总线、I2C总线、总线、SPI总线、总线、SCI总线等；总线等；内部总线（系统总线）内部总线（系统总线）IBM PC、ISA，PCI、STD 和和VME 外部总线外部总线RS232和和USB，IEEE-488，VXI，Centronics，RS4852.1.1 2.1.1 总线的定义、层次结构及种类总线的定义、层

7、次结构及种类组成组成数据总线：数据总线是外部设备和总线主控设备之间进数据总线：数据总线是外部设备和总线主控设备之间进行数据传送的数据通道。总线宽度表征数据传输实力行数据传送的数据通道。总线宽度表征数据传输实力2.地址总线：地址总线是外部设备与主控设备之间传地址总线：地址总线是外部设备与主控设备之间传送地址信息的通道。不同的总线对地址的安排不同送地址信息的通道。不同的总线对地址的安排不同组成组成限制总线：限制总线是专供各种限制信号传递的通道，限制总线：限制总线是专供各种限制信号传递的通道，总线操作的各项功能都是由限制总线完成的。限制信号总线操作的各项功能都是由限制总线完成的。限制信号最能体现总线

8、特色。最能体现总线特色。4.电源：电源电源：电源+12V、-12V、+5V、-5V，是系统必备，是系统必备总线，总线，-5V用得较少，用得较少，+5V要求大电流供电。要求大电流供电。PCI总线还总线还有有3.3V电源信号，这表现了计算机系统向低压发展的趋电源信号，这表现了计算机系统向低压发展的趋向，即电源的种类在向向，即电源的种类在向3.3V、2.5V、1.7V方向发展。方向发展。计算机的总线层次结构计算机的总线层次结构总线在系统中的分布总线在系统中的分布2.1.2 PC/ISA/EISA2.1.2 PC/ISA/EISA总线简介总线简介1.PC/ISA1.PC/ISA总线的发总线的发展展2.

9、ISA2.ISA信号线定义信号线定义3.EISA3.EISA（Extended Extended Industry Industry Standard Standard ArchitectureArchitecture）PCI总线插槽总线插槽PCI引脚引脚2.1.3 PCI/Compact PCI2.1.3 PCI/Compact PCI总线简介总线简介 1.PCI 1.PCI总线的主要性能总线的主要性能 2.2.其它性能其它性能PCI(Peripheral Component Interconnect)是美国是美国SIG(Special Interest Group of Associati

10、on for Computer Machinery)集团推出的集团推出的64位总线。该总线位总线。该总线的最高总线频率为的最高总线频率为33MHz，数据传输率为，数据传输率为80Mby/s(峰值传输率为峰值传输率为133Mby/s)。3.PCI3.PCI总线信号定义总线信号定义主控设备主控设备4949条，目标条，目标设备设备4747条，可选引脚条，可选引脚 5151条（主要用于条（主要用于6464位位扩展、中断恳求、高扩展、中断恳求、高速缓存支持等），总速缓存支持等），总引脚数引脚数 120 120条（包含条（包含电源、地、保留引脚电源、地、保留引脚等）。等）。4.Compact PCI4.C

11、ompact PCI总线总线2.1.4 2.1.4 其它总线简介其它总线简介 1.PC/104 1.PC/104总线总线 2.PC/104 plus2.PC/104 plus总线总线 3.STD3.STD总线总线 (1)STD(1)STD总线信号总线信号 (2)STD32(2)STD32总线总线 STD总线总线结构：结构：56根引脚准确定义；小尺寸板子结根引脚准确定义；小尺寸板子结 构；支持构；支持16位甚至位甚至32位数据传输。位数据传输。优点：开放式系统结构；耐振动、冲击，优点：开放式系统结构；耐振动、冲击，具有良好的坚实性和牢靠性，适合具有良好的坚实性和牢靠性，适合 于工业测控场合的应用

12、；机箱、插于工业测控场合的应用；机箱、插 件板结构简洁、成本低。件板结构简洁、成本低。缺点：边缘式印制插头接触不良缺点：边缘式印制插头接触不良。2.1.5 2.1.5 外部总线外部总线外部总线：主要用于计算机系统与系统之间或者外部总线：主要用于计算机系统与系统之间或者计算机系统与外部设备之间的通信。计算机系统与外部设备之间的通信。外部总线分类外部总线分类串行总线：RS-232、RS-485等并行总线：IEEE-488、EPP2.1.5 2.1.5 串行外部总线简介串行外部总线简介1.RS-232/RS-422/RS-4851.RS-232/RS-422/RS-485串行通信总线串行通信总线 R

13、S-232被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。的单端标准。（1 1）平衡和不平衡传输方式）平衡和不平衡传输方式 （2 2）RS-232C(P16)RS-232C(P16)（3 3）RS-422A/RS-485RS-422A/RS-485RS-485与与RS-232不一样，数据信号接受差分传输方式，也称作平衡传输，不一样，数据信号接受差分传输方式，也称作平衡传输，它运用一对双绞线，将其中一线定义为它运用一对双绞线，将其中一线定义为A，另一线定义为，另一线定义为B，通常状况，通常状况下，发送驱动器下，发送驱动器A、B之间的正电平在之间的正

14、电平在+2+6V，是一个逻辑状态，负电，是一个逻辑状态，负电平在平在-26V，是另一个逻辑状态。另有一个信号地，是另一个逻辑状态。另有一个信号地C，在，在RS-485中还有中还有一一“使能使能”端。端。“使能使能”端是用于限制发送驱动器与传输线的切断与连接。端是用于限制发送驱动器与传输线的切断与连接。（4 4）RS-485RS-485多点互连多点互连2.1.5 2.1.5 串行外部总线简介串行外部总线简介2.USB2.USB总线总线 （1 1）具有热插拔功能）具有热插拔功能 （2 2）USBUSB接受接受“级联级联”方式连接各个方式连接各个外部设备外部设备 （3 3）适用于低速外设连接）适用于

15、低速外设连接补充：补充：USB总线总线USB接口是目前广泛运用的计算机接口，具有接口是目前广泛运用的计算机接口，具有传输速度快运用便利的特点。传输速度快运用便利的特点。在应用单片机设计系统时，常常设计在应用单片机设计系统时，常常设计USB接口，接口，便于数据的存储和传输。便于数据的存储和传输。常用常用USB芯片可以实现全部的芯片可以实现全部的USB协议层，不协议层，不须要固件的参与，降低了用户编程难度。须要固件的参与，降低了用户编程难度。硬件可实现同步模式的识别、并行硬件可实现同步模式的识别、并行/串行转换、串行转换、位填充位填充/解除填充、解除填充、CRC校验校验/产生、产生、PID校验校验

16、/产生、地址识别和握手评估产生、地址识别和握手评估/产生。产生。PUIUSBD12管脚图管脚图DA0DA7:双向并行数据线SUSPEND:挂起与复原D+、D-:USB数据EOT、DMACK:DMA功能通用通用USB接口模块示意图接口模块示意图2.2 2.2 总线扩展技术总线扩展技术2.2.1 2.2.1 微型计算机系统微型计算机系统I/OI/O端口与地址安排端口与地址安排1.I/O1.I/O端口及端口及I/OI/O操作操作接口电路内部设置若干寄存器，用以暂存接口电路内部设置若干寄存器，用以暂存CPUCPU和外设之间传输的数据、状态和限制信息。和外设之间传输的数据、状态和限制信息。(数据寄存器、

17、状态寄存器、限制寄存器数据寄存器、状态寄存器、限制寄存器)。2.2 2.2 总线扩展技术总线扩展技术2.2.1 2.2.1 微型计算机系统微型计算机系统I/OI/O端口与地址安排端口与地址安排1.I/O1.I/O端口及端口及I/OI/O操作操作端口：端口：CPUCPU能够干脆访问的寄存器，每个端口能够干脆访问的寄存器，每个端口具有一个独立地址，作为具有一个独立地址，作为CPUCPU区分它们的依据。区分它们的依据。数据端口：数据端口：CPUCPU与外设的数据交换，起数据缓与外设的数据交换，起数据缓冲作用冲作用状态端口：指示外设的当前状态状态端口：指示外设的当前状态(ready,busy(read

18、y,busy和和error)error)吩咐端口：存放吩咐端口：存放CPUCPU向接口发出的各种吩咐和向接口发出的各种吩咐和限制字地址空间大小敏捷，译码困难，输入限制字地址空间大小敏捷，译码困难，输入输出效率低输出效率低2.2 2.2 总线扩展技术总线扩展技术2.2.1 2.2.1 微型计算机系统微型计算机系统I/OI/O端口与地址安排端口与地址安排2.I/O2.I/O端口编址方式端口编址方式CPUCPU通过端口地址实现对多个端口的读写选择。通过端口地址实现对多个端口的读写选择。统一编址统一编址:把端口看作特殊的内存单元和存储器统一把端口看作特殊的内存单元和存储器统一编址编址(存储器映射存储器

19、映射)独立编址：独立的独立编址：独立的I/OI/O地址空间，接受特地的地址空间，接受特地的I/OI/O指令指令访问端口访问端口(I/O(I/O映射映射)译码简洁，指令执行速度快，特地的译码简洁，指令执行速度快，特地的I/OI/O指令指令独立编址方式的优点：可寻址256个端口，执行IO指令时间短，译码电路简洁 程序清晰易读 硬件设计简洁独立编址方式的缺点：特地IO指令的功能有限，不如访问内存指令丰富；增加了微处理器本身限制逻辑的困难性。2.2.2 I/O2.2.2 I/O端口地址译码技术端口地址译码技术把把CPUCPU送出的地址转变为芯片选择和端口区分依据的送出的地址转变为芯片选择和端口区分依据

20、的就是地址译码电路。就是地址译码电路。CPUCPU执行输入输出指令时，就进入执行输入输出指令时，就进入I/OI/O端口读写周期，端口读写周期，端口地址有效端口地址有效I/OI/O读写限制信号有效读写限制信号有效译码信号译码信号I/OI/O读写读写1.1.三种译码方式三种译码方式线选法线选法全译码法全译码法部分译码部分译码 PC工控机接受工控机接受ISA总线时，主板上有多个板卡插槽。总线时，主板上有多个板卡插槽。板卡可以在随意一个插槽插入。如何区分板卡？板卡可以在随意一个插槽插入。如何区分板卡？译码目的：区分不同的板卡及板卡内端口。译码目的：区分不同的板卡及板卡内端口。译码方法：译码方法：高地址

21、与总线有关限制信号形成片选信号，用于选择芯高地址与总线有关限制信号形成片选信号，用于选择芯片。片。低地址选择芯片的端口。低地址选择芯片的端口。2.I/O2.I/O端口地址译码电路信号端口地址译码电路信号译码过程：地址信号和限制信号译码过程：地址信号和限制信号地址信号与限制信号组合产生对芯片地址信号与限制信号组合产生对芯片或端口的选择信号。或端口的选择信号。不仅要选择地址范围，还要依据数据不仅要选择地址范围，还要依据数据读写、数据宽度引入相应的限制信号读写、数据宽度引入相应的限制信号2.2.2 I/O2.2.2 I/O端口地址译码技术端口地址译码技术3.I/O3.I/O端口地址译码方法及电路形式

22、端口地址译码方法及电路形式2.2.2 I/O2.2.2 I/O端口地址译码技术端口地址译码技术（1 1）固定地址译码）固定地址译码地址信号和限制信号的不同组合选择端口地址。地址信号和限制信号的不同组合选择端口地址。地址信号分为两部分：高位地址地址信号分为两部分：高位地址(CPU(CPU或限制信号或限制信号)；低位地址干脆连低位地址干脆连I/OI/O接口芯片接口芯片-内部译码内部译码-片内寻址。片内寻址。I/O地址：地址：3A0H-3A7HAEN是是ISA总线上总线上DMA周期的地址使能信号周期的地址使能信号缺点：同类板卡地址译缺点：同类板卡地址译码冲突码冲突 1)1)固定地址译码固定地址译码

23、按图译出按图译出3A0H3A0H3A7H3A7H连续连续8 8个地址。个地址。选用选用3-83-8译码器译码器138138 地址线地址线1010根根 最低最低3 3位地址线接位地址线接 138 138的的ABCABC引脚。引脚。高高7 7位地址位地址A9A8 A7A6A5A4A3A9A8 A7A6A5A4A311 1010011 10100 及及AENAEN通过门电路通过门电路 组合后接到组合后接到138138的的 三个限制端。三个限制端。412）开关选择译码）开关选择译码 因为工控机可以插入各种板卡，同类的板卡地因为工控机可以插入各种板卡，同类的板卡地址可能冲突，一般设计成用户自行设置。址可

24、能冲突，一般设计成用户自行设置。用一组逻辑开关和数据比较器用一组逻辑开关和数据比较器 实现实现ISA板卡高位地址的选择与板卡高位地址的选择与 设定。设定。数据比较器数据比较器74LS688 当输入当输入P7P6P5P4P3P2P1P0与与 输入输入Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0 相等时，相等时，P=Q引脚输出为低。引脚输出为低。42 A15A4确确定定板板卡卡的的基基地地址址。其其中中A15A10作作为为比比较较器器的的输输入入，由由6个个DIP开开关关确确定定其其数数值值。A3A0确定板卡内部地址。确定板卡内部地址。DIP全部闭合时的地址：全部闭合时的地址：000000 111110 xx

25、xx=3ExH Y0 地址：地址：3E0H/3E1H Y1 地址：地址：3E2H/3E3HA0=?2.2.3 2.2.3 基于基于ISAISA总线端口扩展总线端口扩展板选译码板内译码总线驱动端口及读写限制 442.2.3 2.2.3 基于基于ISAISA总线的端口扩展总线的端口扩展 8位数字量输入输出模板位数字量输入输出模板 1.板选译码与板内译码板选译码与板内译码1）板选译码）板选译码开关开关W，74HCT688 Q2Q7接接A9A4(高位译高位译码码)AEN限制限制74HCT688工工作作74LS245双向数据驱动双向数据驱动在高位地址与开关位置一样在高位地址与开关位置一样时，时，74LS

26、245工作。工作。DIR=0,输入；输入；DIR=1,输输出出 452)板内译码板内译码在高位地址有效时，在高位地址有效时，P=Q为低，使能为低，使能74HCT138，对，对A2A1A0译码，选择四个译码，选择四个端口之一。端口之一。端口地址分别是端口地址分别是 端口端口1：基址：基址+0 端口端口2：基址：基址+1 端口端口3：基址：基址+2 端口端口4：基址：基址+3 462.端口读写限制端口读写限制 138译码输出译码输出Y0,Y1,Y2,Y3 与与IOR，IOW组合组合 3.总线驱动总线驱动DB：74HCT245AB：负载不重，不加：负载不重，不加 驱动。驱动。CB：只用到：只用到IO

27、R,IOW，用用74HCT125驱动。驱动。2.3 数字量输入接口技术数字量输入接口技术 对对生生产产过过程程进进行行限限制制，往往往往要要收收集集生生产产过过程程的的状状态态信信息息，依依据据状状态态信信息息，再再给给出出限限制制量量。这这里里用用三三态态缓缓冲冲器器74LS24474LS244取取得得状状态态信信息息，如如图图所所示示。这这是是简洁数字量输入接口。简洁数字量输入接口。2.3 2.3 数字量输入输出接口与过程通道数字量输入输出接口与过程通道2.3.1数字量输入输出接口技术数字量输入输出接口技术1.数字量输入接口数字量输入接口收集生产过程状态信息收集生产过程状态信息限制限制量，

28、量，端口地址译码端口地址译码CSIN周期周期IOR设片选端口地址为设片选端口地址为port可用下列指令完成取数：可用下列指令完成取数：MOV DX，portIN AL，DX图图2.4 数字量输入接口数字量输入接口 在在执执行行ININ指指令令时时，经经过过端端口口地地址址译译码码，得得到到片片选选信信号号/CS/CS，同同时时产产生生信信号号/IOR/IOR，打打开开缓缓冲冲器器，外外部部状状态态经经总总线到达线到达CPUCPU。特点：简洁，只能用无条件传特点：简洁，只能用无条件传送方式工作送方式工作8 8通道光电隔离数字量输入接口原理图通道光电隔离数字量输入接口原理图输入缓冲器输入缓冲器 开

29、开关关信信号号S1-S8S1-S8通通过过光光电电耦耦合合连连接接到到244244输输入入端端。计计算算机机通通过过有有效效地地址址（/CS/CS），和和读读吩吩咐咐（/RD/RD），将将8 8个个的的开开关关信信号读入号读入CPUCPU中。中。用可编程芯片组成数字量输入接口用可编程芯片组成数字量输入接口特点：电路困难一些，数据传送方式敏捷。数字量输出接口技术数字量输出接口技术 对对生生产产过过程程进进行行限限制制时时，一一般般限限制制状状态态需需进进行行保保持持，直直到到下下次次给给出出新新的的值值为为止止，这这时时输输出出就就须须要要锁锁存存。可可用用74LS27374LS273作作8 8

30、位位输输出出锁锁存存口口，对对状状态态输输出出信信号号进进行行锁锁存存。这这是是简简洁洁数字量输出接口。数字量输出接口。2.3.1 2.3.1 数字量输入输出通道数字量输入输出通道数字量输入输出通道数字量输入输出通道2.数字量输出接口数字量输出接口片选端口地址为片选端口地址为port完成数据输出限制的指令为：完成数据输出限制的指令为：MOV AL，DATAMOV DX，portOUT DX，AL74LS273有有8个通道个通道可输出可输出8个开关状态个开关状态并可驱动并可驱动8个输出装置个输出装置 2.3 2.3 数字量输入输出接口与过程通道数字量输入输出接口与过程通道图图2.5 数字量输出接

31、口数字量输出接口CLK锁存锁存 在在右右图图的的电电路路中中，273273的的CLKCLK上上升升沿沿锁锁存存数数据据。在在执执行行OUTOUT指指令令时时,经经过过端端口口地地址址译译码码，得得到到片片选选信信号号/CS/CS，同同时时产产生生/IOW/IOW信信号号。两两个个信信号号都都变变低低时时，CLKCLK也也变变低低，Q=D,Q=D,然然后后/IOW/IOW变变高高，CLKCLK上上升升沿沿锁存输出。锁存输出。特点：简洁，只能用无条件传特点：简洁，只能用无条件传送方式工作送方式工作8 8通道光电隔离数字量输出接口原理图通道光电隔离数字量输出接口原理图数据锁存器数据锁存器 计计算算机

32、机通通过过选选择择地地址址有有效效(/CS)(/CS)和和写写有有效效(/WR)(/WR)，将将要要输输出出的的数数字字量量信信号号写写入入U3(74LS574)U3(74LS574)数数据据锁锁存存器器中中，再再经经光光电电耦耦合合器器U1U1、U2U2，驱动继电器，驱动继电器J1-J4J1-J4或指示灯或指示灯LED1-LED4LED1-LED4动作。动作。用可编程芯片组成数字量输出接口用可编程芯片组成数字量输出接口特点：电路特点：电路困难一些，困难一些，数据传送方数据传送方式敏捷。式敏捷。2.3.2 2.3.2 数字量输入通道数字量输入通道1.1.数字量输入通道的结构数字量输入通道的结构

33、图图2.6 数字量输入通道结构数字量输入通道结构主要由输入缓冲器、输入调理电路、输入地址译码器等组成主要由输入缓冲器、输入调理电路、输入地址译码器等组成 2.输入调理电路输入调理电路 数字量数字量(开关量开关量)输入通道的基本功能就是接收外部装置或生产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。过程的状态信号。这些状态信号的形式可能是电压、电流、开关的触点，因此引这些状态信号的形式可能是电压、电流、开关的触点，因此引起瞬时高压、过电压、接触抖动等现象。起瞬时高压、过电压、接触抖动等现象。为了将外部开关量信号输入到计算机，必需将现场输入的状态为了将外部开关量信号输入到计算机，必需将现

34、场输入的状态信号经转换、爱护、滤波、隔离等措施转换成计算机能够接收的逻辑信号经转换、爱护、滤波、隔离等措施转换成计算机能够接收的逻辑信号，这些功能称为信号调理。信号，这些功能称为信号调理。2.3.2 2.3.2 数字量输入通道数字量输入通道2、输入调理电路、输入调理电路（1）小功率输入调理电路）小功率输入调理电路 图示为从开关、继电器等接点输入信号的电路。将开关动作转换成图示为从开关、继电器等接点输入信号的电路。将开关动作转换成TTL电平信号与计算机相连。电平信号与计算机相连。（a）接受积分电路消退开关抖动的方法图）接受积分电路消退开关抖动的方法图（b）为）为R-S触发器消退开关两次反跳的方法

35、触发器消退开关两次反跳的方法图图2.7 小功率输入调理电路小功率输入调理电路2.3.2 2.3.2 数字量输入通道数字量输入通道2、输入调理电路、输入调理电路（2）大功率输入调理电路）大功率输入调理电路 在高压和低压间用光电耦合器进行隔离，当电信号送入光电耦在高压和低压间用光电耦合器进行隔离，当电信号送入光电耦合器的输入端时，发光二极体通过电流而发光，光敏元件受到合器的输入端时，发光二极体通过电流而发光，光敏元件受到光照后产生电流，光照后产生电流，CE导通；当输入端无信号，发光二极体不导通；当输入端无信号，发光二极体不亮，光敏三极管截止，亮，光敏三极管截止，CE不通。对于数位量，当输入为低电不

36、通。对于数位量，当输入为低电平平“0”时，光敏三极管截止，输出为高电平时，光敏三极管截止，输出为高电平“1”；当输入为高；当输入为高电平电平“1”时，光敏三极管饱和导通，输出为低电平时，光敏三极管饱和导通，输出为低电平“0”。若基。若基极有引出线则可满足温度补偿、检测调制要求。这种光耦合器极有引出线则可满足温度补偿、检测调制要求。这种光耦合器性能较好，价格便宜，因而应用广泛。性能较好，价格便宜，因而应用广泛。图图2.8 大功率输入调理电路大功率输入调理电路2.3.3 2.3.3 数字量输出通道数字量输出通道1、数字量输出通道的结构、数字量输出通道的结构主要由主要由输出锁存器、输出驱动电路、输出

37、口地址输出锁存器、输出驱动电路、输出口地址译码器电路等组成译码器电路等组成 图图2.9 数字量输出通道结构数字量输出通道结构数字量输出通道数字量输出通道2.2.输出驱动电路输出驱动电路 (1)(1)小功率直流驱动电路小功率直流驱动电路功率晶体管输出驱动继电器电路功率晶体管输出驱动继电器电路功率晶体管输出驱动继电器电路因负载呈电感性，所以功率晶体管输出驱动继电器电路因负载呈电感性，所以输出必需加装克服反电势的爱护二极管输出必需加装克服反电势的爱护二极管D D，K K为继电器的为继电器的线圈线圈 图图 2.10 功率晶体管输出驱动继电器功率晶体管输出驱动继电器数字量输出通道数字量输出通道2.2.输

38、出驱动电路输出驱动电路(1)(1)小功率直流驱动电路小功率直流驱动电路达林顿阵列输出驱动继电器电路达林顿阵列输出驱动继电器电路MC1416MC1416是达林顿阵列驱动器内含是达林顿阵列驱动器内含7 7个达林顿复合管，每个管个达林顿复合管，每个管的电流都在的电流都在500mA500mA以上，截止时承受以上，截止时承受100V100V电压。为了防止组电压。为了防止组件反向击穿，可运用内部爱护二极管件反向击穿，可运用内部爱护二极管 图2.11 MC1416驱动7个继电器2.3.3 2.3.3 数字量输出通道数字量输出通道(2)(2)大功率沟通驱动电路大功率沟通驱动电路 固态继电器（固态继电器（SSR

39、）是一种四端有源器件如图，输入输）是一种四端有源器件如图，输入输出之间接受光电耦合器进行隔离。零交叉电路可使沟通电出之间接受光电耦合器进行隔离。零交叉电路可使沟通电压变更到零伏旁边时让电路接通，从而削减干扰。电路接压变更到零伏旁边时让电路接通，从而削减干扰。电路接通后，由触发器给出晶闸管器件的触发信号通后，由触发器给出晶闸管器件的触发信号图图2.12 固态继电器及用法固态继电器及用法2.2.输出驱动电路输出驱动电路2.3.4 2.3.4 数字（开关）量输入数字（开关）量输入/输出通道模板举例输出通道模板举例图图2-19 PCL-7302-19 PCL-730板卡组成框图板卡组成框图(P33)(

40、P33)64 程序设计举例程序设计举例：PCL-730板卡的开关量输入板卡的开关量输入/输出都只须要二条指输出都只须要二条指令就可以完成。令就可以完成。基地址设为基地址设为220H（低（低8位）位）221H（高（高8位位)。程序功能：奇数通道输出低电平，读入程序功能：奇数通道输出低电平，读入16路数字量。路数字量。C语言程序如下：语言程序如下：outportb(0 x220，0 x55)outportb(0 x221，0 x55)low8=inportb(0 x220)high8=inportb(0 x221)汇编语言程序如下：汇编语言程序如下：MOV DX，220HMOV AL，55HOUT DX，ALMOV DX，221H OUT DX，ALMOV DX，220HIN AL，DX MOV AH，ALMOV DX，221HIN AL，DX