第二章输入输出接口过程通道优秀PPT.ppt
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1、第二章输入输出接口过程通道第一页,本课件共有67页64通道高速多功能采集卡通道高速多功能采集卡高速高速32通道数字通道数字I/O模块模块多通道继电器带隔离数字多通道继电器带隔离数字量输入卡量输入卡8通道模拟量输入模块通道模拟量输入模块高驱动数字量高驱动数字量I/O卡卡例:几种过程输入输出通道例:几种过程输入输出通道第二页,本课件共有67页工控机底板第三页,本课件共有67页 过程通道:计算机和生产过程之间设置的信息传送和过程通道: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。(转换的连接通道。(AI、AO、DI、DO)2.1 输入输入/输出接口的基本理论(复习、提问和总输出接口的基本理论(
2、复习、提问和总结)结)输入端口:(包括数据输入端口和状态端口)一定有三输入端口:(包括数据输入端口和状态端口)一定有三态缓冲器(仅一位时是三态门),可有锁存器(寄存器)。态缓冲器(仅一位时是三态门),可有锁存器(寄存器)。输出端口:(数据输出端口和控制端口)一定有锁存器(寄存输出端口:(数据输出端口和控制端口)一定有锁存器(寄存器)器)数据端口、状态端口、控制端口数据端口、状态端口、控制端口1、功能上分为三种端口:、功能上分为三种端口:从数据流分:从数据流分:输入端口和输出端口。输入端口和输出端口。2、端口结构:、端口结构:第四页,本课件共有67页3、输入端口(控制)、输入端口(控制)地址信号
3、(经译码)、地址信号(经译码)、ALE、RD、M/IO和数据总线和数据总线 由由IN指令控制指令控制 输出端口(控制)输出端口(控制)地址信号(经译码)、地址信号(经译码)、ALE、WR、M/IO和数据总线和数据总线 由由OUT指令控制指令控制一个输入端口和个输出端口可以分配一个地址,它们由一个输入端口和个输出端口可以分配一个地址,它们由RD、WR分别控制。分别控制。4、设计接口时所用地址一定不能与系统所用硬件接口地址、设计接口时所用地址一定不能与系统所用硬件接口地址冲突,从系统信息中可以查阅有关地址分配信息冲突,从系统信息中可以查阅有关地址分配信息第五页,本课件共有67页2.2 数字量输入通
4、道数字量输入通道(DI)数字量开关量:用数字量开关量:用“0”和和“1”两个量进行描述。两个量进行描述。MOV DX,port IN AL,DX锁锁存存器器常用的锁存器常用的锁存器有有74LS373、74LS2722.2.1 数字量输入接口数字量输入接口 第六页,本课件共有67页生 产 过 程P C 总 线2.2.2 数字量输入通道结构数字量输入通道结构1、数字量输入通道结构数字量输入通道结构第七页,本课件共有67页2、输入入调理理电路路 把现场信号经转换、保护、滤波、隔离转换成 计算机能够接收的逻辑信号。小功率输入调理电路 开关去抖电路 积分电路 AOAOOA1第八页,本课件共有67页RS触
5、发器 去抖RS触发器 “1”负脉冲 “0”高电平第九页,本课件共有67页大功率大功率输入入调理理电路路采用光采用光电隔离隔离第十页,本课件共有67页n nTLP521-1 TPL521-2TPL521-4TLP521系列OP-AMP第十一页,本课件共有67页2.3.1数字量输出接口数字量输出接口利用IOW上 升沿锁存 MOV AL,DATA MOV DX,port OUT DX,DL2.3 数字量输出通道(数字量输出通道(DO)第十二页,本课件共有67页生 产 过 程P C 总 线2.3.2 数字量输出通道结构数字量输出通道结构1、数字量输出通道结构数字量输出通道结构第十三页,本课件共有67页
6、2、输出驱动电路小功率直流驱动电路 功率晶体管功率晶体管输出出驱动继电器器电路路 续流二极管在功率晶体管关流二极管在功率晶体管关闭时,为继电器器线圈圈产生的反生的反电动势提供旁路通道,保提供旁路通道,保护晶体管。晶体管。第十四页,本课件共有67页达林顿阵列输出驱动继电器电路 MC1416,7路路驱动,带保保护二极管二极管 第十五页,本课件共有67页大功率直流驱动电路 固固态继电器器,零交叉零交叉电路在交流路在交流电过零零时产生触生触发信号,信号,减少干减少干扰。第十六页,本课件共有67页2.4 模拟量输入通道模拟量输入通道2.4.1 A/D转换器概述转换器概述1 1、常用、常用A/DA/D转换
7、方式转换方式l逐次逼近型:转换时间短,抗扰性差(电压比较)逐次逼近型:转换时间短,抗扰性差(电压比较)ADC0809ADC0809(8 8位),位),AD574AD574(1212位)位)l双斜积分型:转换时间长,抗扰性好(积分)双斜积分型:转换时间长,抗扰性好(积分)MC14433MC14433(1111位),位),ICL7135ICL7135(1414位)位)l全并行比较型(全并行比较型(FlashFlash型):采用多个比较器,速度型):采用多个比较器,速度极高,电路规模大,成本高。极高,电路规模大,成本高。第十七页,本课件共有67页l分级型:减少并行比较分级型:减少并行比较ADCADC
8、的位数,分级多次转换,减的位数,分级多次转换,减小电路规模,保持较高速度。小电路规模,保持较高速度。l-型(过采样转换器):高速型(过采样转换器):高速1bit DAC+1bit DAC+数字滤波,数字滤波,转换成低采样率高位数字,分辨率高。转换成低采样率高位数字,分辨率高。第十八页,本课件共有67页2 2、A/DA/D转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标 l转换时间:积分型为毫秒级,逐次比较为微秒级,全转换时间:积分型为毫秒级,逐次比较为微秒级,全并行为纳秒级。并行为纳秒级。l分辨率:数字量位数分辨率:数字量位数n n。LSBLSB(最低有效位)满量(最低有效位)满量程的程的1/2n1/
9、2n。l线性误差:量程范围内,偏离理想转换特性线性误差:量程范围内,偏离理想转换特性 的最大误差,的最大误差,通常为通常为1/2LSB1/2LSB或或1LSB1LSB。l量程:能转换的电压范围。量程:能转换的电压范围。l对基准电源的要求:电源精度。对基准电源的要求:电源精度。第十九页,本课件共有67页2.4.2 8位位A/D转换器器ADC0809 带8通道模拟开关的8位逐次逼近A/D转换器 误差1/2LSB第二十页,本课件共有67页 8通道模拟开关及通道选择 地址锁存信号ALE 转换启动:START收到正脉冲 转换结束:EOC从低电平变为高电平 基准电压:VREF(+)=5.12V,VREF(
10、-)=0VCBA通道000VIN0001VIN1 111VIN7 第二十一页,本课件共有67页转换时序 64个个CLK第二十二页,本课件共有67页2.4.3 12位位A/D转换器器AD547A 单通道通道12位逐次逼近位逐次逼近A/D转换器器 转换时间25us,误差差1/2LSB,单极性或双极性极性或双极性输 入,量程入,量程10V或或20V。第二十三页,本课件共有67页单、双极性、双极性应用用 单极性:极性:BIP OFF接接0V 双极性:双极性:BIP OFF接接10V第二十四页,本课件共有67页转换结果果输出:出:引脚引脚12/8=1:D11-D0并行并行输出;出;引脚引脚12/8=0:
11、D11-D8和和D7-D0分分时输出;出;控制控制逻辑 CECSR/C12/8A0操作功能操作功能100X0启启动动12位位转换转换10001启启动动8位位转换转换1011X输输出出12位数字位数字10100输输出高出高8位数字位数字10101输输出低出低4位数字位数字0XXXX无操作无操作X1XXX无操作无操作第二十五页,本课件共有67页转换进行:行:STS为高高电平平 转换结束:束:STS从高从高电平平转为低低电平平 转换时序:序:启启动第二十六页,本课件共有67页转换时序:序:读第二十七页,本课件共有67页AD574AD574与与8255A8255A接口接口 AD574AD574的的12
12、/812/8接接5V5V,A0A0接地,工作于接地,工作于1212位位 转换和读出方式。转换和读出方式。8255A8255A的的A A口、口、B B口工作方式口工作方式0 0,数据输入端,数据输入端 C C口上半部分为输入,下半部分为输出。口上半部分为输入,下半部分为输出。PC0-PC2 PC0-PC2 R/CR/C,CSCS,CE CE PC7 PC7 STSSTS,检测转换结束,检测转换结束 8255A8255A系统地址系统地址2C0H2C3H2C0H2C3H。P29 2.4.4 A/D转换接口技术第二十八页,本课件共有67页第二十九页,本课件共有67页 MOV DX,02C2H;MOV
13、DX,02C2H;令令CS,R/CCS,R/C为低电平为低电平 MOV AL,00H MOV AL,00H OUT DX,AL OUT DX,AL NOP NOP NOP NOP MOV AL,04HMOV AL,04H;令令CE=1,CE=1,启动转换启动转换 OUT DX,AL OUT DX,AL NOP NOP NOP NOP MOV AL,03HMOV AL,03H;令;令CE=0CE=0,CS,R/CCS,R/C1 1,启动完毕,启动完毕 OUT DX,AL OUT DX,AL POLLING:POLLING:IN AL,DX;IN AL,DX;查询查询STSSTS状态状态 TEST
14、 AL,80H TEST AL,80H JNZ POLLING;JNZ POLLING;STS=1 STS=1 则等待,检测下降沿(转换结束)则等待,检测下降沿(转换结束)MOV AL,01HMOV AL,01H;令;令CSCS0,R/C0,R/C1,1,准备读准备读.第三十页,本课件共有67页OUT DX,AL OUT DX,AL NOP NOP MOV AL,05H;MOV AL,05H;令令CE=1,CE=1,允许读出允许读出 OUT DX,AL OUT DX,AL MOV DX,02C0H MOV DX,02C0H IN AL,DX;IN AL,DX;读高读高4 4位位DB11-DB8
15、;DB11-DB8;AND AL,0FH AND AL,0FH MOV BH,ALMOV BH,AL;存高;存高4 4位位 INC DX INC DX IN AL,DX IN AL,DX ;读低;读低8 8位位DB7-DB0 DB7-DB0 MOV BL,AL MOV BL,AL INC DX INC DX MOV AL,03HMOV AL,03HOUT DX,AL;OUT DX,AL;结束读出操作结束读出操作第三十一页,本课件共有67页2.4.5 模拟量输入通道结构1、模拟量输入通道结构模拟量输入通道结构第三十二页,本课件共有67页2 2、I/VI/V变换 电流流输出出 仪表表DDZ-DDZ
16、-:0 010mA 10mA 仪表表DDZ-,DDZ-SDDZ-,DDZ-S:4 420mA 20mA 无源无源I/VI/V变换(利用无源器件完成)(利用无源器件完成)0 010mA:R1 10010mA:R1 100 R2 500 R2 500 0 05V5V输出出 4 420mA:R1 10020mA:R1 100 R2 250 R2 250 1 15V5V输出出第三十三页,本课件共有67页有源有源I/VI/V变换(利用有源器件完成)(利用有源器件完成)0 010mA:R1 20010mA:R1 200 R3 100k R3 100k R4 150k R4 150k 0 05V5V输出出
17、4 420mA:R1 20020mA:R1 200 R3 100k R3 100k 同相放大器倍数同相放大器倍数 A=1+R4/R3 A=1+R4/R3 R4 25k R4 25k 1 15V5V输出出 第三十四页,本课件共有67页3、多路多路转换器器 多路开关理想工作状多路开关理想工作状态:开路:开路电阻无阻无穷大,大,导通通电阻阻为0。要求切。要求切换速度快。速度快。举例:例:CD40518通道开关通道开关 INH 禁止禁止输入入第三十五页,本课件共有67页nCD4051 Single 8-Channel AnalogSingle 8-Channel Analog Multiplexer
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