输入输出接口与过程通道概要.pptx

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1、本章学习目的: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体，能正确、可靠、高效率的交换信息，这是设计一个微机控制系统必须解决的基本问题。第1页/共64页第第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 总线技术2.2 总线扩展技术2.3 数字量输入输出接口与过程通道2.4 模拟量输入接口与过程通道 2.5 模拟量输出接口与过程通道2.6 基于串行总线的计算机控制系统硬件技术2.7 硬件抗干扰技术第2页/共64页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

2、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 在在计计算算机机控控制制系系统统中中，工工业业控控制制机机必必须须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。第3页/共64页 接口接口(电路电路)-)-是计算机与外部设备交换信息的桥梁。是计算机与外部设备交换信息的桥梁。输入接口输入接口：外部设备的各种信息通过输入接口送到计算机。：外部设备的各种信息通过输入接口送到计算

3、机。输出接口输出接口：计算机的各种信息通过输出接口送到外部设备。：计算机的各种信息通过输出接口送到外部设备。接接口口技技术术-是是研研究究计计算算机机与与外外部部设设备备之之间间如如何何交交换换信信 息的技术。息的技术。什么是接口？什么是接口？简单接口电路简单接口电路,接口芯片接口芯片 并行并行,串行串行 地址安排地址安排 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第4页/共64页问题：为什么要采用输入输出接口？问题：为什么要采用输入输出接口？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。

4、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、驱动等第5页/共64页计算机控制系统的组成框图自动控制系统的组成框图第6页/共64页1.定义：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。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。解释：总线是指计算机中多个部件之间解释：总线是指计算机中多个

5、部件之间 公用的一组连线，是若干互连信号线的集合，由它构成系统插件公用的一组连线，是若干互连信号线的集合，由它构成系统插件间、插件的芯片间或系统间的标准信息通路。间、插件的芯片间或系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、层次结构及种类第7页/共64页2.分类：分类：u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、控制总线、包括数据总线、地址总线、控制总线、I I2 2C C总线、总线、SPISPI总线、总线、SCISCI总线等；总线等；u内部总线（系统总线）内部总线（系统总线）IBM PC、ISA，PCI、STD

6、 和和VME u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、层次结构及种类第8页/共64页组成组成1.数据总线：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。通道。总线宽度表征数据传输能力总线宽度表征数据传输能力2.地址总线：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分配不同地址的分配不同第9页/共64页

7、组成组成3.控制总线：控制总线：控制总线是专供各种控制信号传递的通道，总线操作的各项功能都是由控控制总线是专供各种控制信号传递的通道，总线操作的各项功能都是由控制总线完成的。制总线完成的。控制信号最能体现总线特色。控制信号最能体现总线特色。4.电源：电源：电源电源+12V、-12V、+5V、-5V，是系统必备总线，是系统必备总线，-5V用得较少，用得较少，+5V要求大电要求大电流供电。流供电。PCI总线还有总线还有3.3V电源信号，这表现了电源信号，这表现了计算机系统向低压发展的趋向计算机系统向低压发展的趋向，即电，即电源的种类在向源的种类在向3.3V、2.5V、1.7V方向发展。方向发展。第

8、10页/共64页计算机的总线层次结构计算机的总线层次结构第11页/共64页总线在系统中的分布总线在系统中的分布第12页/共64页2.1.2 PC/ISA/EISA2.1.2 PC/ISA/EISA总线简介总线简介1.PC/ISA1.PC/ISA总线的发展总线的发展2.ISA2.ISA信号线定义信号线定义3.EISA3.EISA（Extended Extended Industry Industry Standard Standard ArchitectureArchitecture）第13页/共64页PCI总线插槽总线插槽第14页/共64页PCI引脚引脚第15页/共64页2.1.3 PCI/C

9、ompact 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 Association for Computer Machinery)集团推出的集团推出的64位总线。该总位总线。该总线的最高总线频率为线的最高总线频率为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)。第16页/共64页3.PCI3.PCI总线信

10、号定义总线信号定义主控设备主控设备4949条，目标设备条，目标设备4747条，可选引脚条，可选引脚 5151条（主条（主要用于要用于6464位扩展、中断请位扩展、中断请求、高速缓存支持等），求、高速缓存支持等），总引脚数总引脚数 120120条（包含电条（包含电源、地、保留引脚等）。源、地、保留引脚等）。4.Compact PCI4.Compact PCI总线总线第17页/共64页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

11、号总线信号 (2)STD32(2)STD32总线总线第18页/共64页第19页/共64页 STD总线总线结构：结构：56根引脚确切定义；小尺寸板子结根引脚确切定义；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，具有良好的坚固性和可靠性，适合具有良好的坚固性和可靠性，适合 于工业测控场合的应用；机箱、插于工业测控场合的应用；机箱、插 件板结构简单、成本低。件板结构简单、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。第20页/共64页2.1.5 2.1.5 外部总线外部总线外部总

12、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。第21页/共64页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、EPP第22页/共64页2.1.5 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 RS-232被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距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。离的单端标准。（1 1）平衡和不平衡传输方式）平衡

13、和不平衡传输方式 （2 2）RS-232C(P16)RS-232C(P16)第23页/共64页 （3 3）RS-422A/RS-485RS-422A/RS-485RS-485与RS-232不一样，数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输，它使用一对双绞线，将其中一线定义为A，另一线定义为B，通常情况下，发送驱动器A、B之间的正电平在+2+6V，是一个逻辑状态，负电平在-26V，是另一个逻辑状态。另有一个信号地C，在RS-485中还有一“使能”端。“使能”端是用于控制发送驱动器与传输线的切断与连接。第24页/共64页（4 4）RS-485RS-485多点互连多点互连第25页/共64页2.1.5

14、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采用采用“级联级联”方式连接各个外部设备方式连接各个外部设备 （3 3）适用于低速外设连接）适用于低速外设连接第26页/共64页补充：补充：USB总线总线USB接口是目前广泛使用的计算机接口，具接口是目前广泛使用的计算机接口，具有传输速度快使用方便的特点。有传输速度快使用方便的特点。在应用单片机设计系统时，经常设计在应用单片机设计系统时，经常设计USB接接口，便于数据的存储和传输。口，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U

15、SB协议层，协议层，不需要固件的参与，降低了用户编程难度。不需要固件的参与，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/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。第27页/共64页PUIUSBD12管脚图管脚图DA0DA7:双向并行数据线SUSPEND:挂起与恢复D+、D-:USB数据EOT、DMACK:DMA功能第28页/共64页通用通用USB接口模块示意图接口模块示意图第29页/共64页第30页/共64页2.2 2.2 总线扩展技术总线

16、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端口与地址分配端口与地址分配1.I/O端口及端口及I/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和外和外设之间传输的数据、状态和控制信息。设之间传输的数据、状态和控制信息。(数据寄存数据寄存器、状态寄存器、控制寄存器器、状态寄存器、控制寄存器)。第31页/共64页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端口与地址分配端口与地址分配1.I/O端口及端口及I/O操作操作端口：端口：CPUCPU能够直接访问的寄存器

17、，每个端口具有能够直接访问的寄存器，每个端口具有一个独立地址，作为一个独立地址，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：CPU与外设的数据交换，起数据缓冲与外设的数据交换，起数据缓冲作用作用状态端口状态端口：指示外设的当前状态：指示外设的当前状态(ready,busy和和error)命令端口命令端口：存放：存放CPU向接口发出的各种命令和控向接口发出的各种命令和控制字地址空间大小灵活，译码困难，输入输出效制字地址空间大小灵活，译码困难，输入输出效率低率低第32页/共64页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

18、/O端口与地址分配端口与地址分配2.I/O端口编址方式端口编址方式CPU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把端口看作特殊的内存单元和存储器统一编址统一编址(存储器映射存储器映射)独立编址：独立的独立编址：独立的I/O地址空间，采用专门的地址空间，采用专门的I/O指令访问端口指令访问端口(I/O映射映射)译码简单，指令执行速度快，专门的译码简单，指令执行速度快，专门的I/O指令指令第33页/共64页独立编址方式的优点：可寻址可寻址256256个端口，执行个端口，执行I IO O指令时间短，译码电路简单指令

19、时间短，译码电路简单 程序清晰易读程序清晰易读 硬件设计简单硬件设计简单独立编址方式的缺点：独立编址方式的缺点：专门专门I IO O指令的功能有限，不如访问内存指令丰富；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控制逻辑的复杂性。增加了微处理器本身控制逻辑的复杂性。第34页/共64页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送出的地址转变为芯片选择和端口区分依据的就是地址译码电路。的就是地址译码电路。CPUCPU执行执行输入输出指输入输出指令时，就进入令时，就进入I/OI/O端口读写周期端口读写周期，

20、端，端口地址有效口地址有效I/OI/O读写控制信号有效读写控制信号有效译码信号译码信号I/OI/O读读写写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第35页/共64页 PC工控机采用工控机采用ISA总线时，主板上有多个板卡插总线时，主板上有多个板卡插槽。板卡可以在任意一个插槽插入。如何区分板卡？槽。板卡可以在任意一个插槽插入。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：高地址与总线有关控制信号形成片选信号高地址与总线有关控制信号形成片选信号，用于选择，用于选择芯片。芯片。低地址选择芯片的端口低地

21、址选择芯片的端口。第36页/共64页2.I/O2.I/O端口地址译码电路信端口地址译码电路信号号译码过程：译码过程：地址信号和控制信号地址信号和控制信号地址信号与控制信号组合产生对芯地址信号与控制信号组合产生对芯片或端口的选择信号。片或端口的选择信号。不仅要选择地址范围，还要根据数不仅要选择地址范围，还要根据数据读写、数据宽度引入相应的控制据读写、数据宽度引入相应的控制信号信号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第37页/共64页3.I/O3.I/O端口地址译码方法及电路形式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

22、码技术（1 1）固定地址译码）固定地址译码地址信号和控制信号的不同组合选择端口地址。地址信号和控制信号的不同组合选择端口地址。地址信号分为两部分：地址信号分为两部分：高位地址高位地址(CPU(CPU或控制信号或控制信号)；低位地址直接连低位地址直接连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第38页/共64页 1)1)固定地址译码固定地址译码 按图译出按图译出3A0H3A0H3A7H3A7H连续连续8 8个地址。

23、个地址。u 选用选用3-83-8译码器译码器138138u 地址线地址线1010根根u 最低最低3 3位地址线接位地址线接 138138的的ABCABC引脚。引脚。u 高高7 7位地址位地址A A9 9A A8 8 A A7 7A A6 6A A5 5A A4 4A A3 311 111 10 01 10000 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 三个控制端。三个控制端。第39页/共64页 402）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。地址可能冲突，一

24、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。第40页/共64页 41 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开开关关决决定定其其数数值值。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 1111

25、10 xxxx=3ExH Y0 地址：地址：3E0H/3E1H Y1 地址：地址：3E2H/3E3HA0=?第41页/共64页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控制第42页/共64页 432.2.3 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控制控制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

26、置一致在高位地址与开关位置一致时，时，74LS245工作。工作。DIR=0,DIR=0,输入；输入；DIR=1,DIR=1,输输出出第43页/共64页 442)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，选择四译码，选择四个端口之一。个端口之一。端口地址分别端口地址分别是是 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第44页/共64页 452.端口读写控制端口读写控制 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

27、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IOR,IOW，用用74HCT125驱动。驱动。第45页/共64页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控控制制，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，根根据据状状态态信信息息，再再给给出出控控制制量量。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。这这是是简单数字量输入接口。简单数字量输入接口。第46页/共64页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

28、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控制量，控制量，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2.4 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：简单，只能用无条件传特点：简单，只

29、能用无条件传送方式工作送方式工作第47页/共64页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（/CSCS），和和读读命命令令（/RDRD），将将8 8个个的的开开关关信号读入信号读入CPUCPU中。中。第48页/共64页用可编程芯片组成数字量输入接用可编程芯片组成数字量输入接口口特点：电路复杂一些，数据传送方式灵活。第49页/共64页 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控控制制时时

30、，一一般般控控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需需要要锁锁存存。可可用用74LS27374LS273作作8 8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。这这是是简简单单数字量输出接口。数字量输出接口。第50页/共64页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片选端口地址端口地址为port完成数据完成数据输出控制的指令出控制的指令为：MOV AL，DATAMOV DX，portOUT DX，AL74LS273有

31、有8个通道个通道可可输出出8个开关状个开关状态并可并可驱动8个个输出装置出装置 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2.5 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：简单，只

32、能用无条件传特点：简单，只能用无条件传送方式工作送方式工作第51页/共64页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。第52页/共64页用可编程芯片组成数字量输出接口用可编程芯

33、片组成数字量输出接口特点：电路特点：电路复杂一些，复杂一些，数据传送方数据传送方式灵活。式灵活。第53页/共64页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图2.6 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第54页/共64页 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输入通道的基本功能就是接收外部装置或生产过程的接收外部装置或生产过程的状态信号状态信号。这这些些状状态态信信号号的的形形式式可可能能是是电电压压、电电流流、开开关关的的触触点点，因因此此引引起起瞬瞬时时高高

34、压压、过过电电压压、接接触抖动等现象。触抖动等现象。为了将外部开关量信号输入到计算机，必为了将外部开关量信号输入到计算机，必须将现场输入的状态信号经须将现场输入的状态信号经转换、保护、滤波、转换、保护、滤波、隔离隔离等措施转换成计算机能够接收的逻辑信号，等措施转换成计算机能够接收的逻辑信号，这些功能称为这些功能称为信号调理信号调理。第55页/共64页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TT

35、L电平信号与计算机相连。电平信号与计算机相连。（a）采用积分电路消除开关抖动的方法图）采用积分电路消除开关抖动的方法图（b）为）为R-S触发器消除开关两次反跳的方法触发器消除开关两次反跳的方法图2.7 小功率输入调理电路第56页/共64页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 在高在高压和低和低压间用光用光电耦合器耦合器进行隔离，当行隔离，当电信号送入光信号送入光电耦合器的耦合器的输入端入端时，发光二极体通光二极体通过电流而流而发光，光敏光，光敏元件受到光照后元件受到光照后产生生电流，流，CE导通；当通；当

36、输入端无信号，入端无信号，发光二极体不亮，光敏三极管截止，光二极体不亮，光敏三极管截止，CE不通。不通。对于数位量，于数位量，当当输入入为低低电平平“0”时，光敏三极管截止，光敏三极管截止，输出出为高高电平平“1”；当；当输入入为高高电平平“1”时，光敏三极管，光敏三极管饱和和导通，通，输出出为低低电平平“0”。若基极有引出。若基极有引出线则可可满足温度足温度补偿、检测调制要求。制要求。这种光耦合器性能种光耦合器性能较好，价格便宜，因而好，价格便宜，因而应用广泛。用广泛。图2.8 大功率输入调理电路第57页/共64页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、

37、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译码器电路等组成组成 图2.9 数字量输出通道结构第58页/共64页2.3.32.3.3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，所以输出必须加装克服反电势的保护二极管输出必须加装克服反电势的保护二极管D D，K K为继电器的为继电器的线圈线圈 图 2.10 功率晶体

38、管输出驱动继电器第59页/共64页2.3.32.3.3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，可使用内部保护二极管件反向击穿，可使用内部保护二极管 图2.11 MC1416驱动7个继电器第60页/共64页2.3.3 2.3.3

39、 数字量输出通道数字量输出通道(2)(2)大功率交流驱动电路大功率交流驱动电路 固态继电器（SSR）是一种四端有源器件如图，输入输出之间采用光电耦合器进行隔离。零交叉电路可使交流电压变化到零伏附近时让电路接通，从而减少干扰。电路接通后，由触发器给出晶闸管器件的触发信号图2.12 固态继电器及用法2.2.输出驱动电路输出驱动电路第61页/共64页2.3.4 2.3.4 数字（开关）量输入数字（开关）量输入/输出通道模板输出通道模板举例举例图图2-19 PCL-7302-19 PCL-730板卡组成框图板卡组成框图(P33)(P33)第62页/共64页 63 程序设计举例程序设计举例：PCL-73

40、0板卡的开关量输入板卡的开关量输入/输出都只需要二输出都只需要二条指令就可以完成。条指令就可以完成。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第63页/共64页感谢您的观看！第64页/共64页