計算機控制技術(shù)第2章ppt課件.ppt

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1、第二章輸入輸出接口與過程通道2.1數(shù)字量輸入輸出通道2.2A/D轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)2.3模擬量輸入通道2.4D/A轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)2.5模擬量輸出通道2.6硬件抗干擾技術(shù)2.1數(shù)字量輸入輸出通道一、數(shù)字量輸入輸出接口技術(shù)1、數(shù)字量輸入接口設(shè)片選端口地址為port可用下列指令完成取數(shù)：MOVDX，portINAL，DX三態(tài)門緩沖器74LS244用來隔離輸入和輸出線路，在兩者之間起緩沖作用。74LS244有8個通道可輸入8個開關(guān)狀態(tài)圖2.1數(shù)字量輸入接口概念:接口、過程通道、過程通道的組成2.1數(shù)字量輸入輸出通道2、數(shù)字量輸出接口片

2、選端口地址為port完成數(shù)據(jù)輸出控制的指令為：MOVAL，DATAMOVDX，portOUTDX，AL74LS273有8個通道可輸出8個開關(guān)狀態(tài)并可驅(qū)動8個輸出裝置圖2.2數(shù)字量輸出接口2.1數(shù)字量輸入輸出通道二、數(shù)字量輸入通道1、數(shù)字量輸入通道的結(jié)構(gòu)主要由輸入調(diào)理電路、輸入緩沖器、輸入地址譯碼器等組成，如圖2.3：圖2.3數(shù)字量輸入通道結(jié)構(gòu)2、輸入調(diào)理電路（1）小功率輸入調(diào)理電路圖示為從開關(guān)、繼電器等接點輸入信號的電路。將開關(guān)動作轉(zhuǎn)換成TTL電平信號與計算機相連。圖（a）采用積分電路消除開關(guān)抖動的方法圖（b）為R-S觸發(fā)器消除開

3、關(guān)兩次反跳的方法圖2.4小功率輸入調(diào)理電路2.1數(shù)字量輸入輸出通道（2）大功率輸入調(diào)理電路在高壓和低壓間用光電耦合器進行隔離圖2.5大功率輸入調(diào)理電路三、數(shù)字量輸出通道1、數(shù)字量輸出通道的結(jié)構(gòu)主要由輸出鎖存器、輸出驅(qū)動電路、輸出口地址譯碼器電路等組成圖2.6數(shù)字量輸出通道結(jié)構(gòu)2.1數(shù)字量輸入輸出通道2、輸出驅(qū)動電路（1）小功率直流驅(qū)動電路a、功率晶體管輸出驅(qū)動繼電器電路因負載呈電感性，所以輸出必須加裝克服反電勢的保護二極管D，J為繼電器的線圈圖2.7功率晶體管輸出驅(qū)動繼電器b、達林頓陣列輸出驅(qū)動繼電器電路MC1416是達林頓陣列驅(qū)

4、動器內(nèi)含7個達林頓復(fù)合管，每個管的電流都在500mA以上，截止時承受100V電壓。為了防止組件反向擊穿，可使用內(nèi)部保護二極管圖2.8MC1416驅(qū)動7個繼電器2.1數(shù)字量輸入輸出通道（2）大功率交流驅(qū)動電路固態(tài)繼電器（SSR）是一種四端有源器件如圖，輸入輸出之間采用光電耦合器進行隔離。零交叉電路可使交流電壓變化到零伏附近時讓電路接通，從而減少干擾。電路接通后，由觸發(fā)器給出晶閘管器件的觸發(fā)信號圖2.9固態(tài)繼電器及用法2.2模擬量輸入通道2.2.1、模擬量輸入通道的組成圖2.10模擬量輸入通道的組成結(jié)構(gòu)由圖可知，模擬量輸入通道一般由I

5、/V變換，多路轉(zhuǎn)換器，采樣保持器，A/D轉(zhuǎn)換器，接口及控制邏輯等組成2.3模擬量輸入通道2.2.2、I/V變換變送器輸出的信號為0~10mA或4~20mA的統(tǒng)一信號,需要經(jīng)過I/V變換變成電壓信號后才能處理1、無源I/V變換無源I/V變換主要是利用無源器件電阻來實現(xiàn)，并加濾波和輸出限幅等保護措施，如圖2.11所示圖2.11無源I/V變換電路2、有源I/V變換有源I/V變換主要是利用有源器件運算放大器，電阻組成如圖2.12所示圖2.12有源I/V變換電路2.2模擬量輸入通道2.2.3、多路轉(zhuǎn)換器多路轉(zhuǎn)換器又稱多路開關(guān),多路開關(guān)是用來

6、切換模擬電壓信號的鍵元件。利用多路開關(guān)可將各個輸入信號依次地或隨機地連接到公用放大器或A/D轉(zhuǎn)換器上。常用的多路開關(guān)有CD4051。它是單端的8通道開關(guān)，有三根二進制的控制輸入端和一根禁止輸入端INH(高電平禁止)。片上有二進制譯碼器，可由A、B、C三個二進制信號在8個通道種選擇一個，使輸入和輸出接通。而當(dāng)INH為高電平時，不論A、B、C為何值，8個通道均不通。2.13CD4051原理圖2.2模擬量輸入通道2.2.4、采樣、量化及常用的采樣保持器1、信號的采樣按一定的時間間隔T，把時間上連續(xù)和幅值上也連續(xù)的模擬信號，轉(zhuǎn)變成在時刻0

7、，T，2T，…kT的一連串脈沖輸出信號的過程稱為采樣過程.采樣信號是一個離散的模擬信號.采樣周期:T采樣寬度:?香農(nóng)采樣定理:f≥2fmax實際應(yīng)用:f≥(5～10)fmax2.14信號的采過程2、量化所謂量化，就是采用一組數(shù)碼（如二進制碼）來逼近離散模擬信號的幅值，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。將采樣信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的過程稱為量化過程，執(zhí)行量化動作的裝置是A/D轉(zhuǎn)換器。字長為n的A/D轉(zhuǎn)換器把Ymin～Ymax范圍內(nèi)變化的采樣信號，變換為數(shù)字0～2n-1，其最低有效位（LSB）所對應(yīng)的模擬量q稱為量化單位。2.3模擬量輸入通道例:12位

8、A/D轉(zhuǎn)換器,V=10.24V2410.mvq502122.==2.3模擬量輸入通道3、采樣保持器(1)孔徑時間和孔徑誤差的消除在模擬量通道中，A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量總需要一定的時間，完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需要的時間稱之為孔徑時間。對于模