第三章接口
测控系统原理与设计3主机及接口
图3-3-4 软件译码静态显示器接口实例
START:
SETB P1.7
MOV R1,#06H MOV R0,#00H MOV DPTR,#TAB
; 开放显示器传送控制
;字型码首地址偏移量
LOOP:
MOV A,R0 MOVC A,@A+DPTR MOV SBUF,A TI,WAIT TI R0 ;指向下一个字型码 ;关闭显示器传送控制 ;取出字型码 ;发送 ;等待一帧发送完毕
字8的字形代码为813FH，字符M
的字形代码为0A36H。
o n m l k j i h dp × f e d c b a
发光二极管在适当的驱动电流作用下，才能得 到需要的亮度。LED是恒压元件，正向电压一般为 1.2~2.4V。调整驱动电路即选取限流电阻R，应使 LED的工作电流在10~20mA。也可用试验方法， 改变限流电阻，得到适合亮度。发光二极管的驱动 方式有两种。静态驱动方法：对要显示段始终通以 额定电流。动态驱动方法：对要显示段通以矩形脉 冲电流。为保证足够的显示亮度，应施加脉冲电流 幅度为额定电流的数倍。为实现这种显示方式，各 位LED数码管的段选端应并接在一起，由同一个8 位I/O口或锁存器/驱动器控制，而各位数码管的位 选端分别由相应的I/O口线或锁存器控制。
MC14433与8031的接口
A/D接口程序设计
1. 等待延时方式
取数据区首址和 第一个通道地址
启动转换 延时等待 读取数据并存储 数据区指针加1 取下一通道地址
否
全部通道转换结束？ 是
2. 中断方式
主程序 设数据区首址和 第一个通道地址
中断服务程序 读取数据并存储 存储数据 取下一通道地址
消耗功率就越大，且对比度也变差，所以宜采用低频工作。低
第三章-输入输出通道和接口技术
2、常用的采样/保持器 常用的采样/保持器有美国 AD公司的AD582、AD585 、
AD346、AD389和国家半导体公司的LF198/298/398等。 LF198是由双极型绝缘栅场效应管组成的采样/保持器，它
具有采样速度快，保持性能好，精度高等优点。 LF198芯片引脚和原理图如图5-21所示。 LF198芯片引脚的功能如下： （1） VIN：模拟量输入 （2）VOUT： 模拟量输出。
上述转换过程需要用模拟量输入/输出通道来实现。 ● 开关量：如继电器的合上和断开，按钮的按下和松开等。
3
开关量的输入/输出较模拟量简单，计算机只需判断输 入信息是“0”还是“1”，即可知道开关的状态；若控制某个 继电器工作，只需经过输出通道送“0”或“1”即可。
工业现场存在着电、磁、震动、温度变化等干扰，各类 执行器要求的开关电压、功率也不同，因此需要设置输入/ 输出通道进行信息的缓冲、隔离、驱动等措施。
CD4051由电平转换、译码、多路开关组成。 电平转换： CMOS到TTL的转换 3-8译码器：通过对分时控制端A、B、C的状态进行译码来
选择某一路的接通。
18
（三）采样/保持 由传感器检测的模拟信号经过处理后仍是模拟量，要输入
到计算机中，需要进行A/D转换。 由于A/D转换过程需要时间，因此要求输入A/D转换器的信
2
在工业控制过程中，被测参数一般分为模拟量和开关量。 ● 模拟量：如温度、压力、流量、电压和电流等；
由于计算机只能处理数字量，因此对于模拟量需要经过采 集，放大，采样保持，A/D转换等步骤，将模拟量转换为数字 量，才能送入计算机进行运算、分析和处理。
同样的，经过计算机处理后数据常常需要转换成模拟量来 控制执行机构的执行。
第三章 人机接口技术
2
2、计算机控制系统的人机交互通道
2.1人机接口的功能和类型 2.2人机交互通道的特点
（1）能显著降低显示器的功耗，这对电池供电 的便携式数字仪表尤为必要；
（2）能大大减少显示器的外部接线，给安装调 试带来方便；
（3）能采用BCD码多路输出的方式工作，不仅 简化了译码/驱动器的数量，还容易和微型计算 机相连。只要位扫描信号频率足够高，由于人眼 的“视觉暂留”现象，就观察不到闪烁现象。
6
3、显示器原理及接口技术
适合工控机使用的显示器，包括CRT和液晶显示 器、适合单片机控制系统的LED/LCD显示器件等。
3.1 CRT显示器及其接口 3.2 LED显示器件原理及其接口技术 3.3液晶显示器LCD接口技术及其显示原理
7
3.1 CRT显示器及其接口
CRT显示器是计算机控制系统的重要人机对话设 备，通过串行通信接口或视频接口与微机通信， 显示器屏上可直观地显示数据、字符、图形，通 过系统软件和硬件功能，可随时增删、修改和变 换显示内容。
15
LED动态显示方式
I/O (1) dp g f e d c b a dp g f e d c b a dp g f e d c b a dp g f e d c b a
COM D3
COM D2
COM D1
I/O (2)
COM D0
图 7-6 LED动 态 显 示 方 式
16
LED静态显示硬件译码接口电路
第3章 计算机控制系统输入输出接口技术
当用偶地址读AD574时，读出高8位，否则读出低4位。
采集程序如下： MOV DX，Yn OUT DX，AL CALL DELAY MOV DX，Yn AL，DX AH，AL DX, Yn AL，DX
；Yn为偶地址 ；假写外设操作，启动12位A／D转换 ；调用延时100μ s（＞35μ s或转换时间） 的子程序 ； Yn为偶地址 ；读高8位 ； ； Yn为奇地址 ；从数据总线D4～D7位读入低4位
计算机控制技术
AD574A各引脚特性如下：
第3章 计算机控制系统输入输出接口技术
10Vin、20Vin、BIP OFF：模拟电压信号输入线， BIP OFF引脚可接-5V（5V～+5V输入信号）或-10V（-10V～+10V输入信号）。
VDD、VEE：模拟电路电源输入线。
AGND：模拟电路接地线。 VCC：数字电路电源输入线。 DGND：数字电路公共接地线。 REF OUT：内部基准电源输出线。 REF IN：A／D转换基准电压输入线。
ST S
：转换结束输出信号线。
DO0～DO11转换数据输出线， D0最低有效位LSB，D11最高有效位MSB。 CE：片使能信号输入线。
CS ：片选信号输入线。
计算机控制技术
第3章 计算机控制系统输入输出接口技术
R / C ：读、起动转换控制信号输入线，当为高电平时；表示读取A／D转 换数据，当为低电平时，表示起动A／D出接口技术
⑵ 有源I／V变换 如下图所示。 取 R1＝200Ω， R3＝100KΩ， R4＝25KΩ， 则4～20mA输入对应于1～5V的电压 输出。
R2 I + A R4
R1 I
C R3 V
V
R1 R2
第三章数字分量视频接口
数字有效行
最后取样
OH
Y 719 720 721 722
733
CR 360 361
367
CB 360 361
367
数字有效行 第一个取样
863 864 1 2
432
1
432
1
CB 360 Y 719 CR 360 Y 720 CB 361 Y 721 CR 361 Y 722 CB 367 Y 733 CR 367 CB 432 Y 863 CR 432 Y 864 CB 1
即：1111 1111 xx 和 0000 0000 xx不能用于表 示视频数据。 8比特情况下，有254个字用于表示视频数据 10比特情况下，有1016个字用于表示视频数据
二、SDTV 4：2：2数字分量视频接口
1、接口的通用信号格式
（1）视频数据编码特性 视频数据符合ITU-R BT. 601的规定，并满足下 表所规定的场消隐和场识别的定义。
（5）定时基准信号
SAV和EAV的定义与SDTV数字分量接口相同
（6）消隐期中的数据字
与SDTV 4：2：2数字分量接口相同 Y或R,G,B数据字设置为消隐电平，量化等级为10.0h 色差数据字CB,CR设置为消色电平，量化为80.0h
场消隐和场识别定义
V－数字场消隐
场1
开始（V=1） 结束（V=0）
场2
开始（V=1） 结束（V=0）
F－数字场识别
场1
F=0
场2
F=1
奇数场（场1）：312行，场消隐24行 偶数场（场2）：313行，场消隐25行
行号 624 23 311 336
1～312 313～625
（2）视频数据复用结构
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
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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
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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
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第三章 输入输出接口与过程通道
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第三章 输入输出接口与过程通道
12
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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。
第三章 3.2人机接口设备
第三章
（三）微处理器系统 用以实现功能的进一步分散和保证信息处理速度达到规定的要 求。 操作员接口站常采用多处理器结构形式。 操作员接口站常采用多处理器结构形式。如： MAX-1000系统采用了图形处理器 应用处理器和实时处理器； 系统采用了图形处理器、 MAX-1000系统采用了图形处理器、应用处理器和实时处理器； I/A的 WP30操作员站采用主处理器 数字处理器和图形处理器； 操作员站采用主处理器、 I/A的 WP30操作员站采用主处理器、数字处理器和图形处理器； HIACS-3000系统采用了专用的浮点协处理器和图形协处理器 系统采用了专用的浮点协处理器和图形协处理器。 HIACS-3000系统采用了专用的浮点协处理器和图形协处理器。 显示处理设备包括,CRT显示器,液晶显示器,背投显示器, ,CRT显示器 （ 四 ） 显示处理设备包括,CRT显示器,液晶显示器,背投显示器,大 显示器的尺寸,颜色, 屏幕墙挂显示器等 。 显示器的尺寸,颜色,分辨率在不断提高 。 图形显示的几种实现方式： 图形显示的几种实现方式： （ 1）采用普通图形控制卡 （ 2）采用智能图形控制卡 （ 3）采用智能图形
二、ＯＩＳ的操作功能 、ＯＩＳ的操作功能 １）改变过程回路的工作状态。 改变过程回路的工作状态。 操作步骤：选中回路操作站的标签， 操作步骤：选中回路操作站的标签，然后通过击键盘控制区上的 Ａ／Ｍ键即可改变回路的工作状态 键即可改变回路的工作状态。 Ａ／Ｍ键即可改变回路的工作状态。 ２）改变过程控制回路的控制输出。 改变过程控制回路的控制输出。 在手动情况下，由运行人员改变控制输出，去控制现场执行机构。 在手动情况下，由运行人员改变控制输出，去控制现场执行机构。 操作步骤：选中回路操作站的标签， 操作步骤：选中回路操作站的标签，然后通过击键盘控制区上的 ＯＵＴ键即可改变回路控制的输出功能 键即可改变回路控制的输出功能。 ＯＵＴ键即可改变回路控制的输出功能。 ３）改变过程控制回路的设定点值 操作步骤：选中回路操作站的标签， 操作步骤：选中回路操作站的标签，然后通过击键盘控制区上的 ＳＥＴ键即可改变回路控制的设定点值 键即可改变回路控制的设定点值。 ＳＥＴ键即可改变回路控制的设定点值。 ４）在顺序控制中，改变现场的触点、继电器、风机等二位开关 在顺序控制中，改变现场的触点、继电器、 设备的工作状态。 设备的工作状态。 操作步骤：通过击键键盘控制区上的方块键来实现。 操作步骤：通过击键键盘控制区上的方块键来实现。
第三章智能仪器人机接口80739资料
为了求得矩阵式键盘中被按下键的键值，常用的方法有 行扫描法和线路反转法。线路反转法识别键值的速度较快， 但必须借助于可编程的通用接口芯片。
本节介绍两种键盘接口电路及控制软件， 一种是采用编程扫描工作方式的行扫描法来识别键值， 另一种是采用中断工作方式的线路反转法来识别键值。
求键值时要设置行值寄存器和列值寄存器。每扫完一行，若无 键按下，则行值寄存器加上08H；若有键按下，行值寄存器保持 原值，转而求相应的列值。求列值的方法是，将列值右移，每移 位一次列值寄存器加1，直至移出位为低电平为止。最后将行值 和列值相加即得键值。若需要十进制键值，可进行DAA修正。
(4) 为保证按键每闭合一次CPU只做一次处理，程序需等闭合 的键释放后再对其做处理
连击现象可用图(a)所示流 程图的软件方法来解决，
把连击现象加以合理利用， 有时会给操作者带来方便。例 如在某些简易仪器没安排0～9 数字按键，而合理利用连击现 象，只设置一只调整按键，采 用加1（或减1 ）的方法来调整 有关参数。具体实现软件流程 图如图(b)所示，
五、
电子仪器需要用到无锁键、自锁键、互锁键等按键类型
矩阵式键盘结构的特点是把检测线分成两组，一组为行线， 另一组为列线，按键放在行线和列线的交叉点上。m×n矩阵键 盘与主机连接只需要m+n条线，显然，当需要的按键数目大于8 时，一般都采用矩阵式键盘。
交互式键盘结构的特点是，任意两检测线之间均可以放置一 个按键。很显然，交互式键盘结构所占用的检测线比矩阵式还 要少，但是这种键盘所使用的检测线必须是具有位控功能的双 向I/O端口线。
(1) 判是否有键按下。使端口 C所有的行输出均为低电平，然 后从端口A读入列值。如果没有键按下，读入值应为FFH，如果 有键按下，则不为FFH。
chap3 用户接口与交互技术
44
3.6 OpenGL中的菜单功能
菜单注册函数
glutCreateMenu(ProcessMenu);
在菜单中加入菜单项
void glutAddMenuEntry(char *name,
将一个名字压入堆栈（glPushName）
替换名字堆栈的栈顶元素（glLoadName）
将栈顶元素弹出（glPopName）
43
OpenGL实现拾取操作
设臵合适的变换过程
gluPickMatrix(xPick, yPick, widthPick,
heightPick, *vp);
为每个图元分配名字并绘制 切换回渲染模式 分析选择缓冲区中的数据
OpenGL实现拾取操作
设臵拾取缓冲区
void glSelectBuffer(GLsizei n, GLunint
*buff);
进入选择模式
GLint glRenderMode(GLenum mode);
42
OpenGL实现拾取操作
名字堆栈操作
初始化名字堆栈（glInitNames）
检选模式下实现拾取(Pick)的步骤 1. 使用glSelectBuffer()定义图元列表缓冲区，保 存拾取返回的信息； 2. 使用glRenderMode(GL_SELECT)进入检选模式； 3. 使用gluPickMatrix()定义拾取区域； 4. 使用glInitNames() 初始化名称堆栈(Name Stack)； 5. 使用glPushName()保存名称； 6. 使用glPushMatrix()和glPopMatrix()保存场景 坐标； 7. 绘制图形，使用glLoadName() 为每个待选图形 命名并保存相应物体； 8. 使用glRenderMode(GL_RENDER)退出检选模式， 返回渲染模式，并且返回拾取信息。
第三章 IO接口技术及IO通道
查询设备状态标志值的方法有三种： 1．每个设备对应一个状态端口（实际 只有一位，是一个状态触发器），CPU查询 一个设备的状态标志，经判断作出相应的 I/O处理后，再查询、判断、处理下一个设 备。
2．把各个设备的状态标志位集中起来 ，用一个统一的专用状态端口来存放，CPU 一次读取后就可对所有设备的当前标志进行 测试、判断和进入相应处理。 上述两种方法的设备优先级都是由查询 的顺序决定的。
#include <dos.h>; #include <stdio.h>; main ( ) { int i; outportb(0x303,0x89); outportb(0x300,0x55); outportb(0x301,0xAA); i = inputb(0x302); return ; }
处理办法：堆栈指针永远指向堆栈。
3.2.3 DMA控制方式
DMA控制方式的概念： 即直接存储器存取方式，它采用一个 专用的硬件电路DMA控制器（在PC机的主 板上）来控制内存与外设之间的数据交换， 无需CPU介入，从而大大提高了CPU的工 作效率。
DMA控制方式的输入接口电路示意图
DMA控制方式的数据交换过程
开关的闭合与 断开，指示灯的亮 与灭，继电器或接 触器的吸合与释放， 马达的启动与停止， 阀门的打开与关闭 等
开关量输入、输出接口分别如图3-6、图3-7所示
图3-6开关量输入接口
图3-7开关量输出接口
思考：为什么要有输入缓冲器和输出锁存器？
由前可以看出，由缓冲器担当了输入接口，由锁存 器担当了输出接口，此外，常用数字量输入输出接口还 有可编程并行I/O扩展接口。
3.2.2 中断控制方式 中断控制方式的优点: 不仅省去了CPU查询外设状态和等待外 设准备就绪所花费的时间，提高了CPU的工 作效率，而且还满足了外设的实时性要求。
第三章 CAT系统接口-65页精选文档
7．可编程功能
现在的接口芯片基本上都是可编程的，这样在不改动硬件 的情况下，只修改相应助驱动程序就可以改变接口的工作方式， 大大地增加了接口的灵活性和可扩充性。
1．数据缓冲功能
为解决CPU高速与外设低速的矛盾、避免因速度不 一致而丢失数据．接口中一般都设置数据寄存器或锁存 器。称之为数据口。
为了实现CPU与外设之间的联络，接口电路还要提 供寄存器“空”、“满”、“准备好”、“忙”、“闲” 等状态信号。以便向CPU报告接口或外设的工作情况。 称之为状态口。
接口功能（续1）
驱动器可直接使用TTL器件或s型TTL器件。但不能使用LS 型器件，也不能使用NMOS大规模集成电路，因为它们不具备 直接驱动LED灯的能力。即使是TTL器件也只能驱动单个LED 灯，不可再接其他负载或器件，因为LED灯会把TTL的输小嵌 位在一个对其他电路无效的逻辑电平上．使电路不能正常下作。
继电器驱动
换句话说，只有接口了键盘、显示器、打印机计算机 处理的信息才能得以显现；接口了软磁盘和硬磁盘，我们 才可以极大地扩充计算机的存储空间；
计算机只有接口了各种各样的自然界模拟、数字信 号．才能应用到控制与测试等领域，实现机电仪一体化； 将计算机配上接口组成计算机网络、实现信息资源共享， 使社会信息化。
接口功能
计算机
以数字信 号形式传 递和处理
什么是接口
所谓接口(Interface)就是微处理器或微机与外界的连接 部件(电路)，原始数据要通过接口从输入设备送人微机中， 而运算结果要通过接口向输出设备送出去；控制命令通过 接口发出去，现场状态通过接口取进来；这些来往信息都 要通过接口进行变换与传递。
第三章 用户接口与作业调度
优点：实现简单、公平 缺点：没考虑资源利用率和作业的特殊性
2. 短作业优先作业调度算法
基本思想：要求每个用户对自己作业所需耗费的
3.3 交互式作业(Cont.)
终端命令解释程序 提示符$
读入终端命令
分析
No Yes Logout? 建立子进程 后台命令？ Yes 输出子进程号 Yes
记账
终止
内部命令？
No No
处理
等子进程结束
3.4 系统调用(SYSTEM CALL)
系统调用是操作系统提供给软件开发人员的 唯一接口，开发人员可利用它使用系统功能。 OS核心中都有一组实现系统功能的过程（子 程序），系统调用就是对上述过程的调用。
作业的组成
作业由程序、数据和作业说明书三部分组成。 • 作业说明书包括作业基本情况、作业控制、作业 资源要求的描述；它体现用户的控制意图。如： 预计运行时间、要求的资源情况、执行优先级等。
– 作业基本情况：用户名、作业名、编程语言、最大处 理时间等； – 作业控制描述：作业控制方式、作业步的操作顺序、 作业执行出错处理； – 作业资源要求描述：处理时间、优先级、内存空间、 外设类型和数量等；
. 3 响应比高者优先作业调度算法
基本思想：在进行作业调度时，先计算每个
作业当时的响应比：
响应比 = ( 已等待时间 ) / ( 所需CPU时间 )
然后从中挑选出响应比最高的作业作为调度的对
象。
– 优点: 公平，吞吐率大 – 缺点: 增加择最高的作业。优先数
03-第3章 AUX接口和串口配置
通用路由平台VRP 操作手册接入分册目录目录第3章 AUX接口和串口配置.................................................................................................... 3-13.1 简介.................................................................................................................................... 3-13.1.1 AUX接口简介.......................................................................................................... 3-13.1.2 同步串口简介........................................................................................................... 3-13.2 配置AUX接口 ................................................................................................................... 3-23.2.1 建立配置任务........................................................................................................... 3-23.2.2 配置链路建立方式 ................................................................................................... 3-33.2.3 配置电平检测功能 ................................................................................................... 3-33.2.4 配置对内自环........................................................................................................... 3-43.3 配置同步串口 ..................................................................................................................... 3-43.3.1 建立配置任务........................................................................................................... 3-43.3.2 配置链路层协议类型................................................................................................ 3-53.3.3 配置波特率 .............................................................................................................. 3-53.3.4 配置时钟翻转........................................................................................................... 3-63.3.5 配置DCD或DSR信号检测 .................................................................................... 3-63.3.6 配置识别X.21电缆.................................................................................................. 3-73.3.7 配置MTU ................................................................................................................ 3-73.3.8 配置对内自环........................................................................................................... 3-83.3.9 检查配置结果........................................................................................................... 3-83.4 AUX接口配置举例............................................................................................................. 3-8第3章 AUX接口和串口配置下表列出了本章所包含的内容。
微型计算机控制系统课件第3章 输入输出接口及输入输出通道
除缓冲器和锁存器外，还有一类既有缓冲功能又有锁存功 能的器件，Intel公司8255A可编程并行I/O扩展接口芯片就是 这样的器件。8255A与工业控制计算机（ISA）总线的连接如 图3-5所示。8255A有三个可编程的8位输入输出端口A、B和 C，内部有一个控制寄存器。通过向控制寄存器写入控制字定 义A、B、C端口的数据传输方向（输入或输出）。图中 ATF16V8作译码器用。
数字量输入接ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ原理图
数字量输出接口原理图
输入输出接口设计
输入接口是输入通道与工业控制机总线之间的桥梁，输出接口是输出通道与工业控制机总线之间 的桥梁。下图是由缓冲器和译码器组成的数字量输入接口示例，以及锁存器和译码器组成的数字量输 出接口示例。
数字量输入接口示例
数字量输出接口示例
输入输出接口设计
S1=/A9+/A8+A7+A6+A5+A4+A3+A2 Y0=AEN+S2
输入输出接口与输入输出通道 数据信息的输入输出控制方式 数字量/模拟量输入输出通道的基本组成
基于板卡的输入输出接口与通道的设计
基于计算机通讯接口的输入输出接口与通道的 设计
3机电一体化第三章接口技术
第三章 接口技术第一节 概 述一、接口定义及作用如第一章所述，机电一体化产品或系统由机械本体、检测传感系统、电子控制单元、执行器和动力源等部分组成，各子系统又分别由若干要素构成。
若要将各要素、各子系统有机地结合起来，构成一个完整的机电一体化系统，各要素、各子系统之间需要进行物质、能量和信息的传递与交换，如图3-1所示。
为此，各要素和子系统的相接处必须具备一定的联系条件，这个联系条件，通常被称为接口，简单地说就是各子系统之间以及子系统内各模块之间相互联接的硬件及相关协议软件。
因此，也可以把机电一体化产品看成是由许多接口将组成产品的各要素的输入/输出联系为一体的机电系统。
从某种意义上讲，机电一体化产品的设计， 就是在根据功能要求选择了各要素后，所进行的接口设计。
从这一观点出发，机电一体化产品的性能很大程度上取决于接口的性能，即各要素和各子系统之间的接口性能是机电一体化系统性能好坏的决定性因素。
因此，接口设计是机电一体化产品设计的关键环节。
图 3-1 接口在机电一体化系统中的作用二、接口的分类和特点从不同的角度及工作特点出发，机电一体化系统的接口有多种分类方法。
根据接口的变换和调整功能，可将接口分为零接口、被动接口、主动接口和智能接口；根据接口的输入/输出对象，可将接口分为机械接口、物理接口、信息接口与环境接口等；根据接口的输入/输出类型，可将接口分为数字接口、开关接口、模拟接口和脉冲接口。
本章根据接口所联系的子系统不同，以信息处理系统( 微电子系统)为出发点，将接口分为人机接口与机电接口两大类，对各子系统内部接口不作具体介绍。
人机接口实现人与机电一体化系统的信息交流、信息反馈，保证对机电一体化系统的实时监测、有效控制；由于机械与电子系统工作形式、速率等存在极大的差异，机电接口还起着调整、匹配、缓冲的作用。
人机接口又包括输入接口与输出接口两类。
通过输入接口，操作者向系统输入各种命令及控制参数，对系统运行进行控制；通过输出接口，操作者对系统的运行状态、各种参数进行监测，按照信息和能量的传递方向，机电接口又可分为信息采集接口（传感器接口）与控制输出接口。
接口考试试题第3章(输入输出和接口)
一、选择题1．CPU与接口之间采用的信息传送方式包括（）。
A．查询方式、中断方式、编程方式B．编程方式、DMA方式、查询方式C．DMA方式、查询方式、中断方式D．中断方式、编程方式、DMA方式C4．CPU与接口之间采用中断方式，是为了（）。
A．提高CPU的速度B．提高CPU的工作效率C．加快中断程序的运行D．程序可以嵌套B5．在微机系统中，I/O接口位于（）之间。
A．主机和总线B．总线和I/O设备C．主机和I/O设备D．CPU和内存储器B7.主机与外设传送数据时，采用（），CPU的效率最高。
A.程序查询方式B.中断方式C.DMA方式D.同步方式C9.中断向量可以提供（）A. 被选中设备的起始地址B.传送数据的起始地址C.中断服务程序的入口地址D.主程序的断点地址C11.在DMA方式传送数据时，控制传送的是（）。
A CPU B硬件控制器 C 软件 D CPU加软件B 313.传送数据时，占用CPU时间最长的传送方式是（）。
A 查询B 中断C DMAD 上述三种一样A14.微型计算机输入输出的控制方式有4种，其中实时性强，效率高的控制方式是（）。
A 无条件传送B 程序查询C 中断D DMAC15.在输入输出方式的控制方式中，传递速度最快的方式是（）。
Ａ无条件传送Ｂ程序查询 C 中断传送 D DMA 传送D17. 8086微处理器可寻址的最大I/O空间为（）。
A 1MB B 640KBC 64KBD 1KBC19.采用中断方式进行Ｉ/Ｏ操作是外设在处理信息时，CPU是处于（）。
A 串行工作B 并行工作C 交替工作D 部分重叠工作B22.接口中的数据端口、状态端口和控制端口是（）。
A 都是双向端口B 分别为双向端口、输出端口和输入端口C 分别为双向端口、输入端口和输出端口D 分别为输入端口、输入端口和输出端口C二、填空题1．I/O接口的基本功能包括（）功能、（）功能、（）功能和（）功能四种。
数据缓冲，寻址，信号转换，提供控制逻辑和状态信号（顺序可变）2．当不同的端口共用同一个地址时，可采用以下三种方法区分：（）、（）和（）。
操作系统-第3章 操作系统提供的用户接口
时间
（分钟）
8：00
120
8：00
8：50
50
10：00
9：00
10
10：50
9：50
20
11：00
作业平均周转时间 T = 112.5
作业带权平均周转时间 W = 4.975
结束时间
10：00 10：50 11：00 11：20
周转时间 （分钟）
120 120 120 90
450
带权周转 时间
1 2.4 12 4.5
作业带权平均周转时间 W = 4.075
结束时间
10：00 11：00 10：10 11：20
周转时间 （分钟）
120 70 70 90
350
带权周转 时间
1 1.4 7 4.5
16.3
3.5 特权指令和非特权指令
1、计算机的指令系统 1）、数据处理类 2）、转移类指令 3）、数据传送类指令 4）、移位与字符串指令 5）、I/O类指令
“编译”、“连接装配”、“运行”
3. 作业流
典型的作业步
源程序
库函数 子程序
动态库函数 输入数据
编译
目标 连接装配
程序
目标
段
程序
运行
计算结果
3.2作业管理的功能
3.2.1作业管理的基本功能 1、作业调度
多道程序下，系统中同时有多个作业， 这就产生了各个作业如何合理共享系统 资源的问题，系统应该在多个作业中按 照一定策略选取若干个作业，为其分配 资源，让它们同时执行。这就是作业调 度。
3.2.2作业的状态及其转换
1、提交状态 2、后备状态 3、执行状态 4、完成状态
进入状态
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11
—计算机控制系统—
3-1-1 8位转换器芯片DAC0832（2）
• DAC0832内部原理框图
（MSB）
DI 7
D Q 8位 输入 寄存器
Q 8位 DAC 寄存器
D
VREF 8位 DAC 转换器
IOUT2
IOUT1
DI 0 （LSB） ILE
LE1
LE2
RFB AGND
CS WR1 XFER WR2
1
—计算机控制系统—
本章主要内容
模拟量输出接口 模拟量输入接口 开关量输入输出接口 人机接口
2013-7-14
第三章 计算机输入输出接口技术
2
—计算机控制系统—
第一节 Unit 1 模拟量输出接口 Analog Output Interface
2013-7-14
第三章 计算机输入输出接口技术
2013-7-14
第三章 计算机输入输出接口技术
29
—计算机控制系统—
3-2 模拟量输入接口
• 模拟量输入接口（又称为A/D通道） • 模拟量输入接口的组成
– – – – – 多路模拟切换开关 前臵放大器 采样保持器 模／数转换器（A/D） 控制电路等
• A/D转换器的性能指标类似于D/A转换器
2013-7-14 第三章 计算机输入输出接口技术 30
2013-7-14
第三章 计算机输入输出接口技术
20
—计算机控制系统—
3-1-2 12位D/A转换器接口
• 若用8位数据线（D0~D7）来传送
– CPU须分两次传送12位被转换数 – 将D/A转换的12位数据分成高4位和低8 位，低8位通过数据线直接传送，高4位 是借助地址译码空闲的地址线A8~A11 来 实现 • 若采用16位或16位以上的CPU时，可以一 次性的将12位数据传送给D/A转换器
– 缺点是使用较多的光电电耦合器等元器件， 成本高。
2013-7-14 第三章 计算机输入输出接口技术 24
—计算机控制系统—
3-1-3 D/A转换模板的标准化设计
• D/A转换模板的设计原则
– – – – 硬件与软件的结合 安全可靠 性能与经济的统一 通用性
• 符合总线标准 • 用户可任意选择接口地址：由基址和片址组成 • 用户可任意选择输出方式：电流或电压输出
3-1-2 8位D/A转换器接口（1）
• 8位D/A转换器接口电路示意图
数 据 线
电压输出
控制线
数据缓冲
地 址 线
3:8地址译码
2013-7-14
第三章 计算机输入输出接口技术
19
—计算机控制系统—
3-1-2 8位D/A转换器接口（2）
• D0~D7是从CPU过来的8位数据线，也即是 需要被转换的数据 • 数据线驱动74LS244 • 三—八译码器74LS138 • VOUT输出对应的模拟电压
• AD7543是CMOS单片串行输入D/A转换电 路，其数字量输入端仅有一条引线，12位数 字量由高位到低位逐次一位位输入
• AD7543的组成
– 一个12位串行输入并行输出移位寄存器 – 12位输入寄存器 – 12位D/A转换电路
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第三章 计算机输入输出接口技术
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—计算机控制系统—
—计算机控制系统—
第三章
计算机的输入输出接口技术 Input & Output Interface of Computer
Automation Research Institute, Beijing University of Chemicaol Technology
2013-7-14
第三章 计算机输入输出接口技术
2013-7-14 第三章 计算机输入输出接口技术 13
—计算机控制系统—
3-1-1 12位转换器芯片DAC1210（1）
• 与8位DAC0832的2点区别
– 分 辨 率 为 12 位 ， 有 12 条 数 据 输 入 线 （DI0~DI11），采用24脚双立直插式封装。 – 可用字节控制信号BYTE1/2控制数据的输入 • 该信号为高电平时，12位数据（DI0~DI11） 同时存入第一级的两个输入寄存器； •当该信号为低电平时，只将低4位数据 （DI0~DI3）存入低4位输入寄存器。
当LE1=1时，Q=D 当LE1=0时，锁存数据
DGND VCC
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第三章 计算机输入输出接口技术
12
—计算机控制系统—
3-1-1 8位转换器芯片DAC0832（3）
• 8位转换器芯片DAC0832引脚主要功能
– DI0~DI7：数据输入线 – ILE、CS和WR1 同时有效时，输入寄存器的输 出端Q跟随输入端D的电平变化而变化；当LE1 端为低电平“0”时，原D端输入数据被锁存于Q 端，D端电平的变化不影响Q端 – 当WR2 和XFER同时有效时，DAC寄存器LE2 端为高电平“1”，此时将第一级８位输入寄存 器Q端的状态锁存到第二级8位DAC寄存器中， 以便进行D/A转换。
2013-7-14
第三章 计算机输入输出接口技术
5
—计算机控制系统—
3-1-1 D/A转换器原理及器件（1）
• D/A转换器工作原理
– 输入的数字量是二进制代码按数位的组合， 如任一个8位数
DATA= D020+ D121+ D222+ D323+ D424+ D525+ D626+ D727
其中，Di = 0或1，20，21，…，27分别为对应数位 的权码。D/A转换要将数字量转换成模拟量，必须先 把每一位代码按其“权”的大小转换成相应的模拟量， 然后将各模拟分量相加，其总和就是与数字量相应的 模拟量。
第三章 计算机输入输出接口技术
22
—计算机控制系统—
3-1-2 D/A转换器接口的隔离技术（1）
• 隔离的必要性 • 光电耦合器
– 由发光二极管和光敏三极管封装而成，具有类似 普通三极管的输入-输出特性
• 模拟信号隔离
– 利用光电耦合器的线性区，可既满足了转换的隔 离，又实现电压／电流变换
• 数字信号隔离
第三章 计算机输入输出接口技术
2013-7-14
25
—计算机控制系统—
3-1-3 D/A转换模板的设计举例（1）
• D/A转换模板的设计步骤
– – – – 确定性能指标 设计电路原理图和选择集成电路芯片 设计和制造电路印刷板 焊接和调试电路板
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第三章 计算机输入输出接口技术
26
—计算机控制系统—
2013-7-14
第三章 计算机输入输出接口技术
14
—计算机控制系统—
3-1-1 12位转换器芯片DAC1210（2）
• DAC1210原理框图
（MSB）
DI 11 DI 10 DI 9 DI 8 DI 7 DI 6 DI 5 DI 4
D
Q
D
Q
VREF IOUT2 12位 D/A 转 换 器
IOUT1
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第三章 计算机输入输出接口技术
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—计算机控制系统—
3-1-1 D/A转换器芯片介绍
• D/A转换器的种类
– 按数字量输入方式，有
• 并行输入和串行输入
– 按模拟量输出方式
• 电流输出和电压输出
– 按D/A转换的分辩率
• 低分辩率、中分辩率和高分辩率
2013-7-14
第三章 计算机输入输出接口技术
3-1-1串行输入D/A转换器AD7543（2）
• AD7543原理框图
SRI 12位 串行 输入 移位寄 存器 12位 DAC 寄存 器 12位 D/A 转换 器 VREF IOUT2 IOUT1
STB4 STB3 STB2 STB1 LD1 LD2 CLR
RFB AGND
DGND
VCC
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2013-7-14
第三章 计算机输入输出接口技术
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—计算机控制系统—
3-1-2串行输入12位D/A转换接口
• 串行输入式D/A转换器具有接线少、易隔离、 能远传等优点，可以很方便地与CPU连接。
数据输入 清D/A 移位信号 启动信号 电压输出
串行输入、12位D/A转换接口电路示意图
2013-7-14
– 利用光电耦合器的开关特性，实现数字信号隔离。
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第三章 计算机输入输出接口技术
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—计算机控制系统—
3-1-2 D/A转换器接口的隔离技术（2）
• 模拟信号隔离 – 只使用少量的光电耦合器，成本低；
– 但调试困难，若光电耦合器挑选不合适， 将会影响转换的精度和线性度。 • 数字信号隔离 – 调试简单，不影响转换的精度和线性度；
BSn-2
R
A VOUT
BS0
BSn-1
0 1
0 1
0 1
0 1
0 1
VREF（基准电压）
20
21
2n-3
2n-2
2n-1
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第三章 计算机输入输出接口技术
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—计算机控制系统—
3-1-1 D/A转换器原理及器件（4）
• D/A转换器性能指标
– – – – – 分辨率 稳定时间（又称转换时间） 绝对精度 相对精度 线性误差
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3-1-1 8位转换器芯片DAC0832（1）
• 主要组成部分
– 8位输入寄存器 – 8位DAC寄存器 – 采用T型电阻网络的8位D/A转换器 – 以及输入控制电路 • 分辨率为8位，电流输出，稳定时间1微秒 (μs)，20脚双列直插式封装。