计算机控制-输入输出
简述计算机控制系统基本组成
简述计算机控制系统基本组成计算机控制系统是指对计算机硬件和软件进行有效管理、协调和控制的系统，以实现计算机正常运行和完成特定任务。
计算机控制系统的基本组成包括以下几个方面：1. 中央处理器（Central Processing Unit, CPU）：-功能：CPU是计算机的大脑，负责执行指令、进行算术和逻辑运算。
-组成：包括控制单元（Control Unit）和算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit）。
2. 存储器（Memory）：-功能：存储器用于存放程序和数据，分为主存储器（RAM）和辅助存储器（如硬盘、固态硬盘）。
-作用：主存储器用于存放当前运行的程序和数据，辅助存储器用于永久性存储数据和程序。
3. 输入设备（Input Devices）：-功能：输入设备用于向计算机输入数据，例如键盘、鼠标、触摸屏等。
-作用：通过输入设备，用户可以与计算机进行交互，向计算机提供操作指令和数据。
4. 输出设备（Output Devices）：-功能：输出设备用于将计算机处理的结果显示给用户，例如显示器、打印机、音响等。
-作用：通过输出设备，计算机可以向用户呈现运算结果、图形、声音等信息。
5. 系统总线（System Bus）：-功能：系统总线是连接计算机内部各个组件的数据通道，包括地址总线、数据总线和控制总线。
-作用：系统总线负责在各个硬件组件之间传递数据、地址和控制信号。
6. 输入/输出控制器（I/O Controller）：-功能：输入/输出控制器负责管理输入和输出设备的数据传输。
-作用：控制器将数据从输入设备传输到主存储器，或者将主存储器中的数据传输到输出设备。
7. 系统时钟（System Clock）：-功能：系统时钟用于同步计算机中的各个部件的工作。
-作用：时钟信号驱动CPU执行指令，确保各个部件协调一致地工作。
8. 操作系统（Operating System）：-功能：操作系统是计算机控制系统的核心，负责管理和协调计算机硬件和软件资源，提供用户界面和执行应用程序的环境。
掌握计算机中的输入输出操作
掌握计算机中的输入输出操作计算机是现代社会中不可或缺的一部分，它可以实现各种功能，从处理大量数据到提供娱乐和媒体内容。
要完全掌握计算机使用的技能，了解输入输出操作是至关重要的。
本文将介绍计算机中的输入输出操作的概念、方法和应用。
一、什么是计算机中的输入输出操作计算机中的输入输出操作（Input/Output，简称I/O）是指计算机与外部设备之间的数据交互过程。
用户可以通过输入设备向计算机传输数据，而计算机则通过输出设备将结果或信息呈现给用户。
输入输出操作是计算机系统中的基本组成部分，它使得计算机能够与外部世界进行交流与互动。
二、计算机中的输入操作1. 键盘输入：键盘是计算机最基本的输入设备之一，它通过按键的方式向计算机输送数据。
用户可以通过键盘输入文字、数字、符号等信息。
2. 鼠标输入：鼠标可以通过手指的移动和点击操作向计算机传递指令和数据。
鼠标可以控制光标在计算机屏幕上进行定位、选中和操作。
3. 扫描仪输入：扫描仪可以将纸质文件或图片等物理形式的信息转换为计算机能够理解的数字数据。
扫描仪广泛应用于文档数字化、图像处理等领域。
4. 传感器输入：计算机可以通过传感器接收来自外部环境的信息，如温度、湿度、光强等。
传感器可以帮助计算机实现自动化控制和监测。
三、计算机中的输出操作1. 显示器输出：显示器是计算机输出设备的主要形式，它可以通过屏幕显示文字、图像和视频等信息。
显示器通常分为液晶显示器、LED显示器等多种类型。
2. 打印机输出：打印机可以将计算机中的文字、图像等信息输出到纸质媒体上。
打印机的种类有很多，包括喷墨打印机、激光打印机等。
3. 喇叭输出：计算机可以通过喇叭或音箱输出声音，实现音频播放和多媒体应用。
音频输出常用于音乐、电影和游戏等场景。
4. LED指示灯输出：计算机设备上的LED指示灯可以向用户显示设备的工作状态，如电源指示灯、硬盘运行指示灯等。
四、输入输出操作的应用1. 文字处理：通过键盘输入文字，然后通过显示器输出文字，实现对文档的编辑、存储和分享等功能。
计算机控制系统的组成
计算机控制系统的组成计算机控制系统是指利用计算机进行控制的系统，它由计算机硬件、软件和控制对象三部分组成。
计算机控制系统具有高精度、高速度、高可靠性、自动化程度高等优点，已广泛应用于工业、农业、交通、医疗、航空、航天等领域。
一、计算机硬件计算机硬件是计算机控制系统的基础，包括中央处理器、存储器、输入输出设备、通信设备等。
中央处理器是计算机的核心部件，它负责执行指令、控制计算机的运行。
中央处理器的性能越高，计算机的处理速度越快，计算机控制系统的响应速度也越快。
存储器是计算机用来存储程序和数据的设备，包括随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
随机存储器是一种易失性存储器，它的数据在断电后会丢失，只读存储器是一种非易失性存储器，它的数据在断电后不会丢失。
输入输出设备是计算机与外部世界交换数据的接口，包括键盘、鼠标、显示器、打印机等。
输入输出设备的性能越高，计算机与外部世界交换数据的速度越快，计算机控制系统的响应速度也越快。
通信设备是计算机用来进行数据通信的设备，包括调制解调器、网卡等。
通信设备的性能越高，计算机之间数据通信的速度越快，计算机控制系统的响应速度也越快。
二、计算机软件计算机软件是计算机控制系统的灵魂，它由系统软件和应用软件两部分组成。
系统软件是计算机控制系统的基本软件，包括操作系统、数据库管理系统、网络管理系统等。
操作系统是计算机控制系统的核心软件，它负责管理计算机的硬件资源和提供服务，使得应用软件能够运行。
数据库管理系统是用来管理和维护数据库的软件，它提供了数据的存储、查询、更新等功能。
网络管理系统是用来管理和维护计算机网络的软件，它提供了数据通信、数据共享等功能。
应用软件是计算机控制系统的具体应用软件，包括工业控制软件、医疗软件、交通管理软件等。
工业控制软件是用来控制工业生产过程的软件，它可以实现自动化生产、提高生产效率、降低生产成本。
医疗软件是用来管理医疗信息的软件，它可以实现医疗信息的共享、查询、更新等功能。
计算机控制-输入输出
D/A . 机
电路
D/A
通道n
（a）多D/A结构
主 机
接 口 电 路
D/A
多 路
采样 保持器
开
…… .
关
.
采样
通道1 通道n
保持器
（b）共享D/A结构
图2.2 模拟量输出通道的两种基本结构形式
2.1.3 开关量（数字量）输入通道的基本结构
开关量输入通道又称为数字量输入通道，该通道的任务是 把被控对象的开关状态信号（或数字信号）送给计算机、或把 双值逻辑的开关量变换为计算机能够接收的数字量送给计算机， 简称DI通道。它的结构形式如图2.3所示。
⑵ 12位D/A转换器与系统总线的接口
12位D/A转换器与系统总线的接口电路如图2.19所示，该电路 采用12位D/A转换芯片DAC1210、输出放大器、地址译码器等组成。 端口地址译码器译出、、 三个口地址，设为200H、201H、202H，这 三个口地址用来控制DAC1210工作方式和进行12位的D/A转换。
PC D0
总线 A5 A9 A8 A7 A6
AEN A4 A3 A2 A1 A0
IOW
74LS138
G1 Y0 Y1
GA Y2 Y3
GB Y4 C Y5 B Y6 A Y7
DI7 DI6 DI5 DI4 DI3 DI2 DI1 DI0
+5V ILE
CS
DQ
8位 输入 寄存器
DQ
8位 DAC 寄存器
Rfb
共享D/A结构的模拟量输出通道中的D/A转换器只起数字信号到 模拟信号的转换作用，信号保持功能靠采样保持器完成。这是一种 模拟保持方式，微机对通路i（i=1，2，...，n）的控制信号被D/A 转换器转换为模拟形式后，由采样保持器将其记忆下来，并保持到 下一次控制信号的到来。多D/A形式输出速度快、工作可靠、精度 高，是工业控制领域普遍采用的形式。
计算机控制系统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
2.4.1 模拟量输入通道的组成
2.4.2 信号调理和I/V变换
1.信号调理电路 信号调理电路主要通过非电量的转换、信号 的变换、放大、滤波、线性化、共模抑制及隔离 等方法，将非电量和非标准的电信号转换成标准 的电信号。信号调理电路是传感器和A/D之间以 及D/A和执行机构之间的桥梁，也是测控系统中 重要的组成部分。 （1）非电信号的检测-不平衡电桥 （2）信号放大电路 1)基于ILC7650的前臵放大电路
VOUT 2
D n 2
R3 R3 D ( VREF VOUT1 ) VREF ( n1 1) R1 R2 2
2.5.4 V/I变换
1.集成V/I转换器ZF2B20
2.集成V/I转换器AD694
2.5.5 模拟量输出通道模板举例
图2-47 PCL-726板卡组成框图
2. D/A 转换程序流程 D/A 转换程序流程如下（以通道1为例）： （1）选择通道地址n=1（n=1～6）。 （2）确定D/A高4位数据地址（基地址+00）。 （3）臵 D/A高4位数据(D3～DO 有效 )。 （4）确定D/A低8位数据地址（基地址+01）。 （5）臵 D/A低8位数据并启动转换。 3. 程序设计举例 PCL-726 的D/A 输出、数字量输入等操作均不需要状态查询，分辨率为12位， 000H～0FFFH分别对应输出0%～100%，若输出50%，则对应的输出数字量为7FFH， 设基地址为220H，D/A通道l输出50%的程序如下： C语言参考程序段如下： outportb ( 0x220 , 0x07 ) // D/A 通道l 输出50% outportb ( 0x221 , 0xff ) 汇编语言参考程序如下：（基地址为220H ）： MOV AL， 07H ；D/A 通道l 输出50% MOV DX， 0220H OUT DX， AL MOV DX， 0221H MOV AL， 0FFH
计算机控制系统知识点
计算机控制系统知识点一、计算机控制系统的定义计算机控制系统是一种利用计算机技术进行控制的系统，通过计算机对被控制对象进行监测、分析、控制和调度，实现自动化生产和运行。
计算机控制系统广泛应用于工业生产中的自动化设备、交通运输系统、医疗设备等领域。
二、计算机控制系统的组成1. 控制器：控制器是计算机控制系统的核心部件，负责对整个系统进行控制和监测。
控制器通常由计算机主机、输入输出设备、运算器、存储器等组成。
2. 输入输出设备：输入设备用于将外部系统中的数据传输到计算机控制系统中，输出设备则将计算机处理后的数据传输到外部系统中。
3. 运算器：运算器是计算机控制系统的“大脑”，负责进行各种数学运算和逻辑运算。
4. 存储器：存储器主要用于存储程序和数据，包括内存和外存两种形式。
三、计算机控制系统的工作原理计算机控制系统通过输入设备获取外部信息，经过运算和逻辑判断后，通过输出设备输出控制指令，实现对被控制对象的自动控制。
整个过程中，计算机控制系统需要经历输入、运算、输出三个基本过程。
四、计算机控制系统的应用1. 工业生产领域：计算机控制系统广泛应用于各种自动化生产设备中，提高了生产效率和生产质量。
2. 交通运输领域：交通信号灯、地铁列车调度系统等都是计算机控制系统的应用案例，提高了交通运输效率和安全性。
3. 医疗设备领域：医用X射线机、B超仪、电子胃镜等医疗设备都采用了计算机控制系统，提高了医疗诊断的准确性和效率。
五、计算机控制系统的发展趋势随着计算机技术的不断发展和进步，计算机控制系统将更加智能化、网络化和集成化。
未来，计算机控制系统将更加便捷、高效、智能，为人类社会的发展和进步提供更大的帮助和支持。
(计算机控制技术)第4章计算机过程输入输出通道
03
输出通道技术
模拟量输出通道
模拟量输出通道的作用是将计 算机输出的数字信号转换为模 拟信号，以驱动各种执行机构
。
常见的模拟量输出通道有电压 输出型和电流输出型两种，它 们通过不同的方式将数字信号
转换为模拟信号。
电压输出型模拟量输出通道的 优点是电路简单、成本低，适 用于输出信号较小、对精度要 求不高的场合。
03
输出通道的驱动能力是指其能够驱动执行机构或控制设备的能力，包 括最大输出电压、最大输出电流等参数。
04
选择具有足够驱动能力的输出通道可以保证系统的正常运行和稳定性。
04
输入输出通道的信号处 理与接口技术
信号的预处理技术
信号的放大与衰减
根据信号的幅度调整，确 保信号在传输过程中保持 稳定。
信号的滤波
去除噪声和其他干扰，提 高信号质量。
信号的整形
将不规则或非标准信号转 换为适合传输和处理的信 号。
信号的转换技术
A/D转换将模拟信号转换为数字信号，源自 于计算机处理。D/A转换
将数字信号转换为模拟信号，便于 实际应用。
光电转换
将光信号转换为电信号，或反之。
信号的传输与接口技术
总线技术
实现多个设备之间的数据传输和通信。
数字量输出通道的作用是将计算机输出的数字 信号转换为控制信号，以驱动各种控制设备。
晶体管输出型数字量输出通道的优点是响应速度 快、驱动能力强，适用于需要快速响应的场合。
输出通道的负载特性与驱动能力
01
输出通道的负载特性是指执行机构或控制设备的输入阻抗、输入电压、 输入电流等参数。
02
了解负载特性有助于选择合适的输出通道类型和规格，以确保系统的 稳定性和可靠性。
计算机控制系统
图2-1 输入输出过程通道组成结构图பைடு நூலகம்
表2-1 生产过程输入输出信息来源与用途
信息种类
模拟量输入 数字量输入 脉冲计数器 模拟量输出 数字量输出
输入信息来源或输出信息的用途
温度、压力、物位、转速、成分等 接点的通断状态、电平高低状态、数字装置的输出数码等 流量积算、电功率计算、转速及脉冲形式的输入信号等 控制执行装置、显示、记录等 对执行器进行控制、报警显示等
图2.12是采用晶闸管输出型光电隔离器驱动 双向晶闸管的电路图，图中与晶闸管并联的RC 网络用于吸收带感性负载时产生的与电流不同步 的过压，晶闸管门极电阻则用于提高抗干扰能力， 以防误触发。
图2.12 光电隔离的双向晶闸管输出
功率场效应管输出（了解）
功率场效应管(MOSFET)是压控电子开关，只要在其 栅极G和源极S之间加上足够的控制电压，漏极D和源极S 之间即可导通。MOSFET的栅极控制电流为微安级，而 导通后漏极D和源极S之间允许通过较大的电流，如 IRF640导通时，D、S间允许通过的最大电流可达18A。
为便于后续的描述和分析，下面定义几种类型信号，并在图2. IN+ 的电压低于 IN- 的电压时，则S断开，外接电容保持S断开时刻的电压，并经A3 组成的跟随器输出至输出端。 21是LF398典型应用电路。 W117、W217、W317是正输出三端电压可调式集成稳压器，使用方便，内部具有过热、过流等保护措施，比W7800系列稳压器有更
根据输入级的不同，用于开关量隔离的光电隔离器件可分为 三极管型、晶闸管型等几种，但其工作原理都是采用光作为传输 信号的媒介，实现电气隔离。
使用光电隔离器件的注意事项
输入侧导通电流
要使光电隔离器件导通，必须在其输入侧提供足 够大的导通电流，以使发光二极管发光。不同的光电 隔离器件的导通电流也不同，典型的导通电流 IF=10mA。
计算机控制系统的组成
计算机控制系统的组成计算机控制系统是一种以计算机为核心的自动化控制系统。
它是将计算机技术与自动化技术有机结合的产物，具有高度的智能化、精确化和可靠性。
计算机控制系统的组成主要包括硬件和软件两个方面。
一、硬件组成1.中央处理器（CPU）：是计算机控制系统的核心部件，它负责处理计算机指令并控制系统的运行。
在计算机控制系统中，CPU的主要作用是控制输入输出设备、存储器和外围设备的操作。
2.存储器：计算机控制系统的存储器包括内存和外存。
内存是指计算机内部的存储器，主要用于存储程序和数据。
外存是指计算机外部的存储器，主要用于长期存储数据和程序。
3.输入输出设备：计算机控制系统的输入输出设备包括键盘、鼠标、显示器、打印机、扫描仪等。
它们的主要作用是实现计算机与外部环境的交互。
4.外围设备：计算机控制系统的外围设备包括传感器、执行器、电机、气动元件、液压元件等。
它们的主要作用是将物理量转换成电信号或控制信号，实现对各种工艺参数的测量和控制。
5.总线：计算机控制系统的总线是连接各种硬件设备的通信线路。
它主要分为数据总线、地址总线和控制总线三种。
数据总线用于传输数据，地址总线用于传输存储地址，控制总线用于传输控制信号。
二、软件组成1.系统软件：计算机控制系统的系统软件包括操作系统、编译器、调试器等。
它们的主要作用是管理计算机硬件和协调各种应用软件的运行。
2.应用软件：计算机控制系统的应用软件包括控制程序、监控程序、数据采集程序等。
它们的主要作用是实现对工艺参数的测量、控制和数据处理。
3.数据库：计算机控制系统的数据库主要用于存储和管理系统的数据。
它能够实现数据的快速检索、更新和共享。
计算机控制系统的组成虽然复杂，但其基本原理是相通的。
它们都是以计算机为核心，通过各种硬件设备和软件程序实现对工艺参数的测量、控制和数据处理。
在工业自动化领域，计算机控制系统已经成为不可或缺的技术手段。
计算机基础知识什么是输入输出(IO)操作
计算机基础知识什么是输入输出（IO）操作计算机基础知识：什么是输入输出（IO）操作计算机是一种用于处理数据的工具，而输入输出（IO）操作是计算机与外部世界进行数据交流的方式。
通过输入，我们可以将外部的数据传递给计算机进行处理，而输出则是将计算机处理后的数据传递给外部环境。
在本文中，我们将探讨输入输出操作的基础知识。
一、输入输出（IO）的概念输入输出是计算机与外部环境进行数据交流的方式。
输入是指将外部数据传递给计算机，供计算机进行处理和分析；输出则是将计算机处理后的数据传递给外部环境，供人们观察和使用。
在计算机系统中，输入输出设备起到了极为重要的作用。
例如，键盘、鼠标和触摸屏等输入设备用于接收用户的命令和数据，显示器、打印机等输出设备则用于向用户展示计算机处理的结果。
二、输入输出的分类1. 人机交互输入输出：这种输入输出方式主要是通过外部设备与人进行交互。
例如，使用键盘输入文字、鼠标点击图标进行操作、触摸屏选择菜单等。
同时，显示器将结果输出给人们观察。
2. 设备驱动程序输入输出：这种输入输出方式是通过设备驱动程序进行的。
计算机通过设备驱动程序与各类外部设备进行通信。
例如，打印机通过打印机驱动程序与计算机通信，将计算机处理的文档输出。
3. 文件输入输出：文件是计算机中存储数据的一种形式，也是计算机与外部世界交流的一种方式。
我们可以将数据存储在文件中，进行读取和写入操作。
三、输入输出的基本操作在计算机基础中，我们了解到输入输出操作的基本函数包括读取和写入。
读取是指从外部获取数据并传递给计算机进行处理；写入则是将计算机处理的结果传递给外部。
读取函数的基本形式如下：input(data)：从外部读取数据，存储在变量data中。
写入函数的基本形式如下：output(data)：将变量data中的数据写入外部设备，供外部环境使用。
四、输入输出的应用输入输出操作在计算机中得到了广泛的应用。
以下是一些常见的输入输出操作应用场景：1. 数据采集：许多科学实验、气象观测等需要收集大量外部数据，通过输入输出操作，这些数据可以传递给计算机进行进一步的分析和处理。
计算机控制系统：第2章 输入输出通道
3.并行接口的ADC0809
CLOCK ADDA--ADDC
START ALE
EOC OE
D0--D7
转换时间
ADC0809工作时序图
2.2.3模拟转换器
3.并行接口的ADC0809
ADC0809工作时序图 ADC0809与51单片机的接口电 路
2.2.3模拟转换器
4.应用举例
ADC0809模拟输入原理图
DI7
DI0
Rfb Iout1
-
WR1
Iout2
+
Vx
WR2
CS
XFER
DAC0832
DI7 DI0 Rfb
Iout1
-
WR1
Iout2
+
Vy
WR2
DAC0832和51单片机双缓冲连接
P2.0 P2.1 P2.2 P0口 WR
80C51
CS DAC0832
XFER
DI7
DI0
Rfb IouΒιβλιοθήκη 1-WR1❖ 30℃：Rt＝5.6K VAD＝5×500/(5600＋500)＝0.410(V) 对应AD值：14H
❖ 40℃：Rt＝3.8K VAD＝5×500/(3800＋500)＝0.581(V) 对应AD值：1DH
理解计算机基础知识计算机输入输出技术
理解计算机基础知识计算机输入输出技术计算机是现代社会不可或缺的工具，它的输入输出技术在人们的日常生活和工作中起着重要的作用。
本文将深入探讨计算机基础知识中的计算机输入输出技术，帮助读者更好地理解并应用于实际情境中。
一、计算机输入输出技术的定义与分类计算机输入输出技术，简称I/O技术，指的是计算机与外部设备之间进行数据传送的过程和方法。
根据传送数据的方向，I/O技术可分为输入和输出两种类型。
1. 输入技术计算机输入技术是指将外部设备中的数据或信息传送到计算机内部，使计算机能够对其进行处理。
常见的输入技术包括键盘输入、鼠标输入、扫描仪输入以及传感器输入等。
这些输入技术使得用户可以通过各种方式与计算机进行交互，并将所需信息传递给计算机系统。
2. 输出技术计算机输出技术是指将计算机内部处理好的数据或信息传送到外部设备，以供用户观看、打印或其他形式的使用。
常见的输出技术包括显示器输出、打印机输出、音频输出以及网络传输等。
这些输出技术使得计算机可以将其处理结果有效地展示给用户或其他设备。
二、计算机输入输出技术的应用领域计算机输入输出技术广泛应用于各个领域，包括但不限于以下几个方面：1. 个人电脑个人电脑是计算机输入输出技术最为常见和直接的应用领域之一。
通过键盘输入和鼠标操作，用户可以向计算机输入文字、命令和指令等，并通过显示器输出图像、文档和视频等。
这种输入输出技术使得个人电脑成为人们学习、娱乐和工作的重要工具。
2. 工业控制在工业控制领域，计算机输入输出技术被广泛应用于自动化生产线、机械设备和仪器仪表等。
通过传感器输入和执行器输出，计算机可以监测和控制各种工业过程，提高生产效率和产品质量。
3. 医疗保健在医疗保健领域，计算机输入输出技术可用于医学影像处理、电子病历管理和医疗设备控制等方面。
通过扫描仪输入和显示器输出，医生可以获取患者的影像资料，并准确地诊断和治疗疾病。
4. 交通运输交通运输领域也是计算机输入输出技术的应用领域之一。
计算机控制技术第二章
第二章输入输出接口与过程通道在计算机控制系统中，为了实现对生产过程的控制，要将对象的被控参数及运行状态，按要求的方式送人计算机处理，再将结果以数字量的形式输出，并将数字量变换为适合生产过程控制的量，因此在计算机接口和生产过程之间，必须设置信息的传递和变换装置，这个装置就称之为过程输入输出通道，也叫I／O通道。
2.1 过程输入输出通道概述2.1.1 过程输入输出通道的类型及功能根据过程信息的性质及传递方向，过程输入输出通道可分为模拟量输人通道、模拟量输出通道、数字量(开关量)输入通道、数字量(开关量)输出通道等几种类型。
生产过程的被调参数(如温度、压力、流量、速度、位移等)，一般是随时间连续变化的模拟量，通过检测元件和变送器转换为对应的模拟电压和电流。
由于计算机只识别数字量，故模拟电信号必须通过模拟量输入通道转化为数字量后，才能送人计算机。
对于生产现场的状态量(如开关、电平高低、脉冲量等)也不能为计算机直接接受，因此数字量(开关量)输入通道将状态信号转变为数字量送入计算机。
计算机控制生产现场的控制通道也有两种，即模拟量输出通道和数字量输出通道。
计算机输出的控制信号以数字形式给出，若执行元件要求提供模拟电压或电流，则采用模拟量输出通道将数字量转换为模拟电压或电流，若执行元件要求数字量(开关量)，则应采用数字量输出通道，将计算机输出的数字量经处理和放大后输出。
由此可见，过程输人输出通道是计算机和工业生产过程相互交换信息的桥梁。
2.1.2 过程输入输出通道与CPU交换的信息类型过程输入输出通道与CPU交换的信息类型有三种：(1)数据信息反映生产现场的参数及状态的信息，它包括数字量、开关量和模拟量。
(2)状态信息又叫应答信息、握手信息，它反映过程通道的状态，如准备就绪信号等。
(3)控制信号用来控制过程通道的启动和停止等信息，如三态门的打开和关闭、触发器的启动等。
接口电路含这三类信息交换的端口。
2.1.3 过程通道的编址方式由于计算机控制系统一般都有多个过程输人输出通道，因此需对每一个过程输入输出通道安排地址。
计算机执行的基本操作
计算机执行的基本操作计算机是现代社会中不可或缺的工具，它能够执行各种基本操作来完成各种任务。
本文将介绍计算机执行的基本操作，包括输入、输出、存储、运算和控制等。
一、输入操作输入是计算机获取外部信息的过程，可以通过键盘、鼠标、扫描仪、摄像头等设备进行。
键盘是最常用的输入设备，用户通过按键来输入字母、数字、符号等信息。
鼠标则用于控制光标的移动和选择操作，用户可以通过鼠标点击来实现各种操作。
扫描仪和摄像头可以将纸质文件或实物转换成电子形式，以便计算机进行处理。
二、输出操作输出是计算机将处理结果显示给用户的过程，可以通过显示器、打印机、音频设备等设备进行。
显示器是最常见的输出设备，用于显示计算机处理的图像和文字信息。
打印机可以将计算机处理的信息打印成纸质文件。
音频设备可以播放计算机处理的音频信息，如音乐、语音等。
三、存储操作存储是计算机将数据保存在存储介质中的过程，可以分为主存储器和辅助存储器。
主存储器是计算机中最重要的存储介质，主要用于存储正在执行的程序和数据。
辅助存储器包括硬盘、光盘、闪存等，用于长期存储数据和程序。
计算机在执行操作时，需要将数据和程序从存储器中读取出来，经过处理后再写回存储器。
四、运算操作运算是计算机对数据进行各种数学和逻辑运算的过程。
计算机可以进行加减乘除等基本算术运算，还可以进行逻辑运算，如与、或、非等。
运算操作是计算机最核心的功能之一，它通过运算单元和控制单元来实现。
五、控制操作控制是计算机根据程序指令来控制各个硬件部件协调工作的过程。
计算机通过控制单元来解析和执行指令，控制各个部件的工作状态和时序。
控制操作使得计算机能够按照预定的程序顺序执行各种操作，实现复杂的功能。
六、其他基本操作除了上述基本操作，计算机还可以进行其他操作，如网络通信、图形处理、多媒体处理等。
网络通信使得计算机可以与其他计算机进行数据交换和共享资源。
图形处理使得计算机能够处理和显示图像信息。
多媒体处理使得计算机能够处理和播放音频、视频等多媒体内容。
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
计算机控制技术 第3章 过程输入输出通道
36
SM331的8个模拟量输入通道共用一 个积分式A／D转换部件，即通过模拟切 换开关，各输入通道按顺序一个接一个 地转换。 某一通道从开始转换模拟量输入值 起，一直持续到再次开始转换的时间称 模入模块的循环时间，它是模块中所有 活动的模拟量输入通道的转换时间的总 和。
37
实际上，循环时间是对外部模拟量 信号的采样间隔。 对于一个积分时间设定为20ms，8个 输入通道都接有外部信号且都需断线监 视的SM331模块，其循环时间为 (22+10)*8ms=256ms 因此，对于采样时间要求更快一些的 场合，优先选用二输入通道的SM331模 块。
激励电压 激励电压 全桥和半桥设置 全桥和半桥设置 隔离，放大， 噪声滤波 隔离，放大，噪声滤波 隔离，放大， 隔离，放大，
Demo
泛华测控 / Pansino
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温度传感器的信号调理
绝大多数传感器均有相应的变送器，但温 度传感器的调理电路往往需自己制作，当然也 有现成的产品，但价格较高。常见的温度调理 电路采用桥式电路原理进行测量。
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液位传感器
磁致伸缩液位传感器：
测量范围： 测量范围：0.2~5m 基本测量精度： 基本测量精度：0.05%
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压力型液位变送器
JYB-K*-**型液位变送器 型液位变送器 量 程 ： 0-0.5m,4m,100m 精度： 级 ± 精度：A级≤±0.25％ ％ B级≤±0.5％ 级 ± ％
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A/D转换器
A/D转换器是将模拟电压或电流转换成数 字量的器件或装置，它是一个模拟系统和计算 机之间的接口，它在数据采集和控制系统中， 得到了广泛的应用。
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3.1.1 模拟量输入通道
变送器输出的信号为0～ 变送器输出的信号为 ～10mA或4 ～ 20mA 或 的统一信号，需要经过I/V变换变成电压信号 变换变成 电压信号后 的统一信号 ， 需要经过 变换 变成 电压信号 后 才能处理。 对于电动单元组合仪表， 才能处理 。 对于电动单元组合仪表 ， DDZ—Ⅱ Ⅱ 号标准为0～ 型的输出信 号标准为 ～10mA，而DDZ—III型 ， 型 输出信号标准为4～ 输出信号标准为 ～20mA。 。
计算机控制系统的一般组成
计算机控制系统的一般组成计算机控制系统的一般组成如下：(1)硬件硬件包括计算机、过程输入输出通道、外部设备和操作台等。
①计算机计算机是计算机控制系统的核心，通过接口可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。
其具体功能是完成程序存储、程序执行、数值计算、逻辑判断、数据处理等工作。
②过程输入输出通道过程输入输出通道是在计算机和被控对象（或生产过程）之间设置的信息传送和转换的连接通道。
过程输入通道把被控对象（或生产过程）的被控参数转换成计算机可以接受的数字代码。
过程输出通道把计算机输出的控制命令和数据，转换成可以对被控对象（或生产过程）进行控制的信号。
过程输入输出通道一般分为：模拟量输入通道、模拟量输出通道、开关量输入通道、开关量输出通道。
③外部设备实现计算机和外界交换信息的设备称为外部设备（简称外设）。
外部设备包括人—机通信设备、输入/输出设备和外存储器等。
输入设备有键盘、光电输入机等。
它主要用来输入程序和数据。
输出设备有打印机、记录仪、纸带穿孔机、显示器（数码显示器或CRT显示器）等。
它主要用来向操作人员提供各种信息和数据，以便及时了解控制过程。
外存储器（简称外存）有磁带装置、磁盘装置、光碟设备，USB便携设备等，它们兼有输入输出功能，主要用来存储系统程序和数据。
④操作台操作台是操作人员与计算机控制系统进行“对话”的,主要包括如下几部分:(a)显示装置,如显示屏幕、LED或LCD数码显示器,以显示操作人员要求显示的内容或报警信号。
(b)一组或几组功能键，通过功能键，可向主机申请中断服务。
其中包括复位键、启动键、打印键、显示键等。
(c)一组或几组数字键，用来送入某些数据或修改控制系统的某些参数。
(2)软件软件是指能够完成各种功能的计算机控制系统的程序系统。
它是计算机系统的神经中枢，整个系统的动作，都是在软件的指挥下进行协调工作的。
它由系统软件和应用软件组成。
系统软件是指能提高计算机使用效率，扩大功能，为用户使用、维护和管理计算机提供方便的程序的总称。
操作系统对输入输出设备的管理
操作系统对输入输出设备的管理操作系统是计算机系统中最核心的软件之一，它负责管理和控制计算机系统的各个组成部分。
其中，对输入输出设备的管理是操作系统的重要任务之一，它涉及到如何使计算机与外部设备进行有效的数据交换和信息传输。
本文将从几个方面介绍操作系统对输入输出设备的管理。
一、输入输出设备的分类根据数据的传送方向和数据的特点，输入输出设备可以分为输入设备和输出设备。
输入设备用于向计算机系统输入数据和命令，常见的输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪等；输出设备用于将计算机处理后的结果输出到外部，常见的输出设备包括显示器、打印机、音响等。
二、输入输出设备的工作原理输入设备一般采用中断方式，也就是说，当用户操作输入设备时，设备会向操作系统发出一个中断信号，操作系统通过中断处理程序响应，并将输入设备的数据读入到内存中。
输出设备则采用轮询方式，操作系统会定时查询输出设备的状态，如果有输出任务，则将数据从内存中发送给输出设备。
三、操作系统对输入设备的管理操作系统负责输入设备的驱动程序管理、输入设备的中断处理和输入缓冲区的管理。
1. 驱动程序管理：驱动程序是操作系统与具体输入设备之间的接口，它向操作系统提供了与设备通信的方法。
操作系统通过管理和维护输入设备的驱动程序库，实现对不同类型输入设备的支持。
2. 中断处理：当输入设备产生中断信号时，操作系统会通过中断处理程序响应，中断处理程序会根据中断类型执行相应的操作。
例如，当用户按下键盘上的某个按键时，操作系统会检测到中断信号，并将中断类型标识为键盘输入，然后将按键的数据读取到内存中。
3. 输入缓冲区的管理：为了提高计算机对输入设备的响应速度，操作系统通常会设置输入缓冲区，用于存储输入设备的数据。
输入缓冲区可以是一个队列或者一个缓冲池，通过缓冲区管理算法，操作系统可以实现对输入数据的有序管理和预处理。
四、操作系统对输出设备的管理操作系统对输出设备的管理主要包括输出队列管理、输出缓冲区管理和输出设备控制。
了解计算机的输入和输出设备
了解计算机的输入和输出设备计算机的输入和输出设备是指与计算机系统进行信息交互的设备。
计算机通过输入设备接收外部信息并进行处理，然后通过输出设备将处理结果反馈给用户。
本文将介绍几种常见的计算机输入和输出设备。
一、键盘键盘是计算机最常见的输入设备之一。
它由一组按键组成，每个按键代表一个字符或功能。
通过键盘，用户可以输入文本、命令和各种指令。
键盘是计算机用户与计算机系统进行最直接且最常用的交互方式之一。
二、鼠标鼠标是一种常见的计算机输入设备。
它可以通过移动和点击来控制计算机的光标位置和操作。
鼠标通常具有左键、右键和滚轮等操作按钮，通过这些按钮，用户可以在屏幕上选择、操作和操纵图标、菜单和其他GUI（图形用户界面）元素。
三、触摸屏触摸屏是一种使用触摸手势进行计算机输入的设备。
它通常是一块平面显示屏，用户可以使用手指或专用的触摸笔在屏幕上进行滑动、点击和手势操作。
触摸屏广泛应用于智能手机、平板电脑和一些计算机系统中，它提供了一种直观且便捷的交互方式。
四、扫描仪扫描仪是一种用于将实体纸质文档、照片或其他平面物体转换为数字格式的输入设备。
扫描仪通过光学传感器扫描物体，并将扫描到的信息转换为数字数据。
扫描仪广泛应用于办公室、印刷、设计等领域，它可以帮助用户将纸质文档转化为电子文件，方便存储和编辑。
五、打印机打印机是计算机最常见的输出设备之一。
它通过打印头喷墨、激光或其他方式，将计算机系统中的数字数据转化为纸质文件或其他物理媒介。
打印机可用于打印文本、图像、照片等，满足用户对纸质输出的需求。
六、显示器显示器是计算机输出设备中最重要的一种。
它是一种用于显示计算机图像、文本和其他信息的设备。
显示器通常使用液晶显示（LCD）、LED或其他显示技术，将计算机系统处理过的图像信息以可视化的方式呈现给用户。
显示器的质量直接影响着用户对计算机操作的体验。
七、音频设备音频设备是计算机的另一种输出设备。
它包括扬声器、耳机、麦克风等，用于音频的输入、输出和处理。
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D/A转换器主要由四部分组成：基准电压VREF，R-2R T型电 阻网络，电子开关Ki（i=0，1，...，n-1）和运算放大器A。一个 4位的D/A转换器的原理框图如图2.14所示。
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D/A . .
通道1
主
接口
.
机
电路
D/A
通道n
（a）多D/A结构
主 机
接 口 电 路
D/A
多 路
采样 保持器
开
…… .
关
.
采样
通道1 通道n
保持器
（b）共享D/A结构
图2.2 模拟量输出通道的两种基本结构形式
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2.1.3 开关量（数字量）输入通道的基本结构
开关量输入通道又称为数字量输入通道，该通道的任务是把 被控对象的开关状态信号（或数字信号）送给计算机、或把双 值逻辑的开关量变换为计算机能够接收的数字量送给计算机， 简称DI通道。它的结构形式如图2.3所示。
第一讲思考题问答
1．计算机控制系统与常规仪表控制系统的主要异同点
是什么？ 2．分析说明计算机控制系统的硬件组成及其作用。 3．计算机控制系统的软件由哪些部分构成？ 4．按控制方案来分，计算机控系统划分成那几大类？
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第二讲 过程输入输出通道技术
概论
在计算机控制系统中，为了实现对生产过程的控制， 要将对象的控制参数及运行状态按规定的方式送入计算 机，计算机经过计算、处理后，将结果以数字量的形式 输出，此时需将数字量变换为适合生产过程控制的量， 因此在计算机和生产过程之间，必须设置完成信息的传 递和变换装置，这个装置称为过程输入输出通道，也叫 I/O通道。
本章内容其实质是《微机原理与应用》课程中的知识
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2.1过程输入输出通道概述
过程输入输出通道由模拟量输入输出通道和开关量（包含脉冲 量）输入输出通道组成。模拟量输入通道把反映生产过程或设备 工况的模拟信号（如温度、压力、流量、速度、液位等）、转换 为数字信号送给微型计算机；模拟量输出通道则把微型计算机输 出的数字控制信号转换为模拟信号（电压或电流）作用于执行机 构，实现对生产过程或设备的控制。开关量（脉冲量、数字量） 输入通道把反映生产过程或设备工况的开关信号（如继电器接点、 行程开关、按扭等）、脉冲信号（如速度、位移、流量脉冲等） 送给微型计算机；微型计算机通过开关量输出通道控制那些接受 开关（数字）信号的执行机构和显示、指示装置。
由此可见，过程输入输出通道在微型计算机和工业生产过程之 间起着信号传递与变换的纽带作用。
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2.1.1 模拟量输入通道的一般结构
模拟量输入通道（简称AI通道）的一般结构如图2.1所示。过程 参数由传感元件和变送器测量并转换为电压（或电流）形式后送 至多路开关；在微机的控制下，由多路开关将各个过程参数依次 地切换到后级，进行放大、采样和A/D转换，实现过程参数的巡 回检测。
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2.1.4 开关量（数字量）输出通道的基本结构
开关量（数字量）输出通道的任务是把计算机输出的数字信号 （或开关信号）传送给开关型的执行机构（如继电器或指示灯 等），控制它们的通、断或亮、灭，简称DO通道。其典型结构如 图2.4所示。图中锁存输出的主要作用是锁存CPU输出的数据或控 制信号，供外部设备使用；隔离部件的作用是为防止干扰；功放 的作用则是为把计算机输出的微弱数字信号转换成能对生产过程 进行控制的驱动信号。
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信号 变换器
整形 变换
信号 变换器
整形 变换
电平 变换
电平 变换
总
线
缓
CPU
冲
器
接口 逻辑
图2.3 开关量输入通道结构框图
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典型的开关量输入通道通常由以下几部分组成：
1．信号变换器：将生产过程的非电量开关量转换为电压或电流
的双值逻辑值。
2．整形变换电路：将混有毛刺之类干扰的输入双值逻辑信号或
其信号前后沿不符合要求的输入信号整形为接近理想状态的
方波或矩形波，然后再根据系统要求变换为相应形状的脉冲
信号。
3．电平变换电路：将输入的双值逻辑电平转换为与CPU兼容的
逻辑电平。
4．总线缓冲器．接口逻辑电路：协调各通道的同步工作，向CPU传递状态信
息并控制开关量的输入、输出。
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2.3 模拟量输出通道
2.3.1 D/A转换器概述
模拟量输出通道的核心部件是D/A转换器。D/A转换器是指将 数字量转换成模拟量的元件或装置，它输出的模拟量（电压或电 流）与参考电压和二进制数成比例。D/A转换器品种繁多，但在 集成D/A产品中多按T型和倒T型电阻解码网络的D/A转换原理进 行转换，故下面将以倒T型电阻D/A为例介绍D/A转换原理。
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图2.1 模拟量输入通道的一般结构
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2.1.2 模拟量输出通道的基本结构
模拟量输出通道（简称AO通道）的两种基本结构形式如图2.2所 示。多D/A结构的模拟量输出通道中的D/A转换器除承担数字信号 到模拟信号转换的任务外，还兼有信号保持作用，即把微机在 t=kT 时 刻 对 执 行 机 构 的 控 制 作 用 维 持 到 下 一 个 输 出 时 刻 t=(k+1)T。这是一种数字保持方式，送给D/A转换器的数字信号 不变，其模拟输出信号便保持不变。
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锁存
隔
功
输出
离
放
执行 机构
CPU
控制 逻辑
图2.4 开关量输出通道结构框图
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图2.11 功率晶体管输 出驱动继电器
可编图辑p2p.t12 MC1416 驱动7个继电14器
图2.13为固态继电器的结构，固态继电器（SSR）是一种四 端有源器件，。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。 电路接通以后，由触发电路给出晶闸管器件的触发信号。
共享D/A结构的模拟量输出通道中的D/A转换器只起数字信号到 模拟信号的转换作用，信号保持功能靠采样保持器完成。这是一种 模拟保持方式，微机对通路i（i=1，2，...，n）的控制信号被D/A 转换器转换为模拟形式后，由采样保持器将其记忆下来，并保持到 下一次控制信号的到来。多D/A形式输出速度快、工作可靠、精度 高，是工业控制领域普遍采用的形式。