第2章 基本输入输出接口技术

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如何设计和实现电子电路的输入输出接口

如何设计和实现电子电路的输入输出接口

如何设计和实现电子电路的输入输出接口一、引言在现代电子技术的应用中,电路的输入输出接口设计和实现是至关重要的一环。

它们承担着将外部信号与内部电路进行有效交互的任务,直接影响着整个系统的性能和功能。

本文将针对如何设计和实现电子电路的输入输出接口进行详细探讨。

二、输入输出接口的基本概念输入输出接口是电子电路与外部世界进行信息交换的桥梁。

在设计过程中,我们需要考虑以下几个基本概念:1.输入接口:负责将外部信号转换为电路能够理解的形式,并将其传递到内部电路中。

常见的输入接口包括传感器、键盘、麦克风等。

2.输出接口:负责将内部电路处理后的信号转换为外部设备可以接收的形式,并将其输出到外部世界。

常见的输出接口包括显示屏、喇叭、电机等。

3.信号转换:输入输出接口中最重要的一环就是信号的转换。

通常,我们需要将不同形态的信号转换为合适的电压、电流或频率,并使其能够完整、准确地传递。

这一过程需要借助于模拟电路和数字电路等技术手段。

三、设计输入输出接口的基本步骤设计和实现电子电路的输入输出接口可以分为以下几个基本步骤:1.需求分析:明确系统对输入输出接口的需求,包括接口类型、精度要求、传输速率等。

根据实际应用场景,选择合适的输入输出接口方案。

2.信号转换:根据所选方案,进行信号转换电路的设计。

对于模拟信号,可以采用放大器、滤波器等电路实现;对于数字信号,可以采用模数转换器、数模转换器等器件来实现。

3.电气特性匹配:确保输入输出接口的电气特性与外部设备的要求相匹配。

这包括电压、电流、阻抗等参数的校准,以确保信号能够正常传递并不会损坏外部设备。

4.保护措施:考虑到外部环境可能存在的干扰和突发情况,需要在输入输出接口中添加适当的保护措施,如过压保护、过流保护、抗干扰设计等,以保证系统的稳定性和可靠性。

5.测试验证:在完成设计和制作后,需要进行充分的测试验证工作,确保输入输出接口的性能满足设计要求,并能够在实际应用中稳定可靠地工作。

输入输出通道和接口技术优秀课件

输入输出通道和接口技术优秀课件

0~10V
VIN
+15V
12.5K 50K
10V
REF 10
1K
-
OP
+
VOUT
0~10V/4~20mA转换电路
INA105
50Ω
50Ω
RLOAD
4~20MA
REF 10:稳压源 OP:运放 INA105:增益差动放大器
VOUT = - 0.08VIN – 0.2V
当输入电压VIN为0~10V时,OP的输出VOUT为 – 0.2~ -1V, 经增益差动放大器组成的V/I电路变换,流过RLOAD的电流为 4~20mA。
AYTD-30A电流传感器 采用霍尔效应、磁平衡电路设计,用于测量直流和交流电流。 主要技术参数:
输入IN 输出IOUT 精度 线性度 零点 外形尺寸 电源 重量
0-30A 0-100MA 0.5% 0.2% 可调 45*36*42 ±15V 50g
霍尔电流传感器的工作原理:当电流通过导线时,导线周 围产生磁场,可通过软磁材料收集,并用霍尔器件进行检测。
(二)多路开关
多路开关有两个主要用途,
1、将待测控的多路参数分时接通,送入通道进行A/D转换;
2、将计算机处理后的数据分时的经D/A转换成模拟信号,控制 执行器的执行。
尽管两种用途中采用同一种多路开关,但具体任务不同, 常将前者称为多路开关,后者称为多路分配器。
传统的数控系统多采用干簧继电器作多路开关,其缺点是 体积大,开关频率低。
●仪器放大器 ●隔离放大器 ●量程自动增益放大器等
这些新型放大器的输入阻抗高,零点漂移小,可靠性高并 且使用方便,因此在工业控制领域得到广泛的应用。
(1)仪器放大器
美国B-B公司生产的INA101是一种典型的仪器放大器,能 够有效的分离共模干扰,主要用于应变式传感器、热电偶和 热电阻温度传感器的放大。

输入和输出设备及接口技术概述(PPT 45页)

输入和输出设备及接口技术概述(PPT 45页)

• 二、PP40微型打印机
• 1、PP40的接口信号
针位 信号
针位 信号 针位 信号 针位 信号
1 STROBE 10 ACK
19
GND*
28
GND*
2
DATA1
11
BUSY
20
GND*
29
GND*
3
DATA2
12
GND
21
GND* 30
GND
4
DATA3
5
DATA4
6
DATA5
7
DATA6
8
DATA7
9
DATA8
13
NC
22
GND*
31
NC
14
GND
23
GND* 32
NC
15
GND
24
GND* 33
GND
16
GND
25
GND* 34
NC
17
GND
26
GND* 35
NC
18
NC
27
GND*
36
NC
• 2、PP40的操作方式
PP40具有两种工作模式 • 文本模式 • 图案模式 • 初始加电后,为文本模式。 • 在文本模式状态下,主机将回车符(0DH)和控制2编
83H
11000110
C6H
10100001
A1H
01111001
86H
01110001
8EH
00000000
FFH
共阴极 段选码
3FH 06H 5BH 4FH 06H 6DH 7DH 07H 7FH 6FH 77H 7CH 39H 5EH 79H 71H 00H

单片机中的输入输出接口技术讲解

单片机中的输入输出接口技术讲解

单片机中的输入输出接口技术讲解单片机(Microcontroller Unit,简称MCU)作为一种集成了微处理器核心、内存、输入输出接口和外部设备接口的集成电路,广泛应用于各种嵌入式系统中。

其中,输入输出接口技术是单片机的核心组成部分之一,它能够实现单片机与外部设备的高效通信和数据交换。

本文将就单片机中的输入输出接口技术进行详细讲解。

一、基本概念输入输出接口(Input/Output Interface,简称I/O Interface)是单片机与外设之间传输数据、信号的桥梁。

它负责转换单片机内部的电信号与外部设备的电信号之间的逻辑和电平转换。

在单片机应用中,常见的外部设备包括按键、LED灯、LCD显示屏、步进电机等。

二、数字输入输出接口1. 数字输入接口数字输入接口主要通过端口的工作方式与外设通信,常见的数字输入接口有通用并行接口(General Purpose Parallel Interface,简称GPIO)和外部中断(External Interrupt)。

GPIO是单片机中最常见的通用输入输出接口,它具有多种工作模式,可以通过软件控制单片机与外设之间的数据传输。

GPIO的主要功能是将单片机的高低电平与外部设备的高低电平进行转换。

通过控制GPIO的输入输出状态,可以实现与外设之间的数据交换和通信。

外部中断是一种特殊的输入接口,它能够实现对外部事件的高效响应。

当外部事件触发时,单片机会立即跳转到相应的中断服务程序进行处理。

外部中断常用于读取按键输入、检测传感器状态等场合。

2. 数字输出接口数字输出接口是单片机将数据传输出给外部设备的接口。

常见的数字输出接口有通用并行接口(GPIO)、定时器(Timer)和比较器(Comparator)。

GPIO作为通用输入输出接口,在数字输出方面同样起到重要作用。

通过控制GPIO的输出状态,单片机可以向外设发送数据、控制外设的开关状态等。

定时器是一种重要的数字输出接口。

微机原理与接口技术-基本输入输出接口技术 (2)可编辑全文

微机原理与接口技术-基本输入输出接口技术 (2)可编辑全文

四、I/O处理机控制方式
尽管DMA方式优点比较突出,但在DMA进行传 输之前,对DMA的初始操作、对数据的运算和处理 等都需要处理器事先干预。为了让处理器彻底摆脱管 理和控制I/O设备的负担,引入了I/O处理机控制方式。 这种方式下,由专用I/O协处理器负责I/O操作和处理。
6.3 I/O接口的读写技术
输出的一种方式。
特点:简单、经济,但可靠性差。
2.条件传送方式
含义:首先查询外设状态,满足条件时才进
行数据的传送,因此也叫查询传送方式。
特点:简单、可靠性高,但CPU效率低。 开始
输入状态信息
准备输出数据
输入
N READY=1?
Y 输入数据
后续处理
输出
读状态口的状态
Y
BUSY=1?
N
输出数据
二、中断控制方式
WRA13~A0 CS
OE D15~D8 16K个I/O
WE A13~A0 CS
OE D7~D0 16K个I/O
WEA13~A0 CS
64位I/O组织 -基于Pentium~ Core2
BE7 BE6 BE5 BE4 A15~A3 IO W C
IORC D63~D0
A15~A3 BE3 BE2 BE1 BE0
含义:在满足传输条件时,外设向CPU发请求传输
的中断信号,CPU接收请求后进入服务程序,在中断 服务程序中进行输入输出操作。
特点:无需查询等待,CPU利用率大大提高。 不足:中断控制方式仍需要一系列本与输入输出无
关的操作(如压栈保护等),因此对于高速I/O设备 效率仍不算快。
三、DMA控制方式
位地顺序传送的一种通信方式。 要点:按位传输,同一时刻仅传送一位。 特点:

输入输出设备及接口技术

输入输出设备及接口技术

输入输出设备及接口技术1. 概述输入输出设备和接口技术是计算机系统中必不可少的组成部分,它们负责将用户输入的指令和数据传递给计算机系统,并将计算机系统处理的结果输出给用户。

本文将介绍常见的输入输出设备以及它们所使用的接口技术。

2. 输入设备2.1 键盘键盘是计算机最常见的输入设备之一,它通过按键输入字符和控制命令。

键盘通常使用PS/2或USB接口与计算机主机相连。

PS/2接口在过去常用于连接键盘,而现在USB接口已经成为主流。

2.2 鼠标鼠标是计算机常用的指针输入设备,通过移动鼠标来控制屏幕上的光标位置。

鼠标通常使用PS/2或USB接口与计算机主机相连。

现在许多计算机还配备了触摸板或触摸屏,用于替代鼠标进行输入操作。

2.3 扫描仪扫描仪是一种将纸质文档转换成数字化图像的设备。

它通常使用USB接口与计算机主机连接,可以直接将扫描的图像文件保存到计算机或传输到其他设备。

2.4 麦克风麦克风是计算机中常用的音频输入设备,它可以将声音转换为电信号,并输入到计算机中进行处理。

麦克风通常使用3.5mm音频接口或USB接口与计算机主机相连。

3. 输出设备3.1 显示器显示器是计算机中最常见的输出设备之一,它用于显示计算机处理的图像和文本信息。

显示器通常使用VGA、HDMI、DisplayPort等接口与计算机主机相连。

3.2 打印机打印机是一种将电子文档转换为纸质文档的输出设备。

常见的打印机有喷墨打印机、激光打印机等,它们通常使用USB接口或网络接口与计算机主机相连。

3.3 音箱/耳机音箱和耳机是用于输出计算机产生的音频信号的设备。

它们通常使用3.5mm音频接口或USB接口与计算机主机相连。

3.4 显卡显卡是计算机系统中负责控制显示器输出的重要组成部分。

显卡通常使用PCIe接口与计算机主机连接,并通过显卡接口将信号传递给显示器。

4. 接口技术4.1 USB接口USB(Universal Serial Bus)是现代计算机系统中最常用的接口之一。

第二章 输入输出通道及接口技术(1)

第二章 输入输出通道及接口技术(1)

开环输出电阻Ro
运放开环时,其输出级输出电阻,用Ro表示。
Ro的大小表示了运放的负载驱动能力。
上升速率SR
运放在大幅度信号的作用下,输出电压随时间
滤波器后置的等效输入噪声滤波器前置的等效输入噪声223信号调理通道中的常用放大器智能仪器的信号调理通道中针对被放大信号的特点并结合数据采集电路的现场要求目前使用较多的放大器有通用集成运算放大器仪表放大器程控增益放大器以及隔离放大器1通用集成运算放大器集成运算放大器一般由偏置电路差动输入电路中间放大级输出级输出及过载保护电路组成
6)稳定性的选择
传感器使用一段时间后,其性能保持不变的能力称 为稳定性。影响稳定性的因素除了传感器本身的结构外, 主要是传感器的使用环境。因此,要使传感器具有良好 的稳定性,必须使传感器有较强的环境适应能力。在选 择传感器之前,应对其使用环境进行调查,并根据具体 的使用环境选择合适的传感器,或采取适当的措施,减 小环境的影响。传感器的稳定性有定量指标,超过使用 期后,在使用前应重新进行标定,以确定传感器的性能 是否发生变化。在某些要求传感器能长期使用而又不能 轻易更换或标定的场合,所选用的传感器的稳定性要求 更严格,要能够经受住长时间的考验。
因此应根据以上要求,传感器的选用主要从以下 几方面进行。 1)类型的选择
要进行一个具体的测量工作,首先要考虑采用何 种原理的传感器,这需要分析多方面的因素之后才能 确定。因为即使是测量同一物理量,也有多种原理的 传感器可供选用,哪一种原理的传感器更为合适,则 需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑,具 体包括:量程的大小;被测位置对传感器体积的要求; 测量方式为接触式还是非接触式;信号的引出方式是 有线还是非接触测量;传感器的来源是国产、进口还 是自行研制;价格能否承受等。

输入和输出设备及接口技术概论

输入和输出设备及接口技术概论

输入和输出设备及接口技术概论输入和输出设备是计算机系统的重要组成部分,它们负责与用户进行交互,并将数据传输到计算机系统中。

输入设备用于向计算机系统输入数据,而输出设备则用于向用户显示计算机系统输出的数据。

接口技术则是连接这些设备与计算机系统的技术,使它们能够相互通信并完成数据传输的过程。

常见的输入设备包括键盘、鼠标、触摸屏、扫描仪等。

键盘通过键入字符和命令向计算机系统输入数据,鼠标则通过指示器和按钮控制光标,触摸屏则通过手指触摸和手势输入数据,扫描仪则通过扫描图像和文档将其转换为电子数据。

而常见的输出设备包括显示器、打印机、音响等。

显示器通过屏幕显示图像和文字输出,打印机则通过打印纸张输出文档和图片,音响则通过播放声音输出音频。

接口技术则是连接这些设备与计算机系统的桥梁,它使得这些设备能够与计算机系统进行数据交换。

常见的接口技术包括USB、HDMI、VGA、RJ45等。

USB接口是一种通用的串行总线接口,它可支持多种设备的连接和数据传输;HDMI接口则是一种高清晰数字音视频接口,可传输高清晰度音视频信号;VGA接口则是一种模拟音视频接口,用于连接显示器和计算机系统;RJ45接口则是一种网络接口,可连接计算机系统和局域网。

总之,输入和输出设备及接口技术是计算机系统中至关重要的组成部分,它们负责实现计算机和用户之间的交互和数据传输,进而满足用户对计算机系统的操作需求。

输入和输出设备及接口技术是计算机系统中不可或缺的部分,它们对于保证用户与计算机系统之间的有效交流至关重要。

现在让我们深入了解一下这些设备和技术的工作原理以及其在计算机系统中的作用。

首先,让我们来看看输入设备。

键盘是最常见的输入设备之一,它通过按键输入字符和命令。

键盘上的每个按键都对应着一个特定的字符或命令,并且当用户按下某个按键时,键盘会将相应的信号传输到计算机系统中,通过操作系统进行解析并执行相应的操作。

鼠标是另一个常见的输入设备,它通过移动鼠标和点击按钮来控制计算机系统上的光标,实现对屏幕上图标、菜单和其他元素的选择和操作。

第二章模拟量输入输出通道的接口技术

第二章模拟量输入输出通道的接口技术
多阶采样:
tk r tk 是周期性的重复,即tk r tk 常量,r 1
随机采样:
根据需要选择采样时刻
采样前后波形的变化图
通常,连续函数的频带宽度是有限的,为一孤立的连
续频谱,设其包括的最高频率为fmax ,采样频率为fs。
香农定理:若fs≥2fmax,则可以由采样信号完全恢复出原始 信号。 在实际应用中, fs至少取4fmax 。
IN:(9、23)、(8、22)、(7、21)、(6、20)、 (5、19)、(4、18)、(3、16)、(2、15) OUT:(1、17) 反多路转换开关(一到多的转换): IN: (1、17) OUT:(9、23)、(8、22)、(7、21)、(6、20)、 (5、19)、(4、18)、(3、16)、(2、15)
VREF I out1 I 3 I 2 I1 I 0 2 2 2 2 4 2R
3 2
1

0

由于S3~S0的状态是受b3~b0控制的,并不一定 全是“1”。若它们中有些位为“0”,S3~S0中相应 开关会因和“0”端相连而无电流流过,所以Iout1还 与b3~b0的状态有关。 则 I out1 b3 I3 b2 I 2 b1 I1 b0 I 0
返回
2.1.2 多路转换开关
多 路 转 换 开 关 反 多 路 转 换 开 关
A/D
微机
D/A
完成多到一的转换
完成一到多的转换
2.1.2 多路转换开关
多路开关的分类:
从用途上分 双向:既能实现多到一的转换,也能实现一到多的 转换 单向:只能实现多到一的转换 从输入信号的连接方式上分 单端输入 双端输入(或差动输入)

微机控制技术第二章

微机控制技术第二章

微机控制技术第⼆章第⼆章: 过程输⼊通道与接⼝输⼊输出接⼝技术——研究微处理器和外部设备之间信息交换的技术。

外界的各种数据和信息通过输⼊设备送到微处理器,⽽微处理器将计算结果或控制信号输出外部设备,以便显⽰、打印或实现各种控制。

外部设备品种很多,有机械式的、机电式的或电⼦式的等,其原理也多种多样,各不相同。

它们在与微机系统交换信息时,往往存在着速度不匹配、数据类型不⼀样等问题,为了解决这些问题,必须设计⼀套介于主机和外部设备之间的控制逻辑部件,这就是所谓输⼊输出接⼝或简称接⼝。

I/O通道(过程通道):是计算机和控制对象之间信息传送和变换的连接通道。

⼀、接⼝、通道及其功能(⼀)I/O接⼝电路I/O接⼝电路也简称接⼝电路。

它是主机和外围设备之间交换信息的连接部件(电路)。

或是主机和外围设备之间的信息交换的桥梁。

(⼆)I/O通道I/O通道(过程通道):是计算机和控制对象之间信息传送和变换的连接通道。

给计算机提供被控对象的各种物理参数的通道称为信号的输⼊通路。

传输计算机控制命令作⽤于被控对象的通道称为信号的输出通路。

反映(或作⽤于)⽣产过程⼯况的信号既有模拟量,也有数字量(或开关量),可是计算机识别数字信号。

所以输⼊和输出通路的主要功能就是实现模拟量与数字量之间的信号变换。

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。

⼆、I/O信号的种类外部设备与CPU之间交换信息,如图2—1所⽰,通常有三类信息。

(1)数据信息图2—1在微型机中,数据通常为8位或16位,它可以分为以下三种:1)数字量: 由键盘、光电输⼊机、卡⽚机等读⼊的信息⼀般是以⼆进制形式表⽰的数或以ASCII码表⽰的数或字符。

2)模拟量: 当微处理器⽤于实时控制时,⼤量的现场信息经过传感器把⾮电量转换成的电量以及执⾏机构所能接受的控制量。

3)开关量: 这些变量只有开和关两个状态,通常⽤⼀位⼆进制数来表⽰。

第2章 输入输出和接口技术

第2章 输入输出和接口技术
(2)使外设数目或I/O寄存器数目只受总存储容量的限制, 增加了系统吞吐率。
(3)微机系统的读/写控制逻辑较简单。 (4)占用了存储器部分地址空间,使可用内存空间减少。 (5)访问内存指令一般较长,因而执行速度较慢。 (6)识别一个端口必须对所有地址线译码,增加了地址译
码电路的复杂性。
2020/5/21
第2章 输入输出与接口技术
2·1 I/O接口概述 2·2 输入/输出数据的传输控制方式 2·3 I/O编址 2·4 接口设计与分析基本方法
2020/5/21
1
2.1 I/O接口概述
1.概念
➢ 接口是CPU与外部设备(简称外设)的连接电路,是 CPU和外设交换信息的中转站。存储器及各类外部设 备都是通过各自的接口电路连接到微机系统的总线上 ,前者称为存储器接口,后者称为I/O接口。 外部设备通常有: 输入设备:如键盘、鼠标、触摸屏等。 输出设备:CRT显示终端、打印机、绘图仪等。 传感器与执行机构
• I/O处理机有自己的指令系统,能够直接存取系统主存 储器;能独立地执行程序;能对外设进行控制、对输 入/输出过程进行管理,并能完成字与字之间的装配和 折卸、码制的转换、数据块的错误检测和纠错,以及 格式变换等操作。
• I/O处理机完成I/O操作和处理后,以查询或中断方式与 CPU交换数据,向CPU报告外设和外设控制器状态, 对状态进行分析,并对输入/输出系统出现的各种情况 进行处理。
2020/5/21
原 请求 接 外 程 响应 口 设 序
中断处理程序
12
➢ CPU在外设工作时,仍然可以运行与外设传送无 关的其它程序,使外设与CPU并行工作,提高了 CPU的效率。
➢ 硬件电路比较复杂;软件开发和调试也比较复杂 和困难。

输入输出接口电路

输入输出接口电路

输入输出接口技术第一节接口技术的基本概念一、接口的概念和功能二、接口电路的典型结构三、接口功能第二节I/O端口的编址和译码一、I/O端口的编址方式二、输入/输出指令三、I/O端口的译码第三节CPU与外设间的数据传送方式一、无条件传送方式二、条件传送方式三、中断传送方式四、DMA传送方式一、接口的概念和功能1 接口:指CPU与存储器和外设之间通过总线进行连接的电路部分,是CPU与外界进行信息交换的中转站。

为什么要在CPU与外设之间设置接口电路?其一,CPU与外设两者的信号线不兼容,在信号线功能定义、逻辑定义和时序关系上都不一致;其二,两者的工作速度不兼容,CPU速度高,外设速度低; 其三,若不通过接口,而由CPU直接对外设的操作实施控制,就会使CPU处于穷于应付与外设打交道之中,大大降低CPU的效率;其四,若外部设备直接由CPU控制,也会使外设的硬件结构依赖于CPU,对外设本身的发展不利。

因此,有必要设置接口电路,以便协调CPU与外设两者的工作,提高CPU的效率,并有利于外设按自身的规律发展。

2 接口技术:是研究CPU如何与外部世界进行最佳耦合与匹配,实现双方高效、可靠地交换信息的一门技术,是软件、硬件结合的体现,是微机应用的关键。

微机接口技术综合性很强,所涉及的知识面很宽,包括微机原理、汇编语言(或高级语言)程序设计、电子技术、自控原理以及通信技术等多门课程的基础理论和专业知识。

3.接口技术在微机应用中的作用微机应用系统的研究和微机化产品的开发,从硬件角度来讲,就是接口电路的研究和开发,接口技术已成为直接影响微机系统的功能和微机推广应用的关键。

微机的应用是随着外部设备的不断更新和接口技术的发展而深入到各个领域的。

1从编程角度看,接口内部主要包括一个或多个CPU可以进行读/写操作的寄存器,又称为I/O端口。

2各I/O端口由端口地址区分。

3按存放信息的不同,I/O端口可分为三种类型数据端口:用于存放CPU与外设间传送的数据信息状态端口:用于暂存外设的状态信息控制端口:用于存放CPU对外设或接口的控制信息,控制外设或接口的工作方式。

计算机控制技术第二章

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。

输入输出接口技术 DIDO2014

输入输出接口技术 DIDO2014

结束
The End
– 从它的打印原理来分,有点阵式、喷墨式、 激光式、热敏式、墨点式、液晶快门式和 磁式打印机等 – 从打印的色彩分,有单色、双色、彩色打 印机
打印机接口(2)
• 打印机的基本工作原理
– 点阵式打印机的工作原理与显示器有相似之处, 也是由5×7或16×16的点阵组成字符 – 垂直排列着数根钢针同时向右扫描,扫描一次即 出现一行字符
人-机接口 Human-Machine Interface
本节主要内容
键盘接口 显示器接口 打印机接口 其它人-机接口
人-机接口
• 人-机接口是操作人员与计算机之间相互 交换信息的接口,通过这些接口,操作 人员可以对计算机进行操作,并能实时 了解到计算机控制的有关内容。 • 人机接口包括键盘、打印机、显示器等
图形显示方式(3)
• CRT显示技术具有如下特点
– – – – – – 屏幕显示尺寸大 图像分辨率高 显示颜色丰富、逼真 显示和刷新速度快 图像清晰且亮度高 允许工作温度范围广(-10℃~ +90℃)
– 缺点是体积与功耗较大,易受振动和冲击,容易受 辐射线、磁场干扰
图形显示方式(4) • 高性能的平面显示一体机型
字符型显示方式 • LED显示器
– 多个LED显示器可以实现多个数字或字符的组合 – 具有体积小、可靠性高、亮度清晰等优点,并且 广泛应用
• 液晶显示器(LCD)
– 一种极低功耗的显示器,在袖珍式仪表或低功耗 系统中应用较广
打印机接口(1) • 打印机的种类
– 从它与计算机的连接方式来分,有并行接 口打印机和串行接口打印机
• 智能式键盘
– 键盘的内部装有专门的微处理器如 Inter8048等, 由这些微处理器来完成键盘开关矩阵的扫描、键盘 扫描值的读取和键盘扫描值的发送。
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若PA口工作于方式1,PB口工作于方式0,PC口三条线 作为控制线配合PA口工作。 若PA口工作于方式0,PB口工作于方式1,PC口三条线 作为控制线配合PB口工作。 若PA口工作于方式1,PB口工作于方式1,PC口六条线 作为控制线配合PA口、PB口工作。
(1)方式1输入
(2)方式1输出
举例2 :PA口工作于方式1,采用查询的方式,通过8255A把CPU中的数据输出 到打印机上,连线如图所示。
2、按位置1/置0控制字对C口进行操作,但此控制字必须写 入控制口,而不写入C口
举例2 用C口置位/复位功能,使8255的PC3端口输出一个 正脉冲(脉冲宽度不计),其中:8255的地址为 60H63H Mov Out Mov Out Mov Out
MOV AL , 08AH OUT PORTCR , AL MOV CX , 500 MOV DI ,OFFSET BUFF LOOP1: MOV BL,[DI] NEXT: IN AL , PORTC TEST AL , 10H JNZ NEXT Mov AL,BL OUT PORTA , AL INC DI DEC CX
其中:PA口可以工作在方式0、1、2; PB口可以工作在方式0、1; PC口可以工作在方式0,除此之外PC口还可以配合PA 作为控制信号。
1、方式0:
8255A的三个端口都可以工作于方式0,CPU与端口之间交换数据 可直接有CPU执行INOUT指令来完成,不用提供联络信号。
VCC
数据总线 复位 /IOR /IOW
二、微机系统串行I/O接口
2.2 串行通信基础
一、串行通信类型 1、串行异步通信:指一帧字符用起始位和停止位来完成收发 同步.
2、串行同步通信:是靠同步字符来完成收发双方同步.
二、串行数据传送方式 1、单工方式 2、半双工方式 3、全双工方式
三、串行异步通信协议 1、一帧数据的格式 起始位 数据位 奇偶校验位 停止位 2、通信速率:又称波特率,指每秒钟传送0、1代码的个数。
三、键盘和显示器的结构和工作原理 2.3 键盘 1、键盘有两种类型:编码键盘和非编码键盘 非编码键盘是用软件方法来分析键的闭合和断开,对按键进 行周期扫描查询是否有键按下。 有键盘的抖动干扰,要进行抖动干扰的消除。
键按下 键释放
前沿抖动
闭合稳定
后沿抖动 释放稳定
图 5-1按键的抖动干扰
图 6-2 按键的抖动干扰
数据总线 复位 /IOR
/RD D7-D0 RESET PA0-PA7 PC4 PC6 (/ACK) 8255A D7-D0 BUSY /ACK
/IOW
cpu总线 系统
/WR
AEN
地址译 码器
/CS
PC7 (/OBF)
单稳
/DATASTB
A0 A1
地址总线
三个主要信号线:BUSY:表示打印机是否处于‘忙’状态,高电平有效。
2、专用接口——主要有A/D、D/A转换接口、多路 转换器等。
一、通用并行I/O接口
2.1 并行I/O接口芯片
一、8255A的内部结构及外部引脚
1、8255A的内部结构
2、8255A的外部引脚 3、8255A端口编址与读写操作
二、8255A的控制字与初始化编程 1、方式选择控制字
举例1:现有四种简单外设: 1) 一组8位开关 2)一组8位LED指示灯 3) 一个按钮 4)一个蜂鸣器 要求: 用8255作为接口芯片,将这些外设构成一个简单微机系 统,画出接口连线图并写出8255相应控制字。 分析 :控制字为:10000011B
/CS PC3 A0
INTR
A1
地址总线
如图所示:由CPU控制PC4产生选通脉冲,PC4作输出用,PC3作为中断请求INTR, 由/ACK信号上升沿,向CPU提请中断。
如图,已知:8255工作在中断方式,设8255地址为80H-83H,将数 据缓冲BUFF中的数据送打印机打印,中断向量设为1000H:2000H, 中断类型号为0BH,编程实现打印功能。
JNZ LOOP1
举例2:PA口工作于方式1,采用中断的方式,通过8255A把CPU中的数据输出 到打印机上,连线如图所示。
数据总线 复位 /IOR
/RD D7-D0 RESET PA0-PA7 PC6 D7-D0 BUSY /DATASTB
/IOW
cpu总线 系统
/WR 8255A
PC4
AEN
地址译 码器
非编码键盘有非编码独立式键盘和非编码矩阵式键盘
2、矩阵式键盘的结构原理和识别方法 (见教材)
2.4 显示器 LED显示器工作原理
g f COM a b a b
10 9 f e 1 2 8 a g d 3 4 7 b c dp 5 6
a b c d e f g dp
COM COM
c d e f g dp
/DATASTB:打印机选通信号,当该电平有效时,将CPU数据输出到打印机 /ACK:是打印机的应答信号,当打印机接收完字符后发此信号
假设PA端口用PORTA表示,PB端口用PORTB表示,PC端口 用PORTC表示 , 控制端口用PORTCR表示 。编程实现将缓冲 区BUFF中的500个字符数据送打印机打印。
mov si ,offset tab1 mov bx,0 mov bl,al mov al,[bx+si] out 21h,al mov cx,200h addr2: dec cx jnz addr2 jmp addr1 code: ends ends start
方式1:选通型输入/输出方式 工作在方式1,端口与外设之间需要联络信号,8255 将借用C口来完成CPU与外设间的联络,CPU与8255A之间 可以用中断或查询的方式交换信息。

AL , 00000110B 63H, AL AL, 00000111B 63H,AL AL , 00000110B 63H, AL
思考题:将PC口的PC3置0,将PC6置1,编写程序实现, 其中:8255A的地址为60H-63H。
三 、8255A的工作方式 8255A有3种工作方式: 方式0:基本型输入/输出 方式1:选通型输入/输出 方式2:双向数据传送方式
MAIN : MOV AL , 10100000B INTERRUT: MOV AL , [DI] OUT 83H , AL OUT 80H , AL MOV AL , 00001001B MOV AL , 00001000B OUT 83H , AL OUT 83H , AL XOR AX , AX MOV AL , 00001001B MOV DS , AX OUT 83H , AL MOV AX , 2000H …. MOV WORD PTR [002CH] , AX IRET MOV AX , 1000H MOV WORD PTR [002EH] , AX MOV AX , 00001101B OUT 83H , AX STI
e d COM c dp (a) 段排列 (b) 共阴极
(c) 共阳极
图 6-1 8段LED显示器的结构原理
LED显示器显示方式:动态显示和静态显示
/RD /WR D7-D0 RESET
PA0 PA1 PA2 PA3 PB0 PB1 8255A PB2 PB3 PB4 PB5 PB6 PB7 a b c d e f g .
GND
cpu总线 系统
AEN
地址译 码器
/CS
A0 A1
地址总线
VCC
举例1:8255A的A口和B口工作在方式0,A口为输入端口,接有 四个开关;B口为输出端口,接有一个七段发光二极管,其硬件 线路如上图所示,试编程序要求七段发光二极管显示开关所拨 通的数字,8255端口地址20H-23H。
2、8251A的编程举例 举例1:要求8251A作为外同步通信接口 数据位8位,两个同步方式字符,偶校验 方式选择字为 01111100B
举例3:要求异步方式下,波特率因子为16,8位数据位, 1位停止位,在异步方式下,输入50个字符,采用查询状 态字的方法,在程序中对状态寄存器的RXRDY测试,查询 8251A是否从外设接收一个字符。 MOV AL, 40H MOV DI, 0 OUT PORTE,AL MOV CX,32H MOV AL,4EH INPUT: IN AL,PORTE OUT PORTE,AL TEST AL,02H MOV AL,37H JZ INPUT OUT PORTE,AL IN AL,PORTD MOV BX,OFFSET BUFFER MOV [BX+DI],AL INC DI DEC CX JNZ INPUT
2.3可编程串行通信接口芯片8251A
一、 8251A的内部结构及引脚功能
二、8251A的工作原理 1、异步接收方式: 2、异步发送方式: 3、同步接收方式: 4、同步发送方式:
三、8251A的命令字与初始化编程 1、 8251A的命令字 1)方式选择命令字
2)工作命令字
3)状态字
4)8251A初始化流程图
显示字符
七段代码
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A
B
C
D
E
F
31
3F 06
5B 4F 66
6D 7D 07
7F 6F 77
7C 39
5E 79
Data segment Tab1 db 3fh,06h,05h … Data ends Code segment Assume cs:code,ds:data Start:mov ax,data mov ds,ax mov al,90h out 23h,al Addr1:in al,20h and al,0fh
第二章 基本输入输出接口技术
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