第十章模拟IO接口
IO接口
I/O接口是一电子电路(以IC芯片或接口板形式出现 ),其内有若干专用寄存器和相应的控制逻辑电路构成.它是CPU和I/O设备之间交换信息的媒介和桥梁.CPU与外部设备、存储器的连接和数据交换都需要通过接口设备来实现，前者被称为I/O接口，而后者则被称为存储器接口。
存储器通常在CPU的同步控制下工作，接口电路比较简单；而I/O设备品种繁多，其相应的接口电路也各不相同，因此，习惯上说到接口只是指I/O接口。
编辑本段基本功能· 进行端口地址译码设备选择· 向CPU提供I/O设备的状态信息和进行命令译码· 进行定时和相应时序控制。
· 对传送数据提供缓冲，以消除计算机与外设在“定时”或数据处理速度上的差异。
· 提供计算机与外设间有关信息格式的相容性变换。
提供有关电气的适配· 还可以中断方式实现CPU与外设之间信息的交换编辑本段接口组成包括硬件电路和软件编程两部分硬件电路包括基本逻辑电路，端口译码电路和供选电路等。
软件编程包括初始化程序段，传送方式处理程序段，主控程序段程序终止与退出程序段及辅助程序段等.编辑本段接口分类I/O接口的功能是负责实现CPU通过系统总线把I/O电路和外围设备联系在一起，按照电路和设备的复杂程度，I/O接口的硬件主要分为两大类：（1）I/O接口芯片这些芯片大都是集成电路，通过CPU输入不同的命令和参数，并控制相关的I/O电路和简单的外设作相应的操作，常见的接口芯片如定时/计数器、中断控制器、DMA控制器、并行接口等。
（2）I/O接口控制卡有若干个集成电路按一定的逻辑组成为一个部件，或者直接与CPU同在主板上，或是一个插件插在系统总线插槽上。
按照接口的连接对象来分，又可以将他们分为串行接口、并行接口、键盘接口和磁盘接口等。
编辑本段接口功能由于计算机的外围设备品种繁多，几乎都采用了机电传动设备，因此，CPU在与I/O设备进行数据交换时存在以下问题：速度不匹配：I/O设备的工作速度要比CPU慢许多，而且由于种类的不同，他们之间的速度差异也很大，例如硬盘的传输速度就要比打印机快出很多。
模拟量io模块
模拟量IO模块一、什么是模拟量IO模块模拟量IO模块是工业自动化领域中常见的一种输入输出设备。
它能够将现实世界中的连续变化的模拟信号转换为数字信号，以便计算机或控制器进行处理。
模拟量IO模块通常用于测量、控制和监测各种物理量，例如温度、压力、流量等。
二、模拟量IO模块的工作原理模拟量IO模块的工作原理可以简单地分为输入和输出两个部分。
2.1 输入部分模拟量IO模块的输入部分主要包括模拟输入信号转换电路和模数转换器（ADC）。
模拟输入信号转换电路用于对输入信号进行放大、滤波和隔离等处理，以保证输入信号的质量和稳定性。
模数转换器则将模拟信号转换为数字信号，通常使用的是逐次逼近型模数转换器。
2.2 输出部分模拟量IO模块的输出部分主要包括数字模拟转换器（DAC）和输出驱动电路。
数字模拟转换器将数字信号转换为模拟信号，输出驱动电路则对输出信号进行放大和隔离等处理，以适应不同负载的要求。
三、模拟量IO模块的特点和优势模拟量IO模块具有以下几个特点和优势：3.1 高精度模拟量IO模块能够提供高精度的模拟信号转换，可以满足对测量和控制精度要求较高的应用。
3.2 高稳定性模拟量IO模块在信号处理过程中采用了多种技术手段，能够有效地抑制噪声和干扰，提高系统的稳定性。
3.3 多通道模拟量IO模块通常具有多个输入和输出通道，可以同时处理多个模拟信号，提高系统的灵活性和扩展性。
3.4 高可靠性模拟量IO模块采用了可靠的硬件设计和工艺制造，具有较高的抗干扰能力和长寿命特性。
四、模拟量IO模块的应用领域模拟量IO模块广泛应用于工业自动化控制系统中的各个领域，包括但不限于以下几个方面：4.1 温度测量与控制模拟量IO模块可以接入温度传感器，测量和控制各种工业过程中的温度，如炉温控制、冷却系统控制等。
4.2 压力监测与控制模拟量IO模块可以接入压力传感器，实时监测和控制各种工业设备中的压力，如水泵、气体管道等。
4.3 流量测量与控制模拟量IO模块可以接入流量传感器，测量和控制各种工业过程中的流量，如液体输送、气体流动等。
IO口工作原理
IO口工作原理
IO口是Input/Output口的简称，它是计算机与外部设备进行通信的接口。
IO口的工作原理是通过发送和接收电信号来实现数据的输入和输出。
对于输入操作，当外部设备需要将数据输入到计算机时，它会发送一个电信号到计算机的IO口。
计算机通过IO口接收到电信号后，会将其转换成数字信号，然后传递给相应的输入设备驱动程序进行处理和解析。
最终，输入设备驱动程序会将数据传递给操作系统，供应用程序进行处理和使用。
对于输出操作，当计算机需要将数据输出到外部设备时，它会将数字信号传递给相应的输出设备驱动程序。
输出设备驱动程序会将数字信号转换成相应的电信号，并通过IO口发送到外部设备上。
外部设备接收到电信号后，会进行相应的处理，从而实现数据的输出。
IO口的工作原理实质上是通过控制和传递电信号来实现数据输入和输出。
计算机通过IO口与外部设备进行通信，从而实现数据的交互和传输。
这样，用户就可以通过外部设备与计算机进行交互，实现各种功能和操作。
IO接口教程
7.1I/O接口概述nput/output interface）技术是实现计算机与外部设备之间信息交换的一门技术，在微机系统设计和应用过程中占有极其重要的地路介于主机与外部设备之间，是微处理器与外部设备信息交换的桥梁。
外部设备通过I/O接口电路把信息传送给微处理器进行处理，接口电路传送到外部设备。
如果没有I/O接口电路，微处理器就不可能发挥其应有的作用，人们也就无法使用计算机。
术包括硬件电路和相关的软件编程技术，在学习这部分内容时，不但要求了解I/O接口的基本构成和工作原理，更要着重掌握I/O接方法及编程技术。
的输入/输出设备是计算机系统的重要组成部分，称为外部设备或I/O设备，用于计算机输入/输出信息。
设备有键盘、鼠标、图形扫描仪、条形码读入器、光笔和触摸屏等。
显示器、打印机、绘图仪和影像输出设备等。
中，还会用到模/数转换器、数/模转换器、发光二极管（LED）、按钮、开关等。
此外，还有许多专用I/O设备。
备或装置不仅结构、特性、工作原理和驱动方式不同，而且传送的电平、数据格式和速度差异也很大，同时，在进行数据处理时，其们不能和CPU（或系统总线）直接相连，必须借助于中间电路，这部分电路被称为I/O接口电路，简称I/O接口，定义为：I/O接口路，用来进行速度和工作方式的匹配，并协助完成二者之间的数据传送。
术功能类繁多，并且适用的场合也不同，有用于数据通信的，有用于数据格式转换的，有用于电平转换的，也有用于系统定时/计数和DMA 下：数据提供缓冲、隔离和寄存备与CPU的定时标准不同，数据处理速度也不同，所以需要对传送数据提供缓冲、隔离和寄存（或锁存）。
在输出接口中，一般都设接口中，一般设计有寄存器和缓冲隔离环节（如三态门），用来存放输入的数据，并起到隔离作用，只有被CPU选中的设备才能将数取。
的形式和数据的格式进行转换I/O设备所用的信号形式、数据格式不同时，I/O接口能进行相互之间的转换。
如数字量与模拟量的转换、串行数据与并行数据的格的电平转换等。
第十章 IO接口、IO指令与IO实现方式
使用中断传送方式时，CPU就不必花费大 量时间去查询外设的工作状态了，因为当外 设就绪时，会主动向CPU发中断请求信号。 而CPU本身具有这样的功能：在每条指令被 执行完以后，会检查外部是否有中断请求， 如果有中断请求，那么在中断允许标志为1 的情况下，CPU保留下一条指令的地址和当 前的标志，转到中断服务程序去执行。被外 界中断时，程序中下一条指令所在处称为断 点。从中断服务程序返回时，CPU会恢复标 志和断点地址。
；AH中的字节输出到DX+1所指的端口中
使用输入／输出指令时，要注意以下两点：
⑴.只能用累加器作为执行输入／输出过程的机构，不能用其他 寄存器代替。
例如: IN BX，50H 错误
OUT DX，CX 错误
⑵.用直接输入／输出指令时，寻址范围为0—255，即直接输 入／输出指令中允许使用的最大端口号是FFH。当系统中的 端口号大于FFH时，对这些端口就不能用直接寻址的方式来 访问了，而必须用间接寻址方式。用间接输入／输出指令前， 要在DX寄存器中设置好端口号，并且要注意，只能用DX寄 存器，而不能用别的寄存器。
；内容输出到80H，AH中的内容输出到81H。
下面是间接输入／输出指令的例子，在指令中端口号是由(DX)给 出的。 IN AL，DX ；从DX所指的端口中读取一个字节 IN AX，DX ；从DX和DX+1所指出的两个端口中读取一个字， OUT DX，AL ；将AL中的字节输出到DX所指的端口中 OUT DX，AX ；将AL中的字节输出到DX所指的端口中，同时 将
io口原理-概述说明以及解释
io口原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述IO口（Input/Output port）是计算机系统中与外部设备进行信息传输的接口。
它是计算机系统中最主要的通信手段之一。
通过IO口，计算机可以与各类输入输出设备进行数据交互，实现信息的输入和输出。
IO口的作用是将计算机内部处理好的数据传送到外部设备，或接受外部设备传来的数据并传送给计算机内部进行处理。
在计算机系统中，各种外部设备（如显示器、键盘、鼠标、打印机、硬盘等）都需要通过IO口与计算机进行数据交互，以完成各自的功能。
可以说，没有IO口，计算机与外部设备之间的信息交流就无法进行。
IO口的工作原理是通过发送和接收电信号来实现数据传输。
计算机通过控制IO口的电平（高电平或低电平）来控制外部设备的工作状态，通过读取和解析外部设备发送的电信号来获取外部设备传来的数据。
这样，计算机与外部设备之间就建立了一种双向的数据传输通道。
IO口的应用领域非常广泛。
它在个人电脑、嵌入式系统、通信设备、工业自动化等领域都有着重要的应用。
在个人电脑中，各种外设如键盘、鼠标、摄像头等都是通过IO口与计算机进行连接和通信的。
在嵌入式系统中，各种传感器、执行器等设备也需要通过IO口与主控制器进行数据交互。
在通信设备和工业自动化领域，IO口可以与外部设备进行高速数据传输，实现各种通信和控制功能。
总之，IO口在计算机领域的应用非常广泛，它是计算机与外部设备之间信息交流的重要通道。
综上所述，IO口在计算机系统中具有重要的作用。
它是计算机与外部设备进行数据交换的接口，通过发送和接收电信号实现数据传输。
在各种应用领域中都存在着IO口的应用，其重要性不可忽视。
随着科技的不断发展，IO口也在不断地进化和改进，未来它将继续发挥着重要的作用，并带来更多的应用和创新。
1.2文章结构2. 正文2.1 IO口的定义和作用IO口（Input/Output port），简称IO口，是计算机系统中的一个重要组成部分。
IO接口——精选推荐
IO接⼝
什么是I/O接⼝？
CPU与外设之间进⾏数据传输的逻辑部件。
它的功能包括：
1）实现主机和外设之间的通信
2）CPU送来外设的地址码之后，接⼝需要地址译码以及设备选择
3）开始传输，CPU与外设之间的速度往往不匹配，接⼝需要实现数据缓冲
4）传输的过程中，发现两边数据格式不匹配了，接⼝就要负责信号格式的转换
5）传送控制命令和状态信息，⽐如CPU要启动外设，会发布启动命令；当外设准备好了，也会通过接⼝中的“状态寄存器”向CPU传递状态信息。
端⼝与接⼝
端⼝是指可以读写的寄存器；
接⼝是端⼝+控制逻辑。
I/O端⼝及其编址
I/O端⼝是指能被CPU直接访问的寄存器。
I/O端⼝要想被访问，必须要有端⼝地址。
1）统⼀编址：与存储器统⼀编制，访问速度更快，不需要专门的指令，但是占⽤了内存编制空间
2）独⽴编址。
第十章A／D及D／A转换器
（ 5） DAC 的工作方式 DAC0832 有三种工作方式： 双缓冲方式 单缓冲方式 直通方式 采用单缓冲方式连接如图10-3所示。
D7~D0
DAC0832 DI0~7 Verf
WR1 +5V ILE 200H CS
+5V R
系 统 总 线 A9~A0
AEN
IOW
Rfb
+ Vout
I01 I02 AGND
二、A/D转换原理
A/D转换的原理很多,常见的有双积分式、逐次逼 近式、计数式等，输出码制有二进制、BCD码等，输 出数据宽度有8位、12位、16位、20位等（二进制和 BCD码）。常用的是逐次逼近式A/D。
逐次逼近式A/D转换器
逐次逼近式A/D转换器原理如图10-10所示，当转 换器接收到启动信号后，逐次逼近寄存器清0，通过 内部D/A转换器输出使输出电压V0为0，启动信号结 束后开始A/D转换。
（2）转换时间：指数字量输入到模拟量输出达到稳定所需 的时间。一般电流型D/A转换器在几秒到几百微秒之内；而 电压型D/A转换器转换较慢，取决于运算放大器的响应时间。 （3）转换精度：指D/A转换器实际输出与理论值之间的误 差，一般采用数字量的最低有效位作为衡量单位。 如：±1/2LSB表示，当D/A分辨率为20mV，则精度为 ±10mV. （4）线性度：当数字量变化时，D/A转换器输出的模拟 量按比例变化的程度。 线性误差—— 模拟量输出值与理想输出值之间偏离 的最大值。
（4）可使用多片0832同时进行D/A转换，以便同时产生 多个摸拟信号送出 DI CS1 WR1 ILE WR2 XFER
○ ○
DI
0832 CS2 WR1
○ ○
DI
CS3 WR1 ILE WR2 XEFR
plc中模拟通道0的io接口电路
plc中模拟通道0的io接口电路PLC中的模拟通道0的IO接口电路设计是工业自动化系统中重要的一环。
本文将详细介绍PLC中模拟通道0的IO接口电路的设计原理和功能。
一、PLC的基本概念PLC（Programmable Logic Controller），即可编程逻辑控制器，是一种用于工业自动化控制系统的专用数字计算机。
PLC通过接收输入信号，经过逻辑运算和控制算法处理后，输出控制信号，实现对工业生产设备的自动控制。
二、模拟通道0的概念PLC的模拟通道是用来处理连续变化的模拟信号的通道，通常用于测量和控制温度、压力、流量等物理量。
模拟通道0是PLC中的一个特定通道，它通常用于处理最重要的模拟信号，例如温度传感器的信号。
三、模拟通道0的IO接口电路设计原理模拟通道0的IO接口电路设计的目标是将模拟信号转换为数字信号，以便PLC能够处理。
下面将详细介绍模拟通道0的IO接口电路设计原理。
1. 模拟信号输入电路设计模拟信号输入电路是将传感器输出的连续变化的模拟信号转换为PLC能够处理的数字信号。
它通常由滤波电路、放大电路和采样电路组成。
滤波电路用于去除模拟信号中的高频噪声，以确保输入信号的稳定性和准确性。
放大电路则用于放大模拟信号的幅值，以适应PLC的输入范围。
采样电路用于将模拟信号按照一定的时间间隔进行采样，将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号。
2. 数字信号输出电路设计数字信号输出电路是将PLC处理后的数字信号转换为控制信号，以控制执行器的动作。
它通常由数字量输出模块和驱动电路组成。
数字量输出模块是PLC中的一个重要组成部分，用于输出数字信号。
它通常具有多个输出通道，每个通道都可以输出一个数字信号。
驱动电路则用于将数字信号转换为能够驱动执行器的电流或电压信号。
四、模拟通道0的IO接口电路的功能模拟通道0的IO接口电路在工业自动化系统中具有以下功能：1. 数据采集与监测：通过模拟信号输入电路，将传感器输出的模拟信号转换为数字信号，实现对物理量的准确测量和监测。
IO接口
输入状态信息 Y 忙否？ N 输出数据 状态位复位
Q D
R
状态 信息 三态 缓冲器 (1位)
地址 译码
AB MPU
ACK
忙触发器
(a)硬件结构
(b)工作流程
说明： 除数据端口外，必须有状态端口 状态端口和输入数据端口必须有 三态输出功能
韩山师范学院
6-25
例：设状态端口地址为86H，数据端口地址为 87H,外部输入信息准备好状态标志为D7=1，请 用查询方式写出读入外部信息的程序段。 TE: IN AL，86H TEST AL，10000000B
韩山师范学院
6.2.3
Intel系列处理器的I/O编址方式
6-19
关于保护机制的两点说明：
保护虚地址方式下，当某个程序要访问 I/O 端口 时，CPU 先检查是否满足CPL≤IOPL，如满足， 则可访问。如不满足，再对相应于这些端口的所 有映象位进行测试。 在虚拟8086方式下，处理器不考虑IOPL，只检查 I/O允许位映象。
Ps
地 址 AB 译 码
IOR
数据就绪？
Y
MPU
输入数据 状态位复位 (b) 工作流程
准备就绪 触发器
&
(a) 硬件结构
韩山师范学院
6.3
I/O同步控制方式
6-24
② 输出接口
1.查询式
2.中断式 3.DMA式 4.等待式
输 出 设 备
数 据 数据锁 存器
+5V
DB
Di IOW & Pd & Ps IOR
溢出断点除法溢出单步非屏蔽中断的溢出断点除法溢出单步非屏蔽中断的类型码为固定值类型码为固定值软件中断的类型码由指令给出软件中断的类型码由指令给出可屏蔽中断的类型码由可屏蔽中断的类型码由picpic给出给出cpucpu响应响应intrintr中断时会产生两个中断响中断时会产生两个中断响应总线周期要求应总线周期要求picpic在第在第22个中断响应总个中断响应总线周期把中断类型码放到数据总线上供线周期把中断类型码放到数据总线上供cpucpu读入
模拟电路第十章 综合测试题及参考答案
第10章综合测试题及参考答案10.1 综合测试题一1、（30分，每空2分）（1）硅半导体三极管三个电极相对于“地”的电压如图10.1.1所示，由此可判断该管的工作状态为 。
（2）图10.1.2所示为某MOSFET 的转移特性，试判断该管属于何种导电沟道？ 是 增强型管还是耗尽型管？ 并确定开启电压V T 或夹断电压V P 的值 。
（3）某放大电路在负载开路时的输出电压为6V ，当接入2kΩ负载电阻后，输出电压降为4V ，这表明该放大电路的输出电阻为 。
（4）设图10.1.3所示电路中硅稳压管D Z1和D Z2的稳定电压分别为5V 和8V ，正向压降均为0.7V ，则电路的输出电压V O = 。
（5）由三端集成稳压器W7805组成的电路如图10.1.4所示，当R 2=5kΩ时，电路的输出电压V O = 。
（6）设计一个输出功率为20W 的扩音机电路，若用乙类OCL 互补对称功放电路，则应选P CM 至少为 W 的功率管两个。
（2分）（7）当电路的闭环增益为40dB 时，基本放大器的增益变化10%，反馈放大器的闭环增益相应变化1%，则此时电路的开环增益为 dB 。
（8）图10.1.5所示电路中，T 1、T 2、T 3管特性相同，V BE1=V BE2=V BE3=0.7V ，β1=β2=β3且很大，试确定I REF = ，I C2= ，V 1－V 2= 。
（9）放大电路如图10.1.6所示，若将一个6800pF 的电容错接在b 、c 极之间，则其中频电压增益的绝对值│A v m │将 ，f L 将 ，f H 将 。
2、（12分）放大电路如图10.1.7所示。
设各电容均足够大，三极管的参数β1，β2，r be1，r be2，r ce2已知，并且V BE = 0.7V 。
（1）指出T 1，T 2各起什么作用？ （2）估算静态工作点电流I CQ1。
（3）写出中频时电压放大倍数A v ，输入电阻R i 和输出电阻R o 的表达式。
I O接口
基本功能
·进行端口译码设备选择。 ·向CPU提供I/O设备的状态信息和进行命令译码。 ·进行定时和相应时序控制。 ·对传送数据提供缓冲，以消除计算机与外设在“定时”或数据处理速度上的差异。 ·提供计算机与外设间有关信息格式的相容性变换。提供有关电气的适配 ·还可以中断方式实现CPU与外设之间信息的交换。
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接口功能
由于计算机的外围设备品种繁多，几乎都采用了机电传动设备，因此，CPU在与I/O设备进行数据交换时存在 以下问题：
速度不匹配：I/O设备的工作速度要比CPU慢许多，而且由于种类的不同，他们之间的速度差异也很大，例如 硬盘的传输速度就要比打印机快出很多。
时序不匹配：各个I/O设备都有自己的定时控制电路，以自己的速度传输数据，无法与CPU的时序取得统一。
I O接口
主机与被控对象进行信息交换的纽带
01 基本功能
03 接口分类 05 控制方式
目录
02 接口组成 04 接口功能
l/O接口是主机与被控对象进行信息交换的纽带。主机通过I/O接口与外部设备进行数据交换。绝大部分I/O 接口电路都是可编程的，即它们的工作方式可由程序进行控制。在工业控制机中常用的接口有:1、并行接口，如 8155和8255; 2、串行接口，如8251；3、直接数据传送接口，如8237;4、中断控制接口，如8259; 5、定时器/ 计数器接口，如8253等。此外，由于计算机只能接收数字量，而一般的连续化生产过程的被测参数大都为模拟量， 如温度、压力、流量、液位、速度、电压及电流等，因此，为了实现计算机控制，还必须把模拟量转换成数字量， 即进行A/D转换。
中断处理方式的优点是显而易见的，它不但为CPU省去了查询外设状态和等待外设就绪所花费的时间，提高 了CPU的工作效率，还满足了外设的实时要求。但需要为每个I/O设备分配一个中断请求号和相应的中断服务程序， 此外还需要一个中断控制器（I/O接口芯片）管理I/O设备提出的中断请求，例如设置中断屏过I/O指令询问指定外设当前的状态，如果外设准备就绪，则进行数据的输入或输出，否 则CPU等待，循环查询。
多合一控制器模拟IO模块的工作原理及应用
多合一控制器模拟IO模块的工作原理及应用随着工业自动化的发展，多合一控制器在工业领域中得到了广泛的应用。
作为一种常见的外围设备，IO（Input/Output）模块的设计和使用对于实现自动化控制起着重要的作用。
在这篇文章中，我们将探讨多合一控制器模拟IO模块的工作原理及其应用。
一、工作原理多合一控制器通过电路连接实现了模拟IO模块的工作。
其主要原理是利用模拟输入信号和模拟输出信号，实现与现实世界的物理量相互转换。
多合一控制器具有多个输入和输出端口，通过这些端口可以连接各种外部设备，如传感器、执行器等。
在模拟IO模块中，模拟输入信号主要由传感器接收并转换为电信号，而模拟输出信号则通过执行器接收并转换为物理信号。
多合一控制器通过控制端口和外部设备进行信息交互，实现对外部设备的控制和监测。
其中，控制端口接收外部设备的输入信号，根据预设的条件和逻辑判断，输出相应的控制信号。
二、应用领域多合一控制器模拟IO模块的应用广泛，涵盖了许多工业控制领域。
下面我们将介绍其中几个典型的应用场景。
1. 自动化生产线多合一控制器模拟IO模块可应用于自动化生产线中。
通过与传感器和执行器的连接，实现对生产过程的监测和控制。
例如，在装配线中，可以使用控制器模拟IO模块来检测零件的位置、测量温度和湿度等参数，并控制机械手臂的动作。
2. 环境监测在环境监测领域，多合一控制器模拟IO模块可以监测和控制空气质量、温度、湿度等环境参数。
通过与各种传感器的连接，可以及时反馈环境信息，并根据预设的控制逻辑实现对环境的调节。
例如，在温室中，可以使用控制器模拟IO模块来控制灯光、温度和湿度等参数，提供适宜的生长环境。
3. 机器人控制多合一控制器模拟IO模块在机器人控制领域也有着广泛的应用。
通过与机器人的各个部件连接，可以实现对机械臂、传感器和执行器等设备的控制和监测。
例如，在制造业中，可以使用控制器模拟IO模块来控制机器人的运动、夹取物品，并通过传感器监测机器人的位置、力度等参数。
模拟量io模块
模拟量io模块一、概述模拟量IO模块是一种数字信号与模拟量信号之间的转换器，能够将数字信号转换成模拟量信号，或将模拟量信号转换成数字信号。
它通常用于工业自动化领域中的传感器数据采集、控制系统和监测系统等。
二、组成部分1. 模拟输入通道：用于接收模拟量输入信号，通常有多个通道可供选择；2. 模拟输出通道：用于输出模拟量信号，通常也有多个通道可供选择；3. 数字输入/输出通道：用于接收或输出数字信号；4. 电源供应：提供电源给整个模块。
三、工作原理1. 模拟输入：当传感器发出一个物理变化时，如温度变化等，这个变化会被转换成电压或电流的形式。
这个电压或电流会被传输到模拟输入端口上。
经过放大和滤波处理后，这个信号会被转换成数字形式，并通过总线发送给控制器进行进一步处理。
2. 模拟输出：在控制系统中，如果需要控制某些设备的运行状态，则需要发送一定的电压或电流来实现。
这些控制命令会被发送到模拟输出通道上，经过数字转换后，转化成模拟信号输出到设备上。
四、特点与优势1. 精度高：模拟量IO模块的精度非常高，能够满足各种工业自动化系统的需求；2. 可靠性强：由于采用了优质的元器件和严格的生产工艺，模拟量IO 模块具有很高的可靠性；3. 可扩展性好：由于其多通道设计，可以根据需要进行扩展；4. 易于维护：由于其结构简单、易于维护，可以减少故障率和停机时间。
五、适用范围1. 工业自动化控制系统中的传感器数据采集；2. 工业监测系统中的数据采集和处理；3. 电力系统中的电力监控和管理；4. 医疗设备中的信号转换和处理。
六、总结模拟量IO模块是一种非常重要的工业自动化设备，在各个领域都有广泛应用。
它能够将数字信号与模拟量信号进行转换，并且具有精度高、可靠性强、可扩展性好、易于维护等优点。
随着工业自动化的普及和应用，模拟量IO模块的需求也越来越大，未来它将会有更加广泛的应用场景。
第十章模拟IO接口
D LE1 Q
＆
D LE2 Q
1
＆
2
＆
3
20
10.1.3
典型的DAC集成芯片 (2)应用说明 ① 可工作于双缓冲方式
这时要有两级写操作，为此要提供2个端口地址,
译码后分别接到CS和XFER端。 双缓冲工作方式的优越性： 可转换和接收并行工作,利于提高速度；
适于需要多个模拟输出通道同时改变输出量的
应用场合。
第十章 模拟I/O接口
10.0
10.1
概述
DAC及其与MPU的接口
10.2
ADC及其与MPU的接口
10.0
概
述
模拟I/O接口是模拟输入接口/模拟输出接口的 简称。
模拟输入接口也即模拟/数字转换器(ADC,A/D 转换器)接口。 模拟输出接口也即数字/模拟转换器(DAC,D/A 转换器)接口。 A/D、D/A转换器及其与计算机的接口在计算机 测控系统中的重要性
VO>0 VO<0
双极性
通过调节VR和 电阻值实现
VO=0(调零) VO=-VR(调负满刻度)
127 VO = V (调正满刻度) 128 R
25
10.1.3
典型的DAC集成芯片
方法二：在第一级“运放”的求和点∑增加一个偏移电阻 RB和一个偏移电压VB(=-VR)作为偏移电路。
VB(=-VR) 9 RB
VCC
DB
20
DAC 0832
8 3 10
11
12
IO1 IO2 ∑
+
∞ A1
VO
VR
26
10.1.3
典型的DAC集成芯片 对应于上述双极性VO的输入数码称为偏移二进制码, 简称偏移码。相应的双极性DAC则叫偏移码双极性DAC。 偏移码和原码、补码、反码同属双极性码。四者对 应关系如下(以3位码为例):
模拟接口
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10.2.3.2 D/A转换器DAC0832与微机的接口
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I O1
IO2
VR 输入数字量 15K 256
VR 255 输入数字量 15K 256
VO VR
输入数字量 输入数字量 V R 2n 256
满码时：
I O1 VR 255 15 K 256
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2. D/A转换器的连接特性
(1) 输入缓冲能力 DAC是否带有三态输入缓冲器或锁存器来保存输入 数字量，这对不能长时间在数据总线保持数据的微机系统中使用 D/A 转换器十分重要。带有三态输入锁存器的 DAC，其输入数据线才能 与系统的数据总线直接连接；否则，两者不能直接连接，而需外加三 态缓冲器。 (2) 输入数据的宽度（即分辨率） DAC有 8位、10位、12位、14位和 16位等。当 DAC的分辨率高于微机系统数据总线的宽度时，需分两 次输入数字量。 (3) 输入码制 DAC能接收不同码制的数字量输入。一般对单极性输出 的 DAC只能接收二进制码或 BCD码，对双极性输出的 DAC只能接收 偏移二进制码或补码。 (4) 输出模拟量的类型 DAC的输出可以是电流也可以是电压，输出电 流的叫电流型DAC，输出电压的叫电压型DAC。对电流型DAC，其 电流在几毫安～十几毫安；对电压型DAC，其电压一般为5V～10V之 间。 (5) 输出模拟量的极性 DAC的模拟量输出有单极性输出也有双极性 输出。
(2) 单缓冲方式
不需要多个模拟量同时输出时可采用此种方式。此时两个寄存器 之一处于直通状态，输入数据只经过一级缓冲送入 D/A转换器。 这种方式只需执行一次写操作即可完成D/A转换。
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＆
1
＆
2
＆
3
DQ
8位 D寄A存C 器
D LE2 Q
8位 D转/换A器
Rfb 15kΩ
8 12
VR
11
I02 I01
9 Rfb
3 AGND 20
VCC 10 DGN
D
20
10.1.3 典型的DAC集成芯片 (2操作，为此要提供2个端口地址,译
DAC是一种把二进制数字信号转换成模拟信号(电 压或电流)的电路。
DAC按转换原理不同,可分为：
权电阻DAC T型电阻DAC 倒T型电阻DAC 变形权电阻DAC 权电流DAC 电容型DAC ……
❖电路结构上均由电压源、解码 网络、运放和数据缓冲器组成。
❖解码网络各不相同。
❖以T型和倒T型电阻DAC在集 成产品中应用较多。
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10.1.1 D/A转换器原理
1.T型电阻解码网络DAC
结构特点：
❖解码网络上方任一节点A、B、C、D都由三条支路相交 而成，而且从任一节点向三条支路看过去的等效电阻都为 2❖R从；任一开关Si向上看过去的等效电阻都为3R。
此特点使得任一开关支路流进某节点的电流都等分 为二，从该节点的另外两条支路流出去。
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10.1.3 典型的DAC集成芯片
(2) 使用方法
与DAC0832差不多，差别主要有两点：
① 单缓冲方式工作时(第二级直通),输出 有尖峰干扰出现,故与8位CPU接口时,必 须工作于双缓冲方式。
② 两次写数的顺序只能是：先写高8位,后 写低4位。 为什么？ ——因为两次写入都会使4位寄存 器内容改变，而8位寄存器则不然。
T型电阻DAC的优缺点
❖主要优点：D/A转换的结果Vo只与电阻的比 值
有关，而不取决于电阻的绝对值。 这为集成单元的制作提供了很大方便。
❖主要缺点：各位数码变化引起的电压变化到达 “运放”输入端的时间明显不相同。 这样,在输入数字量变化的动态过程中可能
在输出端产生很大的尖峰脉冲，从而带来较大的 动态误差，影响DAC的转换精度和转换速度。
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10.1.2 DAC的基本参数
精度参数 速度参数 分辨率
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1. 精度参数
----用于表明D/A转换的精确程度,一般用误 差大小表示。
精度特性常以满量程电压VFS的百分数或以最低有 效位LSB的分数形式给出，有时也用二进制位数的形 式给出。如：
精度为±0.1%指最大误差为VFS的±0.1%。
（数字地）
DI7
DI0 CS DAC
0832 WR1 ILE XFER WRD2 GND
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10.1.4 DAC芯片与MPU接口技术
2.通过I/O接口芯片与MPU总线相连
----适于内部无输入缓存器或者虽有输入缓存器但 D/A转换器位数多于MPU数据总线位数的DAC芯
(1片)内。部无输入缓存器的m位DAC与n位MPU(m≤n)的接口
VR 3R
24
3 i0
2i Di
进一步得到输出电压V0:
vORfiOV 3R R••R 24 f
3
2iDi
i0
8
10.1.1 D/A转换器原理
推广到一般情况，当输入数字量为n位时，则有：
iO
VR 3R2n
n1
2i Di
i0
VO
V3RR•R2fn
n1
2i Di
i0
当Rf=3R时
VR 2n
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10.1.3 典型的DAC集成芯片
◆种类繁多,功能、性能各异。 ◆ DAC芯片分类：
按片内有无 缓存能力
片内无输入缓存器的DAC 片内有单级输入缓存器的DAC 片内有双级输入缓存器的DAC
按位数
8位DAC，
按数字输
入方式
分辨率高于8位的DAC，
并行输入DAC， 串行输入DAC， 串/并输入DAC，
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10.1.1 D/A转换器原理
T型电阻DAC的转换原理：
输出电流i0与D3～D0位产生的输出电流分量有如下关系： i0=i03+i02+i01+i00
从上述结构特点可直接分析推出：
iO3
VR • 3R
1 21
•D3
(经1次二等分到输出支路）
iO2
VR • 3R
1 22
•D2
(经2次二等分到输出支路）
即进行数/模转换,省去一条输出指令。
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10.1.3 典型的DAC集成芯片
③ DAC0832直接输出的信号是模拟电流IO1、IO2, 为得到电压输出，应加接一级运放：
VCC
D B
20 DA 9 11 IO1
8
0C832 3
1012 IO2
+
∞ A
VO
VR
这时得到的电压V0是单极性,极性与VR相反：
11
00
11 1 1 I( D D D D)
2 3 22 2 23 1 24 0 R V R 24(23D 322D 221D 120D 0)
V
R
3
2i D
R 24 i0
i
vOiO•R f V R R •2 R 4 f V R R •2 R 4 f i 302iD i
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10.1.1 D/A转换器原理
N=80H时 VO=0(调零)
N=00H时 VO=-VR(调负满刻度)
N=FFH时
VO=11
2 2
7 8
VR(调正满刻度)
通过调节VR和 电阻值实现
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10.1.3 典型的DAC集成芯片
方法二：在第一级“运放”的求和点∑增加一个偏移电阻 RB和一个偏移电压VB(=-VR)作为偏移电路。
VCC
VB(=-VR)
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10.1.3 典型的DAC集成芯片
1. DAC0832
——8位R-2R T型电阻解码网络芯片，转换结果以
一对差动电流IO1和IO2输出。
(1)内部结构与外部引脚：
（M DDIIS76 B）111435 146 5 6
（DLIS0B）179 ILE 1 CSW WRR1112278 XFER
DQ 8位输入 寄存器
偏移码与原码、补码、反码的符号位表示正好相反，并且同 一个数的偏移码与补码除了符号位相反外数值位完全相同。
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10.1.3 典型的DAC集成芯片
⑤ 有了偏移码双极性DAC,根据偏移码与补码的 关
系,很容易实现补码输入双极性DAC。 如何实现？请思考。
上述有关IO变VO、单极性VO变双极性VO、偏移 码DAC变补码DAC的规律和方法,对其它各种DAC 也同 样适用。
n 1
2i Di
i0
以上两式表明: ❖输出电流i0和输出电压V0都与输入二进制数
Dn_1Dn_2……D0的大小成正比，可见实现了从 数字量到模拟量的转换。 ❖i0和V0除与输入数字量大小成正比外，还与R、 Rf和VR有关，通过调节它们可实现零和满刻度 值调整。但在集成DAC中主要是调VR 。
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10.1.1 D/A转换器原理
n位DAC的精度为±1/2LSB指最大误差 为 精度±1为/n2位×1指/2最n×大V误FS差=±为1±/12/n+21nVVFFSS。。
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10.1.2 DAC的基本参数
2.速度参数 ----主要是建立时间或转换时间。 通常指输入数字量为满刻度值时，从输
入加上到输出模拟量达到满刻度值或满刻 度值的某一百分比(如90%)所需的时间。
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10.1.3 典型的DAC集成芯片
2.DAC1210
(1) 内部结构与外部引脚： 基B本DDDDX1W/CW FIIIIB1430结ESR12RR12315171819201622221构47689125 与＆＆＆DD8寄位A存L输CE器入0Q8D4寄3位L2存E输相器入Q似,差D寄别1DL2存A在E位C器于Q 它M是LS转S11BDAB2换2/位器位,第一Rfb级1014131124123寄VIIRVAD00CfRG21G存bCNNDD 器分成8位、4位两个,以适应同8位和16位/32位CPU的连接。
第十章模拟IO接口
10.0 概 述
模拟I/O接口是模拟输入接口/模拟输出接口的 简称。
模拟输入接口也即模拟/数字转换器(ADC,A/D 转换器)接口。
模拟输出接口也即数字/模拟转换器(DAC,D/A 转换器)接口。
A/D、D/A转换器及其与计算机的接口在计算机 测控系统中的重要性
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10.1.1 D/A转换器原理
D B
20 8
DA 0C832
3
9 11IO1 1012IO2
RB
∑+
∞ A1
V
R
VO
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10.1.3 典型的DAC集成芯片
对应于上述双极性VO的输入数码称为偏移二进制码, 简称偏移码。相应的双极性DAC则叫偏移码双极性 DA偏C移。码和原码、补码、反码同属双极性码。四者对应 关系如下(以3位码为例):
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10.1.1 D/A转换器原理
2.倒T型电阻解码网络DAC
----是对T型电阻解码网络DAC的改进
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10.1.1 D/A转换器原理
结构特点：
❖无论Si接1或接0,对应支路的电流Ii都恒定不变 (或者流入地，或者流入虚地∑)。
❖从右边向任一节点(A、B、C、D)看过去，等效电 阻均为R，且两支路电阻都等于2R。可见VR产生的 电流I每经一个节点即平均分流一次。
码后分别接到CS和XFER端。 双缓冲工作方式的优越性： 可转换和接收并行工作,利于提高速度； 适于需要多个模拟输出通道同时改变输出量的应
用场合。
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