第三讲：数字量输入输出通道.ppt
合集下载
《数字输入输出端口》课件
数字输入输出端口在计算 机技术的发展过程中不断 演变，从最初的并行端口 到现在的高速数字接口， 其功能和性能得到了显著 提升。
未来数字输入输出端口的应用前景
随着物联网和人工智能的 发展，数字输入输出端口 将在更广泛的领域得到应 用，为我们的生活和工作 带来更多便利和创新。
总结
数字输入输出端口是计算 机和外部设备进行数据交 换的重要接口，它在各个 领域都发挥着重要作用， 我们需要继续关注和研究 其发展。
数字输入输出端口
数字输入输出端口是一种用于输入和输出数字信号的接口，具有定义清晰、 使用方便等特点。
什么是数字输入输出端口？
数字输入输出端口是用于将计算机和外部设备进行数据交换的接口。它可以通过发送和接收特定 的电信号，实现对外部设备的控制和通信。
数字输入输出端口的工作原理
数字信号是以离散的形式表示信息的信号，与模拟信号有着明显的区别。数 字信号在数字输入输出端口中通过特定的编码方式进行生成和读取。
数字输入输出端口的应用
单片机的数字输入 输出端口
单片机是数字电子技术 的重要组成部分，通过 数字输入输出端口实现 对外部设备的控制和通 信。
树莓派的数字输入 输出端口
树莓派是一款功能强大 的微型电脑，数字输入 输出端口是其重要特性 之一，可以应用于智能 家居、机器人等领域。
传感器与数字输入 输出端口
传感器可以将模拟信号 转换为数字信号，并通 过数字输入输出端口与 计算机实现信息的交互 和处理。
数字输入输出端口的编程方法
针对数字输入输出端口的编程，我们常用的编程语言包括C、C++、Python等。通过编写相应的代 码，可以实现对数字输入输出端口的控制和操作。
总结与展望
数字输入输出端口的 发展历程
未来数字输入输出端口的应用前景
随着物联网和人工智能的 发展，数字输入输出端口 将在更广泛的领域得到应 用，为我们的生活和工作 带来更多便利和创新。
总结
数字输入输出端口是计算 机和外部设备进行数据交 换的重要接口，它在各个 领域都发挥着重要作用， 我们需要继续关注和研究 其发展。
数字输入输出端口
数字输入输出端口是一种用于输入和输出数字信号的接口，具有定义清晰、 使用方便等特点。
什么是数字输入输出端口？
数字输入输出端口是用于将计算机和外部设备进行数据交换的接口。它可以通过发送和接收特定 的电信号，实现对外部设备的控制和通信。
数字输入输出端口的工作原理
数字信号是以离散的形式表示信息的信号，与模拟信号有着明显的区别。数 字信号在数字输入输出端口中通过特定的编码方式进行生成和读取。
数字输入输出端口的应用
单片机的数字输入 输出端口
单片机是数字电子技术 的重要组成部分，通过 数字输入输出端口实现 对外部设备的控制和通 信。
树莓派的数字输入 输出端口
树莓派是一款功能强大 的微型电脑，数字输入 输出端口是其重要特性 之一，可以应用于智能 家居、机器人等领域。
传感器与数字输入 输出端口
传感器可以将模拟信号 转换为数字信号，并通 过数字输入输出端口与 计算机实现信息的交互 和处理。
数字输入输出端口的编程方法
针对数字输入输出端口的编程，我们常用的编程语言包括C、C++、Python等。通过编写相应的代 码，可以实现对数字输入输出端口的控制和操作。
总结与展望
数字输入输出端口的 发展历程
计算机控制系统数字量输入输出通道课件
04
数字量输入输出通道的应用实 例
工业自动化控制系统的应用实例
自动化生产线控制
数字量输入输出通道用于接收和发送控制信号，实现对生产 线上的机械装置、传送带、电机等的精确控制，提高生产效 率和质量。
智能仓储管理
通过数字量输入输出通道，实现对仓库货物的精确控制，如 货物的进出库、库存盘点等，提高仓储管理的效率和准确性 。
详细描述
根据不同的分类标准，计算机控制系统可以分为多种类型。按控制方式可分为开环控制系统和闭环控 制系统；按任务特点可分为连续控制系统和离散控制系统；按结构特点可分为单机控制系统和多机控 制系统等。不同类型的计算机控制系统在应用上具有各自的特点和优势。
02 数字量输入通道
数字量输入通道的组成与功能
计算机控制系统数字量 输入输出通道课件
目录
Contents
• 计算机控制系统概述 • 数字量输入通道 • 数字量输出通道 • 数字量输入输出通道的应用实例 • 数字量输入输出通道的发展趋势与
展望
01 计算机控制系统概述
计算机控制系统的定义与组成
总结词
计算机控制系统的定义与组成
详细描述
计算机控制系统是由计算机、输入输出通道、外部设备、被控对象以及控制软件 等组成的完整系统。其中，数字量输入输出通道是计算机控制系统的重要组成部 分，负责接收和发送数字信号，实现计算机与外部设备之间的信息交互。
01
02
03
信号调理电路
对输入信号进行预处理， 如滤波、放大、隔离等， 以适应计算机控制系统的 要求。
采样保持器
对输入信号进行采样并保 持，以便于A/D转换器进 行转换。
A/D转换器
将模拟信号转换为数字信 号，便于计算机进行处理 。
数字量输入输出通道优秀课件
2.1.3 基于ISA总线端口扩展
1.板选译码与板内译码 2.总线驱动及逻辑控制 3.端口及其读写控制
2.2 数字量输入输出通道
2.2.1 数字量输入输出接口技术 2.2.2 数字量输入通道 2.2.3 数字量输出通道 2.2.4 数字（开关）量输入/输出通道模板举例
数字量(开关量)信号 开关的闭合与断开，指示灯的亮与灭，继电器或接
作用：采集生产过程的状态 信息。 完成过程：用三态门缓冲器 74LS244取得状态信息。经 过端口地址译码，得到片选 信号。当在执行IN指令周期 时，产生I/O读信号，则被测 的状态信息可通过三态门送 到PC总线工业控制机的数据 总线，然后装入AL寄存器。
2、数字量输出接口
作用：当对生产过程进行控制时，一般控制状态需进 行保持，直到下次给出新的值为止，这时输出就要锁 存。 完成过程：用74LS273作8位输出锁存口，对状态输 出信号进行锁存。由于PC总线工业控制机的I/O端口 写总线周期时序关系中，总线数据D0～D7比I/O写前 沿(下降沿)稍晚，因此利用I/O写的后沿产生的上升沿 锁存数据。经过端口地址译码，得到片选信号，当在 执行OUT指令周期时，产生I/O写信号。
（4）反电压保护是串联一个二极管防止反极性电压输入。
（5）光电隔离用光耦隔离器实现计算机与外部的完全电隔离。
小功率输入调理电路 －开关去抖电路
积分电路
A
A
O
O
A
O
－ R-S触发器消除开关两次反跳电路
Q
原理：当K在上时，输出上为1，下为0。 当K按下时，因为键的机械特性，使按键因抖动而产
生瞬间不闭合，造成R-S触发器输入为双1，故状态不改变。
典型的开关量输入信号调理电路如下图 所示。点划线右边是由开 关 S与电源组成的外部电路，（a）是直流输入电路，（ b）是交 流输入电路
数字电路数字量输入输出课件
符号
形状
7段码 .gfedcba
符号
形状
7段码 .gfedcba
’0’
00111111
’8’
01111111
’1’
00000110
’9’
01100111
’2’
01011011
’A’
01110111
’3’
01001111
’B’
01111100
’4’
01100110
’C’
00111001
’5’
01101101
5.2.3 总线信号与接口的连接
数据信号的连接 地址信号的连接：译码信号 控制信号的连接
例1、简单的输入接口举例
常用芯片：74LS244 应用例子：开关接口
&
≥1
≥1
+5V
例2、 简单的输出接口举例
输出端口应具备锁存器功能. 常用芯片：74LS273 74LS374(具有三态输出的锁存器) 应用例子：发光二极管接口
a b c d e f g DP
7406
反相器
74LS273
Rx8
≥1
74LS138
D0～D7
IOW#
IOR#
Y0
Y1
F0H = 0000 0000 1111 0000 F1H = 0000 0000 1111 0001
&
≥1
A7～A4
A15～A8
A3
A2
A1
A0
D0
D1
D2
查询方式传送
适用于外设并不总是准备好，而且对传送速率、传送效率要求不高的场合。 CPU在与外设交换数据前必须询问外设状态—— “你准备好没有？” 对外设的要求：应提供设备状态信息 对接口的要求：需要提供状态端口 优点：软件比较简单 缺点：CPU效率低，数据传送的实时性差，速度较慢
形状
7段码 .gfedcba
符号
形状
7段码 .gfedcba
’0’
00111111
’8’
01111111
’1’
00000110
’9’
01100111
’2’
01011011
’A’
01110111
’3’
01001111
’B’
01111100
’4’
01100110
’C’
00111001
’5’
01101101
5.2.3 总线信号与接口的连接
数据信号的连接 地址信号的连接：译码信号 控制信号的连接
例1、简单的输入接口举例
常用芯片：74LS244 应用例子：开关接口
&
≥1
≥1
+5V
例2、 简单的输出接口举例
输出端口应具备锁存器功能. 常用芯片：74LS273 74LS374(具有三态输出的锁存器) 应用例子：发光二极管接口
a b c d e f g DP
7406
反相器
74LS273
Rx8
≥1
74LS138
D0～D7
IOW#
IOR#
Y0
Y1
F0H = 0000 0000 1111 0000 F1H = 0000 0000 1111 0001
&
≥1
A7～A4
A15～A8
A3
A2
A1
A0
D0
D1
D2
查询方式传送
适用于外设并不总是准备好，而且对传送速率、传送效率要求不高的场合。 CPU在与外设交换数据前必须询问外设状态—— “你准备好没有？” 对外设的要求：应提供设备状态信息 对接口的要求：需要提供状态端口 优点：软件比较简单 缺点：CPU效率低，数据传送的实时性差，速度较慢
计算机控制系统数字量输入输出通道课件
和安全防范。
在医疗设备中，数字量输入通道 可用于采集患者的生理参数，如 心电信号、血压等，为医生提供
准确的诊断依据。
03
数字量输出通道
数字量输出通道的概述
1
数字量输出通道是计算机控制系统中的重要组成 部分，用于将计算机发出的数字信号转换为控制 设备可以识别的信号。
2
它通常由一系列硬件和软件组成，包括输出接口 、驱动电路和执行机构等。
更强大的可编程能力
未来的数字量输入输出通道将 具备更强大的可编程能力，使 得用户可以根据自己的需求进
行定制化的开发。
更完善的生态系统
为了满足不断增长的需求，未来的数字量输入输出通道将需要构建一个更加完善的生态系统，包括硬件、软 件、开发工具和社区支持等各个方面。
THANKS
输入信号不稳定
解决方案：检查信号源是否稳定，对 信号进行滤波处理，或采用隔离技术
隔离输入信号。
解决方案：采用低噪声器件，对信号 进行降噪处理，或采用隔离技术隔离 输入信号。
输入信号超范围
输入信号噪声大
解决方案：调整输入信号范围，使其 适应控制系统的要求，或采用保护电 路防止超范围输入。
数字量输出通道常见问题及解决方案
数字量输出通道的工作原理
01
02
03
当计算机发出数字信号 时，输出接口将接收到 的数字信号转换为适合 传输的信号，然后传输
给驱动电路。
驱动电路将数字信号转 换为模拟信号，并驱动 执行机构进行相应的动 作或调节控制参数。
执行机构根据接收到的 模拟信号，实现相应的 控制功能，如调节阀门 的开度、控制电机的转
在此添加您的文本17字
输出信号不准确
在此添加您的文本16字
在医疗设备中，数字量输入通道 可用于采集患者的生理参数，如 心电信号、血压等，为医生提供
准确的诊断依据。
03
数字量输出通道
数字量输出通道的概述
1
数字量输出通道是计算机控制系统中的重要组成 部分，用于将计算机发出的数字信号转换为控制 设备可以识别的信号。
2
它通常由一系列硬件和软件组成，包括输出接口 、驱动电路和执行机构等。
更强大的可编程能力
未来的数字量输入输出通道将 具备更强大的可编程能力，使 得用户可以根据自己的需求进
行定制化的开发。
更完善的生态系统
为了满足不断增长的需求，未来的数字量输入输出通道将需要构建一个更加完善的生态系统，包括硬件、软 件、开发工具和社区支持等各个方面。
THANKS
输入信号不稳定
解决方案：检查信号源是否稳定，对 信号进行滤波处理，或采用隔离技术
隔离输入信号。
解决方案：采用低噪声器件，对信号 进行降噪处理，或采用隔离技术隔离 输入信号。
输入信号超范围
输入信号噪声大
解决方案：调整输入信号范围，使其 适应控制系统的要求，或采用保护电 路防止超范围输入。
数字量输出通道常见问题及解决方案
数字量输出通道的工作原理
01
02
03
当计算机发出数字信号 时，输出接口将接收到 的数字信号转换为适合 传输的信号，然后传输
给驱动电路。
驱动电路将数字信号转 换为模拟信号，并驱动 执行机构进行相应的动 作或调节控制参数。
执行机构根据接收到的 模拟信号，实现相应的 控制功能，如调节阀门 的开度、控制电机的转
在此添加您的文本17字
输出信号不准确
在此添加您的文本16字
第三讲：数字量输入输出通道
2019年5月21日
感谢你的观看
9
要注意的是，用于驱动发光管的电
源与驱动光敏管的电源不应是共地的同一
个电源，必须分开单独供电，才能有效避
免输出端与输入端相互间的反馈和干扰；
另外，发光二极管的动态电阻很小，也可
以抑制系统内外的噪声干扰。因此，利用
光耦隔离器可用来传递信号而有效地隔离
电磁场的电干扰。
2019年5月21日
感谢你的观看
11
+5V
+5V
74LS273
+5V 74LS273
数
D7~D0 据
+
缓
冲
器
-
c
数
D7~D0 据
+
缓
冲
器
e
-
选通脉冲
选通脉冲
(a 数字量同相传递 图 4-3 光电耦合隔离电路
(b 数字量反相传递
2019年5月21日
链接动画
感谢你的观看
+5V c e
12
数字量反相传递如图4-3（b）所示，与（a） 不同的是光耦的集电极 c 端直接接另一个正 电源，而发射极 e 端通过电阻接地，则光耦输 出端从发射极 e 端引出。从而完成了数字信号 的反相传递。
数字量同相传递如图4-3（a）所示，光耦的输入正 端接正电源，输入负端接到与数据总线相连的数据缓冲器 上，光耦的集电极 c 端通过电阻接另一个正电源， 发射极 e 端直接接地，光耦输出端即从集电极c 端引 出。当数据线为低电平“0”时，发光管导通且发光，使得 光敏管导通，输出 c 端接地而获得低电平“0”；当数 据线为高电平“1”时，发光管截止不发光，则光敏管也截 止使输出 c 端从电源处获得高电平“1”。如此，完成 了数字信号的同相传递。
《数字输入输出》课件
《数字输入输出》ppt课件
目录
数字输入输出概述数字输入技术数字输出技术数字输入输出设备数字输入输出技术的发展趋势数字输入输出技术的应用案例
01
CHAPTER
数字输入输出概述
数字输入输出是指将数字信号或数据输入到设备中，经过处理后再输出的一种技术。
定义
数字输入输出具有精度高、稳定性好、抗干扰能力强等优点，广泛应用于计算机、通信、控制等领域。
打印机类型
彩色打印、高分辨率打印、照片打印等。
打印技术
墨盒、碳粉盒、纸张等。
打印耗材
投影仪类型
家庭影院投影仪、商务投影仪、教育投影仪等。
03
声音质量
高清音质、无损音质等不同音质等级。
01
声音输出设备
扬声器、耳机、音箱等。
02
声音格式
MP3、AAC、Dolby Digital Plus等常见声音格式。
总结词
智能交通系统利用数字输入输出技术，提高道路通行效率和交通安全水平。
智能交通系统通过安装传感器、摄像头和信号灯等设备，实时收集交通信息（如车流量、道路状况等），并利用数字输入输出技术将这些信息传输至控制中心进行处理。处理后的信息再反馈给道路使用者，提供实时的交通信息和导航服务，以优化出行路线和缓解交通拥堵。
多模态交互
个性化设置使得用户可以根据自己的习惯和喜好对设备进行定制化设置，提高了使用舒适度和工作效率。
个性化设置
06
CHAPTER
数字输入输出技术的应用案例
VS
电子支付是数字输入输出技术的重要应用之一，通过智能终端和网络实现快速、便捷的支付体验。
详细描述
电子支付利用数字输入输出技术，将传统的现金交易转变为电子化方式。用户通过智能终端（如手机、平板电脑等）使用电子钱包应用程序，实现安全、快速的在线支付。数字输入输出技术在此过程中发挥着关键作用，确保交易信息的准确传输和处理。
目录
数字输入输出概述数字输入技术数字输出技术数字输入输出设备数字输入输出技术的发展趋势数字输入输出技术的应用案例
01
CHAPTER
数字输入输出概述
数字输入输出是指将数字信号或数据输入到设备中，经过处理后再输出的一种技术。
定义
数字输入输出具有精度高、稳定性好、抗干扰能力强等优点，广泛应用于计算机、通信、控制等领域。
打印机类型
彩色打印、高分辨率打印、照片打印等。
打印技术
墨盒、碳粉盒、纸张等。
打印耗材
投影仪类型
家庭影院投影仪、商务投影仪、教育投影仪等。
03
声音质量
高清音质、无损音质等不同音质等级。
01
声音输出设备
扬声器、耳机、音箱等。
02
声音格式
MP3、AAC、Dolby Digital Plus等常见声音格式。
总结词
智能交通系统利用数字输入输出技术，提高道路通行效率和交通安全水平。
智能交通系统通过安装传感器、摄像头和信号灯等设备，实时收集交通信息（如车流量、道路状况等），并利用数字输入输出技术将这些信息传输至控制中心进行处理。处理后的信息再反馈给道路使用者，提供实时的交通信息和导航服务，以优化出行路线和缓解交通拥堵。
多模态交互
个性化设置使得用户可以根据自己的习惯和喜好对设备进行定制化设置，提高了使用舒适度和工作效率。
个性化设置
06
CHAPTER
数字输入输出技术的应用案例
VS
电子支付是数字输入输出技术的重要应用之一，通过智能终端和网络实现快速、便捷的支付体验。
详细描述
电子支付利用数字输入输出技术，将传统的现金交易转变为电子化方式。用户通过智能终端（如手机、平板电脑等）使用电子钱包应用程序，实现安全、快速的在线支付。数字输入输出技术在此过程中发挥着关键作用，确保交易信息的准确传输和处理。
数字量输入输出通道.PPT43页
数字量输入输出通道.
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
数字量输入输出通道.共43页
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
数字量输入输出通道.
11、战争满足了或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
15、机会是不守纪律的。——雨果
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
数字量输入输出通道.
11、战争满足了或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
数字输入输出端口PPT课件
通过硬件配置寄存器HCR1的EGP0（HCR1.1）和EGP23（HCR1.0） 置“1”，可以设置P0、P2和P3作为通用I/O口。硬件配置寄存器HCR
1中有关的位定义如下:
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
DBLSEL1 DBLSEL0 ABLSEL1 ABLSEL0
DAB
DDB
EGP0 EGP23
RXD1（串口1接收端）
TXD1（串口1发送端）
INT2（外部中断2输入）/ /SS（SPI从器件选择）
/INT3（外部中断3输入）/MOSI（SPI主输出从输入）
INT4（外部中断4输入）/MISO（SPI主输入从输出）
/INT5（外部中断5输入）/ SPI时钟
17
5．引脚驱动能力 MSC1211的I/O引脚具有很强的负载能力。在VOH
ALE
读写时序图
PSEN RD
P0
P2 ALE PSEN WR
P0
P2
t WHLW
t
t
LLDV
LLWL
t RLFH
t WLLt LLAX t RLAX t RLDV
A0 -A7
t RHDX
t RHDX
DATA IN
t WWLt WDV P 2.0 - P 2.7 /A 8 - A15
A0 -A7
指令
包括一个输出锁存器，两个三态缓冲器，一个
输出驱动电路和一个输出控制电路。其中，输出驱
动电路由一配有上拉电阻的FET组成。
读锁存器
地址 控制
Vcc * 上拉电阻
P2.x
内部总线
DQ
T2
写
CP Q
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2019-11-9
感谢你的阅读
3
4.1 光电耦合隔离技术
主要知识点
4.1.1 光电耦合隔离器 4.1.2 光电耦合隔离电路
2019-11-9
感谢你的阅读
4
4.1.1 光电耦合隔离器
光电耦合隔离器按其输出级不同可分为三极管 型、单向晶闸管型、双向晶闸管型等几种，如图4-1 所示。它们的原理是相同的，即都是通过电 光 电这种信号转换，利用光信号的传送不受电磁场的 干扰而完成隔离功能的。
2019-11-9
感谢你的阅读
11
+5V
+5V
74LS273
+5V 74LS273
数
D7~D0 据
+
缓
冲
器
-
c
数
D7~D0 据
+
缓
冲
器
e
-
选通脉冲
选通脉冲
(a 数字量同相传递 图 4-3 光电耦合隔离电路
(b 数字量反相传递
2019-11-9
链接动画
感谢你的阅读
+5V c e
12
数字量反相传递如图4-3（b）所示，与（a） 不同的是光耦的集电极 c 端直接接另一个正 电源，而发射极 e 端通过电阻接地，则光耦输 出端从发射极 e 端引出。从而完成了数字信号 的反相传递。
21
4.3 数字量输出通道
主要知识点
引言 4.3.1 三极管驱动电路 4.3.2 继电器驱动电路 4.3.3 晶闸管驱动电路 4.3.4 固态继电器驱动电路
2019-11-9
感谢你的阅读
22
引言
数字量输出通道简称 DO 通道，它的任务是把 计算机输出的微弱数字信号转换成能对生产过程进 行控制的数字驱动信号。根据现场负荷的不同，如 指示灯、继电器、接触器、电机、阀门等，可以选 用不同的功率放大器件构成不同的开关量驱动输出 通道。常用的有三极管输出驱动电路、继电器输出 驱动电路、晶闸管输出驱动电路、固态继电器输出 驱动电路等。
2019-11-9
感谢你的阅读
19
+12V VCC
系统时钟
CLK0 OUT0
TS
R
R
TW
GATE1
Dz
CLK1
C
OUT1
光耦
CLK2 OUT2 GATE0 +5V GATE2
8253/8254
CR CE OL 计数通道1
PC总线
2019-11-9
图 4-5 脉 冲 计 数 输 入 电 路
链接动画
感谢你的阅读
2019-11-9
感谢你的阅读
2019-11-9
感谢你的阅读
15
4.2.1 开关输入电路
凡在电路中起到通、断作用的各种按钮、触点、开
关，其端子引出均统称为开关信号。在开关输入电路中，
主要是考虑信号调理技术，如电平转换，RC滤波，过电
压保护，反电压保护，光电隔离等。
（1）电平转换是用电阻分压法把现场的电流信号转
换为电压信号。
（2）RC滤波是用 RC 滤波器滤出高频干扰。
（3）过电压保护是用稳压管和限流电阻作过电压保
护；用稳压管或压敏电阻把瞬态尖峰电压箝位在安全电平
上。
（4）反电压保护是串联一个二极管防止反极性电压输
入。
（5）光电隔离用光耦隔离器实现计算机与外部的完全
电隔离。
2019-11-9
感谢你的阅读
16
典型的开关量输入信号调理电路如图 4-4 所示。 点划线右边是由开关 S与电源组成的外部电路，（a） 是直流输入电路，（b）是交流输入电路。交流输入电
+5V
330
Di 7406
3.3K
LED 三极管
图4-6 小功率三极管输出电路
链接动画
2019-11-9
感谢你的阅读
25
2. 达林顿驱动电路
当驱动电流需要达到几百毫安时，如驱 动中功率继电器、电磁开关等装置，输出电 路必须采取多级放大或提高三极管增益的办 法。达林顿阵列驱动器是由多对两个三极管 组成的达林顿复合管构成，它具有高输入阻 抗、高增益、输出功率大及保护措施完善的 特点，同时多对复合管也非常适用于计算机 控制系统中的多路负荷。
C1
(a) 直流输入电路
+V CC
到输入
缓冲器
R3
R2 D2
D1
光耦
C1 R1
S
+ -
C2
S
R3
2019-11-9
(b) 交流输入电路 图 4-4 开关量输入信号调理电路
链接动画
感谢你的阅读
18
4.2.2 脉冲计数电路
有些用于检测流量、转速的传感器发出 的是脉冲频率信号，对于大量程可以设计一 种定时计数输入接口电路，即在一定的采样 时间内统计输入的脉冲个数，然后根据传感 器的比例系数可换算出所检测的物理量。
第三讲:数字量输入输出通道
1、光电耦合隔离器的结构原理及其隔离电路； 2、数字量输入通道中几种典型电路； 3、数字量输出通道几种典型驱动电路；
2019-11-9
感谢你的阅读
1
本章主要内容 引言 4.1 光电耦合隔离技术 4.2 数字量输入通道 4.3 数字量输出通道 4.4 DI/DO模板 本章小结 思考题
路比直流输入电路多一个降压电容和整流桥块，可把 高压交流(如380VAC)变换为低压直流(如5VDC)。开关
S 的状态经 RC 滤波、稳压管 D1 箝位保护、 电阻 R2 限流、二极管 D2 防止反极性电压输入
以及光耦隔离等措施处理后送至输入缓冲器，主机通 过执行输入指令便可读取开关 S 的状态。比如,当 开关 S 闭合时，输入回路有电流流过，光耦中的发
如果获得TS时间内的输入脉冲个数为n，则单位时间内 的脉冲个数即脉冲频率为n/TS，从而可换算出介质的流量或 电机的转速值。比如，发出脉冲频率信号的是涡轮流量计或 磁电式速度传感器，它们的脉冲当量(即一个脉冲相当的流量 或转数)为K，则介质的流量或电机的转数就为n/TS·K。
2019-11-9
感谢你的阅读
2019-11-9
感谢你的阅读
5
现以最简单的三极管型光电耦合隔离器为 例来说明它的结构原理，如图 4-2 所示。
+ 5V
+ 5V
+ 输 入端
输出端
2019-11-9
链接动画
感谢你的阅读
6
光电耦合隔离器的输入输出类似普通三 极管的输入输出特性，即存在着截止区、 饱和区与线性区三部分。利用光耦隔离 器的开关特性（即光敏三极管工作在截 止区、饱和区），可传送数字信号而隔 离电磁干扰，简称对数字信号进行隔离。 例如在数字量输入输出通道中，以及在 模拟量输入输出通道中的A/D转换器与 CPU或CPU与D/A转换器之间的数字信号的 耦合传送，都可用光耦的这种开关特性 对数字信号进行隔离。
2019-11-9
感谢你的阅读
27
1C 2C 3C 4C 5C 6C 7C COM 16 15 14 13 12 11 10 9
B 10.5kΩ R0
D2
T1 T2
7.2kΩ 3kΩ
1 2 345 67 8 1B 2B 3B 4B 5B 6B 7B GND
(a)MC14716结构图
R1 R2
D1
（b）复合管内部结构
2019-11-9
感谢你的阅读
7
例如在现场传感器与A/D转换器或D/A 转换器与现场执行器之间的模拟信号的线 性传送，可用光耦的这种线性区对模拟信 号进行隔离。
2019-11-9
感谢你的阅读
8
光耦的这两种隔离方法各有优缺点。模 拟信号隔离方法的优点是使用少量的光耦， 成本低；缺点是调试困难，如果光耦挑选 得不合适，会影响A/D或D/A转换的精度和 线性度。数字信号隔离方法的优点是调试 简单，不影响系统的精度和线性度；缺点 是使用较多的光耦器件，成本较高。但因 光耦越来越价廉，数字信号隔离方法的优 势凸现出来，因而在工程中使用的最多。
20
图4-5为一种定时计数输入接口电路，传感器发出的脉冲
频率信号，经过简单的信号调理，引到8254芯片的计数通道1 的CLK1口。8254是具有3个16位计数器通道的可编程计数器/ 定时器。图中，计数通道0工作于模式3，CLK0用于接收系统 时钟脉冲，OUT0输出一个周期为系统时钟脉冲N倍（N为通 道0的计数初值）的连续方波脉冲，其高、低电平时段是计数 通道1的采样时间和采样间隔时间，分别记为TS、TW；计数 通道1和2均选为工作模式2，且OUT1串接到CLK2，使两者 构成一个计数长度为232的脉冲计数器，以对TS内的输入脉 冲计数。
图4-7 MC1416达林顿阵列驱动器
COM C
D3 E
2019-11-9
感谢你的阅读
28
图 4-8为达林顿阵列驱动中的一路驱动 电路，当CPU数据线Di 输出数字“0”即低 电平时，经7406反相锁存器变为高电平， 使达林顿复合管导通，产生的几百毫安集 电极电流足以驱动负载线圈，而且利用复 合管内的保护二极管构成了负荷线圈断电 时产生的反向电动势的泄流回路。
光管发光，光敏管导通，数据线上为低电平，即输入 信号为“0”对应外电路开关 S 的闭合；反之，开关
S 断开，光耦中的发光管无电流流过，光敏管截止， 数据线上为高电平，即输入信号为“1”对应外电路开 关 S 的断开。
2019-11-9
感谢你的阅读
17
+V CC
到输入 缓冲器
R3
R2 D2
D1
光耦
R1
2019-11-9