过程通道
单片机原理第10章 I／O过程通道
第10章 I／O过程通道
通过单片机系统的实时数据采集、实时决策和实 时控制，使被控对象完成预定的任务，实现设计 确定的功能。 单片机系统和被控对象之间信息的交互有输入 (Input)和输出(Output)两种类型，前者在单片 机系统数据采集时，将被控对象的信息经输入通 道送入单片机系统；后者在单片机系统控制输出 时，将单片机系统决策的控制信息经输出通道作 用于被控对象。 上述两类信息交互的通道称为过程I／O通道。
焊机等领域。
可控硅虽然驱动能力很强，但需要检测电路 和触发电路配合使用，结构比较复杂，在实 际开关量的控制场合中，常常需要几百毫安 到几十安培的驱动能力，此时使用继电器更 为简单、方便。
继电器有多种不同的类型，在实际应用中常 用是印刷板用超小型电磁继电器和固态继电 器。
该类继电器具有体积小，重量轻，易于焊在线路板 上等优点。线圈电压几伏到几十伏；触点负荷范围 为2～10A(DC24V)，电气寿命在105以上，属于机械 有触点式开关。
BCD码输出采用分时输出千、百、十、个位的 方法(以三位半为例)，由于它可以很方便地 驱动LCD显示，故常用于诸如数字万用表等应 用场合；
二进制输出一般要将转换数据送单片机处理 后使用。
(1)分辨率与分辨精度 (2)量化误差 (3)转换时间和转换速度 (4)量程 (5)其他指标
分辨率习惯用转换后的数据的位数来表示。
单片机接口可以是单片机端口线。如果单片 机的端口线不足，开关量输入信号就只能经 系统扩展中所扩展的输入缓冲芯片，通过数 据总线进入单片机。
第3章 过程输入输出通道
；读转换值低4位地址
；读A/D转换低4位 ； 送R2 ；读转换值高8位地址 ；读A/D转换高8 位 ；送R3 ；结束
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3.3 模拟量输出通道
一、模拟量输出通道的结构
1. 共用D/A 转换器形式结构图
保持器
放大变换
通道1
微型 计算 机
D/A 接口 电路 转 换 器
多 路 开 关
保持器
放大变换
线编址，从而有过程通道与存储器独立编址、过程
通道与存储器统一编址等常用方法。
2. 间接编址方式
通过接口对过程通道进行编址，此时的通道地址 不与地址总线相连。
3.2 模拟量输入通道
模入通道的功能是对过程量（即模拟量）进行 变换、放大、采样和模/数转换，使其变为二进制数 字信号并送入计算机 。
一、模拟量输入通道的结构
(2) 器件主要结构特性和应用特性
数字量输入特性
包括码制、数据格式以及逻辑电平。
模拟输出特性
目前D/A芯片多为电流输出型
锁存特性及转换控制
有些 D/A芯片内部不带锁存器，必须外加。
参考电源
参考电压源是唯一影响输出结果的模拟参量。
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三、D/A转换器与单片机的接口 1. DAC0832与8051的接口 （1） 直通方式
INC DPTR MOVX @DPTR , A DJNZ R7,LOOP CLR EX0
； 修改RAM区地址
； 修改通道号 ；启动A/D转换 ；8路未采集完，返回 ；采集完，关中断
LOOP: RETI
；中断返回
AD574（12位）与8051单片机的硬件接口电路。
8051
八、A/D转换器软件编程
CPU获取A/D转换的结果有两种办法：一是用查询、一 是用中断。
计算机控制输入输出接口与过程通道
②达林顿阵列输出驱动继电器电路。 MC1416是达林顿阵列驱动器. 达林顿晶体管DT（Dar1ington Transistor）亦称复合晶体管。 它采用复合过接方式，将两只或更多只晶体管的集电极连在一 起，而将第一只晶体管的发射极直接耦合到第二只晶体管的基 极，依次级连而成，最后引出E、B、C三个电极。
采用积分电路的小功率输入调理电路
目的：把开关K的状态转化成二进制状态。 原理：闭和K时，电容C放电，反相器反相 为1； 断开K时，电容C充电，反相器反相 为0。
问题：利用什么原理消除了抖动？
R—S触发器消除开关两次反跳电路
K
R3 +5V R45
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。
2.1.2 数字量输入通道
•数字量输入通道结构 P C 总 线 生 产 过 程
输入 缓冲 器
输入 调理 电路
地址译码器
2.3.1数字量输入通道
开关量：开关、电流、开关的触点等等 通道结构
输入
PC 总 线
输入 调理 电路
缓
冲器
来 自 生 产 过 程
地址译码器
输入缓冲器：三态门缓冲器74LS244（较为常见）
1 2
R3
C
当K断开时，光电二极管不 导通，晶体管不导通，经反相 器反相输出为0。 其中，用R1、R2进行分压， C进行滤波，要合理选择参数。
•大功率输入调理电路
－采用光电隔离
2.3
2.3.1
数字量输入输出接口与过程通道
数字量输入输出接口技术
1.数字量输入接口 2.数字量输出接口
过程通道的原理
过程通道的原理过程通道，也称为管道，是计算机系统中的一种通信机制，用于在不同的进程之间进行数据传输。
其原理可以分为以下几个方面：1. 进程间通信（IPC）：过程通道是一种进程间通信机制，用于在不同的进程之间传递数据。
进程是指在计算机系统中正在运行的程序实例，每个进程都有自己独立的内存空间。
过程通道提供了一种方式，使得不同的进程可以通过共享的通道进行数据传输。
2. 创建通道：为了使用过程通道进行数据传输，首先需要创建一个通道。
通道是一个管道或者缓冲区，用于存储将要传输的数据。
在创建通道时，系统会为其分配一块内存空间，用于存储数据。
3. 数据传输：一旦通道创建成功，进程就可以通过通道进行数据传输。
进程可以向通道写入数据，也可以从通道读取数据。
数据可以按顺序写入通道，并按顺序读取出来，这样可以保证数据的有序性。
4. 同步和异步：过程通道支持同步和异步的数据传输方式。
同步传输是指发送方在发送数据后要等待接收方读取数据才能继续发送，而异步传输是指发送方无需等待接收方的读取动作，可以立即继续发送数据。
5. 进程间同步：过程通道中的数据传输可以实现进程间的同步。
例如，一个进程可以向通道写入一个数据块，然后等待另一个进程从通道中读取该数据块，这样可以实现进程之间的同步。
6. 进程间异步：过程通道也支持进程间的异步传输。
例如，一个进程可以向通道写入多个数据块，而另一个进程可以以自己的速度从通道中读取这些数据块。
这种方式下，两个进程可以以不同的速度进行数据传输，提高了系统的吞吐量。
7. 缓冲区：过程通道通常会有一个缓冲区用于缓存数据。
缓冲区可以对数据进行存储和处理，以控制数据的流动。
当通道中的数据块未被读取时，可以将这些数据块存储在缓冲区中，以便后续读取。
8. 锁机制：为了确保数据在进程间的正确传输，过程通道通常使用锁机制进行数据的同步。
锁机制可以确保每次只有一个进程能够访问通道，从而防止数据的冲突和丢失。
总结起来，过程通道是一种进程间通信机制，通过创建通道和使用缓冲区来实现不同进程间的数据传输。
过程通道的名词解释
过程通道的名词解释过程通道是指在操作系统或计算机系统中，负责简化和加速进程间通信的机制。
它允许不同的进程通过共享数据进行相互交流和合作，从而实现更高效的系统运行。
过程通道在计算机领域有着广泛的应用，并且对于了解系统的工作原理和优化系统性能至关重要。
一、进程间通信的背景与必要性在计算机系统中，同时运行着多个进程。
这些进程可以是相互独立的，也可以是相互依赖的。
当进程之间需要共享数据、进行协作或进行信息交换时，就需要通过一种机制来实现进程间通信。
进程间通信的背景是在计算机系统中实现数据共享和协作的需求，而过程通道则是这样一种机制。
二、过程通道的定义与分类过程通道是一个抽象的概念，具体指的是进程间传输数据的通道或介质。
它可以是一段内存区域、一个文件、一个管道或者一个网络连接等。
根据通信的性质和实现方式，过程通道可以分为同步通道和异步通道。
1. 同步通道同步通道是指发送进程和接收进程在通信过程中需要严格同步的通道。
在同步通道中，发送进程要等待接收进程确认收到数据后才能继续进行下一步操作。
这种通道适用于需要保证数据的完整性和一致性的情况，例如数据库事务。
2. 异步通道异步通道是指发送进程和接收进程在通信过程中不需要严格同步的通道。
在异步通道中，发送进程可以一次性发送多个数据项，而无需等待接收进程的确认。
这种通道适用于需要高吞吐量和低延迟的场景，例如实时数据处理。
三、过程通道的实现方式过程通道可以通过多种方式来实现，常见的包括共享内存、消息队列、套接字和管道等。
1. 共享内存共享内存是指在不同进程之间共享同一块内存区域的方式。
进程可以直接读写这块内存区域中的数据，实现高效的数据共享。
共享内存的优点是速度快、无需复制数据，但需要解决进程间的同步和互斥问题。
2. 消息队列消息队列是一种先进先出的通信方式，进程可以将消息写入队列，并由其他进程读取。
消息队列的优点是可以解耦发送和接收进程，在通信过程中可以缓存未读取的消息，提高系统的性能。
计算机控制系统—过程通道技术_3、4
§2.1 概述 §2.2 通道接口技术 §2.3 数字量输入通道 §2.4 数字量输出通道 §2.5 模拟量输入通道 §2.6 模拟量输出通道 要点总结
§2.3 数字量输入通道
一、数字量输入通道的结构
什么芯片可实现这里的输入缓冲 ?
§2.3 数字量输入通道
二、数字量输入调理电路
§2.4 数字量输出通道
3、大功率交流驱动电路 对于交流供电的负载， 对于交流供电的负载，其开关量的输出控制可用固 态继电器来实现。固态继电器( Relay， 态继电器来实现。固态继电器(Solid State Relay，简 SSR)，是一种无触点通断型功率电子开关，能与TTL TTL、 称SSR)，是一种无触点通断型功率电子开关，能与TTL、 CMOS兼容 兼容。 CMOS兼容。
数字量（开关量）输入通道的基本功能是接收外部 数字量（开关量） 装置或生产过程的状态信号。 装置或生产过程的状态信号。这些状态信号的形式可能 是电压、电流、开关的触点，因此引起瞬时的高压、过 是电压、电流、开关的触点，因此引起瞬时的高压、 电压、接触抖动等现象。 电压、接触抖动等现象。为了将外部开关量信号输入到 计算机，必须将现场输入的状态信号经转换、保护、 计算机，必须将现场输入的状态信号经转换、保护、滤 波、隔离等措施转换成计算机能够接收的逻辑信号，这 隔离等措施转换成计算机能够接收的逻辑信号， 些功能称为信号调理。 些功能称为信号调理。
§2.3 数字量输入通道
二、数字量输入调理电路
3、隔离
光电耦合器电路图
适于非TTL电路输入的隔离电路图 适于非TTL电路输入的隔离电路图 TTL
§2.4 数字量输出通道
一、数字量输出通道的结构
什么芯片可实现这里的输出锁存 ?§2.4 数字量输出通道
计算机控制技术06 过程通道
控
D/A 转换 器 计
I/O 接
...
算
口
机
D/A
信号
转换
处理
执行
器
电路
机构
多个D/A转换器结构
控 制 计 算 机
I/O 接 口
D/A 转换 器
多 路 开 关
信号 处理
电...路
执行 机构
信号 处理 电路
执行 机构
单个D/A转换器结构
3、开关量输入通道
开关量输入通道的任务主要是将现场输入的开关 信号经转换、保护、滤波、隔离等措施转换成计算机 能够接收的逻辑信号。
在计算机控制系统中往往采用光电隔离技术，使计 算机与外部输入设备之间只存在光路联系而无电路上的联 系。图2-19所示为电平转换及光电隔离电路。
输入通道的作用是将传感器或变送器 的电流/电压信号转换为计算机可以识别 的数字信号。
输出通道的作用则是将计算机输出的 数字信号转换为可直接推动执行机构的电 气信号。
工业过程通道实现计算机信号和工业现场 信号的互连与转换，是工业生产过程实现自动 控制的输入输出通道。工业过程通道有过程通 道板卡、过程通道子系统和远程I/O三种基本 形式。目前，使用最多的仍然是板卡式过程通 道，其次是远程I/O模块。
如果将I/O通道进一步细化，则一个计算机控制 系统的I/O通道结构模式如图13-10所示。其中多路模 拟开关、S/H（采样保持器）、A/D转换器、接口1组 成输入通道；而接口2、D/A转换器、多路模拟开关、 S/H组成输出通道。
需要说明的是，图13-10这种通道结构模式并非 是唯一的，可根据实际应用系统的需要加以调整。例 如，每个通道都设置一个A/D（或D/A）转换器和采 样保持器；多个通道共用一个A/D（或D/A）转换器， 但每个通道都设置一个采样保持器；多个通道共用采 样保持器和A/D（或D/A）转换器等。
过程通道
Computer Controlled Systems
P(t)
（ｅ） 采样描述
X(t)
调制器
X*(t)
x*(t)=p(t)x(t)
因 τ0＜＜T ，所以分析时可近似认为τ０为０，以单位脉冲序列δＴ（ｔ） 代替ｐ（ｔ）。
4.1 过程参数采样原理
单位脉冲序列：
Computer Controlled Systems
k 0 *
4.1 过程参数采样原理
Computer Controlled Systems
二、采样定理
对于角频率范围为（ max , max ）的连续信号进 行采样，当采样频率
s 2 max
时，采样器的输出信号
ｘ＊（ｔ）才能充分表征连续输入信号ｘ（ｔ），换言之，为使 采样信号ｘ＊（ｔ）的频谱能无失真地恢复连续输入信号 ｘ（ｔ）的频谱，采样周期Ｔ必须小于等于输入信号中变化 最小周期 Tmin 的１／２，即：
第二节 开关量输入通道（DI）
输入调理电路 输入调理电路有多种，通过调理电路可以将一个开关与计 算机的一位数字量对应起来。
+5V
R R R
Computer Controlled Systems
E
光电隔离转换 “断开” →逻辑电平“0” “闭合” →逻辑电平“1”
继电器隔离转换 “断开” →逻辑电平“0” “闭合” →逻辑电平“1”
1、影响采样周期选择的因素 （1）系统受扰动情况（扰动和噪声比有效信号的频率高） 若扰动和噪声都较小，采样周期T应选大些； 对于扰动频繁和噪声大的系统，采样周期T应选小些；
Computer Controlled Systems
（2）被控系统动态特性（慢对象：汽温，信号变化慢；快对象:水位） 滞后时间大的系统，采样周期T应选大些； 对于快速系统，采样周期T应选小些； （3）控制品质指标要求（控制品质反映了系统的动作快慢） 若超调量为主要指标，采样周期T应选大些； 若希望过渡过程时间短些，采样周期T应选小些； （一般而言，过渡过程时间长，超调则小，被调量是慢变的）
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。
第3章计算机控制过程通道和数据采集系统精品资料
Sm
S0 S1 S2
译
电
A
码
平
B
S3 S4
驱
转
C
动
换
INH
S5
S6
S7
Sm
S8
A
S9 S10 S11
译
电
B
码 驱
平 转
C
S12
动
换
INH
S13
S14
S15
D3 D2 D1 D0
20
多图路2-模4 多拟路开模拟关开的关的扩扩展展电 电路路
3.可编程序放大器：当多路输入的信号源电平相 差较悬殊时，用同一增益的放大器去放大时， 就有可能使低电平信号测量精度降低，而高电 平信号则可能超出A/D转换器的输入范围。可 编程序放大器是一种通用性比较强的高级放大 器，根据需要用程序来改变放大系数。
目前，计算机控制系统使用的多路开关种类很多，并具有不同 的功能和用途。如集成电路芯片CD4051(双向、单端、8路)、 CD4052(单向、双端、4路)、AD7506(单向、单端、16路)等。
所谓双向，就是该芯片既可以实现多到一的切换，也可以完成 一到多的切换；而单向则只能完成多到一的切换。双端是指芯片 内的一对开关同时动作，从而完成差动输入信号的切换，以满足 抑制共模干扰的需要。
Dn2
2n2
D1
21
D0
20 )
VREF 2n
B
VREF 2n
❖ 结论：由上述推导可见，输出电压除了与输入的二进
第三章 过程通道和数据采集系统
1
计算机和工业现场信号无法进行 直接传递，这就需要在二者之间进行 信息传递和交换的装置，这就是过程 通道，是本章的主要内容之一。
3过程通道技术
磁电式
电涡流式
频率
3.1 传感器
3 压力传感器/变送器。 利用物体某些物理特 性，通过不同的转换元 件将被测压力转换成各 种电量信号，间接测量 压力。 转换元件的不同，分 为应变式、压电式、电 感式、电容式、霍尔片 式等多种形式。
3.1 传感器
4 流量传感器
涡轮流量计 一定范围内，涡轮的 转速与流体的平均流 速成正比，通过磁电 转换装置将涡轮转速 变成电脉冲信号，以 推导出被测流体的瞬 时流量和累积流量。
3.2 模拟量输入通道
12位A/D转换器AD574A AD574A是美国AD公司高性能的12位逐次逼近式A/D 转换器，具有三态输出锁存缓冲器，可以与微机数 据总线直接接口。 典型转换时间约为25us，线性误差为±1/2 LSB， 内部有时钟脉冲源和基准电压源，单通道单极性或 双极性输入，采用28脚双立直插式封装。
IN
3.2 模拟量输入通道
4、采样保持器：由输入输出缓冲器A1、A2和采样开 关K、采样保持电容CH等组成。
K 电子开关 CH 保持电容
K Vin CH Vout
LOGIC
控制逻辑
3.2 模拟量输入通道 5、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 件和装置。 常用有逐次逼近式和双斜积分式 逐次逼近式A/D转换器的转换时间短，一般为几个 微秒至几百个微秒 双斜积分式A/D转换器的转换时间长为几十个毫秒 至几百个毫秒，适用于信号缓慢变化的场合。
第3章 过程通道技术
能源与动力工程学院 张 捷
3 过程通道技术
模拟/数字量 输入通道
控制 计算机
控制对象 (热水器)
模拟/数字量 输出通道
过程通道：计算机与被控对象之间的信息传输和转换的连接 问题? 通道。
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。
过程通道与人机接口(一)
AGND REF OUT VCC CE R/C A0 CS 12 / 8 VLOGIC
20VIN 10VIN
14 5K
13 5K
BIP OFF REF IN
12 9.95K
10 19.95K
VEE
11
9
8 7 6 5 43 2 1
10VREF
控制逻辑
时钟 3K
+EF
I DAC
-
2 模拟量输入通道
把被控对象的模拟信号转换成计算机可以接收的 数字信号。模拟量输入通道一般由信号预处理、多路 转换器、前置放大器、采样保持器、模/数转换器和 接口逻辑电路等组成。其核心是模/数转换器。
过
变
程 参 数
送 器
信号
多路
前置
采样
A/D
接口
PC
预处
转换
放大
保持
转换
逻辑
总
理
器
器
器
器
电路
线
模拟输入通道
2.1 模拟量输入通道中常用器件和电路
(1) 信号预处理
信号预处理的功能是对来自传感器或变送器的 信号进行处理。如将4mA～20mA或0～10mA电流信 号变为电压信号，将热电阻的电阻信号经过桥路变 为电压信号等。
信号与处理电路由标度变换器、滤波电路、线 性化处理及电参量间的转换电路等组成。
★标度变换器：把经由各种传感器得到的不同种类 和不同电平的模拟信号变换成统一的标准信号。 ★滤波电路：滤掉干扰信号；消除混频现象 。 ★线性化处理：有些电信号转换后与被测参量呈现 非线性。必须对信号进行线性化处理，使它接近线 性化。 ★电参量间的转换电路：实现电信号之间的转换。
CPU读取A/D转换器数据的方法
输入输出接口与过程通道
D/A
V/I
D/A
V/I
图2.18
多D/A结构
特点:1、一路输出通道使用一个D/A转换器
2、 D/A转换器芯片内部一般都带有数据锁存器
3、 D/A转换器具有数字信号转换模拟信号、信号保持作用
4、 结构简单，转换速度快，工作可靠，精度较高、通道独立
5、 缺点是所需D/A转换器芯片较多
通道 1 通道 n
量电压或电流信号，去驱动相应的执行器，从而达到控制的目的; ❖ 模拟量输出通道(称为D/A通道或AO通道)构成--一般是由接口电路
、数/模转换器(简称D/A或DAC)和电压/电流变换器等; ❖ 模拟量输出通道基本构成--多D/A结构（图2.18）和共享D/A结构（
图2.19）
PC 总 线
接 口 电 路
中断服务子程序：
ORG 0003H
AJMP RDDAT
RDDAT:MOVX A，@DRTR
;读转换结果
MOVX @R0，A ;存数到缓冲区
INC R0 ;修改缓冲区指针
INC R1 ;修改通道号（通道号加1）
REP: MOV A，R1
CJNE A，#08H，REP1
;完成8通道采样吗？
MOV R1，#00H
常用的集成采样保持器有LF198/298/398等， LF398它有8个引脚，2脚接1 k 电阻，用于调节漂移电压，7脚和8脚是两个控制端，控制开关的关断。7脚 接参考电压，8脚接控制信号。参考电压应根据控制信号的电平来选择。
LF398的采样保持控制引脚8：
高电平1，采样
低电平0，保持
CH为保持电容，将其减小
逻辑结构图如下图所示。
START：启动转换命令输入端， OE：输出使能端，高电平有效。A、B、C地址 输入线，用于选通8路模拟输入中的一路进入A/D转换。ALE：地址锁存允许信 号。EOC：转换结束信号输出。CLOCK时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于 640 kHz。REF（+）与REF（-）：基准电压。
总线接口与过程通道
• 总线接口概述 • 过程通道概述 • 总线接口与过程通道的关系 • 总线接口与过程通道的发展趋势 • 总线接口与过程通道的案例分析
01
总线接口概述
总线接口定义
01
总线接口是一种连接设备或模块 的通信方式，用于实现不同设备 或模块之间的数据传输和控制。
02
它是一种标准化的接口规范，使 得不同的设备或模块能够相互通 信和协作。
软件协议
规定数据传输过程中的控制方式和通 信规则，以确保数据传输的可靠性和 正确性。
数据传输效率
带宽
总线的带宽决定了数据传输的速度，带宽越大，数据传输速 度越快。
延迟
数据从发送端到接收端所需的时间，延迟越小，数据传输效 率越高。
04
总线接口与过程通道的发展趋势
总线接口的发展趋势
标准化
随着技术的不断发展，总 线接口的标准化程度越来 越高，不同厂商之间的兼 容性也越来越好。
过程通道的特性
高速传输
可靠性高
灵活性好
过程通道能够实现高速 数据传输，满足实时性
要求高的应用场景。
过程通道采用可靠的信 号传输协议，能够保证 数据的完整性和准确性。
过程通道可以连接不同 类型的设备，支持多种 数据格式和传输方式。
实时性强
过程通道能够提供实时 数据传输服务，满足工 业控制、自动化等领域
的需求。
过程通道的应用场景
工业自动化
在工业自动化系统中，过程通道 用于连接各种传感器、执行器、 控制器等设备，实现实时数据采 集、控制和监控。
智能交通
在智能交通系统中，过程通道用 于车辆与交通信号灯、监控摄像 头等设备之间的通信，实现交通 流量的实时监控和调度。
计算机控制系统—过程通道技术_1、2
采用3片74LS138译 码器，经A0—A4 5 根地址线，就可以 译出24个I/O接口 端口号。
§2.2.1 通道地址译码技术
逻辑表 A7 A6 0 0 A5 0 A4 0 0 1 A3 0 1 0 A2 × A1 A0 × 地址
× 138 1号 00H-07H 138 2号 08H-0FH 138 3号 10H-17H
模拟量输出通道将底座移动使这两个底座上的连接头对接良好将底座装到导轨上底座a底座b22221通道地址译码技术一编址方式二地址译码222总线接口常用芯片二缓冲器2211存储器统一编址方式wrrd2io接口编址方式mreqiorq配合wr和rd或iowior221存储器统一编址方式不用专用的io指令一般存储器指令比io指令丰富功能强使用灵活给程序设计带来了方便
1、74LS574
§2.2.2 总线接口常用芯片
一、锁存器
2、74LS573
§2.2.2 总线接口常用芯片
一、缓冲器
1、74LS244
74LVTH6244
2、74LS245
74LVTH6245
§2.2.2 总线接口常用芯片
§2.2.1 通道地址译码技术
一、编址方式
1、存储器统一编址方式（WR、RD） 2、I/O接口编址方式（MREQ、IORQ配 合WR和RD或IOW、IOR）
§2.2.1 通道地址译码技术
不同编址方式的特点：
存储器统一编址方式不用专用的I/O指令，一般存储器指 令比I/O指令丰富，功能强，使用灵活，给程序设计带来了 方便。但这种方式占用了存储空间地址，指令执行时间较长。 难以区分I/O操作。 I/O指令执行时间较短，输入输出时容易安排应答联系信 号，硬件设计简单，程序设计清晰，易于区分。但I/O指令 简单,输入输出数据必须经过累加器A，才能进行逻辑操作。 同时增加了微机本身硬件设计的复杂性。
过程通道的主要任务是将生产过程中的各种参数和状态通过检测器件转换成计算机所能接受的信息送入计算机
1计算机控制系统：是利用计算机的硬件和软件带头了自动控制系统的控制器，以自动控制技术，计算机技术，检测技术，计算机通信与网络技术为基础，利用计算机快速强大的数值计算，逻辑判断等信息加工能力，使得计算机控制系统除了可以实现常规控制策略之外，还可以实现复杂控制策略和其他辅助功能。
2自动控制系统通常由被控对象，检测传感装置，控制器等组成。
控制器既可以由模拟控制器构成，也可以由数字控制器构成，数字控制器大多是用计算机实现的。
计算机控制系统：指的是采用了数字控制器的自动控制系统，属于离散控制系统。
3计算机控制系统包括控制计算机(硬件，软件，网络)和生产过程（被控对象，检测传感器，执行机构）两大部分。
4计算机控制系统执行控制程序的过程：实时数据采集；实时计算；实时控制；实时管理5计算机控制系统的性能分析和要求与联系控制系统相似，可用系统的稳定性，能控性，能观性，动态特性级稳态特征来表征，衡量系统优劣的指标同城用稳定裕量，动态指标，稳态指标和综合指标等。
6 稳定性是对控制系统最基本的要求。
通常采用控制理论中的离散系统稳定性分析方法来分析计算机控制系统的稳定性，用稳定裕量（即相角裕量和幅值裕量）来衡量计算机控制系统的稳定性。
7稳态指标是控制系统控制精度和抗干扰能力的一种量度，常用稳态误差来表征。
表示系统的稳态输出量与期望值之间的差值，希望稳态误差e ss越小越好。
8动态指标能够比较直观地反映控制系统的固定性特征。
常用时域指标有：延迟时间，上升时间，峰值时间，调节时间和超调量。
9在控制理论中，经常使用综合性指标来衡量控制系统的性能。
10过程通道的主要任务：过程通道起到了CPU和被控对象之间的信息传送和变换的桥梁作用。
过程通道包括：模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量输入通道、数字量输出通道。
11模拟量输入通道作用：完成模拟量的采集并转换成数字量送入计算机。
12采样保持器的作用：为了保证转换精度，使得在A|D转换期间输入模拟信号保持不变，减小转换误差。
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一、概述
二、数字量输入输出接口与过程通道
1.数字信号
这些数字信号的特征是：以二进制的逻辑“1”和“0”出现。
2.数字量输入接口与过程通道的结构
（1）数字量输入通道
1）输入调理电路
作用：
双稳态抖动电路（采用R-S触发器）
应用实例：小功率输入调理电路、大功率输入调理电路。
（2）数字量输入接口
3..数字量输出接口与过程通道的结构
（1）数字量输出通道
1）输出驱动电路
实现：
小功率输出驱动电路：
功率晶体管输出驱动继电器电路；达林顿阵列输出驱动继电器电路。
大功率输入驱动电路
固态继电器
（2）数字量输出接口
2.3.3模拟量输入接口与过程通道。