第2章输入输出接口与过程通道资料

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计算机控制系统4第三章 (2)

②量程它是指所能转换的电压范围。如5V、10V等。
§第二章输入输出接口与过程通道技术
A/D转换器
③转换精度它是指转换后所得结果相对于实际值的准确
度。A/D转换器的转换精度取决于量化误差q、微分线性度误差DNLE和积分线性度误差INLE 。积分线性度误差INLE: 在满量程输入范围内，偏离理想转
A/D转换器
PUSH DS
STI MOV AX,DATA
MOV AX,250AH
INT 21H MOV DX,220H
MOV DS,AX
MOV DX,220H IN AL,DX;读数 MOV ADTEMP,AL
MOV AL,21H;发EOI 命令 OUT 20H,AL POP DS;恢复现场 POP DX POP AX IRET
A B C G2A VCC y0 y1 y2
G2B y3 G1 Y7 y4 y5
* 1 * * * 1 1 1 1 1 1 1 1 0 * * * * 1 1 1 1 1 1 1 1
1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1
地
y6
设计时，根据具体接口芯片的要求，AO、 A1用作端口地址。
A/D转换器
例： AD574与ISA总线前62根信号线（即PC/XT总线）的接口
§第二章输入输出接口与过程通道技术
A/D转换器
74LS138 16芯译码器
• A.B.C为选择端 G1、G2A、G2B为允许端 G2=G2A+G2B
G1 G2 C B A Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
§第二章输入输出接口与过程通道技术
A/D转换器

21节数字量输入输出通道-文档资料

地址译码器

开关量输入通道的典型结构示意图
12
Ge Sibo,Department of Automation
2.1.2 数字量输入通道--信号调理电路
2. 信号调理电路
数字量(开关量)输入通道的基本功能就是接受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，瞬时高压，过电压、接触抖动等现象。这些状态信号必须经过转换、保护、滤波、隔离等措施转换成计算机能够接受的逻辑信号，比如电平匹配，这些过程称为信号调理。对于开关量来说，主要是将开关、继电器等触点的接
0 0
D1

D6 D7
74LS273

Q1
当执行 CS OUT指令周期时，产生写信号，进行数据锁存，并输 IOW 出。
10
输出 Q6 接口 Q7
CS IOW
数字量输出接口
RESET
Ge Sibo,Department of Automation
2.1.1 数字量输入输出接口技术--数字量输出接口
通和断开的动作转换成TTL电平信号与计算机相连，并且要消除由于触点抖动和反跳形成的振荡信号。
13 Ge Sibo,Department of Automation
2.1.2 数字量输入通道--信号调理电路（小功率）
（1）消除机械抖动影响操作按钮、继电器触点、行程开关等机械装置在接通或断开时均要产生机械抖动，体现在计算机的输入上就是输入信号在变化瞬间在0和1之间多次振荡，对其如不进行适当处理就会导致计算机的误动作。下图所示为消除由于接点的机械抖动而产生的振荡信号，并转换成TTL电平信号与计算机相连。如图所示为一种简单的采用积分电路消除开关抖动的方法。电阻R和电容C组成一个积分电路，输出跃变发生在积分器积分到门的转折电压时刻，只要积分电路的时间常数足够

第2章输入输出接口与过程通道抗干扰

安全地的目的是使设备机壳与大地等电位，以避免机壳带电而影响人身及设备安全。
系统地就是上述几种地的最终回流点，直接与大地相连。
交流地是计算机交流供电电源地，即动力线地，它的地电位很不稳定。
26
接地理论分析，低频电路应单点接地，高频电路应就近多点接地。
当频率小于1MHz时，可以采用单点接地方式；
干扰：就是有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常工作的破坏因素。
抗干扰措施：硬件措施，软件措施，软硬结合的措施。
1
干扰的来源：外部干扰和内部干扰
外部干扰：指那些与系统结构无关，而是由外界环境因素决定的。外部干扰主要是空间电或磁的影响，环境温度、湿度等气象条件。
内部干扰：是由系统结构、制造工艺等决定的。内部干扰主要是分布电容、分布电感引起的耦合感应，电磁场辐射感应，长线传输的波反射，多点接地造成的电位差引起的干扰，寄生振荡引起的干扰，甚至元器产生的噪声。
所以必须采用双端输入不对地方式，如下图所示：
8
(2)共模干扰的抑制方法
①变压器隔离利用变压器把模拟信号电路与数字信号电路隔
离开来，也就是把模拟地与数字地断开，以使共模干外扰，电隔压离Ｕ前c和m隔不离成回后路应，分从别而采抑用制两了组共互模相干独扰立。的另电源，切断两部分的地线联系。
9
②光电隔离光电耦合器是由发光二极管和光敏三极管封装
还会出现波反射现象。
13
(2)长线传输干扰的抑制方法
采用终端阻抗匹配或始端阻抗匹配，可以消除长线传输中的波反射或者把它抑制到最低限度。
①终端匹配：终端并联电阻 ②始端匹配：始端串联电阻
为了避免外界干扰的影响，在计算机中常常采用双绞线（双绞线是由两条导线按一定扭距相互绞合在一起的类似于电话线的传输媒体，每根线加绝缘层并有颜色来标记）和同轴电缆（同轴电缆可分为两类：粗缆和细缆，这种电缆在实际应用中很广，比如有线电视网，就是使用同轴电缆。不论是粗缆还是细缆，其中央都是一根铜线，外面包有绝缘层）作信号线。

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

(完整版)计算机控制技术第二章习题答案整理及详解(.04.26修改版SK)

be i ng 第2章习题参考答案1.什么是接口、接口技术和过程通道？答：接口是计算机与外设交换信息的桥梁，包括输入接口和输出接口。

接口技术是研究计算机与外部设备之间如何减缓信息的技术。

过程通道是计算机与生产过程之间的信息传送和转换的连接通道。

2.采用74LS244和74LS273与PC/ISA 总线工业控制机接口，设计8路数字量（开关量）输入接口和8路数字量（开关量）输出接口，请画出接口电路原理图，并分别编写数字量输入和数字量输出程序。

答：数字量输入接口设片选端口地址为port MOV DX,portMOV DPTR,PORTMOVX A,@DPTRINAL,DX74LS244PC 总线*IOR(*RD)_数字量输出接口MOV AL,DATA MOV A,DATAMOV DX ，port MOV DPTR,PORT OUTDX,ALMOVX @DPTR,A3.用8位A/D 转换器ADC0809与8051单片机实现8路模拟量采集。

请画出接口原理图，并设计出8路模拟量的数据采集程序。

输出信号PC 总线(*WR)程序：ORG 0000HMOV R0，#30H ；数据区起始地址存在R0MOV R6，#08H ；通道数送R6MOV IE，#84H ；开中断SETB IT1 ；外中断请求信号为下跳沿触发方式MOV R1，#0F0H ；送端口地址到R1NEXT：MOVX @R1，A ；启动A/D转换LOOP:SJMP LOOPINC R0INC R1DJNZ R6，NEXT ；8路采样未接受，则转NEXTCLR EX1 ；8路采样结束，关中断END中断服务程序：ORG 0003H ；外中断1的入口地址AJMP 1000H ；转中断服务程序入口地址ORG 1000HMOVX A，@R1 ；读入A/D转换数据MOV @R0，A ；将转换的数据存入数据区RETI ；中断返回ORG 0000HMOV R1，#30HMOV R2，#0F0HA1: MOV DPTR, R2MOVX @DPTR, ALOOP: JNB P3.2 , LOOPMOVX A, @DPTRMOV @R1，AINC R2INC R1CJNE R2, 0F7H, A1END4.用12位A/D 转换器AD574与PC/ISA 总线工业控制机接口，实现模拟量采集。

第2章基本接口技术(060424)

2.1 输入/输出通道的一般结构输入/
在微型计算机控制系统中，为了实现对生产过程的控制，在微型计算机控制系统中，为了实现对生产过程的控制，要将对象的各种测量参数，按要求的方式送入微型计算机。对象的各种测量参数，按要求的方式送入微型计算机。计算机经过计算﹑处理后，将结果以数字量的形输出，计算﹑处理后，将结果以数字量的形输出，也要把该输出变换为适合一对生产过程进行控制的量。所以，计算机和生产过程之间，必合一对生产过程进行控制的量。所以，计算机和生产过程之间，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﹑ 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，它们在微型机和生产过程之间起了纽带和桥梁作用。通道，它们在微型机和生产过程之间起了纽带和桥梁作用。
2.2 常用的输入/输出接口常用的输入/
工作方式不同时，工作方式不同时，各引脚的信号也不同
方式0 方式0的功能在这种方式下，端口A和端口B 在这种方式下，端口A和端口B 可以通过方式选择字规定输入口或者输出口，，端口C分为2 ，，端口或者输出口，，端口C分为2个4位端口这两个4 端口这两个4位端口也可由方式控制字规定作为输入口或者输出口。制字规定作为输入口或者输出口。这种方式下任何一个端口可作为输入口，也可作为输出口，输入口，也可作为输出口，各端口之间没有规定必然的关系。口之间没有规定必然的关系。方式1 方式1的功能在方式1下端口A 在方式1下端口A和B进行输入输出时，要利用端口C 入输出时，要利用端口C提供的选通信号和应答信号，的选通信号和应答信号，这些信号与端口C 些信号与端口C中的数位之间有着固定的对应关系。方式1 有着固定的对应关系。方式1 时输入输出端口对应的控制信号如下图。信号如下图。

于海生---微型计算机控制技术课后习题答案

第一章计算机控制系统概述习题及参考答案1.计算机控制系统的控制过程是怎样的计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：(1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。

(2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。

!(3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。

2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么(1)实时：所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。

(2)“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。

(3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。

3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成各部分的作用是什么—由四部分组成。

图微机控制系统组成框图(1)主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它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。

主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。

(2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。

过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。

过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。

过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。

第2章 DIDO

DO接口电路输
PC
出
总
锁
线
存
器
输
去
出
生
驱
产
动
过
器
程
地址译码器
数字量输出通道结构
数字量输出通道主要由输出接口电路和输出驱动电路等组成。
河南机电高等专科学校
Henan Mechanical and Electrical Engineering College
第2章输入输出过程通道
1．数字量输出驱动电路输出驱动电路的功能有两个，一是进行信号隔离，二是驱动开关器件。
第2章输入输出过程通道
小功率输入调理电路
+ 5V R1
R2
C
S
A
S
R1
+5V
R2
B
（a）采用RC滤波电路
（b）采用RS触发器
从开关、继电器等接点输入信号。将接点的接通和断开动作，转换成TTL电平信号与计算机相连。为了清除由于接点的机械抖动而产生的振荡信号，通常采用RC滤波电路或RS触发电路。
小功率驱动电路
中功率驱动电路
河南机电高等专科学校
Henan Mechanical and Electrical Engineering College
第2章输入输出过程通道
ULN2003达林顿阵列驱动器
a ) ULN2003 结构图
b) 复合管内部结构
河南机电高等专科学校
Henan Mechanical and Electrical Engineering College
第2章输入输出过程通道
二、数字量输入通道
数字量输入通
PC
道由信号调理

第二章过程通道设计方法解读

17
信息与电气工程学院
山东科技大学
计算机控制系统
1. 小功率开关输出电路
+VCC R1 R2 +V O
0
OC门光耦
0
VI
1 1
2019/1/30
18
信息与电气工程学院
山东科技大学
计算机控制系统
2. 中功率晶体管驱动电路
续流二极管
D 数字量输入 1 74LS06 R限流 b K Vcc +24V
CPU
并行接口
数字脉冲信号输入调理
5V
10ＫΩ×4 系统设置开关
数字量输入的三种形态
译码电路定时器/ 计数器
S0 S1 S2 S3
I/O接口逻辑
数字量输入通道结构框图
2019/1/30 7
信息与电气工程学院
山东科技大学
计算机控制系统
三态门缓冲器74LS244
三态门缓冲器74LS244可用来隔离输入和输出线路，在两者之间起缓冲、加强作用。可用如下指令来完成取数 MOV DX，PROT IN AL，DX
2019/1/30
2
信息与电气工程学院
山东科技大学
计算机控制系统
2.1 数字量过程通道的设计方法
2.2 模拟量输入通道设计方法
2.3 模拟量输出通道设计方法
2.4 小结
2019/1/30
3
信息与电气工程学院
山东科技大学
计算机控制系统
2.1 数字量过程通道的设计方法
数字量(开关量)：用“0”和“1” 两个量进行描述，
如电动机的启动和停止，继电器的吸合与释放，指示灯
的亮和灭等。数字量过程通道分为数字量输入通道(DI)和数字量输出通道(DO)。

计算机控制技术课后习题详解答案

第一章计算机控制系统概述习题参考答案1.计算机控制系统的控制过程是怎样的计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：(1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。

(2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。

(3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。

(2)“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。

3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成各部分的作用是什么由四部分组成。

(1)主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它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。

图微机控制系统组成框图(2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。

过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。

过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。

过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。

(3)外部设备：这是实现微机和外界进行信息交换的设备，简称外设，包括人机联系设备(操作台)、输入输出设备(磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等)和外存贮器(磁盘)。

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 IO通道基本知识

查询方式、中断控制方式和直接存储器存取(DMA)
方式。
河南机电高等专科学校
Henan Mechanical and Electrical Engineering College
第2章输入输出过程通道
（1）程序查询方式
是
CPU向过程通道发启动命令
过程通道准备就绪？
过程通道服务程序
继续原来程序的运行
河南机电高等专科学校
Henan Mechanical and Electrical Engineering College
第2章输入输出过程通道
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。它在主机和外围设备之间的信息交换中起着桥梁和纽带作用。为什么要设置接口电路？其必要性可归纳成如下几点。
5. 数字量输入输出通道（DI、DO）
河南机电高等专科学校
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第2章输入输出过程通道
2.1
几个常见概念：
I/O通道简介
1. 模拟信号的常用规格： 1~5v电压信号：易受干扰，常用于仪表中 4~20mA电流信号：抗干扰性好，常用于信号传输 2. 阻抗匹配：信号源输出最大功率的条件：输出阻抗=输入阻抗，即阻抗匹配高阻抗匹配：电压信号低阻抗匹配：电流信号 3. 理想的压流源的特点：理想电压源：内阻为0 理想电流源：内阻无穷大
第2章输入输出过程通道河南机电高等专科学校henanmechanicalandelectricalengineeringcollege信息种类输入信息来源或输出信息的用途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表1生产过程输入输出信息来源与用途

第二章5数字量输出

2.8.3数字量输出通道
• 数字量输出通道简称 DO（Digital Output），它的任务是输出数字信号驱动生产现场的设备。
系统总线
输出锁存器
输出驱动器
去生产过程
地址译码电路
图2-54 数字量输出通道结构
微机控制技术
一、晶体管输出驱动电路
• 1、普通三极管驱动电路
微机控制技术
三、数字量传输通道的干扰抑制
• 在工程设计中，对数字信号的输入信号的I/O可采取以下抗干扰措施。 • （1）数字信号负逻辑传输
（a）高电平传输方式（b）低电平传输方式图2-69 数字信号传输方式
微机控制技术
• （2）提高数字信号的电压等级
• 一般输入信号的动作电平为TTL电平，电压较低，容易受到外界干扰，触点的接触不可靠，导致输入失灵。
微机控制技术
示波器差分探头：比如你要测某个电阻两端之间的电压波形，而这两端都是对地有电压的，此时你就不能把普通探头的接地端接到电阻的任何一端，因为示波器的接地端是通过电源线的第三个爪接到地的，如果你用它去接这个电阻的任何一端，就相当于将这个段端对地短路。这时如果想测，就必须用差分探头了。差分探头可以当普通探头用，但是普通探头不能当差分探头用。
微机控制技术
• ULN2003 是高耐压、大电流驱动阵列芯片，内部由7个NPN型达林顿管组成。ULN2003 的每一对达林顿都串联一个2.7kΩ 的基极电阻，在5V 的工作电压下它能与TTL 和CMOS 电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。ULN2003 工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA，可用于驱动常见的小功率负载（如继电器、电磁阀、小直流电机、步进电机等）。若实际应用电路需要更大的驱动电流，可将多组单元驱动电路并联。

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。

微型计算机控制技术第二版于海生期末复习资料精选全文完整版

第一章：绪论1、计算机控制系统组成（作业）2、工作原理：（作业）（1）实时数据采集（2）实时控制决策（3）实时控制输出（4）实时显示和数据保存（5）联网通信（测控管一体化）失败：一、若控制时间间隔取的太长，则控制效果可能变差。

二、若控制时间间隔取的太短，计算机在这个采样时间间隔内不能完成前三项工作，也会引起控制质量下降。

3、（1）在线方式：在SCC 中，生产过程与计算机连接，且受计算机控制的方式称为在线方式。

离线方式：生产过程不与计算机连接，即不受计算机控制，或称为脱机方式（2）实时的含义：是指被控量的检测，控制信号的计算，控制信号的输出都必须在一定的时间间隔内完成。

由计算机中断自动产生，或采用查询方式产生，或由用户自行设定一个在线的系统不一定是一个实时系统，但是一个实时系统必定是在线系统。

过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字（开关）量输入输出通道。

4、按完成的功能和结构（6种典型形式：···，DDC 、SCC 、DCS 、FCS 、····）按照控制规律分类（填空）（1）数字程序和顺序控制（2）PID 控制：调节器的输出是调节器输入的比例、积分和微分的函数（3）最小拍控制：要求设计的系统在尽可能短的时间内完成调节过程（4）复杂规律的控制（5）智能控制计算机控制装置生产过程按照控制方式的不同，计算机控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。

5、常用的典型机型（1）单片微型计算机: 内含有微处理器的特殊超大规模集成电路，专用性强、内存容量小，本身不具备自开发功能（2）PLC：可靠性高、编程容易、功能完善、扩展灵活、安装调试简单方便（3）工业PC：小板结构模块化设计；标准化及兼容性；完善的I/O通道；环境适应能力强、可靠性高；软件丰富(组态软件）6、计算机控制系统的发展趋势一、单片机（微处理器）组成的控制系统日趋先进二、可编程逻辑控制器（PLC）得到广泛应用三、推广使用新型的集散控制系统（DCS）四、大力发展和采用现场控制总线技术五、大力研究和发展智能控制系统第二章：过程输入输出通道技术1、模拟量输入信道（A/D信道或AI信道）的任务是把被控对象的过程参数的模拟量信号转换成计算机可以接收的数字量信号.2、多路模拟信号集中采集式一、集中式数据采集系统的典型结构：(1)多路共享采集电路分时采集；(2)多路同步取样共享A/D分时采集(3)多通道同步采样A/D，分时传输数据；多信道独立取样A/D，有通道缓存二、分布式采集3、典型模拟调理电路的组成框图4、传感器的主要技术指标：（将被测量→转换后续电路可用电量）（填空） 1）测量范围：与被测量实际变化范围相一致。

第二章计算机控制技术

逐位逼近式A/D转换原理
• 一个n位A/D转换器是由n位寄存器、n位
D/A转换器、运算比较器、控制逻辑电路、输出锁存器等五部分组成。现以4位A/D转换器把模拟量9转换为二进制数1001为例，说明逐位逼近式A/D转换器的工作原理。
反馈电压 VO V IN 模拟量输入启动 CLK 控制时序和逻辑电路逐位逼近寄存器 (SAR) 比较器 VC D / A转换器数字量输出锁存器 D0 D1 D2 D3
采样保持器的工作过程
零阶采样保持器是在两次采样的间
隔时间内，一直保持采样值不变直到下一个采样时刻。它的组成原理电路
与工作波性如图(a)、(b)所示。
采样保持器由输入输出缓冲放大器
A1、A2和采样开关S、保持电容CH等组成。采样期间，开关S闭合，输入电
压VIN通过A1对CH快速充电，输出电
压VOUT跟随VIN变化；保持期间，开关
第一节信号的采样与复现
• 生产过程的状态和参数输入到计算机
是通过采样来完成的，采样保留了连续信号在采样时刻的信息，而不计采样间隔之间的信息。 • 采样频率高时，采到的信号密集，采样信号就可以近似代表原来的连续信号。
信号的采样与重构
• 控制系统中信号的分类
– 模拟信号：信号是时间的连续函数 – 离散信号：信号是时间上的离散序列 • 采样计算机每隔一定时间T采入一次模拟信号的瞬时值的过程，我们称之为采样，时间间隔 T称为采样周期。采样过程也称为连续信号的时间离散化过程。
2、转换精度（误差）
实际输出值与理论值之间的最大偏差，转换精度反映了一个实际A/D转换器与一个理想A/D转换器的差值。
注：即使分辨率很高，但是可能由于温