计算机控制技术-第3章-接口与通道
计算机控制技术第三版第3章
(2)有源I/V变换
有源I/V变换主要是利用有源器件运算放大器、电阻组成。
当I为0～10mA输入电流信号，
取R1=100Ω，R2=500Ω，
输出电压V为0～5V； 当I为4～20mA输入电流信号， 取R1=100Ω，R2=250Ω， 输出电压U为1～5V。
图3.10 无源I/V变换
R4 A V =1+ R3
⒉输入调理电路
数字量输入通道的基本功能就是接收外部装置或生产过程的状 态信号。 状态信号的形式：可能是电压、电流、开关的触点，因此会引
起瞬时高压、过电压、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、滤波、隔离等措施转换成计算机能够接收 的逻辑信号，这些功能称为信号调理。
⑷阀门的打开与关闭；
数字量信号的共同特征： ⑴信号只有两个状态，“导通”和“截止”；
⑵需要经过电路变换将两个状态用二进制的逻辑“1”和“0”
代表。
1.数字量输入接口
对生产过程进行控制，要收集生产过程的各种状态信息，根据 状态信息，再输出控制量。 采用三态门缓冲器74LS244可取得状态信息，与PC机的接口 电路如图3.1所示，经过端口地址译码，得到片选信号。 当CPU执行IN指令时，产生信号
常用的逐次逼近式A/D转换器有8位分辨率的ADC0801，
ADC0809等，12位分辨率的AD574A等； 常用的双积分式A/D转换器有3位半（相当于2进制11位分辨率） 的MC14433，4位半（相当于2进制14位分辨率）的ICL7135等。
⒈8位A/D转换器ADC0809
ADC0809是美国国家半导体公司生产的带有8通道模拟开关的8 位逐次逼近式A/D转换器，采用28脚双列直插式封装。
计算机控制技术(曹立学)1-4章 (3)
第3章 人机接口技术
发光二极管(Light Emitting Diode, LED)是一种电-光转 换型器件， 是PN结结构。 在PN结上加正向电压， 产生少子 注入， 少子在传输过程中不断扩散， 不断复合而发光。 改 变所采用的半导体材料， 就能得到不同波长的发光颜色。
第3章 人机接口技术
LED的主要优点如下： ·主动发光。 一般产品的亮度大于1 cd/m2， 高的可达 10 cd/m2。 ·工作电压低。 约为2 V。 ·正向偏置工作。 性能稳定， 工作温度范围宽， 寿命 长(105 h)。 ·响应速度快。 对于直接复合型材料， 响应速度为16 MHz～160 MHz； 对于间接复合材料响应速度为105 Hz～106 Hz。 ·尺寸小。 一般LED的PN结芯片面积为0.3 mm2。 LED的主要缺点是电流大， 功耗大。
3.1.2
1. 采用8255A可编程并行输入/输出接口扩展独立式按键的电 路如图3.5所示。
第3章 人机接口技术 图3.5 采用8255A扩展独立式按键电路图
第3章 人机接口技术
若背景机选用8×C196CPU， 8255A的口地址分配如下：
PA口为7FFCH、 PB口为7FFDH、 PC口为7FFEH、 控制口为
第3章 人机接口技术 图3.1 按键抖动波形
第3章 人机接口技术
2.
一个按键的电路如图3.2所示。 当按下按键S时， VA=0， 为低电平； 当未按下按键S时， VA=1， 为高电平。 反之， 当VA=0时， 表示按键S被按下； 当VA=1时， 表示按键S未被
按下。 由按键电路的分析可见， 按键闭合与否， 反映在电压上
第3章 人机接口技术 表3.1 LED显示器字模表
第3章 人机接口技术
计算机控制技术-2.1 输入输出接口与过程通道(一)
《计算机控制技术》
第3讲 第2章 输入输出接口与过程通道（一）
第2章 输入输出接口与过程通道（一）
2.0 总线扩展方式 2.1.1 I/O端口与编址方式 2.1.2 I/O端口地址译码技术 2.1.3 基于ISA总线的端口扩展
2.0 总线扩展方式
计算机控制系统硬件系统设计模式
专用系统设计：将计算机控制系统的各个组成部分制 作成一个独立专用装置。
（1）线选法 （2）全译码法 （3）部分译码
1. I/O端口地址译码电路信号
译码电路不仅与地址信号有关，而且与控制信号有关。使 用A0～A9 、IOW、IOR、AEN 等信号组合。
2.1.2 I/O端口地址译码技术
2.I/O端口地址译码方法及电路形式 （1）固定地址译码
2.1.2 I/O端口地址译码技术
2.1.2 I/O端口地址译码技术
把CPU送出的地址转变为芯片选择和端口区分依据的就是 地址译码电路。每当CPU执行输入输出指令时，就进入I/O端口 读写周期，此时首先是端口地址有效，然后是I/O读写控制对I/O端口的读或写操作。常用三种译码方式：
2.1.1 I/O端口与编址方式
2. I/O端口编址方式
（1）统一编址 把端口看作特殊的内存单元，和存储器统一编址，称为
存储器映射方式 。Motorola的MC6800、及68HC05等处理器 采用这种方式访问I/O设备。
（2）独立编址 把I/O端口和存储单位分开，独立编址，称为I/O映射方
式。Intel的80x86系列机采用单独编址方式访问外设。
（2）开关选择译码
2.1.2 I/O端口地址译码技术
除了上述两种地址译码方法外，可编程逻辑器件(PLD)也 被广泛地应用于译码电路，如: 通用阵列逻辑（GAL)； 可编程阵列逻辑（PAL）器件； 可擦除可编程门阵列EPLD； 现场可编程门阵列FPLD； 复杂可编程门阵列CPLD等。
计算机控制技术输入输出接口与过程通道..
② CPU与外设的同步与通信联络
（何时可以发送数
据及接收数据）
③ 输入/输出信号形式转换（A/D 、D/A） ④ 信号的放大、采样、保持、电平转换、整形、 驱动等
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2.2 数字量输入输出通道
本节主要内容
数字量的概念及种类 数字量输入接口 数字量输出接口 数字量输入输出通道 YANGZHOU UNIVERSITY
MCl416 是 达 林 顿阵 列 驱动 器，它内含7个达林顿复合管， 每个复合管的电流都在500mA 以上，截止时承受 100V 电压。 为了防止 MCl416 组件反向击 穿，可使用内部保护二极管。 左图给出了 MCl416 内部电路 原理图和使用方法。
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1 简单数字量输入接口
如下指令完成8个开关 量采集： MOV DX, port IN AL, DX 在执行 IN 指令时， 经过端口地址译码，得 到片选信号/CS，同时产 生信号 /IOR ， 打开缓冲 器，外部状态经总线到 达CPU。
yangzhouuniversitywwwyzueducn1222数字量输入输出通道本节主要内容数字量的概念及种类数字量输入接口数字量输出接口数字量输入输出通道数字量的概念及种类数字量输入接口数字量输出接口数字量输入输出通道yangzhouuniversitywwwyzueducn13数字量开关量的概念开关的开断触点的闭合电平的高低电机的启停阀门的开闭指示灯的亮灭等等开关的开断触点的闭合电平的高低电机的启停阀门的开闭指示灯的亮灭等等特点
数字量输入通道的结构
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计算机控制技术总结
模拟地和数字地的连接
由于计算机控制系统中的“地”有多种， 故接地线主要分为以下几类：模拟地、数
字地、安全地、系统地、交流地。
模拟地是系统中的传感器、变送器、放大 器、A／D和D／A转换器中模拟电路的零电位。 由于模拟信号往往有精度要求，有时信号比较 小且直接与生产现场相连接，所以必须认真地 对待。 数字地，也叫逻辑地，是计算机中各种数 字电路的零电位，为避免对模拟信号造成数字 脉冲的干扰，数字地应与模拟地分开。 安全地又称为保护地或机壳地，其目的是 让设备机壳(包括机架、外壳、屏蔽罩等)与大 地等电位，以免因机壳带电而影响人身及设备 安全。
理想的多路开关其开路电阻为 无穷大，其接通时的导通电阻为零。 此外，还希望切换 速度快、噪音 小、寿命长、工作可靠。
由于通用数据采集系统均支持多个模拟通道， 但是因为每个模拟通道不一致，所以需要引 入可编程放大器 。可编程放大器的放大倍 数随时可由一组数字序列控制，这样，在MUX 改变其通道序号时，放大电路也由相应的一 组数字序列控制改变放大倍数，即为每个模 拟 通 道 提 供 最 合 适 的 放 大 倍 数 。
一般情况下，被测信号的变化比较缓慢， 而串模干扰信号的主要成分是50Hz的工频和特 殊的高次谐波，且通过电磁耦合和漏电等传输 形式叠加到信号或引线上形成干扰。
共模干扰产生的主要原因是不同
“地”之间存在共模电压以及模 拟信号系统对地存在漏阻抗。共模
干扰通过过程通道串入主机。
计算机系统接地的目的有两个： 一是抑制干扰，使计算机稳定地工作； 二是保护计算机、电器设备和操作人 员的安全。
模糊控制向量的模糊判决－“清晰化”
模糊决策包含两个步骤
– 先由控制量的模糊集C判决出模糊论域元素z*；
第三章 IO接口技术与IO通道
第三章 输入输出接口与过程通道
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（3）地址译码：在微处理机系统通常都配备有多个或多种外围 设备，这样就会有多个输入/输出接口，像为键盘、鼠标、打印 机、显示器、磁盘等诸输入/输出设备均配备有各自接口，且为 它们分配了各自的地址码。通过接口中的地址译码电路对外围 设备输入/输出地址寻址。 （4）控制和状态：由于微处理机的操作速度与输入/输出设备的运 行速度不在一个数量级上，所以随时需要知道输入/输出设备的 状态。常用的状态信号有正忙和准备就绪。 （5）校验和检查：在微处理机系统中，通常为输入/输出接口配备 有校验功能，并且可以将出错信息报告给微处理机。像外围设 备机构中的机械和电路故障，就要向微处理机报告故障的类型 和位置。若数据在传送中的错误就用奇偶校验码进行校验。如 若USB在传送过程中出现错误则要用到容错功能，发送设备会 重复发送数据直至正确为止。
第三章 输入输出接口与过程通道
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3)常用的I/O接口部件的框图
系统总线接口
外围设备接口
数据寄存器 数据线 状态 / 控制寄存器
外围设备 接口逻辑
数据
状态
控制
┇
地址线
I/O 逻辑
控制线
外围设备 接口逻辑
数据 状态 控制
第三章 输入输出接口与过程通道
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第三章 输入输出接口与过程通道
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第三章 输入输出接口与过程通道
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b. 同步传送 许多字符组成一个数据块，块前设同步字符， 以一个CRC字符结束。字符间不允许空隙，空闲时 发同步字符。收发器时钟频率严格保持一致，发端 将时钟与数据一起发送到接收端，硬件电路较异步 复杂。 CRC字符 循环冗余校验字符。 同步字符 特殊8位二进制码，接收器收到 同步字符，一幀即开始。
计算机控制技术-常用控制程序设计
；返回DOS
；开中断 ；中断返回 ；采样8个通道 ；设1#炉A/D通道地址 ；形成下次采样存放首地址 ；形成下次采样存放地址
例：试设计一个数据采集系统
要求该系统能对八路模拟信号（变化频率≤100Hz）进行连续巡回检测，电 压范围0V～10V，分辨率为5mV（0.05%），巡回检测周期允许为1s，但为了 对采样的数据进行滤波处理，必须对每路信号进行多次采集。因此，A/D转 换器选用转换速度较快的AD574。AD574的分辨率12位（0.025％），转换误 差0.05％，转换时间25μs ，输入电压的范围均能符合上述要求。多路模 拟开关选用CD4051。CD4051导通电阻为200Ω，由于采样／保持器的输入电 阻一般在10MΩ以上，所以输入电压在CD4051上的压降仅为0.002%左右，符 合要求。CD4051的开关漏电流仅为0．08nA，当信号源内阻为10kΩ时，误 差电压约为0.08μV ，可以忽略不计。采样／保持器选用LF398，LF398采 样速度快，保持性能好，非线性度为士0.01％，也符合上述要求。整个系 统采用以8086CPU构成的微机系统来实施控制。
2. 滤波时间
在考虑滤波效果的前提下，尽量采用执行时间比较短的程 序，如果时间允许，则可采用更好的复合滤波程序。
3. 注意，并不是在任何一个系统中都需要进行数字滤波!
3.2.3 数字滤波程序设计
用复合滤波方法将上节中1号退 火炉的5个温度采样值（起始存放 地址为7000H：0）进行滤波，并存 入SAMP单元。
；设1#炉A/D通道地址 ；共采样8个通道 ；每通道数据起始存放地址 ；每通道数据存放地址 ；开中断 ；启动A/D 转换 ；等待A/D 转换结束
；A/D 转换中断服务程序 ；读A/D 值并存储
计算机控制技术王建华主编第二版第三章课后答案
1、A/D 转换的主要性能指标有哪些？ 答：转换时间、分辨率、线性误差、量程、对基准电源的要求等。
2、计算机与模拟量输入接口交换信息有哪几种控制方式？它们各有什么优缺点？ 答：程序查询式：程序设计比较简单，可靠性高，但实时性差； 延时采样方式：硬件设计简单，但信息传递较前述方式慢； 中断方式：提高了系统的工作效率； DMA 方式：传输速率大大提高。
3、模拟量输入接口设计主要解决那几个方面的问题？ 答：数据输出线的连接方式，选通信号、启动转换及读出控制信号的连接方法，电源和地 线的处理，与计算机信息传递的方式。
4、模拟量输入通道由那几部分组成？ 答：模拟量输入通道一般由 I/U 变换，多路转换器、程控放大器、采样/保持器、A/D 转 换器、接口及控制逻辑等组成。
5、采样/保持器的作用是什么？是否所有的模拟量输入通道中都需要采样/保持器？为什 么？ 答：为了提高模拟量输入信号的频率范围，以适应某些随时间变化较快的信号的要求，可 采用带有保持电路的采样器，即采样保持器（为了防止在 A/D 转换之前信号就发生了变化， 致使 A/D 转换的结果出错，因而采用采样保持器来使得信号维持一段时间）。
并不是所有 的模拟量输入通道都需要采样保持器的，因为采样保持器是为了防止在 A/D 转换之前信号 就发生了变化，致使 A/D 转换的结果出错，所以只要 A/D 转换的时间比信号变化的时间短 就不需要。
6、在模拟量输入通道中，为何通常要使用可编程放大器？ 答：因为在模拟输入通道中，多路被测信号常常共用一个测量放大器，而各路的输入信号 大小往往不同， 但都要放大到模数转换器的同一量程范围内获取适合的分辨力， 所以常要使 用可编程放大器。
7、隔离放大器有几种形式？各有什么特点？ 答： （1）变压器耦合隔离放大器：线性和稳定性好，隔离电压和共模抑制比高，应用电路 简单，频带较宽； （2）主要起到抗共模干扰和良好的安全保障作用。
计算机控制技术习题广州工业大学
1.1 什么是计算机控制系统？它由哪几个部分组成？1.2 计算机控制系统的典型形式有哪些？各有什么优缺点？1.3 实时、在线方式和离线方式的含义是什么？1.4 工业控制机的哪几个部分组成？各部分的主要作用是什么？工业控制机的特点有哪些？1.5 什么是总线、内部总线和外部总线？1.6 PC总线和STD 总线各引线的排列和含义是怎样的？1.7 RS-232C 和 IEEE-488 总线各引线的排列和含义是怎样的？2.1 什么是接口、接口技术和过程通道？2.2 采用74LS244和74LS273及PC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，并分别编写数字输入和数字输出程序。
2.3 采用8位 A/D 转换器 ADC0809 通过 8255A 及PC总线工业控制机接口，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。
2.4 用12位 A/D 转换器 AD574 通过 8255A 及PC总线工业控制机接口，实现模拟量采集。
请画出接口原理图，并设计出A/D转换程序。
2.5 请分别画出一路有源I/V变换电路和一路无源I/V变换电路图,并分别说明各元器件的作用？2.6 什么是采样过程、量化、孔径时间？2.7 采样保持器的作用是什么？是否所有的模拟器输入通道中都需要采样保持器？为什么？2.8 一个8位 A/D 转换器，孔径时间为100μs, 如果要求转换误差在A/D 转换器的转换精度 (0.4 %) 内，求允许转换的正选波模拟信号的最大频率是多少？2.9 试用 8255A 、AD574、LF398、CD4051 和PC总线工业控制机接口，设计出8路模拟量采集系统。
请画出接口电路原理图，并编写相应的8路模拟量的数据采集程序。
2.10 采用DAC0832和PC总线工业控制机接口，请画出接口电路原理图，并编写D/A转换程序。
2.11 采用 DAC1210 和PC总线工业控制机接口，请画出接口电路原理图，并编写D/A转化程序。
计算机控制技术 第3章 过程输入输出通道
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SM331的8个模拟量输入通道共用一 个积分式A／D转换部件，即通过模拟切 换开关，各输入通道按顺序一个接一个 地转换。 某一通道从开始转换模拟量输入值 起，一直持续到再次开始转换的时间称 模入模块的循环时间，它是模块中所有 活动的模拟量输入通道的转换时间的总 和。
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实际上，循环时间是对外部模拟量 信号的采样间隔。 对于一个积分时间设定为20ms，8个 输入通道都接有外部信号且都需断线监 视的SM331模块，其循环时间为 (22+10)*8ms=256ms 因此，对于采样时间要求更快一些的 场合，优先选用二输入通道的SM331模 块。
激励电压 激励电压 全桥和半桥设置 全桥和半桥设置 隔离，放大， 噪声滤波 隔离，放大，噪声滤波 隔离，放大， 隔离，放大，
Demo
泛华测控 / Pansino
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温度传感器的信号调理
绝大多数传感器均有相应的变送器，但温 度传感器的调理电路往往需自己制作，当然也 有现成的产品，但价格较高。常见的温度调理 电路采用桥式电路原理进行测量。
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液位传感器
磁致伸缩液位传感器：
测量范围： 测量范围：0.2~5m 基本测量精度： 基本测量精度：0.05%
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压力型液位变送器
JYB-K*-**型液位变送器 型液位变送器 量 程 ： 0-0.5m,4m,100m 精度： 级 ± 精度：A级≤±0.25％ ％ B级≤±0.5％ 级 ± ％
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A/D转换器
A/D转换器是将模拟电压或电流转换成数 字量的器件或装置，它是一个模拟系统和计算 机之间的接口，它在数据采集和控制系统中， 得到了广泛的应用。
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3.1.1 模拟量输入通道
变送器输出的信号为0～ 变送器输出的信号为 ～10mA或4 ～ 20mA 或 的统一信号，需要经过I/V变换变成电压信号 变换变成 电压信号后 的统一信号 ， 需要经过 变换 变成 电压信号 后 才能处理。 对于电动单元组合仪表， 才能处理 。 对于电动单元组合仪表 ， DDZ—Ⅱ Ⅱ 号标准为0～ 型的输出信 号标准为 ～10mA，而DDZ—III型 ， 型 输出信号标准为4～ 输出信号标准为 ～20mA。 。
计算机控制技术期末复习试题附答案
第一章计算机控制系统概述1、计算机控制系统的概念是什么计算机控制系统是以计算机技术、控制理论及自动化技术相结合并应用于工业生产过程的结果，是以自动控制理论为基础，以计算机为手段的控制系统。
2、计算机系统由哪些部分组成并画出方框图。
计算机控制系统由计算机、外部设备、操作台、输入通道、输出通道、检测装置、执行机构、被控对象以及相应的软件组成。
3、计算机控制系统的主要性能指标有哪些稳定性/动态指标/稳态指标/能控性与能观性4、计算机控制系统的主要特点有哪些各项连续控制系统计算机控制系统信号形式都是模拟信号模拟信号、数字信号皆有控制规律实现由模拟电路实现由计算机通过程序实现控制形式整个过程始终连续控制整个过程始终离散控制控制器作用一个控制器控制一个回路一个控制器分时控制多个回路功能强度简单控制具有丰富的指令系统和很强的逻辑判断功能自动化程度自动化程度低便于实现控制与管理的一体化5、计算机控制系统是怎样分类的按功能和控制规律可分为几类一、按控制系统的功能及结构特点分类①操作指导控制系统②直接数字控制系统DDC③监督控制系统SCC④计算机分级控制⑤集散控制系统DCS⑥现场总线控制系统FCS二、按控制规律分类 ①程序和顺序控制 ② PID 控制 ③最少拍控制 ④复杂规律的控制 ⑤智能控制第二章 离散控制系统及Z 变换分析法1、计算机控制系统的信号形式有哪些连续模拟信号:时间与幅值上均连续，如 r(t)、y(t)、u(t) 离散模拟信号:时间是离散的，幅值上连续，如y*(t)、u*(t) 离散数字信号:时间离散的，幅值为数字量，如y(kT)、u(kT)2、香农(Shannon)采样定理是如何描述的一个连续时间信号f(t)，设其频带宽度是有限的，其最高频率为ωmax(或fmax)，如果在等间隔点上对该信号f(t)进行连续采样，为了使采样后的离散信号f *(t)能包含原信号f(t)的全部信息量。
则采样角频率只有满足下面的关系： ωs ≥2ωmax采样后的离散信号f *(t)才能够无失真地复现f(t)。
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(b 数字量反相传递
3.1.3 数字量输出通道
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。
3.1.3 数字量输出通道
下面以控制系统中常用的数字信号的隔离方法为例 说明光电耦合隔离电路。典型的光电耦合隔离电路 有数字量同相传递与数字量反相传递两种。
+5V
+5V
74LS273
+5V
+5V
74LS273
数
D7~D0 据
+
缓
冲
器
-
c
数
D7~D0 据
+
c
缓
冲
器
e
-
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
要求对数据具有控制能力（常用三态门实现)
用三态门缓冲器74LS244取得状态信息 . 隔 离输入和输出线路，在两者之间起缓冲作用。 有八个通道,可同时输入8个开关状态。
输出y
0
0
输出=输入
1
1
高阻状态
3.1.1 数字量输入输出接口技
2. 数字量输出接口
术
负责向外界传送由内部电路产 生的处理结果、显示信息、控 制命令、驱动信号等。
计算机控制技术-第3章-接口与 通道
3.1 数字量输入输出通道
数字量（开关量）信号： 开关的闭合与断开 继电器或接触器的吸合与释放 马达的启动与停止 阀门的打开与关闭 用 “0”和“1”表示
3.1.1 数字量输入输出接口技术
接口是计算机与外部设备交换信息的桥梁， 包括输入接口、输出接口。
接口技术则是研究计算机与外部设备之间如 何交换信息的技术。
1，数字量输出通道结构
P
C
输出
总
锁存
线
器
地址译码器
生
输出
产
驱动
过
器
程
数字量输出通道主要由输出锁存器(如74LS273等)， 输出驱动电路、输出地址译码电路等组成.
2、输出驱动电路
（1）小功率直流驱动电路 ➢采用功率晶体管输出驱动继电器电路 ➢采用高压输出的门电路驱动 ➢注意事项：1）克服反电动势的续流二极管；
图3.6 大功率信号输入电路
光电耦合器
概念：发光器件和光敏器组装在一起，通过光线 实现耦合，构成电-光-电转换的器件；
作用：隔离 类型：三极管型、单向晶闸管型、双向晶闸管型
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，如图所示。
+ 5V
+ 5V
+ 输 入端
输出端
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。
2）输出如为OC（Open Collector）器件，
输出要上拉电阻。
图3.8继电器驱动电路
（2）大功率驱动电路
利用固态继电器(SSR)等实现 注意事项：输入电压范围、输出电压类型、输出功率
+5V
R
I/O
74LS04
接
口
+5V
R
(a)直流固态继电器的结构
2. 输入调理电路
•输入调理电路 －把现场信号经转换、保护、滤波、隔离转换成 计算机能够接收的逻辑信号。
•比如：用按钮或转换开关控制系统的启动或选择工作状态、 用光电脉冲编码器检测速度、用行程开关反映生产设备的 运行状态等。 这些信号形式可能是电压、电流、开关的触 点，因此会引起瞬时高压、过电压、接触抖动等现象。
2、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。但现在光耦越来越 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。
使用注意事项：
1、发光管的电源与光敏管的电源不能共地， 避免输出端与输入端相互间的反馈和干扰；
2、要考虑允许的电流，电路中串合适的电 阻。
2、模拟隔离
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。
两种隔离方法优缺点：
1、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。
两种隔离方式：
1、数字隔离
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。
2. 输入调理电路
（1）小功率输入调理电路 它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。
开关去抖 电路
图3.4 采用积分电路
2. 输入调理电路
R—S触发器去抖电路
RSQQ 0 11 0 1 00 1 1 1 保持
2. 输入调理电路
（2）大功率输入调理电路
在大功率系统中，需要从电磁离合等大功率器件的接 点输入信号。为了使接点工作可靠，接点两端至少要 加24V以上的直流电压,由于所带电压高，所以高压与 低压之间，用光电耦合器进行隔离 。
RESET
数字量输出接口
3.1.2 数字量输入通道
基本功能：接受外部装置或生产过程的状态信号。
1，数字量输入通道结构
P
C 总 线
输入 缓冲
器
输入 调理 电路
生 产 过 程
地址译码器
数字量输入通道主要由缓冲器(74LS273等)、输入调理电路、输 入地址译码电路等组成
例：利用译码器分时将采样数据送入计算机。
1.数字量输入接口
输
负责从外界接 入 收检测信号、 接 键盘信号等各 口 种状态信号。
74LS244
1A1 1Y1 1A2 1Y2 1A3 1Y3 1A4 1Y4 1A5 1Y5 1A6 1Y6 1A7 1Y7 1A8 1Y8
2G
1G
D0
D1
D2
D3
D4
D5
P
D6
C 总
D7
线
CS
IOR
MOV DX, PORT IN AL, DX
74LS273
D0
D1 Q1
D1
D2 Q2
D2
D3 Q3
D3
D4 Q4
输
需要保持，直到下次给出新的
D4
D5 Q5
出
值为止。要求对数据具有锁存 P D5
D6 Q6
接
能力（常用锁存器实现）
C
D6
D7 Q7
口
总
D7
D8 Q8
可用锁存器74LS273对状态 线
CLK CLR
CS
输出信号进行锁存，
IOW
MOV AL, DATA MOV DX, PORT OUT DX, AL