数字量的输入输出控制方式
YC1008数字量输入输出模块使用说明书V1.0
YC1008数字量输入输出模块使用说明书V1.0目录一．模块介绍二．技术参数三．模块的型号四．模块尺寸、模块引脚定义、隔离特性五．模块使用说明六．通讯协议七．模块的MODBUS-RTU协议功能码与数据对应表版本记录：V1.0 2011-11-20 版本创建一．模块介绍YC1008数字量输入输出模块广泛应用于工业控制系统，具有广泛的使用意义。
YC1008模块的主要特点如下：1. YC1008系列模块通过隔离变压器和隔离光耦实现了供电电路、数字量输入、数字量输出、通讯电路的相互隔离，模块具有很强的稳定性和抗干扰能力。
2.单电源供电，隔离在模块内部通过隔离变压器和隔离光耦实现，隔离电压2500V。
3. YC1008系列模块实现8路数字量的输入和8路数字量的输出功能。
4. 通讯接口为RS485或232，通讯波特率等参数可配置，通讯协议为MODBUS-RTU。
二．技术参数供电电源1. 供电电压：DC12V或DC24V，电源反接保护。
2. 电流消耗：<35mA+继电器功耗。
数字量输入1. 共有8个数字量输入通道，可以接收多种输入信号：无源开关信号(逻辑0表示断开，逻辑1表示闭合)；输入信号可以接集电极开漏(OC)输出信号、接近开关信号；输入信号也可以是有源信号(逻辑0表示3~35V，逻辑1表示0~0.5V表示闭合)。
2. 内部采用隔离变压器和隔离光耦实现了输入信号和电源的隔离，隔离电压2500V。
数字量输出1.8路数字量输出信号。
2.数字量输出通过继电器(常开触点)或集电极开漏输出(OC)两种方式实现。
3.该模块配有两种继电器输出：1) 继电器触点负载容量10A/277V AC；2) 继电器触点负载容量30A/240V AC。
4.继电器输出部分采用大电流铺铜设计，有利于大电流正常通过继电器。
5. 继电器触点负载容量30A/240V AC的相应端子选用管脚间距更大的端子，有利于提高高电压应用的安全性。
综合技术参数1. 通讯接口：RS485或RS232，通讯接口采用防雷和抗干扰设计，通讯接口光电隔离，隔离3000VDC。
Bachmann控制器使用说明
目录一. 概述 (2)二. 硬件模块介绍 (3)1.1CPU模块 (3)1.2电源模块 (4)1.3FM211 (5)1.4 CM202 (6)1.5 RS204 (6)1.6 AIO288 (7)1.7DIO248/280 (11)1.8 PTAI216 (13)1.8CNT204 (16)1.10 FS211/N (17)1.11 DI232 (18)1.12 DIO216 (20)三. 控制器的启动 (22)2.1 启动参数 (22)2.2 启动步骤 (24)四. SolutionCenter编程环境介绍 (31)4.1 Device Manager (31)Bachmann 控制器使用说明书一. 概述巴赫曼控制器是一个来自奥地利的工业自动化控制设备，被称为风机专用控制器。
它运行基于Vxworks的实时操作系统，支持多任务，具有强大的内存管理、界面编程等功能。
巴赫曼公司提供的SolutionCenter软件，是支持巴赫曼控制器的编译环境。
通过此软件可以使用C/C++编程并且生成可执行文件下载到控制器运行；或者是查看控制器的配置信息、以及控制器内运行的程序信息等；还可通过自带的java编译环境，编写与控制器关联的界面程序。
二. 硬件模块介绍1.1CPU模块指示灯：RUN灯亮时（绿色）：控制器在Run模式下运行良好INT灯亮时（黄色）：系统正在初始化ERR灯亮时（红色）：控制器重启/运行错误INT和ERR等同时亮时（黄色，红色）：系统运行在test模式下拨码：MPC240有两个拨码盘，下面的是高位，上面的是低位。
高位的拨码盘决定控制器运行模式，当高位拨码盘打到0~D之间，控制器运行在RUN模式；当高位拨码盘打到E，控制器运行在TEST模式；当高位拨码盘打到E，控制器运行在PROG模式。
三种模式区别：PROG模式：用来对控制器中PC卡进行编程，此时从flash0启动。
（一般不使用）TEST模式：用来对控制器进行调试，一般用来修改控制器IP和启动路径。
PLC常用的输入输出元件
PLC常用的输入输出元件输入（Input）模块和（Output）模块简称为I/O模块，它们是PLC系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场设备和CPU模块的桥梁。
CPU模块集成了输入电路和输出电路。
而无论是输入模块采集信号还是输出模块输出信号，都需要一些外部元件设备的帮忙，这次我们来就简单的介绍一下PLC常用的输入输出元件。
➢按钮按钮是主令元件，只能发信号给PLC，当PLC接收到按钮的电压变化，即0到1或者是1到0或通、断信号后，根据PLC中的逻辑控制程，计算控制结果，然后输出到阀，或电机，或继电器，使设备工作。
一般按钮按到PLC的输入点后，电压到时，会通过光藕合管发信号映像到PLC的输入区。
➢选择开关选择开关是把分接选择器和切换开关的功能结合在一起，能承载、通断电流的一种开关装置。
有2段、3段和组合开关。
万能开关及凸轮转换器这些都是选择开关。
常用的就是转换开关。
具体实现什么功能，主要根据程序和电路来决定。
主要就是各种设备的操作功能的转换➢拨码开关拨码开关（也叫DIP开关，拨动开关，超频开关，地址开关，拨拉开关，数码开关，指拨开关）是一款用来操作控制的地址开关，采用的是0/1的二进制编码原理。
通俗的说也就是一款能用手拨动的微型的开关，所以也通常叫指拨开关的也很多。
数字电路通常用 BCD 码表示十进制，用高、低电平表示二进制的 1 、0 ，拨码开关内部的机械触点把对应的十进制数转换成 8421码（BCD 码的一种），用来输入数据。
如定时器的定时时间、信号发生器的频率、计数器的脉冲数量等参数。
➢限位开关限位开关又称行程开关，可以安装在相对静止的物体（如固定架、门框等，简称静物）上或者运动的物体（如行车、门等，简称动物）上。
当动物接近静物时，开关的连杆驱动开关的接点引起闭合的接点分断或者断开的接点闭合。
由开关接点开、合状态的改变去控制电路和电机。
限位开关的应用方面很多，很多电器里面都有它的身影。
它主要是起连锁保护的作用。
第2章(1)模拟量输入通道讲解
在计算机控制系统中，为了实现对生产过程的
控制，要将生产现场的各种被测参数转换成数字
计算机能够接受的形式，计算机经过计算、处理 后的结果还需要变换成合适的控制信号输出至被 控对象。以控制执行机构的动作。因此，在计算 机和被控对象之间，必须设置进行信息传递和转
换的连接通道，即过程通道。
3、集成采样保持器
集成采样保持器将采样电路、保持器制作在 一个芯片上，保持电容外接，由用户选用。电容 的大小与采样频率及要求的采样精度有关。 集成采样保持器分三类：
1、用于通用目的的芯片， 如AD583K,AD582,LF398； 2、高速芯片，如THS-0025,THC-0300等； 3、高分辨率芯片，如SHA1144等。
现以4位A/D转换器把模拟量7转换为二进制数0111为例，说 明逐位逼近式A/D转换器的工作原理。
电压 第一次 预测 模拟 电压 第四次 第三次 预测 第二次 预测 预测
(1000) (0100) (0110) (0111)
D3
0
D2
D1
D0
时间
逐次逼近式ADC 逐次逼近式A/D原理概述
N 位的逐次逼近式 A/D 转换器 , 由 N 位寄存器、 N位D/A转换器、比较器、逻辑控制电路、输出 缓冲器等五部分组成。 工作原理：启动信号作用后，时钟信号先 通过逻辑控制电路使N位寄存器的最高位DN-1为 1 ，以下各位为 0 ，这个二进制代码经 D/A 转换 器转换成电压U0（此时为全量程电压的一半） 送到比较器与输入模拟电压UX比较。若UX>U0， 则保留这一位；若UX<U0，则DN-1 位置0。
注：1、在实际系统中，《T ，即近似地认为采样信号
数字量的输入输出控制方式
一、输入/输出接口
2.I/O接口电路 • （1）输入设备的I/O 接口要起到三态门的作用 • 在总线结构的微机系统中,任一时刻只能有一个设备利用 总线进行数据传送,输入设备的数据线应通过三态门与系 统相连.
一、输入/输出接口
• (2)输出设备的I/O 接口要起到锁存的作用 在总线结构的微机系统中,CPU送出的数据以广播 的形式在数据线上传出.CPU要利用总线不停的传 送数据,总线上的数据变化快,如何使慢速设备有足 够的时间处理数据?
二、CPU对输入/输出数据控制 的方式
• 4、DMA传送方式 • 实现方法:某个I/O设备需要传送时,经过DMA控制器 (DMAC)发出总线请求信号,CPU响应后暂停正在执行的 当前指令,交出总线控制权,DMAC接管总线,发出要访问 的存储器的地址及读(写)控制信号,同时也对该I/O设备 的数据端口发出读(写)控制信号,使存储器和I/O设备直 接通过数据总线完成传送.DMAC还可以进行地址修改和 字节计数,在一次请求得到响应后完成一批数据的传送,然 后撤销总线请求信号,CPU收回总线控制权,继续完成被打 断的指令。 • DMA传送方式的特点: • (1)外设和内存之间,直接进行数据传送,不通过CPU,传送 效率高.适用于在内存与高速外设、或两个高速外设之间 进行大批量数据传送。 • (2)电路结构复杂,硬件开销较大。
数字量的输入输出控 制方式
一、输入/输出接口
• 1.I/O接口的作用 • （1）实现信号的交换 • 一是实现信息性质的交换，因计算机使用的是数 字信号，而又些外围设备需要提供的是模拟信号， 两者必须通过接口进行交换；二是实现传输方式 的交换，因计算机内部的信息都是以并行方式进 行传送的，而进行计算机通信时，信号常以串行 方式传送，因此，I/O接口电路必须具有把串行数 据变换成并行传送的功能。
第四章数字量输入输出通道
（2）输出驱动电路——继电器驱动电路
图为经光耦隔离器的继电器输出驱动电路，当CPU数据线Di 输出数字“1”即高电平时，经7406反相驱动器变为低电平， 光耦隔离器的发光二极管导通且发光，使光敏三极管导通， 继电器线圈KA得电，动合触点闭合，从而驱动大型负荷设 备。 由于继电器线圈是电感性负载，当电路突然关断时，会出 现较高的电感性浪涌电压，为了保护驱动器件，应在继电 器线圈两端并联一个阻尼二极管，为电感线圈提供一个电 流泄放回路。
（2）输出驱动电路——固态继电器驱动电路
交流电源
交流SSR输出波形如下图所示。
波形
过零型导 通时间
控制信号
SSR两端的 电压在导通
时为0。
非过零型 导通时间 立即导通
非过零型SSR，加上控制信号便导通
过关零断型时导间 相通同时，间在
过零时
（2）输出驱动电路——固态继电器驱动电路
在实际使用中，要特别注意固态继电器的过电流与 过电压保护以及浪涌电流的承受等工程问题，在选 用固态继电器的额定工作电流与额定工作电压时， 一般要远大于实际负载的电流与电压，而且输出驱 动电路中仍要考虑增加阻容吸收组件。具体电路与 参数请参考生产厂家有关手册。
Vc
Di 7406
RL
交
流
电
+ _
～ SSR ～
源
图 4-13固 态 继 电 器 输 出 驱 动 电 路
（2）输出驱动电路——固态继电器驱动电路
交流型SSR按控制触发方式不同又可分为过零型和移相型两 种，其中应用最广泛的是过零型。
过零型交流SSR是指当输入端加入控制信号后，需等待负载 电源电压过零时，SSR才为导通状态；而断开控制信号后， 也要等待交流电压过零时，SSR才为断开状态。 移相型交流SSR的断开条件同过零型交流SSR，但其导通条件 简单，只要加入控制信号，不管负载电流相位如何，立即导 通。
数字量输入输出-DMA控制系统
位长 16位 16位 16位 16位 16位 16位 8位 8位 8位 6位 4位
数量 4 4 4 4 1 1 1 1 1 4 1
请求寄存器
4位
1
8237寄存器的寻址
A3 A2 A1 A0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 通道号 0 1 2 3 读操作(IOR) 读当前地址寄存器 读当前字节数寄存器 读当前地址寄存器 读当前字节数寄存器 读当前地址寄存器 读当前字节数寄存器 读当前地址寄存器 读当前字节数寄存器 读状态寄存器 －－ －－ －－ －－ 读暂存寄存器 －－ －－ 写操作（IOW） 写基(当前)地址寄存器 写基(当前)字节计数寄存器 写基(当前)地址寄存器 写基(当前)字节计数寄存器 写基(当前)地址寄存器 写基(当前)字节计数寄存器 写基(当前)地址寄存器 写基(当前)字节计数寄存器 写命令寄存器 写请求寄存器 写屏蔽寄存器某一位 写模式寄存器 清除高低位触发器命令 主清除命令 清除屏蔽寄存器 写屏蔽寄存器所有位
8237的存储器到存储器的传送方式（2）
每传送一个字节要用8个S状态，前4个状态为DMA读，后4个 状态为DMA写。 通道0以当前地址寄存器内容为源地址到源存储器读出数据 送入8237内部的暂存寄存器，然后以通道1将自己的当前地 址寄存器内容放到地址总线上，发出/MEMW有效信号，把数 据从暂存寄存器中写入目的区。 每传送一个字节，源地址和目的地址都要修改(增1或减1)， 字节数减1。直至通道1的字节计数结束，产生EOP有效信号， 才停止DMA传送。也允许外部输入EOP有效信号来中止传输。
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。
常见PLC输入输出信号及检测方法课件
逻辑电平表可以准确地测量输出信号的电压值，判断其逻辑状态。示波器则可以用来观察输出信号的波形，判断其稳定性和正确性。
01
02
03
04
总结词：模拟量输出信号是PLC输出信号中的另一种类型，主要用于控制连续变化的设备。
总结词：除了数字量和模拟量输出信号外，还有一些特殊的输出信号类型，如PWM（脉冲宽度调制）信号等。
02
常见PLC输入信号及检测方法
数字量输入信号通常以开关状态表示，如高电平或低电平。
数字量输入信号通常用于检测设备的运行状态，如接触器的吸合/断开、开关的状态等。检测这类信号时，一般使用万用表测量输入端口电压，判断是否在高、低电平范围内。
模拟量输入信号表示连续变化的物理量，如电压、电流、温度、压力等。
03
常见PLC输出信号及检测方法
总结词
数字量输出信号是PLC输出信号中的一种常见类型，主要用于控制开关量设备。
详细描述
数字量输出信号通常以高电平或低电平的形式输出，代表开或关的ห้องสมุดไป่ตู้态。常见的数字量输出信号检测方法包括使用电压表或万用表测量输出端口电压，观察是否与预期的开或关状态相符。
总结词
数字量输出信号的检测方法还包括使用逻辑电平表或示波器等专用工具进行检测。
要点一
要点二
详细描述
输入输出信号干扰的原因可能包括电磁干扰、电源波动、接地不良等。为了解决这一问题，需要采取一系列抗干扰措施，如加强线路的屏蔽和接地、使用滤波器减少电源波动、优化接地系统等。同时，也可以通过软件算法对干扰信号进行识别和处理，提高系统的抗干扰能力。
THANK YOU
04
PLC输入输出信号的应用实例
VS
工业自动化控制是PLC应用最广泛的领域之一，通过输入输出信号控制各种设备和执行器，实现自动化生产线的控制和监测。
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。
微型计算机控制系统课件第3章 输入输出接口及输入输出通道
除缓冲器和锁存器外，还有一类既有缓冲功能又有锁存功 能的器件，Intel公司8255A可编程并行I/O扩展接口芯片就是 这样的器件。8255A与工业控制计算机（ISA）总线的连接如 图3-5所示。8255A有三个可编程的8位输入输出端口A、B和 C，内部有一个控制寄存器。通过向控制寄存器写入控制字定 义A、B、C端口的数据传输方向（输入或输出）。图中 ATF16V8作译码器用。
数字量输入接ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ原理图
数字量输出接口原理图
输入输出接口设计
输入接口是输入通道与工业控制机总线之间的桥梁，输出接口是输出通道与工业控制机总线之间 的桥梁。下图是由缓冲器和译码器组成的数字量输入接口示例，以及锁存器和译码器组成的数字量输 出接口示例。
数字量输入接口示例
数字量输出接口示例
输入输出接口设计
S1=/A9+/A8+A7+A6+A5+A4+A3+A2 Y0=AEN+S2
输入输出接口与输入输出通道 数据信息的输入输出控制方式 数字量/模拟量输入输出通道的基本组成
基于板卡的输入输出接口与通道的设计
基于计算机通讯接口的输入输出接口与通道的 设计
数字量的输入输出控制方式
输入/ 输出接口
I/O 接口电路
从I/O 接口电路完成的工作看，CPU 和 外设间交换的信息有三类：数据信息、 状态信息和控制信息。
锁存器的作用是接收和保护来自数据总 线的数据
输入/ 输出接口
? 输入输出信息的组成
? 数据信息 ? 状态信息 ? 控制信息
输入/ 输出接口
? 输入输出信息的传送方式
出
器
设
备
outport
WD 译
数据总线
码
DB
器
inport
RD
地址
总线 AB
三
态
busy
缓
冲
器
去地址总线 DB0
? 查询式输出接口电路
数字量的输入输出控制方式
PO 准备输出数据
AWAIT 读状态端口
busy？
输出数据
D7
D0
busy
busy=1，外设忙 busy=0,外设已空
查询式输出程序流图
数字量的输入输出控制方式
（3）中断控制方式
? 能提高CPU工作效率和及时处理外设 的请求，可与多个外设同时工作。
? 中断：指CPU暂时中止其正在执行的 程序，转至执行请求中断的某个外部 设备或事件的服务、程序，待处理完 毕后再返回原来中止的程序顺序进行 （程序在执行过程中由于外界的原因 而中间打断的情况）称中断。
数字量的输入输出控制方式
数字量的输入输出 控制方式
数字量的输入输出控制方式
? 输入/ 输出接口 ? CPU对数字量输入/输出的控制方式1
数字量的输入输出控制方式
一、输入/输出接口
外部设备与 CPU交换信息必须通过输入 /输出接 口电路。输入 /输出的信息有 数据、状态和 控制 三类不同的信息，为了区别不同类型的 信息需设置不同的端口。 因此一个典型的数字量输入 /输出接口电 路必须包括 数据端口、状态端口和控制端口 , 如图 2-27 所示。
数字量输入输出-基本输入输出
IOW
例:一个输出设备的简单接口电路
D7 数据线 P ~ 锁存器 C D0 288H 总 A15 地址线 地址 线 ~ 译码 A0 0 与 0 0 非 IOW
输出设备接口电路，即硬件上保证: 只在CPU执行从288H端口输出数据时， 锁存器处于触发状态，其输出随输入变 化，而CPU执行其它指令时，锁存器均 处于锁存状态, 其输出不随输入变化， 思考：其他的指令为什么不可以？ 例：OUT 50H,AL; MOV [0288H],AL
20H 端口1 0 21H 端口2 1 8259
例:一个输入设备的简单接口电路
IO总线
D7 ~ D0
A15 ~ A0 AB
DB
三 态 缓冲器
开关 状态
地址 284H P290图5.11 译码 74LS244G1/G2 0 与 0 0 IOR 非 图中译码电路的作用： 该电路在CPU执行指令 只当A15~A0上出现284H时， MOV DX, 284H （即0000 0010 1000 0100B） IN AL, DX 输出0，其他输出1。 将输入设备的数据读入 CPU内AL中
例:一个输入设备的简单接口电路
D7 ~ D0 数据线
D0 D7 三 态 缓冲器 开关 输入
K1 : K8
I O 总 线
A15 地址线 ~ A0
IOR 执行: MOV DX, 284H IN AL, DX
地址 284H 译码 IN指令时序 0 与 0 T1 T2 T3 Tw T4 0 CLK 非
A15~A0
MOV DX, 288H IN AL, DX
输入设备接口电路，即硬件上保证: 只在CPU执行从288H端口输入数据时，三态门处于工作状态，使输 入设备的数据送上总线侧，而CPU执行其它指令时，三态门均处于 高阻状态，使输入设备的数据线与总线侧断开。 思考：其他的指令为什么不可以？ 例：IN AL, 50H; MOV AL, [0288H]
数字电路数字量输入输出课件
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
S7-1200数字量输入输出接线图详解和特别说明
S7-1200数字量输入输出接线图详解和特别说明
数字量信号模块SM 1221 数字量输入
①对于漏型输入将“-”连接到“M”（如图示）；对于源型输入将“+”连接到“M”
SM 1222 数字量输出
SM1222 DQ 8 继电器切换模块使用公共端子控制两个电路：一个常闭触点和一个常开触点。
例如输出"0"，当输出点断开时，公共端子(0L) 与常闭触点(.0X) 相连并与常开触点(.0) 断开。
当输出点接通时，公共端子(0L) 与常闭触点(.0X) 断开并与常开触点(.0) 相连。
SM 1223 数字量输入/输出
①对于漏型输入将负载连接到“-”端（如图示）；对于源型输入将负载连接到“+”端SM 1223 也有交流电压输入、继电器输出的模块，如下所示：
SM 1223 DI 8 x 120/230 V AC，DQ 8 x 继电器(6ES7 223-1QH32-0XB0)
通过信号板(SB, Signal Board) 可以给CPU 增加I/O。
提供所有SIMATIC S7-1200 控制器的低成本有效扩展，同时保持原有空间, SB 连接在CPU 的前端。
SB 1221 200KHZ数字量输入接线
①仅支持源型输入
SB 1222 200KHZ数字量输出接线
①对于源型输出将负载连接到“-”端（如图示）；对于漏型输出将负载连接到“+”端SB 1223 200KHZ数字量输入/输出接线
①仅支持源型输入
②对于源型输出将负载连接到“-”端（如图示）；对于漏型输出将负载连接到“+”端SB 1223 数字量输入/输出接线
①仅支持漏型输入
源型/漏型输入接线说明
支持源型输入的信号板：。
《计算机控制技术》习题参考答案(完整版)
《计算机控制技术》（机械工业出版社范立南、李雪飞）习题参考答案第1章1．填空题(1) 闭环控制系统，开环控制系统(2) 实时数据采集，实时决策控制，实时控制输出(3) 计算机，生产过程(4) 模拟量输入通道，数字量输入通道，模拟量输出通道，数字量输出通道(5) 系统软件，应用软件2．选择题(1) A (2) B (3) C (4) A (5) B3．简答题(1) 将闭环自动控制系统中的模拟控制器和和比较环节用计算机来代替，再加上A/D转换器、D/A转换器等器件，就构成了计算机控制系统，其基本框图如图所示。
计算机控制系统由计算机（通常称为工业控制机）和生产过程两大部分组成。
工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两部分。
生产过程包括被控对象、测量变送、执行机构、电气开关等装置。
(2)操作指导控制系统：其优点是控制过程简单，且安全可靠。
适用于控制规律不是很清楚的系统，或用于试验新的数学模型和调试新的控制程序等。
其缺点是它是开环控制结构，需要人工操作，速度不能太快，控制的回路也不能太多，不能充分发挥计算机的作用。
直接数字控制系统：设计灵活方便，经济可靠。
能有效地实现较复杂的控制，如串级控制、自适应控制等。
监督计算机控制系统：它不仅可以进行给定值的控制，还可以进行顺序控制、最优控制、自适应控制等。
其中SCC+模拟调节器的控制系统，特别适合老企业的技术改造，既用上了原有的模拟调节器，又可以实现最佳给定值控制。
SCC+DDC的控制系统，更接近于生产实际，系统简单，使用灵活，但是其缺点是数学模型的建立比较困难。
集散控制系统：又称分布式控制系统，具有通用性强、系统组态灵活，控制功能完善、数据处理方便，显示操作集中，调试方便，运行安全可靠，提高生产自动化水平和管理水平，提高劳动生产率等优点。
缺点是系统比较复杂。
计算机集成制造系统：既能完成直接面向过程的控制和优化任务，还能完成整个生产过程的综合管理、指挥调度和经营管理的任务。
机电一体化复习题
机电一体化复习题一、是非判断1、机电产品结构方案设计时遵循传动链最短原则的好处是使传动精度高，而传动性能稳定性降低。
（）2、莫尔条纹具有使栅距的节距误差平均化的特点。
（）3、滚珠丝杠传动的特点是传动效率高、运动具有可逆性、传动精度高、磨损小，使用寿命长、不能自锁。
（）4、采用光电耦合器可以将前向通道、后向通道以及其他相关部分切断与电路的联系，从而有效地防止干扰信号进入微机。
（）5、动态显示是一位一位地轮流点亮各位数码管，这种逐位点亮显示器的方式称为行扫描。
（）6、分辨率是D/A转换器对输入量变化敏感程度的描述，与输入数字量的位数有关。
8位数的分辨率为1/256，10位数的分辨率为1/1024。
（）7、在机电产品中若有检测元件，则该产品的控制系统一定是闭环的。
（）8、无源滤波器常采用LC谐振电路或RC网络作为滤波器件。
（）9、机电产品转动惯量大可使机械负载变大，灵敏度下降，但是不影响机械系统的响应速度。
10、执行机构运动循环图可以表明各机构间的配合协调关系。
（）11、机电产品结构设计是从：定量到定性，具体到抽象，粗略到精细的过程结构设计满足的目标：保证功能、提高性能、降低成本。
（）12、双频激光干涉仪是同一激光器发出的光分成幅值不同的两束光产生干涉。
得到的是按幅值变化的交流调频信号，信噪比高，可实现高分辨率测量（）。
13、滚珠丝杠传动中，当丝杠改变转动方向时，间隙会使运动产生空程，从而影响机构的传动精度。
（）14、采用光电耦合器可以将前向通道、后向通道以及其他相关部分切断与电路的联系，从而有效地防止干扰信号进入微机。
（）15、键码识别就是判断闭合键的代码，通常有2种方法，一种是静态检测法——称为编码键盘；另一种是动态检测法——成为非编码键盘。
（）16、选用D/A芯片时位数愈多精度愈高，其转换的时间愈长。
17、在机电产品中若有检测元件，则该产品的控制系统不一定是闭环的。
（）18、在微机检测系统的输入通道中，采样/保持（S/H）电路可有可无。
智能仪器中数字量的输入、输出
开关量输出
中功率开关量输出驱动接口
功率场效应管也称功率MOSFET（Metal-Oxide Silicon Field Effect Transistor），它是一种常用的中等功率的 开关控制驱动器件。与双极性晶体管比，它的工作原 理不同，驱动方式也不同，一般有TTL集成电路和 CMOS集成电路两种驱动方式驱动场效应管。它有几 个优点。 MOSFET有较高的开关速度。 有较宽的安全工作区而不会产生热点，同时他是一种 具有正的电阻温度系数的器件，所以，容易进行并联 使用。可靠性好。 过载能力强。阀值电压高，可达2-6V。 由于是电压控制器件，对驱动电路要求低。
为测量频率时的相对误差 为计数值的相对误差 为与门开启时间的相对误差
当与门开闭时间t与被测量脉冲周期的整数倍接近或相 等时候，测频法测量频率的最大误差可能为 。
分析 分析 得到结果
的误差来源。即分析 。
。
这样，在测量时间t一定的情况下，测量误差随着被测 信号频率的降低而增大。当f较低时，应采用别的测量 方法。
由MCS-51单片机内部定时器T0和口P3。4送出，T0工作方式1， 则PWM输出信号中的高电平和低电平持续时间Th和Tl分别为
Th=(216-x)*12/fosc Tl=(216-y)*12/fosc
式中，x,y分别为Th和Tl相对应的定时常数。
作业：1。使用CPLD，VHDL语言表示PWM。占空比为0.656。 2。书22页，第4题。
开关量输出
数字逻辑电路的额定负载能力表 逻辑电 路类型 输出高电平/V 拉电流/mA 输出低电平/V 灌电流/mA -0.4 1.6 0.4 0.01 16 0.5
标准TTL 2.4 逻辑 4.99 标准 CMOS逻 辑 4.99 高速 COMOS 逻辑
第三讲：数字量输入输出通道
2019年5月21日
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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
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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
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+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。
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或输出操作完成后即返回，CPU
再继续执行原来的程序。
（4）直接存储器访问方式
外设与内存之间，外设与外设之间 进行数据传送时，要经过CPU中转，这对 高速外设（如磁盘）在进行大批量数据 传送时，会造成中断次数过于频繁，这 不仅影响速度而且耗费大量CPU的时间， 故采用直接存储器访问方式。
由DMA来实现内存与外设，或外设与 外设之间的直接快速传送，减轻了CPU的 负担。
选择某个外设
选通不同端口
DB
AB
译
CPU
码
CB
器
数据端口 状态端口 控制端口
数据
状态 输入/输出 设备
控制
决定信息读写
典型的数字量输入/输出接口电路
二、CPU对数字量输入/输出的控制方式
同步传递方式、查询传递方式、中断控制方式和 直接存储器访问方式
（1）同步传递方式（无条件程序控制方式）
这种控制方式只适合于CPU与比较简单而且其 数据状态变化速度缓慢或变化速度是固定的外设交换 信息时采用。如：7段码显示、开关、隔离开关、断 路器、继电器、发光二极管等。
输 出
数据
锁 存 器
设
备
三
态
busy
缓
冲
器
outport
WD
译
数据总线
码
DB
器
inport RD
去地址总线DB0
地址 总线
AB
查询式输出接口电路
PO
准备输出数据
AWAIT
D7
读状态端口
D0 busy
busy？ 输出数据
busy=1，外设忙 busy=0,外设已空
查询式输出程序流图
（3）中断控制方式
适用于CPU与单个或较少外设交换信息。
三
输
态
入
缓
CPU之数据总线DB
设
冲
备
器
DB0
1
RD
三
地
态
port1 址
地址
缓译Βιβλιοθήκη 总线冲码AB
器
2
port2
RD
查询式输入接口电路
ATEST 输入状态信息
D0
状态端口 port2
准备好？ 输入数据
ready
8位数据
状态端口 port1
ready=1，外设准备好
查询式输入程序流图
能提高CPU工作效率和及时处理 外设的请求，可与多个外设同时工 作。
中断：指CPU暂时中止其正在执行的 程序，转至执行请求中断的某个外部设 备或事件的服务、程序，待处理完毕后 再返回原来中止的程序顺序进行（程序 在执行过程中由于外界的原因而中间打 断的情况）称中断。
现行程序
当CPU需要与外设交换信息时，
同步传递输出方式
（2）查询传递方式（条件传递方式）
一些数据变化不规则的外设，如果 传送数据时，CPU不与外设同步，则传送 数据便要出错，为此采用查询传送方 式。查询传送方式能使CPU能与各种速度 的外设配合工作。
查询的优点：在简化硬件接口的情况 下，传送数据更加准确，控制程序容易 编制。
缺点：CPU需要不断的查询外设的状 态，占用了CPU 的工作空间。
上述的四种控制方式在一个微机系 统中可能全被选用在不同的信息传送过 程中，也可能只选用其中的二、三种。 这需根据不同的硬件结构及接口功能来 选择，应具体问题具体分析。
典型的数字量输入/输出接口电路 CPU对数字量输入/输出的控制方式
一、典型的数字量输入/输出接口 电路
外部设备与CPU交换信息必须通过输入/ 输出接口电路。输入/输出的信息有数据、 状态和控制三类不同的信息，为了区别不 同类型的信息需设置不同的端口。
一个典型的数字量输入/输出接口 电路必须包括数据端口、状态端口和控 制端口。
CPU与外设传送数据时必须保证同 步，即执行输入命令时，外设一定是准 备好的，执行输出操作时，外设一定是 空的。
三 态 数据 缓 来自外设 冲 器
0
数据总线
地址译码器 地址总线 CPU
0
port1 0 RD
同步传递输入方式
数据总线
锁 数据 存 到外设 器
CE
地址译码器
来自
地址总线 CPU
port2 WD
若外设要输入CPU的数据已准备
好，存放于寄存器中，或在输出
中断服务 时，若外设已把数据取走，即输 程序 出寄存器已空，则由外设向CPU
发出中断请求，CPU接到外设的
继续执行
申请后，若没有更重要的处理， CPU就暂停当前执行的程序（即
中断示意图
实现中断），转去执行输入或输 出操作（称中断服务），待输入