微型计算机控制技术_第2章.ppt

硬件设计: 输入输出接口与过程通道设计 接口：接口是计算机与外部设备（部件与部件之间）交换信息的桥梁，它包括输入接口和输出接口。 接口技术：接口技术是研究计算机与外部设备之间如何交换信息的技术。 过程通道：过程通道是在计算机和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道，它包括模拟量输入通道、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。 AI/AO、DI/DO. 青岛大学 2.1 总线扩展技术 2.1.1 微型计算机系统I/O端口与地址分配 1.I/O端口及I/O操作 （1）数据端口 （2）状态端口 （3）命令端口 2. I/O端口编址方式 （1）统一编址 （2）独立编址 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）开关选择译码 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 数字量输入输出接口与过程通道 2.2.1 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 2.2.2 数字量输入通道 1.数字量输入通道的结构 2.2.3 数字量输出通道 1.数字量输出通道的结构 2.2.4 数字（开关）量输入/输出通道模板举例 2.3 模拟量输入接口与过程通道 2.3.1 模拟量输入通道的组成 由五部分组成。 2.3.2 信号调理和I/V变换 1.信号调理电路 信号调理电路：主要通过非电量的转换、信号的变换、放大、滤波、线性化、共模抑制及隔离等方法，将非电量和非标准的电信号转换成标准的电信号。 （1）非电信号的检测——不平衡电桥 2）AD526可编程仪用放大器 2. I/V变换 （1）无源I/V变换 （2）有源I/V变换 2.3.3 多路转换器 2.4.4 采样、量化及采样／保持器 1.信号的采样 2.量化 所谓量化，就是采用一组数码(如二进制码)来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换为数字信号。将采样信号转换为数字信号的过程称为量化过程，执行量化动作的装置是A/D转换器。 3.采样保持器 (1)孔径时间和孔径误差的消除 孔径时间、孔径误差 孔径误差的消除 (2)采样保持原理 3.采样保持器 （3）常用的采样保持器 常用的集成采样保持器有LF398、AD582等，LF398的采样控制电平为“1”，保持电平为“0”，AD582相反。引脚排列如下图所示。 2.3.5 A/D转换器及其接口技术 1.8位A/D转换器ADC0809 (1) 8通道模拟开关及通道选择逻辑 (2) 8位A/D转换器 (3) 三态输出锁存缓冲器 2.12位A/D转换器AD574A/1674 (1)12位A/D转换器 (2)三态输出锁存缓冲器 (3)控制逻辑 3. AD574A/1674与PC总线工业控制机接口 2.3.6 模拟量输入通道模板举例 2.4 模拟量输出接口与过程通道 2.4.1 模拟量输出通道的结构型式 1.一个通道设置一个数/模转换器的形式 2.多个通道共用一个数/模转换器的形式 2.4.2 D/A转换器及其接口技术 1. 8位D/A转换器接口及编程 2. 12位D/A转换器接口及编程 12位=高8位+低4位 2.4.3 单极性与双极性电压输出电路 2.4.4 V/I变换 1.集成V/I转换器ZF2B20 2.集成V/I转换器AD694 2.4.5 模拟量输出通道模板举例 2.5 硬件抗干扰技术 2.5.1 过程通道抗干扰技术 2.5.2 CPU抗干扰技术 2.5.3 系统供电与接地技术 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。 克服干扰的措施：硬件措施，软件措施，软硬结合的措施 干扰的来源：外部干扰和内部干扰。 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: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，甚至元器件产生的噪声。 分布电容：除电容器外，由于电路的分布特点而具有的电容叫分布电容。 分布电感：由于