第5章業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口ppt課件

1、第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)1第第5章章 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口 5.1 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)5.2 計(jì)算機(jī)控制接口技術(shù)計(jì)算機(jī)控制接口技術(shù) 5.3 可編程控制器可編程控制器第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)25.1 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)工業(yè)控制計(jì)算機(jī) 一一 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成 它由計(jì)算機(jī)基本系統(tǒng)、人它由計(jì)算機(jī)基本系統(tǒng)、人-機(jī)對(duì)話系統(tǒng)、系統(tǒng)支持機(jī)對(duì)話系統(tǒng)、系統(tǒng)支持模塊、過程輸入輸出子系統(tǒng)組成。模塊、過程

2、輸入輸出子系統(tǒng)組成。 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件包括適應(yīng)工業(yè)控制的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件包括適應(yīng)工業(yè)控制的實(shí)時(shí)系統(tǒng)軟件、通用軟件和工業(yè)控制軟件等。實(shí)時(shí)系統(tǒng)軟件、通用軟件和工業(yè)控制軟件等。第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)3第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)45.1 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)工業(yè)控制計(jì)算機(jī) 二二. 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本要求工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本要求1.具有完善的過程輸入輸出功能具有完善的過程輸入輸出功能2.具有實(shí)時(shí)控制功能具有實(shí)時(shí)控制功能 3.具有可

3、靠性具有可靠性 4.具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性和抗干擾能力具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性和抗干擾能力 5.具有豐富的軟件具有豐富的軟件第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)5三三. 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的分類及其應(yīng)用特點(diǎn)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的分類及其應(yīng)用特點(diǎn)1. 可編程序控制器可編程序控制器 可編程控制器可編程控制器(pc，programmable controller)是一種是一種以微處理器為基礎(chǔ)的通用型自動(dòng)控制裝置，專為在工以微處理器為基礎(chǔ)的通用型自動(dòng)控制裝置，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。由于最初研制這種裝置的目的，業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。由于最初研制這種裝

4、置的目的，是為了解決生產(chǎn)設(shè)備的邏輯及開關(guān)量控制，故也把它是為了解決生產(chǎn)設(shè)備的邏輯及開關(guān)量控制，故也把它稱為可編程邏輯控制器（稱為可編程邏輯控制器（plc，programmable logic controller）。）。plc采用可編程序的存儲(chǔ)器，在其內(nèi)部采用可編程序的存儲(chǔ)器，在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制作指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系

5、統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)6三三. 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的分類及其應(yīng)用特點(diǎn)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的分類及其應(yīng)用特點(diǎn)1. 可編程序控制器可編程序控制器 圖圖5-11是是plc應(yīng)用于邏輯控制的簡(jiǎn)單事例。輸入信號(hào)應(yīng)用于邏輯控制的簡(jiǎn)單事例。輸入信號(hào)是由按鈕開關(guān)、限位開關(guān)、繼電器觸點(diǎn)等提供的各種是由按鈕開關(guān)、限位開關(guān)、繼電器觸點(diǎn)等提供的各種開關(guān)信號(hào)，通過接口進(jìn)入開關(guān)信號(hào)，通過接口進(jìn)入plc，經(jīng)，經(jīng)plc處理后產(chǎn)生控處理后產(chǎn)生控制信號(hào)，通過輸出接口送給線圈、繼電器、指示燈、制信號(hào)，通過輸出接口送給線圈、繼電器、指示燈、電動(dòng)機(jī)等輸出裝置。電動(dòng)機(jī)等輸出裝置。第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)

6、電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)7圖5-11 plc的邏輯控制電路控制單元可編程控制器按鈕開關(guān)限位開關(guān)繼電器觸點(diǎn)燈泡電磁線圈繼電器線圈控制電路電壓第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)8主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)：1. 程序可變，柔性好。程序可變，柔性好。2. 可靠性強(qiáng)，適于工業(yè)環(huán)境?？煽啃詮?qiáng)，適于工業(yè)環(huán)境。3. 編程簡(jiǎn)單，使用方便。編程簡(jiǎn)單，使用方便。4. 功能完善。功能完善。5. 體積小，重量輕，易于裝入機(jī)器內(nèi)部。體積小，重量輕，易于裝入機(jī)器內(nèi)部。第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)

7、電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)9 2. 總線型工業(yè)控制計(jì)算機(jī)總線型工業(yè)控制計(jì)算機(jī) 主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)： 1）提高設(shè)計(jì)效率，縮短設(shè)計(jì)和制造周期。）提高設(shè)計(jì)效率，縮短設(shè)計(jì)和制造周期。 2）提高系統(tǒng)可靠性。）提高系統(tǒng)可靠性。 3）便于調(diào)試和維修）便于調(diào)試和維修 。 4）能適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的需要。）能適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的需要。 第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)10 2. 總線型工業(yè)控制計(jì)算機(jī)總線型工業(yè)控制計(jì)算機(jī)1）std總線工業(yè)控制機(jī)總線工業(yè)控制機(jī)典型的典型的std總線工控機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成如圖總線工控機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成如圖5-13所示，其突出所示，其突出特點(diǎn)是：模塊

8、化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)組成、修改和擴(kuò)展方便；各模塊特點(diǎn)是：模塊化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)組成、修改和擴(kuò)展方便；各模塊間相對(duì)獨(dú)立，使檢測(cè)、調(diào)試、故障查找簡(jiǎn)便迅速；有多種功間相對(duì)獨(dú)立，使檢測(cè)、調(diào)試、故障查找簡(jiǎn)便迅速；有多種功能模板可供選用，大大減少了硬件設(shè)計(jì)工作量；系統(tǒng)中可運(yùn)能模板可供選用，大大減少了硬件設(shè)計(jì)工作量；系統(tǒng)中可運(yùn)行多種操作系統(tǒng)及系統(tǒng)開發(fā)的支持軟件，行多種操作系統(tǒng)及系統(tǒng)開發(fā)的支持軟件，使控制軟件開發(fā)的使控制軟件開發(fā)的難度大幅降低。難度大幅降低。 第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)11圖圖5-13 用用std總線工業(yè)控制機(jī)組成的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)總

9、線工業(yè)控制機(jī)組成的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)122） pc總線工業(yè)控制機(jī)ibm公司的pc總線微機(jī)最初是為個(gè)人或辦公室使用而設(shè)計(jì)的，早期主要用于文字處理或一些簡(jiǎn)單的辦公室事務(wù)處理。早期產(chǎn)品是基于一塊大底板結(jié)構(gòu)，加上幾個(gè)i/o擴(kuò)充槽。 pc/at總線的ibm兼容計(jì)算機(jī)由于價(jià)格低廉、使用靈活、軟件資源非常豐富，因而用戶眾多，在國(guó)內(nèi)更是主要流行機(jī)種之一。 第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)13近幾年來許多公司推出了pc/at總線工業(yè)控制機(jī)，一般對(duì)

10、原有微機(jī)作了以下幾方面的改進(jìn)（1）機(jī)械結(jié)構(gòu)加固，使微機(jī)的抗震性好。（2）采用標(biāo)準(zhǔn)模板結(jié)構(gòu)。（3）加上帶過濾器的強(qiáng)力通風(fēng)系統(tǒng)，加強(qiáng)散熱，增加系統(tǒng)抵抗粉塵的能力。（4）采用電子軟盤取代普通的軟磁盤，使之能適于在惡劣的工業(yè)環(huán)境下工作。（5）根據(jù)工業(yè)控制的特點(diǎn)，常采用實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)。第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)143. 單片機(jī) 下面以mcs系列單片機(jī)為例，來介紹單片機(jī)的結(jié)構(gòu)、性能及使用上的特點(diǎn)。1）受集成度的限制，片內(nèi)存儲(chǔ)器容量較小。 2）可靠性高。 3）易擴(kuò)展。 4）控制功能強(qiáng)。5）一般單片機(jī)內(nèi)無監(jiān)控程序或系統(tǒng)通用管理程序

11、。第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)15mcs-51單片機(jī)系列該系列包括有8031、8051、8751、2051、89c51等多種機(jī)型。其主要特點(diǎn)是：第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)16 （1）8位cpu，工作頻率為112mhz。（2）128bram數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，4kbrom程序存儲(chǔ)器。 （3）5v電源，40引腳雙列直插式封裝。（4）12mhz工作頻率時(shí)機(jī)器周期為1s，所有指令的執(zhí)行為14個(gè)機(jī)器周期。 （5）外部可分別擴(kuò)展64kb數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器。（6）

12、2級(jí)中斷，5個(gè)中斷源。（7）21個(gè)專用寄存器，有位尋址功能。（8）兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，1個(gè)全雙工串行通信口。（9）4組8位i/o口。第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)17表5-1 三種常用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的性能比較 第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)185.2 計(jì)算機(jī)控制接口技術(shù)計(jì)算機(jī)控制接口技術(shù) i/o接口電路簡(jiǎn)稱接口電路，它是主機(jī)和外圍設(shè)備之間交換信息的連接部件（電路）。它在主機(jī)和外圍設(shè)備之間的信息交換中起著橋梁和紐帶作用。接口電路的主要作用如下：第第5

13、 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)19（1）解決主機(jī)cpu和外圍設(shè)備之間的時(shí)序配合和通信聯(lián)絡(luò)問題。 （2）解決cpu和外圍設(shè)備之間的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和匹配問題。（3）解決cpu的負(fù)載能力和外圍設(shè)備端口的選擇問題。第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)20一. 信息采集接口模擬量輸入通道可完成模擬量的采集并將它轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送入計(jì)算機(jī)的任務(wù)。依據(jù)被控參量和控制要求的不同，模擬量輸入通道的結(jié)構(gòu)形式不完全相同。目前普遍采用的是共用運(yùn)算放大器和a/d轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)形式，其組成方框圖如圖

14、5-32所示。 第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)21圖5-32 模擬量輸入通道的組成方框圖信號(hào)處理裝置1信號(hào)處理裝置2信號(hào)處理裝置n工業(yè)裝置采樣單元采樣保持和放大器控制電路a/di/o接口電路cpu第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)221.輸入/輸出通道 在微機(jī)控制系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的控制，要將對(duì)象的各種測(cè)量參數(shù)，按要求的方式送入微機(jī)。微機(jī)經(jīng)過運(yùn)算、處理后，將結(jié)果以數(shù)字量的形式輸出，此時(shí)也要把該輸出變換為適合于對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行控制的量。所以在微機(jī)和生產(chǎn)

15、過程之間，必須設(shè)置信息的傳遞和變換的連接通道。該連接通道被稱為輸入與輸出通道，它包括模擬量輸入通道、模擬量輸出通道、數(shù)字量輸入通道和數(shù)字量輸出通道，其組成如圖5-35所示。 第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)23圖5-35 輸入與輸出通道的組成工業(yè)對(duì)象執(zhí)行機(jī)構(gòu)保持器掃描裝置檢測(cè)元件采樣器d/a轉(zhuǎn)換器a/d轉(zhuǎn)換器數(shù)字量輸出數(shù)字量輸入i/o接口電路現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行操作臺(tái)中央處理器cpu第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)242.模擬量輸入通道模擬量輸入通道一般由信號(hào)處理裝置

16、、多路轉(zhuǎn)換器、采樣保持和a/d轉(zhuǎn)換器等組成。 模擬量輸入通道有以下兩種基本結(jié)構(gòu)形式。（1）一個(gè)通道設(shè)置一個(gè)a/d轉(zhuǎn)換器的形式。 (2）多個(gè)通道共用一個(gè)a/d轉(zhuǎn)換器的形式。 第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)253. a/d轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)參數(shù)a/d轉(zhuǎn)換器的種類很多，按轉(zhuǎn)換二進(jìn)制的位數(shù)來分類，包括：8位的adc0801、0804、0808、0809；10位的ad7570、ad573、ad575、ad579；12位的ad574、ad578、ad7582；16位的ad7701、ad7705等。a/d轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)參數(shù)如下：1）.分

17、辨率分辨率通常用轉(zhuǎn)換后數(shù)字量的位數(shù)表示,如8位、10位、12位、16位等。分辨率為8位表示它可以對(duì)滿量程的1/281/256的增量作出反應(yīng)。分辨率是指能使轉(zhuǎn)換后數(shù)字量變化為1的最小模擬輸入量。 第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)262）.量程量程是指所能轉(zhuǎn)換的電壓范圍,如5v、10v等。3）.轉(zhuǎn)換精度轉(zhuǎn)換精度是指轉(zhuǎn)換后所得結(jié)果相對(duì)于實(shí)際值的準(zhǔn)確度，有絕對(duì)精度和相對(duì)精度兩種表示法。4）.轉(zhuǎn)換時(shí)間轉(zhuǎn)換時(shí)間是指從啟動(dòng)a/d到轉(zhuǎn)換結(jié)束所需的時(shí)間。5）.工作溫度范圍較好的a/d轉(zhuǎn)換器的工作溫度為-4085，較差的為070。 第第5 5章

18、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)274. 8位a/d轉(zhuǎn)換器adc08091）.電路組成及轉(zhuǎn)換原理adc0809是一種帶有8位轉(zhuǎn)換器、8位多路轉(zhuǎn)換開關(guān)以及與微處理機(jī)兼容的控制邏輯的cmos組件。 adc0809無需調(diào)零和進(jìn)行滿量程調(diào)整，又由于多路開關(guān)的地址輸入能夠進(jìn)行鎖存和譯碼，而且它的三態(tài)ttl輸出也可以鎖存，因此易于與微處理機(jī)進(jìn)行接口。第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)28圖5-50 adc0808/0809的原理框圖比較器控制邏輯逐次逼近寄存器sar輸出緩沖鎖存器(

19、三態(tài))開關(guān)組合256 r電阻分壓器八位輸出轉(zhuǎn)換結(jié)束(中斷)eocstart clockuref()uouref()gnducc八通道多路模擬開關(guān)地址鎖存和譯碼器uiabcale模擬量輸入三八地址線地址鎖存允許第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)292）. adc0808/0809的外引腳功能adc0808/0809的管腳排列如圖5-51所示，其主要管腳的功能如下：in0in78個(gè)模擬量輸入端。start啟動(dòng)a/d轉(zhuǎn)換器，當(dāng)start為高電平時(shí)，開始a/d轉(zhuǎn)換。eoc轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。當(dāng)a/d轉(zhuǎn)換完畢之后，發(fā)出一個(gè)正脈沖，表示a/d轉(zhuǎn)

20、換結(jié)束。此信號(hào)可作為a/d轉(zhuǎn)換是否結(jié)束的檢測(cè)信號(hào)或中斷申請(qǐng)信號(hào)。 第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)30oe輸出允許信號(hào)。如果此信號(hào)被選中，則允許從a/d轉(zhuǎn)換器的鎖存器中讀取數(shù)字量。clock時(shí)鐘信號(hào)。ale地址鎖存允許，高電平有效。當(dāng)ale為高電平時(shí)，允許c、b、a所示的通道被選中，并將該通道的模擬量接入a/d轉(zhuǎn)換器。 adda、addb、addc通道號(hào)地址選擇端，c為最高位，a為最低位。當(dāng)c、b、a為全零（000）時(shí)，選中in0通道接入；為001時(shí)，選中in1通道接入；為111時(shí)，選中in7通道接入。第第5 5章工業(yè)控制計(jì)

21、算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)31d7d0數(shù)字量輸出端。uref（+）、ref（-）參考電壓輸入端，分別接+、-極性的參考電壓，用來提供d/a轉(zhuǎn)換器權(quán)電阻的標(biāo)準(zhǔn)電平。在模擬量為單極性輸入時(shí), uref（+）5v，ref（-）0v;當(dāng)模擬量為雙極性輸入時(shí)，uref（+） =+5v，ref（-） =-5v。 第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)32圖5-51 adc0808/0809管腳排列圖uref()in31in42in53in64in75start6eoc7d38oe9cloc

22、k10ucc1112gnd13d114in228in127in026adda25addb24addc23ale22d7(msb)21d620d519d4181716d215uref()d0(lsb)adc0808adc0809第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)335. 12位a/d轉(zhuǎn)換器ad574ad574是一個(gè)完整的12位逐次逼近式帶三態(tài)緩沖器的a/d轉(zhuǎn)換器，它可以直接與8位或16位微型機(jī)總線進(jìn)行接口。ad574的分辨率為12位，轉(zhuǎn)換時(shí)間為1535s。第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體

23、化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)341).ad574的電路組成ad574的原理框圖如圖5-52所示。ad574由模擬芯片和數(shù)字芯片兩部分組成。 第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)35圖5-52 ad574原理框圖nib27 26 2524 23 22 21 2019 18 17 16a nib b nibc12位三態(tài)輸出緩沖器逐次逼近寄存器(sar)12位輸出控制邏輯控制轉(zhuǎn)換結(jié)束復(fù)位時(shí)鐘時(shí)鐘啟動(dòng)/停止數(shù)字芯片比較器ad565ad571ref in10 uref12位23156812/ csa0cr/cemsblsb數(shù)字量輸出28標(biāo)

24、志狀態(tài)stseoc busyagnddacout模擬芯片3 k5 k5 v5 vdgnd15 v20vin10vinagndbip offref inref out(10 v)91210810 k第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)362)ad574的引腳功能說明ad574各個(gè)型號(hào)都采用28引腳雙列直插式封裝，引腳圖如圖5-53所示。第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)37圖5-53 ad574引腳圖bip off5 v ulogic12

25、3a045ce67ref out8agnd9refin10111210 v in1314sts28272625242322212019181716dgnd15db0ad574a812/cscr/15 v ucc15 v uee20 v indb1db2db3db4db5db6db7db8db9db10db11高位中位低位數(shù)字輸出第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)38ad574各主要管腳的功能如下： db0db1112位數(shù)據(jù)輸出，分三組，均帶三態(tài)輸出緩沖器。ulogic邏輯電源+5v（+4.5+5.5v）。ucc正電源+15v（

26、+13.5+16.5v）。 uee負(fù)電源-15v（-13.5-16.5v）。agnd、dgnd模擬和數(shù)字地。第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)39ce片允許信號(hào)，高電平有效。在簡(jiǎn)單應(yīng)用中固定接高電平。cs片選擇信號(hào)，低電平有效。r/c讀/轉(zhuǎn)換信號(hào)。ce1，cs0，r/c0時(shí)，轉(zhuǎn)換開始，啟動(dòng)負(fù)脈沖為400ns。 ce1，cs0，r/c1時(shí)，允許讀數(shù)據(jù)。 第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)40ce1、cs0、r/c0、a00時(shí)，啟動(dòng)12位轉(zhuǎn)換 ce1、cs0、r/

27、c0、a0 1時(shí)，啟動(dòng)8位轉(zhuǎn)換ce1、cs0、r/c1、a0 0時(shí)，讀取轉(zhuǎn)換后的高8位數(shù)據(jù)ce1、cs0、r/c1、a0 1時(shí)，讀取轉(zhuǎn)換后的低4位數(shù)據(jù)（低4位+0000）; 12/8輸出數(shù)據(jù)形式選擇信號(hào)。12/8端接pin1（vlogic）時(shí)，數(shù)據(jù)按12位形式輸出。12/8端接pin15（dgnd）時(shí)，數(shù)據(jù)按雙8位形式輸出。 第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)41sts轉(zhuǎn)換狀態(tài)信號(hào)。轉(zhuǎn)換開始sts1,轉(zhuǎn)換結(jié)束sts0。10vin模擬信號(hào)輸入。單極性010v，雙極性5v。20vin模擬信號(hào)輸入。單極性020v，雙極性10v。re

28、fin參考電壓輸入。refout參考電壓輸出。bipoff雙極性偏置。ad574的真值表如表5-3所示。單極性輸入電路和雙極性輸入電路分別如圖5-54、圖5-55所示。第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)42表5-3 ad574真值表 第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)43圖5-54 ad574單極性輸入電路8/12csa0cr/ceref inref outbip off10 vin20 vinagnddgnd15 v15 v5 v1619低位2023中位24

29、27高位stsad57415 v100 k15 v10100 k100 模擬輸入8100 010 v020 v第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)44圖5-55 ad574雙極性輸入電路8/12csa0cr/ceref inref outbip off10 vin20 vinagnddgnd15 v15 v5 v1619低位2023中位2427高位stsad5741010100 100 5 v10 v模擬輸入第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)456. a/d轉(zhuǎn)換

30、器與系統(tǒng)的連接及舉例1）.輸入模擬電壓的連接a/d轉(zhuǎn)換器的輸入模擬電壓可以是單端輸入也可以是雙端輸入。 adc0808/0809可以從in0in7接8路模擬電壓輸入，通常接成單端、單極性輸入，這時(shí)uref（+）5v、uref（-）0v，也可以接成雙極性輸入，這時(shí)uref（+）和uref（-）應(yīng)分別接+、-極性的參考電壓。ad574是單端輸入模擬電壓，在10vin和20vin中任一端和agnd之間，可輸入單極性電壓或雙極性電壓，輸入模擬電壓的極性不同,其輸入電路也不同。第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)462）.數(shù)據(jù)輸出和系統(tǒng)總

31、線的連接a/d轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)輸出有兩種方式。一種是a/d芯片內(nèi)部帶有三態(tài)輸出門，其數(shù)據(jù)輸出線可以直接掛到系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線上去。另一種是a/d芯片內(nèi)部不帶三態(tài)輸出門，或雖有三態(tài)輸出門，但它不受外部信號(hào)控制，而是當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)自動(dòng)開門，如ad570就是這種芯片。 第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)473）.轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)及轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取 a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，a/d轉(zhuǎn)換芯片輸出轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)也有兩種：電平信號(hào)和脈沖信號(hào)。cpu檢測(cè)到轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)后,即可讀取轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。cpu一般可以采用以下3種方式和a/d轉(zhuǎn)換器進(jìn)行聯(lián)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)換

32、數(shù)據(jù)的讀取： （1）程序查詢方式。（2）中斷方式。（3）固定的延遲程序方式。 第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)48圖5-56 adc0808/0809與8086cpu的連接原理圖abcg2bg2ag1y7a2ca3a4a5a7a6iom/clk時(shí)鐘alestart11oe74ls02a1ba0auref()gnd74ls138wrrd74ls02d7d0d7d0數(shù)據(jù)總線eoc接8259auccuref()in0in1in7八路模擬電壓輸入adc08080809cpu8086第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算

33、機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)49圖5-57 ad574與8031的接口電路a01csddddcecr/sts21314812/9ad5741081211715010v020v100 15 v100 k100 k100 15 v15 v15 v地址鎖存alep0, 7p0, 0118031wrrdp3.2a0a1a75 v第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)50二 模擬量輸出接口 1. d/a轉(zhuǎn)換器的工作原理d/a轉(zhuǎn)換器是把輸入的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為與輸入量成比例的模擬信號(hào)的器件。 d/a轉(zhuǎn)換通道的結(jié)構(gòu)形式（1）一個(gè)

34、通道設(shè)置一個(gè)d/a轉(zhuǎn)換器的形式。 (2）多個(gè)通道共用一個(gè)d/a轉(zhuǎn)換器的形式。通過多路模擬開關(guān)選擇通路。第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)51 2. da轉(zhuǎn)換器的主要參數(shù)（1）分辨率。d/a轉(zhuǎn)換器的分辨率表示當(dāng)輸入數(shù)字量變化了1時(shí)，輸出模擬量變化的大小。它反映了計(jì)算機(jī)的數(shù)字量輸出對(duì)執(zhí)行部件控制的靈敏程度。對(duì)于一個(gè)n位的d/a轉(zhuǎn)換器,其分辨率為（5-7） 分辨率通常用數(shù)字量的位數(shù)來表示，如8位、10位、12位、16位等。分辨率為8位，表示它可以對(duì)滿量程的1/28=1/256的增量作出反應(yīng)。所以，n位二進(jìn)制數(shù)最低位具有的權(quán)值就是它的

35、分辨率。 n2滿刻度值分辨率 第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)52（2）穩(wěn)定時(shí)間。穩(wěn)定時(shí)間是指d/a轉(zhuǎn)換器中代碼有滿刻度值的變化時(shí)，其輸出達(dá)到穩(wěn)定（一般指穩(wěn)定到與1/2最低位的值相當(dāng)?shù)哪M量范圍內(nèi)）所需的時(shí)間，一般為幾十納秒到幾微秒。（3）輸出電平。不同型號(hào)的d/a轉(zhuǎn)換器件的輸出電平相差較大，一般為510v。也有一些高壓輸出型，輸出電平為2430v。還有一些電流輸出型，低的為20ma，高的可達(dá)3a。（4）輸入編碼。一般二進(jìn)制編碼比較通用，也有bcd等其他專用編碼形式芯片。其他類型編碼可在d/a轉(zhuǎn)換前用cpu進(jìn)行代碼轉(zhuǎn)換變成二

36、進(jìn)制編碼。第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)53（5）溫度范圍。較好的d/a轉(zhuǎn)換器的工作溫度范圍為-4085，較差的為070?？砂从?jì)算機(jī)控制系統(tǒng)使用環(huán)境查器件手冊(cè)選擇合適的器件類型。 3. 8位d/a轉(zhuǎn)換器dac0832dac0832是雙列直插式8位d/a轉(zhuǎn)換器,能完成從數(shù)字量輸入到模擬量（以電流形式）輸出的轉(zhuǎn)換。圖5-41和圖5-42分別為dac0832的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖和引腳圖。其主要參數(shù)如下：分辨率為8位（滿度量程的1/256），轉(zhuǎn)換時(shí)間為1s，基準(zhǔn)電壓為+10-10v，供電電源為+5+15v，功耗為20mw，與ttl電平兼容

37、。第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)54圖5-41 dac0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖8位輸入寄存器8位dac寄存器8位d/a轉(zhuǎn)換器&urefiout2iout1rfbagnduccdgnd2le1led7d0ilecs1wr2wrxfer第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)55圖5-42 dac0832引腳圖12345678910cs1wrucciledi4di5di6di7iout1iout2201918171615141312112wrxferagnddi3

38、di2di1di0urefrfbdgnd第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)56從圖5-41中可見，在dac0832中有兩級(jí)鎖存器；第一級(jí)鎖存器稱為輸入寄存器，它的鎖存信號(hào)為ile；第二級(jí)鎖存器稱為dac寄存器，它的鎖存信號(hào)也稱為通道控制信號(hào)xfer。因?yàn)橛袃杉?jí)鎖存器，所以dac0832可以工作在雙緩沖器方式下，即在輸出模擬信號(hào)的同時(shí)，可以采集下一個(gè)數(shù)據(jù)。這樣可以有效地提高轉(zhuǎn)換速度。另外，有了兩級(jí)鎖存器以后，可以在多個(gè)d/a轉(zhuǎn)換器同時(shí)工作時(shí)，利用第二級(jí)鎖存器的鎖存信號(hào)來實(shí)現(xiàn)多個(gè)轉(zhuǎn)換器的同時(shí)輸出。第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口

39、技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)575-42中各引腳的功能定義如下：cs片選信號(hào)，它和允許輸入鎖存信號(hào)ile合起來決定wr1是否起作用。ile允許鎖存信號(hào)。wr1寫信號(hào)1，它作為第一級(jí)鎖存信號(hào)將輸入數(shù)據(jù)鎖存到輸入寄存器中，wr1必須和cs、ile同時(shí)有效。第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)58wr2寫信號(hào)2，它將鎖存在輸入寄存器中的數(shù)據(jù)送到8位dac寄存器中進(jìn)行鎖存，此時(shí)，傳送控制信號(hào)xfer必須有效。xfer傳送控制信號(hào)，用來控制wr2。 di7di08位數(shù)據(jù)輸入端，di7為最高位。 io

40、ut1模擬電流輸出端，當(dāng)dac寄存器中全為1時(shí)，輸出電流最大；當(dāng)dac寄存器中全為0時(shí)，輸出電流為0。 iout2模擬電流輸出端，iout2為一個(gè)常數(shù)與iout1的差，即iout1+iout2=常數(shù)。第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)59rfb反饋電阻引出端，dac0832內(nèi)部已經(jīng)有反饋電阻，所以，rfb端可以直接接到外部運(yùn)算放大器的輸出端，這樣，相當(dāng)于將一個(gè)反饋電阻接在運(yùn)算放大器的輸入端和輸出端之間。uref參考電壓輸入端，此端可接一個(gè)正電壓，也可接負(fù)電壓，范圍為+10-10v。外部標(biāo)準(zhǔn)電壓通過uref與t形電阻網(wǎng)絡(luò)相連。第

41、第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)60ucc芯片供電電壓，范圍為+5+15v，最佳工作狀態(tài)是+15v。agnd模擬量地，即模擬電路接地端。dgnd數(shù)字量地。dac0832有以下三種不同的工作方式：（1）直通方式。當(dāng)ile接高電平，cs、wr1、wr2和xfer都接數(shù)字地時(shí)，dac處于直通方式，8位數(shù)字量一旦到達(dá)di7di0輸入端，就立即加到8位d/a轉(zhuǎn)換器上被轉(zhuǎn)換成模擬量。例如在構(gòu)成波形發(fā)生器的場(chǎng)合，就要用到這種方式，即把要產(chǎn)生基本波形的存在rom中的數(shù)據(jù)，連續(xù)取出送到dac去轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。 第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口

42、技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)61（2）單緩沖方式。只要把兩個(gè)寄存器中的任何一個(gè)接成直通方式，而用另一個(gè)鎖存數(shù)據(jù)，dac就可處于單緩沖工作方式。一般的做法是將wr2和xfer都接地，使dac寄存器處于直通方式，另外把ile接高電平，cs接端口地址譯碼信號(hào)，wr1 接cpu系統(tǒng)總線的io/w，這樣便可以通過一條out指令選中該端口，使cs和wr1有效，啟動(dòng)d/a轉(zhuǎn)換。 第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)62（3）雙緩沖方式。主要在以下兩種情況下需要用雙緩沖方式的d/a轉(zhuǎn)換：其一，需在程序的控

43、制下，先把轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)傳入輸入寄存器，然后在某個(gè)時(shí)刻再啟動(dòng)d/a轉(zhuǎn)換。這樣可以做到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)輸入同時(shí)進(jìn)行，因此轉(zhuǎn)換速度較高。為此，可將ile接高電平，wr1和wr2均接cpu的io/w，cs和xfer分別接兩個(gè)不同的i/o地址譯碼信號(hào)。執(zhí)行out指令時(shí)，wr1和wr2均變?yōu)榈碗娖?。這樣，可先執(zhí)行一條out指令，選中cs端口，把數(shù)據(jù)寫入輸入寄存器；再執(zhí)行第二條out指令，選中xfer端口，把輸入寄存器內(nèi)容寫入dac寄存器，實(shí)現(xiàn)d/a轉(zhuǎn)換。 第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)63圖5-43是dac0832工作于雙緩沖方式下，與有

44、8位數(shù)據(jù)總線的微機(jī)相連的邏輯圖。其中，cs的口地址為320h，xfer的口地址為321h。當(dāng)cpu執(zhí)行第一條out指令時(shí)，選中cs端口，選通輸入寄存器，將累加器中的數(shù)據(jù)傳入輸入寄存器。再執(zhí)行第二條out指令，選中xfer端口，把輸入寄存器的內(nèi)容寫入dac寄存器，并啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。執(zhí)行第二條out指令時(shí)，累加器中的數(shù)據(jù)為多少是無關(guān)緊要的，主要目的是使xfer有效。第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)64圖5-43 dac0832與有8位數(shù)據(jù)總線的微機(jī)的連接圖csxfer1wr2wrdi70ileurefdgndagndiout2iout

45、1rfbucc地址譯碼5 vauodac0832320h321hiow地址總線d7d05 v第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)65（1）單極性輸出電路。單極性輸出電路如圖5-45所示。d/a芯片輸出電流i經(jīng)輸出電路轉(zhuǎn)換成單極性的電壓輸出。圖5-45(a)為反相輸出電路，其輸出電壓為uout=-ir （5-8）圖5-45(b)是同相輸出電路，其輸出電壓為 （5-9） （2）雙極性輸出。在某些微機(jī)控制系統(tǒng)中，要求d/a的輸出電壓是雙極性的，例如要求輸出-5+5v電壓。在這種情況下，d/a的輸出電路要作相應(yīng)的變化。圖5-46就是da

46、c082雙極性輸出電路實(shí)例。 1 12rriruout第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)66 圖5-45單極性輸出電路(a)反相輸出；(b)同相輸出d/airuout(a)d/airuout(b)r1r2第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)67由電路各參數(shù)計(jì)算可得最后的輸出電壓表達(dá)式為uout=-2u1-uref設(shè)u1為0-5v，選取uref為+5v，則uout=(010)v-5v=-5+5v。第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)

47、電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)68圖5-46 雙極性輸出電路d/arfburefa1v1r2r3a2r4uout uref第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)69三. 數(shù)字量輸入通道隨輸入數(shù)字信號(hào)的類型不同，數(shù)字量輸入通道的結(jié)構(gòu)也不同。圖5-37畫出了幾種微機(jī)系統(tǒng)中常用的電平轉(zhuǎn)換、濾波、去抖動(dòng)及光電隔離和繼電器隔離電路。第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)70圖5-37開關(guān)量輸入電路； (a）電平轉(zhuǎn)換及濾波器；(b）繼電器隔離及電平轉(zhuǎn)換電路； (c）消除開關(guān)二

48、次反跳觸發(fā)器電路；(d）光電隔離及電平轉(zhuǎn)換電路1s5v5.1 kls0474610.1 fsk24 v1s5v5.1 kls0474610.1 fkks(b)(a)第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)71圖5-37開關(guān)量輸入電路； (a）電平轉(zhuǎn)換及濾波器；(b）繼電器隔離及電平轉(zhuǎn)換電路； (c）消除開關(guān)二次反跳觸發(fā)器電路；(d）光電隔離及電平轉(zhuǎn)換電路&s5 v5.1 k5.1 k74ls00s11 kls0474615 vs4tlp5214115s24 v211.5 k(d)(c)16第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技

49、術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)72四.數(shù)字量輸出通道數(shù)字量輸出通道輸出的數(shù)字信號(hào)有三類：二進(jìn)制編碼數(shù)字、“1”或“0”的開關(guān)信號(hào)和脈沖信號(hào)。 具體電路可參閱圖5-38。圖5-39畫出了幾種開關(guān)量輸出的具體電路。 第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)73圖5-38 一種使用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)串行d/a轉(zhuǎn)換電路d0d7clk2gate2out2clk1gate1out1clk0gate0out0&11門控方向yb013abc環(huán)形分配器cp1光電隔離電路11驅(qū)動(dòng)電路x軸步進(jìn)電動(dòng)機(jī)rdwra0a1cs

50、d0d7clk2gate2out2clk1gate1out1clk0gate0out0&11門控方向yb013abc環(huán)形分配器cp1光電隔離電路11驅(qū)動(dòng)電路y軸步進(jìn)電動(dòng)機(jī)r/dwra0a1cs系統(tǒng)總線地址譯碼5 v5 v5 v1 k35 v1 k3ls047461ls047461分頻器(74ls93)時(shí)鐘脈沖1182538253第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)74圖5-39開關(guān)量輸出電路(a）ttl電平輸出（pc900為高速光電隔離電路）；11 kls047461輸出21360 6 45pc9001輸出端口i位輸出l

51、s047461(a)5 v第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)75圖5-39開關(guān)量輸出電路(b）晶體管開關(guān)輸出；1 k輸出5 v360 tlp5211輸出端口i位輸出ls047461(b)390 5.1 k第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)76圖5-39開關(guān)量輸出電路(c）繼電器輸出dz144mc141316dz144159pa0pa1pa6128255a8(c)16 v驅(qū)動(dòng)電路24 v第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化

52、系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)77五. 開關(guān)型功率接口 1.光電隔離技術(shù) 圖5-40所示為幾種主要的光電耦合器示意圖。 需要注意，光電耦合器的輸入.輸出端兩個(gè)電源必須單獨(dú)供電，如圖5-41所示。否則，如果使用同一電源（或共地的兩個(gè)電源），外部干擾信號(hào)可能通過電源串到系統(tǒng)中來，如圖5-42所示，這樣就失去了隔離的意義。第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)78123456abcd654321dcbatitlenumberrevisionsizebdate:26-jan-2010sheet of file:d:program filesd

53、esign explorer 99 seexamplesmydesign.ddbdrawn by:(a)(b)(c)(d)(e)圖5-40 幾種光電耦合器示意圖第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)79123456abcd654321dcbat itlen um berr evisionsizebd ate:26-jan-2010sheet of file:d :pr o g r a m fil e sd e sig n e x pl o r e r 99 se e x a m pl e sm yd esign.ddbd raw

54、n b y:uccucu0r2r1174l s04控 制 信 號(hào)1控 制 信 號(hào)uccu0光 隔r2r1干 擾干 擾圖5-42 不正確的隔離圖5-41 正確的隔離第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)80 2.晶閘管接口 晶閘管是一種大功率電器元件，也稱可控硅。它具有體積小.效率高.壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)中，可作為大功率驅(qū)動(dòng)器件，實(shí)現(xiàn)用小功率控件控制大功率設(shè)備。 （1）單向晶閘管接口 單向晶閘管又稱可控硅整流器，其最大特點(diǎn)是有截止和導(dǎo)通兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)（開關(guān)作用），同時(shí)又具有單向?qū)щ姷恼髯饔谩?圖5-43是控制計(jì)算機(jī)控制

55、單向晶閘管實(shí)現(xiàn)220v交流開關(guān)的例子。第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)81123456abcd654321dcbatitlenumberrevisionsizebdate:26-jan-2010sheet of file:d:program filesdesign explorer 99 seexamplesmydesign.ddbdrawn by:1控 制 信 號(hào)r1+5vrl220v acr22ct52圖5-42 控制計(jì)算機(jī)與單向晶閘管接口電路第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系

56、統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)82 （2）雙向晶閘管驅(qū)動(dòng)接口 雙向晶閘管在結(jié)構(gòu)上可看成是兩個(gè)單向并聯(lián)構(gòu)成的，這種結(jié)構(gòu)使其在應(yīng)用特性與單向晶閘管不同。第一，它在觸發(fā)后是交流雙向?qū)?；第二，在門極中所加的觸發(fā)信號(hào)不論是正還是負(fù)都可以使雙向晶閘管導(dǎo)通。雙向晶閘管一般用作過零開關(guān)，對(duì)交流回路進(jìn)行功率控制。 圖5-43為雙向晶閘管與控制計(jì)算機(jī)的接口電路。第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)83123456abcd654321dcbatitlenumberrevisionsizebdate:26-jan-2010sheet of file:d:p

57、rogram filesdesign explorer 99 seexamplesmydesign.ddbdrawn by:(a)+5v+5v(b)220v ac220v acvtvt64463302kr1r2zfzc0.2f1moc302112150437407150330rfzr1moc302112217407控制信號(hào)控制信號(hào)圖5-43 雙向晶閘管與控制計(jì)算機(jī)的接口電路（a）阻抗負(fù)載 (b)電感負(fù)載第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)84123456abcd654321dcbatitlenumberrevisionsizeb

58、date:26-jan-2010sheet of file:d:program filesdesign explorer 99 seexamplesmydesign.ddbdrawn by:c220v ac負(fù)載vt64c1r1r2r31kr510.1f1023com圖5-44 雙向晶閘管保護(hù)電路第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)85123456abcd654321dcbatitlenumberrevisionsizebdate:26-jan-2010sheet of file:d:program filesdesign exp

59、lorer 99 seexamplesmydesign.ddbdrawn by:c220v ac負(fù)載vt6r1r2r3330r390.1f1603com控制信號(hào)27407ucc180圖5-45 moc3061雙向晶閘管觸發(fā)電路第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)86 3.繼電器輸出接口 由于繼電器是通過改變金屬觸點(diǎn)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與定觸點(diǎn)閉合或分開，所以具有接觸電阻小，流過電流大及耐高壓等優(yōu)點(diǎn)，但在動(dòng)作可靠性上不及晶閘管。 不同的繼電器，其線圈驅(qū)動(dòng)電流的大小，以及帶動(dòng)負(fù)載的能力不同，選用時(shí)應(yīng)該考慮下列因素： 1）繼電器額定工作電

60、壓（或電流） 2）接點(diǎn)負(fù)荷 3）接點(diǎn)的數(shù)量或種類（常閉或常開） 4）繼電器的體積，封裝形式，工作環(huán)境，接點(diǎn)吸合或釋放時(shí)間等。第第5 5章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)章工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其接口技術(shù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)87123456abcd654321dcbatitlenumberrevisionsizebdate:27-jan-2010sheet of file:d:program filesdesign explorer 99 seexamplesmydesign.ddbdrawn by:+5vu411vdvr5ukccc220v繼電器k1-190132til11717406控制信號(hào)1k1k圖5-46 繼電器