2_章__輸入輸出接口和過程通道ppt課件

1、第二章第二章 輸入輸出接口與過程通道輸入輸出接口與過程通道微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)原理圖微型計(jì)算機(jī)電動(dòng)執(zhí)行器、測量變送 附：附： 8086最大方式微計(jì)算機(jī)組成最大方式微計(jì)算機(jī)組成 總線周期狀態(tài)信號總線周期狀態(tài)信號總線控制器總線控制器時(shí)鐘信號發(fā)生器時(shí)鐘信號發(fā)生器8 8位鎖存器位鎖存器2.1 總線擴(kuò)展技術(shù)總線擴(kuò)展技術(shù) IO端口：數(shù)據(jù)、形狀、命令端口端口：數(shù)據(jù)、形狀、命令端口 IO端口編址方式：端口編址方式：MOVX A，DPTRMOVX A，RiMOVX DPTR， AMOVX Ri ， A統(tǒng)一編址：統(tǒng)一編址：IO端口與存儲(chǔ)單元用相同的指令訪問。如端口與存儲(chǔ)單元用相同的指令訪問。如MCS-51獨(dú)立編址：

2、獨(dú)立編址： IO端口獨(dú)立編址，用端口獨(dú)立編址，用I/O指令訪問。如指令訪問。如Intel 80 x86MOV dest，sour IN A, DX OUT DX, A 附：附： 80C51的引腳封裝的引腳封裝* MCS-51單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)示意圖單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)示意圖時(shí)鐘電路SFR和RAMROMCPU定時(shí)/計(jì)數(shù)器并行端口中斷系統(tǒng)串行端口系 統(tǒng) 總 線時(shí)鐘源T0 T1P0 P1 P2 P3TXD RXD INT0 INT1 IO端口地址譯碼端口地址譯碼固定地址譯碼：同類板卡地址譯碼沖突固定地址譯碼：同類板卡地址譯碼沖突非非DMADMA，為，為L L開關(guān)選擇譯碼開關(guān)選擇譯碼數(shù)據(jù)比較器，數(shù)據(jù)比較器，P

3、P與與Q Q數(shù)據(jù)相同，則輸出數(shù)據(jù)相同，則輸出L L 基于基于ISA總線的總線的 端口擴(kuò)展端口擴(kuò)展74HCT12574HCT1252.2 數(shù)字量輸入輸出接口與過程通道數(shù)字量輸入輸出接口與過程通道MOVDX，portINAL，DXPC總線D0D1D2D3D4D5D6D71A11A21A31A41A51A61A71A8輸入接口2G 1GCSIOR74LS2441Y11Y21Y31Y41Y51Y61Y71Y8 數(shù)字量輸入接口數(shù)字量輸入接口 數(shù)字量輸出接口數(shù)字量輸出接口MOVAL，DATAMOVDX，portOUTDX，ALPC總線D0D1D2D3D4D5D6D7D1D2D3D4D5D6D7D8Q1Q2

4、Q3Q4Q5Q6Q7Q8輸出接口CLKCLRCSIOWRESET74LS273 數(shù)字量輸入通道數(shù)字量輸入通道R1K+5VR2(b) 采用R-S觸發(fā)器小功率輸入調(diào)理電路小功率輸入調(diào)理電路R1R2KC+5V(a) 采用積分電路ISA總線來自生產(chǎn)過程輸入緩沖器輸入調(diào)理電路地址譯碼器大功率輸入調(diào)理電路 數(shù)字量輸出通道數(shù)字量輸出通道ISA總線去生產(chǎn)過程輸出驅(qū)動(dòng)器地址譯碼器輸出鎖存器v 小功率直流驅(qū)動(dòng)電路v 功率晶體管輸出驅(qū)動(dòng)v 達(dá)林頓陣列輸出驅(qū)動(dòng)圖2.7 功率晶體管輸出驅(qū)動(dòng)繼電器R功率晶體管D+24VJ圖2.8 MC1416驅(qū)動(dòng)7個(gè)繼電器D D在功率晶體管由飽和在功率晶體管由飽和導(dǎo)通變截止過程中，導(dǎo)通變

5、截止過程中，保護(hù)功率晶體管免受保護(hù)功率晶體管免受大于大于24V24V電壓擊穿電壓擊穿v大功率交流驅(qū)動(dòng)電路檢測到AC零電壓，使產(chǎn)生觸發(fā)脈沖晶閘管 數(shù)字量輸入輸出通道模板應(yīng)用舉例數(shù)字量輸入輸出通道模板應(yīng)用舉例2.3 模擬量輸入接口與過程通道模擬量輸入接口與過程通道 模擬量輸入通道的組成模擬量輸入通道的組成過程參數(shù)傳感器或變送器ISA總線信號調(diào)理或I/V變換多路轉(zhuǎn)換器采樣保持器接口邏輯電路A/D轉(zhuǎn)換器模擬輸入通道 逐次逼近：轉(zhuǎn)換時(shí)間短，抗干擾能力差； 雙積分：轉(zhuǎn)換時(shí)間長，抗干擾能力較強(qiáng)。ADC0809, AD574100us 35usMC14433, ICL71093.5位位 12位位D0D7PA0

6、PA7PC0PC1PC2PC3PC78255AEOCBALEVref(-)GNDSTARTVref(+)CLKADC0809D0D7OECAIN0IN7分頻CLKPC總線Vcc+5V+5V A/D轉(zhuǎn)換及其與工業(yè)控制機(jī)接口轉(zhuǎn)換及其與工業(yè)控制機(jī)接口ADC0809與與PC總線工業(yè)控制機(jī)接口總線工業(yè)控制機(jī)接口AD574與與ISA總線工業(yè)控制機(jī)接口總線工業(yè)控制機(jī)接口STS 形狀：形狀：H正在轉(zhuǎn)換；正在轉(zhuǎn)換；L轉(zhuǎn)換結(jié)束轉(zhuǎn)換結(jié)束R/ C 為讀為讀/啟動(dòng)啟動(dòng)BIPOFF=0，單極性；，單極性； 10Vin，010V輸入輸入 1，雙極性；，雙極性； 10Vin，-5+5V輸入輸入R/C 12/ 8 A0 0 X

7、 0 啟動(dòng)啟動(dòng)12位轉(zhuǎn)換位轉(zhuǎn)換 0 0 1 啟動(dòng)啟動(dòng)8位轉(zhuǎn)換位轉(zhuǎn)換 1 1 X 輸出輸出12位數(shù)字位數(shù)字 1 0 0 輸出高輸出高8位數(shù)字位數(shù)字 1 0 1 輸出低輸出低4位數(shù)字位數(shù)字VCCREFINDB0AGNDBIPOFFDB310VinDB4DB11REFOUTSTSCECSA0R/C12/8AD574AISA總線+5V-12V+12V100k100k100100D0D7DGNDDB8D4DB7D3IOWIOR&CS0A1A0IRQ10非電信號的檢測非電信號的檢測不平衡電橋不平衡電橋 信號調(diào)理信號調(diào)理ptptOUTptRRRERRREVttRtR21120)()( 信號放大信號放

8、大基于基于ILC7650的前置放大的前置放大特點(diǎn)：失調(diào)電壓很小，可用于熱電偶信號的調(diào)理特點(diǎn)：失調(diào)電壓很小，可用于熱電偶信號的調(diào)理AD526可編程儀用放大器可編程儀用放大器CS：H，有效，有效CLK：L，透明模式，透明模式，B為為H時(shí)增益立即響應(yīng)；時(shí)增益立即響應(yīng)； H，鎖存模式，鎖存增益碼，鎖存模式，鎖存增益碼I/V變換變換R2+5VR1ICV無源I/V變換電路R1AR2ICV有源I/V變換電路R3R4R5+-VmARIRV5010050022時(shí)，VmARkRkRVmARkRkRIRRRV51204200,25,100)2(50100200,150,100) 1 ()1 (143143134時(shí)，

9、時(shí)，新教材新教材PP.37的圖的圖2-20是有源是有源I/V變換電路的另一形式變換電路的另一形式多路轉(zhuǎn)換器多路轉(zhuǎn)換器圖2.20 CD4051原理圖8入1出芯片：MC14051，AD7501，LF13508等雙8入1出，雙4入1出等采樣保持采樣保持A2VIN圖2.24 采樣保持器的組成+-+-A1CHLOGICKVcVOUT 模擬量輸入通道設(shè)計(jì)模擬量輸入通道設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)要求：電路設(shè)計(jì)要求：1、對8個(gè)過程參數(shù)采樣；2 、輸入量程：010000 10V；3、 測量精度：0.5N=12； (1000/(2N-1)10.9)；4、A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間:25s； 5、應(yīng)答方式：查詢。 端口地址：端口地址：825

10、5：02C0H 02C3H.VCCREFINDB0AGNDBIPOFFDB710VspnDB8DB11REFOUTSTSCECSA0R/C12/8AD574AISA總線+5V-12V+12V100k100k100100V7V0+15V-15VX0X7INHABCXCD4051Cn865714D0D7PA0PA7PC0PC1PC2PC3PC68255APC4PC5PB0PB7PA3DGND圖？ 8通道模擬量輸入電路原理圖VDD VEEVSSLF398+15V-15V+LOGIC3模擬輸入通道電路模擬輸入通道電路圖圖2.25備注：備注：STS 狀態(tài)輸出。H正在轉(zhuǎn)換；L轉(zhuǎn)換結(jié)束R/ C 為讀/啟動(dòng)控

11、制信號R/C 12/ 8 A0 0 X 0 啟動(dòng)12位轉(zhuǎn)換 0 0 1 啟動(dòng)8位轉(zhuǎn)換 1 1 X 輸出12位數(shù)字 1 0 0 輸出高8位數(shù)字 1 0 1 輸出低4位數(shù)字BIPOFF=0，單極性； 10Vin，010V輸入 1，雙極性； 10Vin，-5+5V輸入INH=H，制止CD4051LF398+LOGIC=STS=H，采樣；L，堅(jiān)持AD574A(逐次逼近式，轉(zhuǎn)換時(shí)間25us)過程入口置采樣值緩沖區(qū)首址通道號和計(jì)數(shù)器初值送通道號，啟動(dòng)A/D讀狀態(tài)STS轉(zhuǎn)換結(jié)束否讀結(jié)果，存入緩沖區(qū)修改通道號和計(jì)數(shù)器修改采樣值緩沖區(qū)指針前往8通道完否YYNN 8通道數(shù)據(jù)采集程序流程圖附：附： 8255 * 8

12、255命令字命令字8255 PA7 - AD574A STS8255 PA0-3 - AD574A DB8-118255 PB0-7 - AD574A DB0-78255 PC6 - AD574A CE8255 PC5 - AD574A CS8255 PC4 - AD574A R/C8255 PC3 - CD4051 INH8255 PC0-2 - CD4051 A-C 8255命令字：10010010B=92H;8255A 初始化MOV DX，2C3HMOV AL，92HOUT DX，AL AD574A PROC NEAR ;近調(diào)用過程定義偽指令,;用CALL偽指令調(diào)用過程 CLD ;0 D

13、F(方向標(biāo)志)，地址增加 LEA DI，BUF ; MOV BL，00000000B ;CE0,CS0, RC0, INH=0 MOV CX，8 ADC：MOV DX，2C2H ;8255A 端口C地址 MOV AL，BL OUT DX，AL ;選通多路開關(guān),并開始采樣 NOP NOP OR AL，01000000B ;CE1，啟動(dòng)AD OUT DX，AL AND AL，10111111B ;CE0 OUT DX，AL MOV DX，2C0H ;8255A端口A地址POLLING： IN AL，DX ;測試STS(L,轉(zhuǎn)換結(jié)束) TEST AL，80HJNZ POLLINGMOV AL，BLO

14、R AL，00010000B ;RC1MOV DX，2C2HOUT DX，ALOR AL，01000000B ;CE1OUT DX，ALMOV DX，2C0H ;讀高4位IN AL，DX AND AL，OFH MOV AH，AL INC DX ;讀低8位 IN AL，DX STOSW ;AX 內(nèi)存,DI+2 DI INC BL LOOP ADC;CX-1 CX，CX 0，轉(zhuǎn)ADC MOV AL，00111000B ;CE0， CS=RC=1 MOV DX，2C2H OUT DX，AL RETAD574A ENDP 模擬量輸入通道模板模擬量輸入通道模板AD狀態(tài)狀態(tài)PCL-813B數(shù)據(jù)采集卡組成框

15、圖數(shù)據(jù)采集卡組成框圖￥3387 3387 3232路單端模擬量輸入路單端模擬量輸入 1212位逐次比較式位逐次比較式A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 每路模擬量輸入的增益都可以軟件編程每路模擬量輸入的增益都可以軟件編程帶有帶有PCL-881PCL-881接線端子板和接線端子板和1 1根根DB-37DB-37電纜電纜. . 2.4.1 模擬量輸出通道的結(jié)構(gòu)形式2.4 模擬量輸出接口與過程通道模擬量輸出接口與過程通道圖2.31 一個(gè)通路一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)PC總線V/I和自動(dòng)/手動(dòng)切換接口D/A通道1V/I和自動(dòng)/手動(dòng)切換D/A通道n圖2.32 共用D/A轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)PC總線V/I和自動(dòng)/手動(dòng)切換接口通

16、道1D/A通道n多路開關(guān)采樣保持器采樣保持器V/I和自動(dòng)/手動(dòng)切換2.4.2 D/A轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)13MSB DI7DAC0832 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)DI6DI5DI4DI3DI2DI1LSB DI0141516456719ILE1CS2WR1XFER17WR2188位輸入寄存器8位DAC寄存器8位D/A轉(zhuǎn)換器8VREF12IOUT211IOUT1RfbRfb9AGNDDGNDVCC32010LE1LE2XFERAGNDDI0CSDAC0832+5VDGNDISA總線VCCVREFVRDI7D0D7AENIOWY0譯碼器A0A9RfbA+-IOUT1IOUT2WR1WR

17、2Vo8位位D/A轉(zhuǎn)換器與轉(zhuǎn)換器與PC總線工業(yè)控制機(jī)接口總線工業(yè)控制機(jī)接口MOV DX，PORTMOV AL，7FHOUT DX，AL MOV AL，00H MOV DX，PORTL： INC AL OUT DX，AL CALL DELAY JMP L* DAC0832建立時(shí)間1sIout1與D成正比Iout2與D成反比* AEN PC總線中地址允許 信號，由DMA控制器發(fā) 出，當(dāng)為有效電平H時(shí)， 表示DMA控制器已占用 系統(tǒng)總線，可做I/O地址 譯碼電路的禁止信號。* 數(shù)模轉(zhuǎn)換程序 * 鋸齒波發(fā)生器雙極性輸出 nREFOUTDVV21) 12()(1123132nREFOUTREFOUTDV

18、VRRVRRV單極性輸出* 單極性與雙極性電壓輸出電路單極性與雙極性電壓輸出電路AGNDD/A接PC總線VREFRfbA+-IOUT1IOUT2圖 2.33 D/A轉(zhuǎn)換器的單極性與雙極性輸出VOUT1R2 =RA+-VOUT2R1 =2RR3 =2R集成V/I轉(zhuǎn)換器ZF2B20及其應(yīng)用電路2.4.4 V/I變換和自動(dòng)/手動(dòng)切換GNDZF2B20V1I0REF11V+1234滿度調(diào)節(jié)REF05678REF12圖 2.34 ZF2B20引腳圖圖 2.35 V/I轉(zhuǎn)換電路ZF2B20RV+1572(a) 010V/420mA轉(zhuǎn)換010V500500初始校準(zhǔn)420mA0.01u48ZF2B20RV+1

19、572(b) 010V/010mA轉(zhuǎn)換010V1k010mA0.01u32.5kTRbRLVCCuiILibebLuuII集成V/I轉(zhuǎn)換器AD694及其應(yīng)用電路2V FSVS1234IOUT圖 2.36 AD694引腳圖5678161514131211109FB-SIGCOM+SIG4mA ADJ10V FORCE2V SENCEVOS ADJBOOSTALARMVOS ADJBW ADJ4mA ON/OFFAD694RLVS =12.536V1+-72圖2.37 AD694的基本應(yīng)用10V參考電壓010V輸入0.01uF1131359mA20/ )2( sLVR最大負(fù)載* 自動(dòng)自動(dòng)/手動(dòng)切換

20、手動(dòng)切換電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。，無電流通過時(shí)，當(dāng)選擇,0)1 (14321114143231CVVVRRRRVIIVVVRRVRRRRRVOUTiffLbOUTfifOUT1OUTVmAmAIVVVWRWRVILiiL204/10051/50250/500)/(99對應(yīng)時(shí)，多排觸點(diǎn)開關(guān)多排觸點(diǎn)開關(guān)2.4.5 模擬量輸出通道設(shè)計(jì)300H301HDOUT PROC NEAR MOV DX，300H ;300H為DAC0832的端口地址 MOV CX,8 MOV AH,0 ;AH存放通道地址 MOV BX,OFFSET BUF0NEXT： MOV AL,BX ;基址尋址 OUT DX,AL INC DX ;301H為CD4051的端口地址 MOV AL,AH OU