總線(xiàn)、接口數(shù)字量輸入、輸出

第2章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)技術(shù)數(shù)字量輸入輸出接口與過(guò)程通道模擬量輸入輸出接口與過(guò)程通道串行外部總線(xiàn)技術(shù)硬件抗干擾技術(shù)總線(xiàn)技術(shù)1、RS-232串行總線(xiàn)用于數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCE）之間的串行通信。DTE和DCE之間用25線(xiàn)或9線(xiàn)互連起來(lái)，其中基本的三根線(xiàn)是發(fā)送數(shù)據(jù)線(xiàn)TXD，接收數(shù)據(jù)線(xiàn)RXD和信號(hào)地線(xiàn)SGND。RS-232采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接方式，兩點(diǎn)之間的通信距離不大于15米，傳輸速率不大于20Kbps（每秒傳輸位數(shù)20K）。RS-232總線(xiàn)規(guī)定1臺(tái)發(fā)送器只能連接1臺(tái)接收器。由于采用單端發(fā)送器和接收器，并有公共信號(hào)地線(xiàn)，所以通信距離短而且容易引進(jìn)干擾。使用不平衡傳輸方式。RS232C的電氣標(biāo)準(zhǔn)和機(jī)械連接DTE插針式DCE內(nèi)孔式25針DB插連接器DTE插針式DCE內(nèi)孔式9針DB插連接器RS232C的電氣標(biāo)準(zhǔn)：3V~15V:邏輯0-3V~-15V:邏輯1TTL/CMOS-RS232電平轉(zhuǎn)換芯片：MAX232、MAX202等計(jì)算機(jī)間RS232C通信的常用連接方法全握手無(wú)握手計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)TXDTXDRXDRXDGNDGNDTxDRxDRTSCTSDTRDSRCDRIGNDTxDRxDRTSCTSDTRDSRCDRIGND終端準(zhǔn)備好請(qǐng)求發(fā)送清除以便發(fā)送數(shù)據(jù)機(jī)準(zhǔn)備好振鈴信號(hào)載波信號(hào)檢測(cè)平衡和非平衡線(xiàn)路2、RS-422串行總線(xiàn)采用雙端發(fā)送器和接收器，數(shù)據(jù)終端設(shè)備和數(shù)據(jù)通信設(shè)備之間用4線(xiàn)電纜互連起來(lái)，每個(gè)方向使用2根線(xiàn)，可以實(shí)現(xiàn)全雙工通信方式。RS-422也采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接方式，盡管1臺(tái)發(fā)送器可連接10臺(tái)接收器，仍然需要10對(duì)通信線(xiàn)。3、RS-485串行總線(xiàn)是RS-422總線(xiàn)的擴(kuò)展，采用1點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的連接方式，而且只需要2根通信線(xiàn)。RS-485總線(xiàn)規(guī)定2根通信線(xiàn)上可以連接32臺(tái)發(fā)送器和32臺(tái)接收器，但是同時(shí)只能有一對(duì)發(fā)送器和接收器進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。為半雙工通信方式。采用雙端發(fā)送器和接收器，兩者之間無(wú)公共信號(hào)地線(xiàn)，傳輸距離長(zhǎng)，速率高。數(shù)字量輸入輸出技術(shù)

在開(kāi)關(guān)輸入電路中，主要考慮：

（1）電平轉(zhuǎn)換－用電阻分壓法把電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。

（2）RC濾波－用RC濾波器濾出高頻干擾。

（3）過(guò)電壓保護(hù)－用穩(wěn)壓管和限流電阻作過(guò)電壓保護(hù)；用穩(wěn)壓管或壓敏電阻把瞬態(tài)尖峰電壓箝位在安全電平上。

（4）反電壓保護(hù)－串聯(lián)一個(gè)二極管防止反極性電壓輸入。

（5）光電隔離－用光耦隔離器實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與外部的完全電隔離。開(kāi)關(guān)輸入電路數(shù)字量輸入（DI）通道◆

數(shù)字量輸入（DI）通道：把從控制對(duì)象檢測(cè)得到的數(shù)字碼、開(kāi)關(guān)量、脈沖量或中斷請(qǐng)求信號(hào)經(jīng)過(guò)輸入緩沖器在接口的控制下送給計(jì)算機(jī)。輸入調(diào)理電路輸入緩沖器地址譯碼器生產(chǎn)過(guò)程PC總線(xiàn)注緩沖器的作用

緩沖寄存器又稱(chēng)緩沖器，它分輸入緩沖器和輸出緩沖器兩種。前者的作用是將外設(shè)送來(lái)的數(shù)據(jù)暫時(shí)存放，以便處理器將它取走；后者的作用是用來(lái)暫時(shí)存放處理器送往外設(shè)的數(shù)據(jù)。有了數(shù)控緩沖器，就可以使高速工作的CPU與慢速工作的外設(shè)起協(xié)調(diào)和緩沖作用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送的同步。由于緩沖器接在數(shù)據(jù)總線(xiàn)上，故必須具有三態(tài)輸出功能。

輸入調(diào)理電路(1)小功率輸入調(diào)理電路(2)大功率輸入調(diào)理電路任務(wù)－把計(jì)算機(jī)輸出的微弱數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成能對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制的數(shù)字驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

常用電路－三極管輸出驅(qū)動(dòng)電路、繼電器輸出驅(qū)動(dòng)電路、晶閘管輸出驅(qū)動(dòng)電路、固態(tài)繼電器輸出驅(qū)動(dòng)電路等。

選擇－根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)負(fù)荷的不同，如指示燈、繼電器、接觸器、電機(jī)、閥門(mén)等，可以選用不同的功率放大器件構(gòu)成不同的開(kāi)關(guān)量驅(qū)動(dòng)輸出通道。數(shù)字量輸出通道數(shù)字量輸出（DO）通道◆

數(shù)字量輸出（DO）通道：把從計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字信號(hào)通過(guò)接口輸出數(shù)字信號(hào)、脈沖信號(hào)或開(kāi)關(guān)信號(hào)(控制通道,電磁閥)輸出驅(qū)動(dòng)器輸出鎖存器地址譯碼器生產(chǎn)過(guò)程PC總線(xiàn)注鎖存器的作用

鎖存器就是把當(dāng)前的狀態(tài)鎖存起來(lái)，使CPU送出的數(shù)據(jù)在接口電路的輸出端保持一段時(shí)間鎖存后狀態(tài)不再發(fā)生變化，直到解除鎖定。還有些芯片具有鎖存器，比如芯片74LS273就具有鎖存的功能，它