第2章 輸入輸出接口及過程通道

1、第第2 2章章 輸入輸出接口與過程通道輸入輸出接口與過程通道 2.1 2.1 總線擴(kuò)展技術(shù)總線擴(kuò)展技術(shù)2.2 2.2 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2.3 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 2.4 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2.5 2.5 硬件抗干擾技術(shù)硬件抗干擾技術(shù)2.1 2.1 總線擴(kuò)展技術(shù)總線擴(kuò)展技術(shù)2.1.1 2.1.1 微型計算機(jī)系統(tǒng)微型計算機(jī)系統(tǒng)I/OI/O端口與地址分配端口與地址分配2.1.2 I/O2.1.2 I/O端口地址譯碼技術(shù)端口地址譯碼技術(shù)2.1.3 2.1.3 基于基于ISAISA總線端口

2、擴(kuò)展總線端口擴(kuò)展2.1.1 2.1.1 微型計算機(jī)系統(tǒng)微型計算機(jī)系統(tǒng)I/OI/O端口與地址分配端口與地址分配 1.I/O 1.I/O端口及端口及I/OI/O操作操作 （1 1）數(shù)據(jù)端口）數(shù)據(jù)端口（CPUCPU與外設(shè)之間）與外設(shè)之間） （2 2）狀態(tài)端口）狀態(tài)端口（外設(shè)當(dāng)前狀態(tài)）（外設(shè)當(dāng)前狀態(tài)） （3 3）命令端口）命令端口（控制口，存放（控制口，存放CPUCPU命令）命令）2.1.1 2.1.1 微型計算機(jī)系統(tǒng)微型計算機(jī)系統(tǒng)I/OI/O端口與地址分配端口與地址分配 2. I/O 2. I/O端口編址方式端口編址方式（因（因CPUCPU而不同）而不同） （1 1）統(tǒng)一編址）統(tǒng)一編址（I/OI/O

3、與存儲器）與存儲器） （2 2）獨(dú)立編址）獨(dú)立編址2.1.2 I/O2.1.2 I/O端口地址譯碼技術(shù)端口地址譯碼技術(shù)1.1.三種譯碼方式三種譯碼方式 （1 1）線選法）線選法（地址空間使用率低、線路簡單）（地址空間使用率低、線路簡單） （2 2）全譯碼法）全譯碼法（地址空間使用率高、線路復(fù)雜）（地址空間使用率高、線路復(fù)雜） （3 3）部分譯碼）部分譯碼（根據(jù)實(shí)際需要確定）（根據(jù)實(shí)際需要確定）2.1.2 I/O2.1.2 I/O端口地址譯碼技術(shù)端口地址譯碼技術(shù)2.2.I/O端口地址譯碼電路信號端口地址譯碼電路信號以以ISA為例：為例：A0A9（1010位地址）位地址）IOR、IOW（端口讀寫）

4、（端口讀寫）AEN（非（非DMADMA選擇）選擇）/IO16（數(shù)據(jù)寬度選擇：（數(shù)據(jù)寬度選擇：8 8或或1616位）位）/SBHE（奇偶地址選擇）（奇偶地址選擇）3.I/O3.I/O端口地址譯碼方法及電路形式端口地址譯碼方法及電路形式n不同通道板卡插在插槽中不同通道板卡插在插槽中n插槽相同插槽相同nI/OI/O地址不同地址不同（1 1）固定地址譯碼）固定地址譯碼例：例：溢出溢出8 8個端口地址個端口地址要求要求3A0H3A7H即即A9A3=1110100BA2A0變化變化3.I/O3.I/O端口地址譯碼方法及電路形式端口地址譯碼方法及電路形式地址由地址由DIP6確定確定如高如高12位為位為03E

5、xH（0000001111100000）（課堂練習(xí)）（課堂練習(xí)）Y0端口地址為端口地址為03E0H,Y1端口地址？端口地址？/P=/Q/P=/Q（低電平）（低電平）3.I/O3.I/O端口地址譯碼方法及電路形式端口地址譯碼方法及電路形式 （2 2）開關(guān)選擇譯碼）開關(guān)選擇譯碼( (使用靈活使用靈活) )2.1.2 I/O2.1.2 I/O端口地址譯碼技術(shù)端口地址譯碼技術(shù)用于地址譯碼的器件：用于地址譯碼的器件：nPLD（可編程邏輯器件）（可編程邏輯器件）nGAL（通用陣列邏輯）（通用陣列邏輯）nPLA （可編程陣列邏輯）（可編程陣列邏輯）nEPLD （可擦除可編程門陣列）（可擦除可編程門陣列）nF

6、PLD （現(xiàn)場可編程門陣列）（現(xiàn)場可編程門陣列）nCPLD （復(fù)雜可編程門陣列）（復(fù)雜可編程門陣列）n2.1.3 2.1.3 基于基于ISAISA總線端口擴(kuò)展總線端口擴(kuò)展1.1.板選譯碼與板選譯碼與板內(nèi)譯碼板內(nèi)譯碼（線路原理）（線路原理）板選譯碼板選譯碼板內(nèi)譯碼板內(nèi)譯碼2.1.3 2.1.3 基于基于ISAISA總線端口擴(kuò)展總線端口擴(kuò)展2.2.總線驅(qū)動及邏輯控制總線驅(qū)動及邏輯控制數(shù)據(jù)總線控制：數(shù)據(jù)總線控制：數(shù)據(jù)比較器輸出數(shù)據(jù)比較器輸出數(shù)據(jù)緩沖器使能數(shù)據(jù)緩沖器使能（74HCT68874HCT24574HCT68874HCT245）IORDIRIORDIR（數(shù)據(jù)讀寫方向）（數(shù)據(jù)讀寫方向）2.1.3

7、 2.1.3 基于基于ISAISA總線端口擴(kuò)展總線端口擴(kuò)展3.3.端口及其讀寫控制端口及其讀寫控制地址選通地址選通端口片選端口片選:/CS:/CSIORIOR、IOWIOW端口讀寫端口讀寫:/RD:/RD、/WR/WR習(xí)題2（P68）1. 什么是接口、接口技術(shù)和過程通道？什么是接口、接口技術(shù)和過程通道？2. 采用采用74LS244和和74LS273與與PC/ISA總線控制機(jī)接口，總線控制機(jī)接口，設(shè)計設(shè)計8路數(shù)字量（開關(guān)量）輸入接口和路數(shù)字量（開關(guān)量）輸入接口和8路數(shù)字量（開路數(shù)字量（開關(guān)量）輸出接口，請畫出接口電路原理圖，并分別編關(guān)量）輸出接口，請畫出接口電路原理圖，并分別編寫數(shù)字量輸入和輸出

8、程序。寫數(shù)字量輸入和輸出程序。2.2 數(shù)字量輸入輸出接口與過程通道2.2.1 2.2.1 數(shù)字量輸入輸出接口技術(shù)數(shù)字量輸入輸出接口技術(shù) 1.1.數(shù)字量輸入接口數(shù)字量輸入接口 2.2.數(shù)字量輸出接口數(shù)字量輸出接口2.2.2 數(shù)字量輸入通道1.1.數(shù)字量輸入通道的結(jié)構(gòu)數(shù)字量輸入通道的結(jié)構(gòu)2.2.3數(shù)字量輸出通道1.1.數(shù)字量輸出通道的結(jié)構(gòu)數(shù)字量輸出通道的結(jié)構(gòu)2.2.輸出驅(qū)動電路輸出驅(qū)動電路 (1)(1)小功率直流驅(qū)動電路小功率直流驅(qū)動電路 功率晶體管輸出驅(qū)動繼電器電路功率晶體管輸出驅(qū)動繼電器電路 達(dá)林頓陣列輸出驅(qū)動繼電器電路達(dá)林頓陣列輸出驅(qū)動繼電器電路2.2.3數(shù)字量輸出通道2.2.4 數(shù)字（開關(guān)

9、）量輸入/輸出通道模板舉例圖圖2-19 PCL-7302-19 PCL-730板卡組成框圖板卡組成框圖2.2.4 數(shù)字（開關(guān)）量輸入/輸出通道模板舉例程序設(shè)計舉例程序設(shè)計舉例( (基地址設(shè)為基地址設(shè)為220H)220H)：PCL-730PCL-730板卡的開關(guān)量輸入板卡的開關(guān)量輸入/ / 輸出都只需要二條指令就可以完成。輸出都只需要二條指令就可以完成。C C語言程序如下：語言程序如下：outportb(0 x220outportb(0 x220，Ox55) Ox55) outportb(Ox221outportb(Ox221，0 x55)0 x55)inportb(Ox220) inportb

10、(Ox220) inportb(Ox221)inportb(Ox221)匯編語言程序如下：匯編語言程序如下：MOV DXMOV DX， 220H220HMOV ALMOV AL， 55H55HOUT DXOUT DX， ALALMOV DXMOV DX， 221H221H OUT DXOUT DX， ALALMOV DXMOV DX， 220H220HIN ALIN AL， DX DX MOV AHMOV AH， ALALMOV DXMOV DX， 221H221HIN ALIN AL， DXDX2.3模擬量輸入接口與過程通道2.3.1 2.3.1 模擬量輸入通道的組成模擬量輸入通道的組成2.

11、3.2 信號調(diào)理和I/V變換1.1.信號調(diào)理電路信號調(diào)理電路信號調(diào)理電路主要通過非電量的轉(zhuǎn)換、信號信號調(diào)理電路主要通過非電量的轉(zhuǎn)換、信號的變換、放大、濾波、線性化、共模抑制及隔離的變換、放大、濾波、線性化、共模抑制及隔離等方法，將非電量和非標(biāo)準(zhǔn)的電信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)等方法，將非電量和非標(biāo)準(zhǔn)的電信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號。信號調(diào)理電路是傳感器和的電信號。信號調(diào)理電路是傳感器和A/DA/D之間以之間以及及D/AD/A和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的橋梁，也是測控系統(tǒng)中和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的橋梁，也是測控系統(tǒng)中重要的組成部分。重要的組成部分。（1 1）非電信號的檢測）非電信號的檢測- -不平衡電橋不平衡電橋（2 2）信號放大電路

12、）信號放大電路 1)1)基于基于ILC7650ILC7650的前置放大電路的前置放大電路2.3.2 信號調(diào)理和I/V變換1.1.信號調(diào)理電路信號調(diào)理電路2 2）AD526AD526可編程儀用放大器可編程儀用放大器AD526AD526是可通過軟件對增益進(jìn)行編程是可通過軟件對增益進(jìn)行編程的單端輸入的儀用放大器，器件本身所提供的增益是的單端輸入的儀用放大器，器件本身所提供的增益是x lx l、x 2x 2、x x 4 4、x 8x 8、x16x16等五擋。它是一個完整的包括放大器、電阻網(wǎng)絡(luò)和等五擋。它是一個完整的包括放大器、電阻網(wǎng)絡(luò)和TTLTTL數(shù)字邏輯電路的器件，使用時不需外加任何元件就可工作。數(shù)

13、字邏輯電路的器件，使用時不需外加任何元件就可工作。 2.3.2 信號調(diào)理和I/V變換2. I/V2. I/V變換變換（1 1）無源）無源I/VI/V變換變換 （2 2）有源）有源I/VI/V變換變換2.3.3 多路轉(zhuǎn)換器 多路轉(zhuǎn)換器又稱多路開關(guān)，多路開關(guān)是用來切換模擬電壓信號的關(guān)鍵元件。 圖2-27 CD4051原理圖2.3.4 采樣、量化及采樣保持器1.1.信號的采樣信號的采樣2.2.量化量化 所謂量化，就是采用一組數(shù)碼所謂量化，就是采用一組數(shù)碼( (如二進(jìn)制碼如二進(jìn)制碼) )來逼近離散模來逼近離散模擬信號的幅值，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。將采樣信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)M信號的幅值，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。將采

14、樣信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的過程稱為量化過程，執(zhí)行量化動作的裝置是信號的過程稱為量化過程，執(zhí)行量化動作的裝置是A/DA/D轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。 12minmaxnyyq3.3.采樣保持器采樣保持器(1)(1)孔徑時間和孔徑誤差的消除孔徑時間和孔徑誤差的消除 (2)(2)采樣保持原理采樣保持原理 3.3.采樣保持器采樣保持器（3 3）常用的采樣保持器）常用的采樣保持器 常用的集成采樣保持器有常用的集成采樣保持器有LF398LF398、AD582AD582等，等，LF398LF398的采樣的采樣控制電平為控制電平為“1”1”，保持電平為，保持電平為“0”0”，AD582AD582相反。相反。2.3.5 A/

15、D轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)1. 81. 8位位A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器ADC0809ADC0809 (1) 8 (1) 8通道模擬開關(guān)及通道選擇邏輯通道模擬開關(guān)及通道選擇邏輯 (2) 8(2) 8位位A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 (3) (3) 三態(tài)輸出鎖存緩沖器三態(tài)輸出鎖存緩沖器2 21212位位A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器AD574AAD574A (1)12 (1)12位位A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 (2)(2)三態(tài)輸出鎖存緩沖器三態(tài)輸出鎖存緩沖器 (3)(3)控制邏輯控制邏輯3. AD574A/16743. AD574A/1674與與PCPC總線工業(yè)控制機(jī)接口總線工業(yè)控制機(jī)接口3. AD574A/167

16、43. AD574A/1674與與PCPC總線工業(yè)控制機(jī)接口總線工業(yè)控制機(jī)接口2.3.6 模擬量輸入通道模板舉例圖2-36 PCL-813B數(shù)據(jù)采集卡組成框圖 2.3.6 模擬量輸入通道模板舉例PCL-813B 的寄存器地址程序設(shè)計舉例 PCL-813B A/D 轉(zhuǎn)換基于查詢方式，由軟件觸發(fā)。A/D 轉(zhuǎn)換器被觸發(fā)后，利用程序檢查A/D狀態(tài)寄存器的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備位（DRDY ）。如果檢測到該位為“1”，則A/D 轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。當(dāng)A/D 轉(zhuǎn)換完成后；該位變?yōu)榈碗娖?，此時轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)可由程序讀出。 2.4 模擬量輸出接口與過程通道2.4.1 2.4.1 模擬量輸出通道的結(jié)構(gòu)型式模擬量輸出通道的結(jié)構(gòu)型式 1.1

17、.一個通道設(shè)置一個數(shù)一個通道設(shè)置一個數(shù)/ /模轉(zhuǎn)換器的形式模轉(zhuǎn)換器的形式 2.2.多個通道共用一個數(shù)多個通道共用一個數(shù)/ /模轉(zhuǎn)換器的形式模轉(zhuǎn)換器的形式2.4.2 D/A轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)1. 81. 8位位D/AD/A轉(zhuǎn)換器接口轉(zhuǎn)換器接口2. 122. 12位位D/AD/A轉(zhuǎn)換器接口轉(zhuǎn)換器接口2.4.3 單極性與雙極性電壓輸出電路nREFOUTDVV21) 12()(1123132nREFOUTREFOUTDVVRRVRRV2.4.4 V/I變換1.1.集成集成V/IV/I轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器ZF2B20ZF2B202.2.集成集成V/IV/I轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器AD694AD6942.4.5 模擬量輸出通

18、道模板舉例圖2-47 PCL-726板卡組成框圖2. D/A 轉(zhuǎn)換程序流程D/A 轉(zhuǎn)換程序流程如下（以通道1為例）：（1）選擇通道地址n=1（n=16）。（2）確定D/A高4位數(shù)據(jù)地址（基地址+00）。（3）置 D/A高4位數(shù)據(jù)(D3DO 有效 )。（4）確定D/A低8位數(shù)據(jù)地址（基地址+01）。（5）置 D/A低8位數(shù)據(jù)并啟動轉(zhuǎn)換。3. 程序設(shè)計舉例PCL-726 的D/A 輸出、數(shù)字量輸入等操作均不需要狀態(tài)查詢，分辨率為12位，000H0FFFH分別對應(yīng)輸出0%100%，若輸出50%，則對應(yīng)的輸出數(shù)字量為7FFH，設(shè)基地址為220H，D/A通道l輸出50%的程序如下：C語言參考程序段如下：

19、outportb ( 0 x220 , 0 x07 ) / D/A 通道l 輸出50% outportb ( 0 x221 , 0 xff ) 匯編語言參考程序如下：（基地址為220H ）： MOV AL， 07H ；D/A 通道l 輸出50% MOV DX， 0220H OUT DX， AL MOV DX， 0221H MOV AL， 0FFH2.5 硬件抗干擾技術(shù)2.5.1 2.5.1 過程通道抗干擾技術(shù)過程通道抗干擾技術(shù)2.5.2 CPU2.5.2 CPU抗干擾技術(shù)抗干擾技術(shù)2.5.3 2.5.3 系統(tǒng)供電與接地技術(shù)系統(tǒng)供電與接地技術(shù) 所謂所謂干擾干擾，就是有用信號以外的噪聲或造成計算機(jī)

20、，就是有用信號以外的噪聲或造成計算機(jī)設(shè)備不能正常工作的破壞因素。設(shè)備不能正常工作的破壞因素。 克服干擾的克服干擾的措施措施：硬件措施，軟件措施，軟硬結(jié)合：硬件措施，軟件措施，軟硬結(jié)合的措施的措施干擾的來源干擾的來源：外部干擾和內(nèi)部干擾。：外部干擾和內(nèi)部干擾。 外部干擾外部干擾主要是空間電或磁的影響，環(huán)境溫度、濕主要是空間電或磁的影響，環(huán)境溫度、濕度等氣象條件。度等氣象條件。 內(nèi)部干擾內(nèi)部干擾主要是分布電容、分布電感引起的耦合感主要是分布電容、分布電感引起的耦合感應(yīng)，電磁場輻射感應(yīng)，長線傳輸?shù)牟ǚ瓷洌帱c(diǎn)接地造應(yīng)，電磁場輻射感應(yīng)，長線傳輸?shù)牟ǚ瓷?，多點(diǎn)接地造成的電位差引起的干擾，寄生振蕩引起的干

21、擾，甚至元成的電位差引起的干擾，寄生振蕩引起的干擾，甚至元器件產(chǎn)生的噪聲。器件產(chǎn)生的噪聲。 分布電容分布電容：除電容器外，由于電路的分布特點(diǎn)而具：除電容器外，由于電路的分布特點(diǎn)而具有的電容叫分布電容。有的電容叫分布電容。 分布電感分布電感：distributed inductancedistributed inductance。2.5.1 過程通道抗干擾技術(shù)1.1.串模干擾及其抑制方法串模干擾及其抑制方法 (1)(1)串模干擾串模干擾 (2)(2)串模干擾的抑制方法串模干擾的抑制方法2.2.共模干擾及其抑制方法共模干擾及其抑制方法 (1)(1)共模干擾共模干擾 (2)(2)共模干擾的抑制方法共

22、模干擾的抑制方法 變壓器隔離變壓器隔離 光電隔離光電隔離 浮地屏蔽浮地屏蔽 采用儀表放大器提高共模抑制比采用儀表放大器提高共模抑制比2.5.1 過程通道抗干擾技術(shù)1.1.串模干擾及其抑制方法串模干擾及其抑制方法 (1)(1)串模干擾：所謂串模干擾是指疊加在被測信號上的串模干擾：所謂串模干擾是指疊加在被測信號上的干擾噪聲。也稱為常態(tài)干擾。干擾噪聲。也稱為常態(tài)干擾。（2）串模干擾的抑制方法 如果串模干擾頻率比被測信號頻率高，則采用輸入低通如果串模干擾頻率比被測信號頻率高，則采用輸入低通濾波器來抑制高頻率串模干擾；如果串模干擾頻率比被測信號濾波器來抑制高頻率串模干擾；如果串模干擾頻率比被測信號頻率低

23、，則采用高通濾波器來抑制低頻串模干擾；如果串模干頻率低，則采用高通濾波器來抑制低頻串模干擾；如果串模干擾頻率落在被測信號頻譜的兩側(cè)，則應(yīng)用帶通濾波器。一般情擾頻率落在被測信號頻譜的兩側(cè)，則應(yīng)用帶通濾波器。一般情況下，串模干擾均比被測信號變化快，故常用二級阻容低通濾況下，串模干擾均比被測信號變化快，故常用二級阻容低通濾波網(wǎng)絡(luò)作為模波網(wǎng)絡(luò)作為模/ /數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入濾波器。當(dāng)被測信號變化較快數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入濾波器。當(dāng)被測信號變化較快時，應(yīng)相應(yīng)改變網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，以適當(dāng)減小時間常數(shù)。時，應(yīng)相應(yīng)改變網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，以適當(dāng)減小時間常數(shù)。 當(dāng)尖峰型串模干擾成為主要干擾源時，用雙積分式當(dāng)尖峰型串模干擾成為主要干擾源時，用雙

24、積分式A/DA/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器可以削弱串模干擾的影響。因?yàn)榇祟愞D(zhuǎn)換器是對輸入信號的積分器可以削弱串模干擾的影響。因?yàn)榇祟愞D(zhuǎn)換器是對輸入信號的積分值進(jìn)行測量，而不是測量信號的瞬時值。若干擾信號是周期性的而值進(jìn)行測量，而不是測量信號的瞬時值。若干擾信號是周期性的而積分時間又為信號周期或信號周期的整數(shù)倍，則積分后干擾值為零，積分時間又為信號周期或信號周期的整數(shù)倍，則積分后干擾值為零，對測量結(jié)果不產(chǎn)生誤差。對測量結(jié)果不產(chǎn)生誤差。 對于串模干擾主要來自電磁感應(yīng)的情況下，對被測信號應(yīng)盡對于串模干擾主要來自電磁感應(yīng)的情況下，對被測信號應(yīng)盡可能早地進(jìn)行前置放大，從而達(dá)到提高回路中的信號噪聲比的目的；可能早地進(jìn)行

25、前置放大，從而達(dá)到提高回路中的信號噪聲比的目的；或者盡可能早地完成?；蛘弑M可能早地完成模/ /數(shù)轉(zhuǎn)換或采取隔離和屏蔽等措施。數(shù)轉(zhuǎn)換或采取隔離和屏蔽等措施。 從選擇邏輯器件入手，利用邏輯器件的特性來抑制串模干擾。從選擇邏輯器件入手，利用邏輯器件的特性來抑制串模干擾。 采用雙絞線作信號引線的目的是減少電磁感應(yīng)，并且使各個采用雙絞線作信號引線的目的是減少電磁感應(yīng)，并且使各個小環(huán)路的感應(yīng)電勢互相呈反向抵消。選用帶有屏蔽的雙絞線或同軸小環(huán)路的感應(yīng)電勢互相呈反向抵消。選用帶有屏蔽的雙絞線或同軸電纜做信號線，且有良好接地，并對測量儀表進(jìn)行電磁屏蔽。電纜做信號線，且有良好接地，并對測量儀表進(jìn)行電磁屏蔽。 2共

26、模干擾及其抑制方法 所謂共模干擾是指模所謂共模干擾是指模/ /數(shù)轉(zhuǎn)換器兩個輸入端上公有的干擾電數(shù)轉(zhuǎn)換器兩個輸入端上公有的干擾電壓。共模干擾也稱為共態(tài)干擾。壓。共模干擾也稱為共態(tài)干擾。 被測信號被測信號U Us s的參考接地點(diǎn)和計算機(jī)輸入信號的參考接地點(diǎn)的參考接地點(diǎn)和計算機(jī)輸入信號的參考接地點(diǎn)之間往往存在著一定的電位差之間往往存在著一定的電位差U Ucmcm 共模干擾示意圖共模干擾示意圖單端對地輸入和雙端不對地輸入 對于存在共模干擾的場合，不能采用單端，對地輸入方式，因?yàn)榇藭r對于存在共模干擾的場合，不能采用單端，對地輸入方式，因?yàn)榇藭r的共模干擾電壓將全部成為串模干擾電壓，如左圖所示。所以必須采用

27、雙的共模干擾電壓將全部成為串模干擾電壓，如左圖所示。所以必須采用雙端輸入不對地方式，如右圖所示。端輸入不對地方式，如右圖所示。 Z ZS S、Z ZS1S1、Z ZS2S2為信號源為信號源USUS的內(nèi)阻抗，的內(nèi)阻抗，Z ZC C、Z ZC1C1、Z ZC2C2為輸入電路的輸入阻為輸入電路的輸入阻抗。共模干擾電壓抗。共模干擾電壓U Ucmcm對兩個輸入端形成兩個電流回路，每個輸入端對兩個輸入端形成兩個電流回路，每個輸入端A A和和B B的的共模電壓和兩個輸入端之間的共模電壓分別為：共模電壓和兩個輸入端之間的共模電壓分別為：111ccscmAZZZUU222ccscmBZZZUU 為了衡量一個輸入

28、電路抑制共模干擾的能力，常用為了衡量一個輸入電路抑制共模干擾的能力，常用共模抑制比共模抑制比CMRR(Common Mode Rejection Ratio)CMRR(Common Mode Rejection Ratio)來表來表示，即示，即 U Ucmcm是共模干擾電壓，是共模干擾電壓，U Un n是是U Ucmcm轉(zhuǎn)化成的串模干擾電轉(zhuǎn)化成的串模干擾電壓。顯然，對于單端對地輸入方式，由于壓。顯然，對于單端對地輸入方式，由于U Un n=U=Ucmcm，所以，所以CMRR=0CMRR=0，說明無共模抑制能力。對于雙端不對地輸入，說明無共模抑制能力。對于雙端不對地輸入方式來說，由方式來說，由U

29、 Ucmcm引入的串模干擾引入的串模干擾U Un n越小，越小，CMRRCMRR就越大，就越大，所以抗共模干擾能力越強(qiáng)。所以抗共模干擾能力越強(qiáng)。 )(lg20dBUUCMRRncm(2)共模干擾的抑制方法變壓器隔離變壓器隔離 利用變壓器把模擬信號電路與數(shù)字信號電路隔離開來，也利用變壓器把模擬信號電路與數(shù)字信號電路隔離開來，也就是把模擬地與數(shù)字地斷開，以使共模干擾電壓就是把模擬地與數(shù)字地斷開，以使共模干擾電壓cmcm不成回路，不成回路，從而抑制了共模干擾。另外，隔離前和隔離后應(yīng)分別采用兩組從而抑制了共模干擾。另外，隔離前和隔離后應(yīng)分別采用兩組互相獨(dú)立的電源，切斷兩部分的地線聯(lián)系?；ハ嗒?dú)立的電源，

30、切斷兩部分的地線聯(lián)系。 光電隔離光電隔離 光電耦合器是由發(fā)光二極管和光敏三極管封裝在一個管殼內(nèi)光電耦合器是由發(fā)光二極管和光敏三極管封裝在一個管殼內(nèi)組成的，發(fā)光二極管兩端為信號輸入端，光敏三極管的集電極和組成的，發(fā)光二極管兩端為信號輸入端，光敏三極管的集電極和發(fā)射極分別作為光電耦合器的輸出端，它們之間的信號是靠發(fā)光發(fā)射極分別作為光電耦合器的輸出端，它們之間的信號是靠發(fā)光二極管在信號電壓的控制下發(fā)光，傳給光敏三極管來完成的。二極管在信號電壓的控制下發(fā)光，傳給光敏三極管來完成的。 浮地屏蔽浮地屏蔽 采用浮地輸入雙層屏蔽放大器來抑制共模干擾，采用浮地輸入雙層屏蔽放大器來抑制共模干擾，如圖所示。這是利用

31、屏蔽方法使輸入信號的如圖所示。這是利用屏蔽方法使輸入信號的“模擬地模擬地”浮空，從而達(dá)到抑制共模干擾的目的。浮空，從而達(dá)到抑制共模干擾的目的。 采用儀表放大器提高共模抑制比采用儀表放大器提高共模抑制比 儀表放大器具有共模抑制能力強(qiáng)、輸入阻抗高、儀表放大器具有共模抑制能力強(qiáng)、輸入阻抗高、漂移低、增益可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，是一種專門用來分離共漂移低、增益可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，是一種專門用來分離共模干擾與有用信號的器件。模干擾與有用信號的器件。 儀表放大器將兩個信號的差值放大。抑制共模儀表放大器將兩個信號的差值放大。抑制共模分量是使用儀表放大器的唯一原因分量是使用儀表放大器的唯一原因 。 AD620AD620（低功耗，

32、低成本，集成儀表放大器），（低功耗，低成本，集成儀表放大器），還有還有AD623AD623等等等等. .3.長線傳輸干擾及其抑制方法(1)(1)長線傳輸干擾長線傳輸干擾 長線的長線的“長長”是相對的；是相對的； 信號在長線中傳輸遇到三個問題：信號在長線中傳輸遇到三個問題： 一是長線傳輸易受到外界干擾，一是長線傳輸易受到外界干擾， 二是具有信號延時，二是具有信號延時， 三是高速度變化的信號在長線中傳輸時，還會出現(xiàn)三是高速度變化的信號在長線中傳輸時，還會出現(xiàn)波反射現(xiàn)象。（阻抗不連續(xù)，信號在傳輸線末端突然波反射現(xiàn)象。（阻抗不連續(xù)，信號在傳輸線末端突然遇到電纜阻抗很小甚至沒有，信號在這個地方就會引遇到

33、電纜阻抗很小甚至沒有，信號在這個地方就會引起反射。這種信號反射的原理，與光從一種媒質(zhì)進(jìn)入起反射。這種信號反射的原理，與光從一種媒質(zhì)進(jìn)入另一種媒質(zhì)要引起反射是相似的。消除這種反射的方另一種媒質(zhì)要引起反射是相似的。消除這種反射的方法，就必須在電纜的末端跨接一個與電纜的特性阻抗法，就必須在電纜的末端跨接一個與電纜的特性阻抗同樣大小的終端電阻，使電纜的阻抗連續(xù)。）同樣大小的終端電阻，使電纜的阻抗連續(xù)。）(2)長線傳輸干擾的抑制方法 采用終端阻抗匹配或始端阻抗匹配，可以消除長線傳輸中采用終端阻抗匹配或始端阻抗匹配，可以消除長線傳輸中的波反射或者把它抑制到最低限度。的波反射或者把它抑制到最低限度。 雙絞線

34、雙絞線與與同軸電纜同軸電纜 雙絞線的波阻抗一般在雙絞線的波阻抗一般在100100至至200200之間，絞花越密，波阻之間，絞花越密，波阻抗越低。抗越低。終端匹配：終端匹配： 始端匹配：始端匹配：2.5.2 CPU抗干擾技術(shù)計算機(jī)控制系統(tǒng)的計算機(jī)控制系統(tǒng)的CPUCPU抗干擾措施：抗干擾措施： Watchdog(Watchdog(俗稱看門狗俗稱看門狗) ) 電源監(jiān)控電源監(jiān)控( (掉電檢測及保護(hù)掉電檢測及保護(hù)) ) 復(fù)位復(fù)位 MAX1232 MAX1232微處理器監(jiān)控電路給微處理器提供輔微處理器監(jiān)控電路給微處理器提供輔助功能以及電源供電監(jiān)控功能。助功能以及電源供電監(jiān)控功能。MAX1232MAX123

35、2通過監(jiān)控通過監(jiān)控 微處理器系統(tǒng)電源供電微處理器系統(tǒng)電源供電及及監(jiān)控軟件的執(zhí)行監(jiān)控軟件的執(zhí)行，來增強(qiáng)，來增強(qiáng)電路的可靠性，它提供一個反彈的電路的可靠性，它提供一個反彈的( (無鎖的無鎖的) )手動復(fù)手動復(fù)位輸入。位輸入。 另外常用的集成電路還有另外常用的集成電路還有X5045X5045、IMP813IMP813等。等。1MAX1232的結(jié)構(gòu)原理 MAX1232引腳圖MAX1232內(nèi)部原理圖2MAX1232的主要功能(1)(1)電源監(jiān)控電源監(jiān)控(2)(2)按鈕復(fù)位輸入按鈕復(fù)位輸入 (3)(3)監(jiān)控定時器監(jiān)控定時器(Watchdog) (Watchdog) (1)電源監(jiān)控電壓檢測器監(jiān)控電壓檢測器監(jiān)

36、控V Vcccc。每當(dāng)。每當(dāng)V Vcccc低于所選擇的容限時低于所選擇的容限時(5%(5%容限時的電壓典型時為容限時的電壓典型時為4 462V62V，10%10%容限時的電壓容限時的電壓典型時為典型時為4 437V)37V)就輸出并保持復(fù)位信號。就輸出并保持復(fù)位信號。 選擇選擇5%5%的容許極限時，的容許極限時，TOLTOL端接地；端接地； 選擇選擇10%10%的容許極限時，的容許極限時，TOLTOL端接端接V Vcccc。當(dāng)當(dāng)V Vcccc恢復(fù)到容許極限內(nèi)，復(fù)位輸出信號至少保持恢復(fù)到容許極限內(nèi)，復(fù)位輸出信號至少保持250ms250ms的寬度，才允許電源供電并使微處理器穩(wěn)定工作。的寬度，才允許

37、電源供電并使微處理器穩(wěn)定工作。(2)按鈕復(fù)位輸入(3)監(jiān)控定時器(Watchdog) 用于因干擾引起的系統(tǒng)用于因干擾引起的系統(tǒng)“飛程序飛程序”等出錯的檢等出錯的檢測和自動恢復(fù)。測和自動恢復(fù)。 微處理器用一根微處理器用一根I/OI/O線來驅(qū)動輸入線來驅(qū)動輸入STST，微處理器，微處理器必須在一定時間內(nèi)觸發(fā)必須在一定時間內(nèi)觸發(fā)STST端端( (其時間取決于其時間取決于TD)TD)，以，以便來檢測正常的軟件執(zhí)行。如果一個硬件或軟件的便來檢測正常的軟件執(zhí)行。如果一個硬件或軟件的失誤導(dǎo)致沒被觸發(fā)，在一個最小超時間間隔內(nèi)，失誤導(dǎo)致沒被觸發(fā)，在一個最小超時間間隔內(nèi)，STST的觸發(fā)只能被脈沖的下降沿作用，這時

38、的觸發(fā)只能被脈沖的下降沿作用，這時MAX1232MAX1232的復(fù)的復(fù)位輸出至少保持位輸出至少保持250ms250ms的寬度。的寬度。 監(jiān)控電路監(jiān)控電路MAX1232MAX1232的典型應(yīng)用的典型應(yīng)用2.5.3 系統(tǒng)供電與接地技術(shù) 1 1供電技術(shù)供電技術(shù)2 2接地技術(shù)接地技術(shù) 從交流電網(wǎng)輸入、直流輸出的全過程，包括：從交流電網(wǎng)輸入、直流輸出的全過程，包括： 1 1、輸入濾波器：其作用是將電網(wǎng)存在的雜波過濾，同時也阻、輸入濾波器：其作用是將電網(wǎng)存在的雜波過濾，同時也阻礙本機(jī)產(chǎn)生的雜波反饋到公共電網(wǎng)。礙本機(jī)產(chǎn)生的雜波反饋到公共電網(wǎng)。 2 2、整流與濾波：將電網(wǎng)交流電源直接整流為較平滑的直流電，、整

39、流與濾波：將電網(wǎng)交流電源直接整流為較平滑的直流電，以供下一級變換。以供下一級變換。 3 3、逆變：將整流后的直流電變?yōu)楦哳l交流電，這是高頻開關(guān)、逆變：將整流后的直流電變?yōu)楦哳l交流電，這是高頻開關(guān)電源的核心部分，頻率越高，體積、重量與輸出功率之比越小。電源的核心部分，頻率越高，體積、重量與輸出功率之比越小。 4 4、輸出整流與濾波：根據(jù)負(fù)載需要，提供穩(wěn)定可靠的直流電、輸出整流與濾波：根據(jù)負(fù)載需要，提供穩(wěn)定可靠的直流電源。源。(2)(2)電源異常的保護(hù)措施電源異常的保護(hù)措施 計算機(jī)控制系統(tǒng)的供電不允許中斷，一旦中斷將會影響生計算機(jī)控制系統(tǒng)的供電不允許中斷，一旦中斷將會影響生產(chǎn)。為此，可采用不間斷電

40、源產(chǎn)。為此，可采用不間斷電源UPS UPS 。2接地技術(shù) (1) (1)地線系統(tǒng)分析地線系統(tǒng)分析 什么是地線？什么是地線？地線有安全地和信號地兩種。前者是為了保證人身安全、設(shè)地線有安全地和信號地兩種。前者是為了保證人身安全、設(shè)備安全而設(shè)置的地線，后者是為了保證電路正確工作所設(shè)置的地備安全而設(shè)置的地線，后者是為了保證電路正確工作所設(shè)置的地線，造成電路干擾現(xiàn)象的主要是信號地。在進(jìn)行電磁兼容問題分線，造成電路干擾現(xiàn)象的主要是信號地。在進(jìn)行電磁兼容問題分析時，對地線使用下面的定義：析時，對地線使用下面的定義：“地線是信號電流流回信號源的地線是信號電流流回信號源的地阻抗路徑。地阻抗路徑。” 在計算機(jī)控制

41、系統(tǒng)中，一般有以下幾種地線：模擬地、數(shù)字在計算機(jī)控制系統(tǒng)中，一般有以下幾種地線：模擬地、數(shù)字地、安全地、系統(tǒng)地、交流地。地、安全地、系統(tǒng)地、交流地。 模擬地模擬地作為傳感器、變送器、放大器、作為傳感器、變送器、放大器、A/DA/D和和D/AD/A轉(zhuǎn)換器中模轉(zhuǎn)換器中模擬電路的零電位。擬電路的零電位。 數(shù)字地數(shù)字地作為計算機(jī)中各種數(shù)字電路的零電位，應(yīng)該與模擬地作為計算機(jī)中各種數(shù)字電路的零電位，應(yīng)該與模擬地分開，避免模擬信號受數(shù)字脈沖的干擾。分開，避免模擬信號受數(shù)字脈沖的干擾。 安全地安全地的目的是使設(shè)備機(jī)殼與大地等電位，以避免機(jī)殼帶電的目的是使設(shè)備機(jī)殼與大地等電位，以避免機(jī)殼帶電而影響人身及設(shè)備安

42、全。通常安全地又稱為保護(hù)地或機(jī)殼地，機(jī)而影響人身及設(shè)備安全。通常安全地又稱為保護(hù)地或機(jī)殼地，機(jī)殼包括機(jī)架、外殼、屏蔽罩等。殼包括機(jī)架、外殼、屏蔽罩等。 系統(tǒng)地系統(tǒng)地就是上述幾種地的最終回流點(diǎn)，直接與大地相連。眾就是上述幾種地的最終回流點(diǎn)，直接與大地相連。眾所周知，地球是導(dǎo)體而且體積非常大，因而其靜電容量也非常大，所周知，地球是導(dǎo)體而且體積非常大，因而其靜電容量也非常大，電位比較恒定，所以人們把它的電位作為基準(zhǔn)電位，也就是零電電位比較恒定，所以人們把它的電位作為基準(zhǔn)電位，也就是零電位。位。 交流地交流地是計算機(jī)交流供電電源地，即動力線地，它的地電位是計算機(jī)交流供電電源地，即動力線地，它的地電位很

43、不穩(wěn)定。很不穩(wěn)定。接地理論接地理論分析，低頻電路應(yīng)單點(diǎn)接地，高頻電路應(yīng)就近多點(diǎn)接分析，低頻電路應(yīng)單點(diǎn)接地，高頻電路應(yīng)就近多點(diǎn)接地。地。單點(diǎn)接地的單點(diǎn)接地的目的目的：是避免形成地環(huán)路，地環(huán)路產(chǎn)生的電流會引：是避免形成地環(huán)路，地環(huán)路產(chǎn)生的電流會引入到信號回路內(nèi)引起干擾。入到信號回路內(nèi)引起干擾。地環(huán)路產(chǎn)生的原因地環(huán)路產(chǎn)生的原因：地環(huán)路干擾發(fā)生在通過較長電纜連接的相：地環(huán)路干擾發(fā)生在通過較長電纜連接的相距較遠(yuǎn)的設(shè)備之間，其產(chǎn)生的內(nèi)在原因是設(shè)備之間的地線電位差，距較遠(yuǎn)的設(shè)備之間，其產(chǎn)生的內(nèi)在原因是設(shè)備之間的地線電位差，地線電壓導(dǎo)致了地環(huán)路電流，由于電路的非平衡性，地環(huán)路電流地線電壓導(dǎo)致了地環(huán)路電流，由于

44、電路的非平衡性，地環(huán)路電流導(dǎo)致對電路造成影響的差模干擾電壓。導(dǎo)致對電路造成影響的差模干擾電壓。回流法單點(diǎn)接地回流法單點(diǎn)接地：模擬地、數(shù)字地、安全地：模擬地、數(shù)字地、安全地( (機(jī)殼地機(jī)殼地) )的分別回的分別回流法。回流線往往采用匯流條而不采用一般的導(dǎo)線。匯流條是由流法。回流線往往采用匯流條而不采用一般的導(dǎo)線。匯流條是由多層銅導(dǎo)體構(gòu)成，截面呈矩形，各層之間有絕緣層。采用多層匯多層銅導(dǎo)體構(gòu)成，截面呈矩形，各層之間有絕緣層。采用多層匯流條以減少自感，可減少干擾的竄入途徑。安全地流條以減少自感，可減少干擾的竄入途徑。安全地( (機(jī)殼地機(jī)殼地) )始終始終與信號地與信號地( (模擬地、數(shù)字地模擬地、數(shù)

45、字地) )是浮離開的。這些地之間只在最后匯是浮離開的。這些地之間只在最后匯聚一點(diǎn)，并且常常通過銅接地板交匯，然后用線徑不小于聚一點(diǎn)，并且常常通過銅接地板交匯，然后用線徑不小于300mm2300mm2的多股銅軟線焊接在接地極上后深埋地下。的多股銅軟線焊接在接地極上后深埋地下。(2)低頻接地技術(shù) 一點(diǎn)接地方式一點(diǎn)接地方式兩種接法：即串聯(lián)接地兩種接法：即串聯(lián)接地( (或稱共同接地或稱共同接地) )和并聯(lián)接地和并聯(lián)接地( (或稱分別接或稱分別接地地) ) 。各自的優(yōu)缺點(diǎn)： 從防止噪聲角度看，如圖所示的串聯(lián)接地方式是最不適用的，由于地電阻r1、r2和r3是串聯(lián)的，所以各電路間相互發(fā)生干擾 。 并聯(lián)接地方

46、式在低頻時是最適用的，因?yàn)楦麟娐返牡仉娢恢慌c本電路的地電流和地線阻抗有關(guān)，不會因地電流而引起各電路間的耦合。這種方式的缺點(diǎn)是需要連很多根地線，用起來比較麻煩。 實(shí)用的低頻接地實(shí)用的低頻接地 一般在低頻時用串聯(lián)一點(diǎn)接地的綜合接法，即在符合噪聲一般在低頻時用串聯(lián)一點(diǎn)接地的綜合接法，即在符合噪聲標(biāo)準(zhǔn)和簡單易行的條件下統(tǒng)籌兼顧。也就是說可用分組接法，標(biāo)準(zhǔn)和簡單易行的條件下統(tǒng)籌兼顧。也就是說可用分組接法，即低電平電路經(jīng)一組共同地線接地，高電平電路經(jīng)另一組共即低電平電路經(jīng)一組共同地線接地，高電平電路經(jīng)另一組共同地線接地。同地線接地。 一條是低電平電路地線；一條是繼電器、電動機(jī)等的地線一條是低電平電路地線；

47、一條是繼電器、電動機(jī)等的地線( (稱為稱為“噪聲噪聲”地線地線) )；一條是設(shè)備機(jī)殼地線；一條是設(shè)備機(jī)殼地線( (稱為稱為“金屬件金屬件”地線地線) )。 這三條地線應(yīng)在一點(diǎn)連接接地。這三條地線應(yīng)在一點(diǎn)連接接地。(3)通道饋線（電纜）的接地技術(shù) 電路一點(diǎn)地基準(zhǔn)電路一點(diǎn)地基準(zhǔn): :如圖所示的將信號源與輸入放大器分別接如圖所示的將信號源與輸入放大器分別接地的方式是不正確的。地的方式是不正確的。 誤認(rèn)為誤認(rèn)為A A和和B B兩點(diǎn)都是地球地電位應(yīng)該相等，是造成這種兩點(diǎn)都是地球地電位應(yīng)該相等，是造成這種接地錯誤的接地錯誤的根本原因根本原因。為了克服雙端接地的缺點(diǎn)，應(yīng)將輸入。為了克服雙端接地的缺點(diǎn)，應(yīng)將輸

48、入回路改為單端接地方式。當(dāng)單端接地點(diǎn)位于信號源端時，放回路改為單端接地方式。當(dāng)單端接地點(diǎn)位于信號源端時，放大器電源不接地；當(dāng)單端接地點(diǎn)位于放大器端時，信號源不大器電源不接地；當(dāng)單端接地點(diǎn)位于放大器端時，信號源不接地。接地。電纜屏蔽層的接地電纜屏蔽層的接地: :當(dāng)信號電路是一點(diǎn)接地時，低頻電纜的屏當(dāng)信號電路是一點(diǎn)接地時，低頻電纜的屏蔽層也應(yīng)一點(diǎn)接地。當(dāng)一個電路有一個不接地的信號源與一個蔽層也應(yīng)一點(diǎn)接地。當(dāng)一個電路有一個不接地的信號源與一個接地的接地的( (即使不是接大地即使不是接大地) )放大器相連時，輸入線的屏蔽應(yīng)接至放大器相連時，輸入線的屏蔽應(yīng)接至放大器的公共端；當(dāng)接地信號源與不接地放大器相

49、連時，即使放大器的公共端；當(dāng)接地信號源與不接地放大器相連時，即使信號源端接的不是大地，輸入線的屏蔽層也應(yīng)接到信號源的公信號源端接的不是大地，輸入線的屏蔽層也應(yīng)接到信號源的公共端。共端。(4)(4)主機(jī)外殼接地但機(jī)芯浮空主機(jī)外殼接地但機(jī)芯浮空為了提高計算機(jī)的抗干擾能力，將主機(jī)外殼作為屏蔽罩接地。為了提高計算機(jī)的抗干擾能力，將主機(jī)外殼作為屏蔽罩接地。而把機(jī)內(nèi)器件架與外殼絕緣，絕緣電阻大于而把機(jī)內(nèi)器件架與外殼絕緣，絕緣電阻大于50M50M，即機(jī)內(nèi)信號地，即機(jī)內(nèi)信號地浮空。這種方法安全可靠，抗干擾能力強(qiáng)，但制造工藝復(fù)雜，一浮空。這種方法安全可靠，抗干擾能力強(qiáng)，但制造工藝復(fù)雜，一旦絕緣電阻降低就會引入干

50、擾。旦絕緣電阻降低就會引入干擾。(5)(5)多機(jī)系統(tǒng)的接地多機(jī)系統(tǒng)的接地在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，多臺計算機(jī)之間相互通信，資源共享。在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，多臺計算機(jī)之間相互通信，資源共享。如果接地不合理，將使整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)無法正常工作。近距離的幾如果接地不合理，將使整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)無法正常工作。近距離的幾臺計算機(jī)安裝在同一機(jī)房內(nèi)，可采用多機(jī)一點(diǎn)接地方法。對于遠(yuǎn)臺計算機(jī)安裝在同一機(jī)房內(nèi)，可采用多機(jī)一點(diǎn)接地方法。對于遠(yuǎn)距離的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，多臺計算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信，通過隔離的辦距離的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，多臺計算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信，通過隔離的辦法把地分開。例如：采用變壓器隔離技術(shù)、光電隔離技術(shù)和無線法把地分開。例如：采用變壓器

51、隔離技術(shù)、光電隔離技術(shù)和無線電通信技術(shù)。電通信技術(shù)。補(bǔ)充：2.6 基于串行總線的計算機(jī)控制系統(tǒng)硬件技術(shù) 基于RS-485的分布式測控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 RS-485串行總線由于平衡差分傳輸特性具有的干擾性好、傳輸距離遠(yuǎn) 、有較大級聯(lián)能力等特點(diǎn)，非常適合于組成工業(yè)級的多機(jī)通信系統(tǒng)。在各種工業(yè)儀器、儀表大量使用的今天，RS-485總線得到了廣泛的應(yīng)用。 2.6.1 智能遠(yuǎn)程I/O模塊智能遠(yuǎn)程I/O模塊是傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)到計算機(jī)的多功能遠(yuǎn)程I/O單元，專為惡劣環(huán)境下的可靠操作而設(shè)計，具有內(nèi)置的微處理器，嚴(yán)格的工業(yè)級塑料外殼，使其可以獨(dú)立提供智能信號調(diào)理、I/O隔離、模擬量I/O、數(shù)字量I/O、數(shù)據(jù)顯示和串行

52、數(shù)字通信接口。遠(yuǎn)程I/O模塊可以安裝在現(xiàn)場，就地完成A/D、D/A轉(zhuǎn)換、I/O操作及脈沖量的計數(shù)、累計等操作，以通信方式和計算機(jī)交換信息，構(gòu)成數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)。通過采用RS-485中繼器，可以將多達(dá)256個遠(yuǎn)程模塊連接到RS-485網(wǎng)絡(luò)上，或者將最大通信距離延伸到10km。典型的遠(yuǎn)程I/O模塊有研華公司的ADAM-4000系列、研發(fā)公司的DAC-8000系列、研祥公司的Ark-14000系列以及威達(dá)公司的牛頓-7000系列。 1. ADAM-40001. ADAM-4000系列模塊系列模塊 ADAM 4000ADAM 4000系列模塊的功能特點(diǎn)：系列模塊的功能特點(diǎn)： (1) (1) 遠(yuǎn)端可編程

53、輸入范圍遠(yuǎn)端可編程輸入范圍 (2) (2) 內(nèi)置看門狗內(nèi)置看門狗 (3) (3) 網(wǎng)絡(luò)配置靈活網(wǎng)絡(luò)配置靈活 (4) (4) 可選的獨(dú)立控制策略可選的獨(dú)立控制策略 (5) (5) 模塊化的工業(yè)設(shè)計模塊化的工業(yè)設(shè)計 (6) (6) 滿足工業(yè)環(huán)境的需要滿足工業(yè)環(huán)境的需要2.ADAM-50002.ADAM-5000系列系列ADAM-4000ADAM-4000通過通過RS-485RS-485總線與主站連接成一個主從式測控系總線與主站連接成一個主從式測控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)通信和廣播通信統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)通信和廣播通信( (僅有的模塊允許廣播通僅有的模塊允許廣播通信信) )。一條。一條RS-485RS-4

54、85通信鏈路所連接的模塊數(shù)是有限的，當(dāng)需要通信鏈路所連接的模塊數(shù)是有限的，當(dāng)需要配置更多的模塊數(shù)時，可以使用配置更多的模塊數(shù)時，可以使用ADAM-4510ADAM-4510中繼器，每個中繼器，每個ADAM-ADAM-45104510中繼器可再增加中繼器可再增加3232個模塊或?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)再延伸個模塊或?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)再延伸12001200米，一條米，一條RS-485RS-485通信鏈路最多可以連接通信鏈路最多可以連接256256個個ADAM-4000ADAM-4000系列模塊。系列模塊。 ADAM-5000ADAM-5000系列具有以下功能特點(diǎn)：系列具有以下功能特點(diǎn)： (1) (1) 系統(tǒng)設(shè)計靈活系統(tǒng)設(shè)計靈活

55、 (2) (2) 系統(tǒng)維護(hù)及故障處理系統(tǒng)維護(hù)及故障處理 (3) (3) 易于安裝及組網(wǎng)易于安裝及組網(wǎng) (4) (4) 數(shù)據(jù)采集及控制數(shù)據(jù)采集及控制 (5) (5) 三端隔離三端隔離 (6) (6) 看門狗定時器看門狗定時器 (7) (7) 內(nèi)置診斷器內(nèi)置診斷器 (8) (8) 遠(yuǎn)程配置遠(yuǎn)程配置 (9) (9) 能獨(dú)立于能獨(dú)立于PCPC主機(jī)進(jìn)行主機(jī)進(jìn)行ON/OFFON/OFF控制控制3. ADAM-60003. ADAM-6000系列模塊系列模塊ADAM-6000ADAM-6000系列產(chǎn)品是基于系列產(chǎn)品是基于EthernetEthernet的數(shù)據(jù)采集和控制模塊，的數(shù)據(jù)采集和控制模塊，它們集數(shù)據(jù)采

56、集和網(wǎng)絡(luò)傳輸能力于一身。使用這些模塊可以輕而它們集數(shù)據(jù)采集和網(wǎng)絡(luò)傳輸能力于一身。使用這些模塊可以輕而易舉的建立低成本、適應(yīng)于各個行業(yè)的基于易舉的建立低成本、適應(yīng)于各個行業(yè)的基于EthernetEthernet的數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)。通過標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)，和控制系統(tǒng)。通過標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)，ADAM-6000ADAM-6000模塊可以實(shí)時的將模塊可以實(shí)時的將來自傳感器的數(shù)據(jù)發(fā)送到局域網(wǎng)來自傳感器的數(shù)據(jù)發(fā)送到局域網(wǎng)/ /以太網(wǎng)結(jié)點(diǎn)上。以太網(wǎng)類產(chǎn)品以太網(wǎng)結(jié)點(diǎn)上。以太網(wǎng)類產(chǎn)品因?yàn)槠溥h(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸能力，高速的數(shù)據(jù)通信能力正在成為工因?yàn)槠溥h(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸能力，高速的數(shù)據(jù)通信能力正在成為工業(yè)應(yīng)用的主導(dǎo)。業(yè)應(yīng)

57、用的主導(dǎo)。 （1 1）模擬量輸入）模擬量輸入/ /輸出模塊輸出模塊（2 2）數(shù)字量輸入）數(shù)字量輸入/ /輸出模塊輸出模塊（3 3）繼電器輸出模塊）繼電器輸出模塊（4 4）ADAMADAM以太網(wǎng)模塊的應(yīng)用軟件以太網(wǎng)模塊的應(yīng)用軟件（1 1）模擬量輸入）模擬量輸入/ /輸出模塊輸出模塊 模擬量輸入模塊通過為模擬量輸入模塊通過為A/DA/D提供的光電隔離和提供的光電隔離和3000V3000V變壓器隔離防止對地環(huán)變壓器隔離防止對地環(huán)路路/ /浪涌電壓對設(shè)備造成損壞。浪涌電壓對設(shè)備造成損壞。 ADAM-6015ADAM-6015是是1616位，位，6 6通道熱電阻輸入模塊，各通道輸入范圍可調(diào)?？梢赃B通道熱

58、電阻輸入模塊，各通道輸入范圍可調(diào)?？梢赃B接接Pt100, Pt1000Pt100, Pt1000，Balco 500Balco 500或者或者Ni50Ni50，Ni508Ni508熱電阻。以工程單位形式向主熱電阻。以工程單位形式向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。ADAM-6017ADAM-6017是是1616位位8 8通道差分模擬量輸入模塊，通道輸入范圍均可程控。通道差分模擬量輸入模塊，通道輸入范圍均可程控。 ADAM-6018ADAM-6018是是1616位位8 8通道熱電偶輸入模塊，所有通道的輸入范圍均可程控。通道熱電偶輸入模塊，所有通道的輸入范圍均可程控。 ADAM-6024ADAM-6024

59、是是3 3個模擬量輸入個模擬量輸入/1/1個模擬量輸出。個模擬量輸出。（2 2）數(shù)字量輸入）數(shù)字量輸入/ /輸出模塊輸出模塊 ADAM-6050ADAM-6050具有具有1212個數(shù)字量輸入，個數(shù)字量輸入，6 6個輸出通道，并且為以太網(wǎng)的無縫連接個輸出通道，并且為以太網(wǎng)的無縫連接提供了提供了10/100 Base-T10/100 Base-T接口。接口。 ADAM-6051ADAM-6051提供提供1212路數(shù)字量輸入，路數(shù)字量輸入，2 2路數(shù)字量輸出和路數(shù)字量輸出和2 2個計數(shù)器（個計數(shù)器（10MHz10MHz時基）時基）并且為以太網(wǎng)的無縫連接提供了并且為以太網(wǎng)的無縫連接提供了10/100

60、Base-T10/100 Base-T接口。接口。（3 3）繼電器輸出模塊）繼電器輸出模塊 ADAM-6060ADAM-6060提供提供6 6路繼電器輸出，路繼電器輸出，6 6路模擬量輸入，并且為以太網(wǎng)的無縫連路模擬量輸入，并且為以太網(wǎng)的無縫連接提供了接提供了10/100 Base-T10/100 Base-T接口。除了以太網(wǎng)口，內(nèi)置網(wǎng)頁，接口。除了以太網(wǎng)口，內(nèi)置網(wǎng)頁，ADAM-6050ADAM-6050還提供了還提供了6 6路繼電器輸出和路繼電器輸出和6 6路模擬量輸入。路模擬量輸入。 （3 3）ADAMADAM以太網(wǎng)模塊的應(yīng)用軟件以太網(wǎng)模塊的應(yīng)用軟件ADAM-6000ADAM-6000系列