計算機(jī)控制第三章

1、第3章 接口與過程通道配置技術(shù)3.1 概述3.2 面向過程通道的接口技術(shù)3.3 模擬量輸入過程通道配置3.4 模擬量輸出過程通道配置3.5 開關(guān)量輸入過程通道配置3.6 開關(guān)量輸出過程通道配置3.1 概 述接口：純數(shù)字信息；普遍性技術(shù)通道：強(qiáng)、弱模擬信號，強(qiáng)、弱開關(guān)量信號，非電與電類物理信號；計算機(jī)控制專門技術(shù)過程通道的基本任務(wù)是信號獲取、轉(zhuǎn)換及傳遞；接口的基本任務(wù)是數(shù)字信號傳遞；除了基本任務(wù)外還擔(dān)負(fù)控制過程通道各環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)工作的任務(wù) 。一般來說計算機(jī)無法直接接收和處理生產(chǎn)過程的實際信息，這些實際信息由輸入過程通道獲取、轉(zhuǎn)換，傳遞給接口，再由接口送入計算機(jī)；計算機(jī)傳送到生產(chǎn)過程的控制信息通過接口

2、進(jìn)入輸出過程通道，由輸出過程通道轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)過程所能接受的信號形式。輸入過程通道信號獲?。阂?guī)范電信號佶轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換：轉(zhuǎn)換為微型計算機(jī)可以直接處理的數(shù)字信號，A/D，數(shù)制轉(zhuǎn)換和規(guī)范信號傳遞：把數(shù)字信息送往接口，傳遞方式有無條件、查詢、中斷、DMA等。輸出過程通道信號獲?。簭慕涌讷@取主機(jī)送來的控制量數(shù)字信號或開關(guān)控制信號，獲取的方式同樣有無條件、查詢、中斷、DMA等。佶轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換：將控制量數(shù)字信號進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，或?qū)㈤_關(guān)控制信號進(jìn)行必要的功率轉(zhuǎn)換。信號傳遞：將轉(zhuǎn)換的信息送入工業(yè)生產(chǎn)過程。面向過程通道的接口電路的結(jié)構(gòu)、編程方法等與過程通道的功能、結(jié)構(gòu)、信息傳遞方式密切相關(guān)。（1）根據(jù)主機(jī)獲取、發(fā)送信息的要求及過

3、程通道傳送、接收信息的狀態(tài)，接口電路傳遞數(shù)據(jù)的方式分為無條件、查詢、中斷等。（2）為適應(yīng)過程通道轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的技術(shù)變化，面向過程通道的接口電路同樣也應(yīng)具備數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)制轉(zhuǎn)換、實時中斷管理等接口的一般功能；（3）面向過程通道的接口電路的明顯特征是它必須深入過程通道內(nèi)部對過程通道中各子環(huán)節(jié)，如多路轉(zhuǎn)換、可編程放大、采樣/保持、A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換等進(jìn)行關(guān)系上、功能上、時間上等的有序控制。設(shè)計過程通道與面向過程通道的接口時必須注意和解決如下基本問題：（1）輸入輸出信號形式的轉(zhuǎn)換，尤其是不同能量形式的信號轉(zhuǎn)換；（2）微機(jī)與控制對象兩個異步工作的系統(tǒng)實現(xiàn)同步和通信聯(lián)絡(luò)；（3）高速的微機(jī)與低速的控制對象

4、實現(xiàn)速度匹配；（4）數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)制轉(zhuǎn)換、A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換、電平轉(zhuǎn)換、功率轉(zhuǎn)換等；（5）微弱信號放大、濾波、整型，強(qiáng)電信號幅度衰減、濾波、整型，信號幅度規(guī)范；（6）數(shù)據(jù)通道與子環(huán)節(jié)工作控制的端口分配；（7）接口電路中的端口觸發(fā)、時序及負(fù)載能力。研制接口和過程通道電路使用的器件有三大類，一類是利用基本的小規(guī)模集成電路功能器件（如一片多組的運算放大器等）、邏輯器件（如各類TTL器件）、分立元件等，當(dāng)控制內(nèi)容單一，過程通道和接口比較簡單時采用此類器件設(shè)計可避免浪費；二類是通用器件，如通用的各類并行、串行I/O接口器件，中斷管理、定時/計數(shù)、鍵盤/顯示等接口器件；三類是專用器件，主要有A/D轉(zhuǎn)

5、換器、D/A轉(zhuǎn)換器、集成多路轉(zhuǎn)換電子開關(guān)、可編程放大器等等。3.2 面向過程通道的接口技術(shù)3.2.1接口的基本結(jié)構(gòu)、任務(wù)和功能1. 接口的基本結(jié)構(gòu)微計算機(jī)CPU接口控制邏輯數(shù)據(jù)傳送端口地址總線控制總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)狀態(tài)控制圖3-1 接口基本結(jié)構(gòu)及其在微控系統(tǒng)中的連接圖工業(yè)生產(chǎn)過程過程通道無數(shù)據(jù)端口通道控制邏輯2. 接口電路的基本任務(wù)（1）控制信息的傳遞路徑。即根據(jù)控制的任務(wù)在眾多的信息源中進(jìn)行選擇，以確定該信息傳送的路徑和目的地。（2）控制信息傳送的順序。計算機(jī)控制的過程就是執(zhí)行程序的過程，為確保進(jìn)程正確無誤，接口電路應(yīng)根據(jù)控制程序的要求，適時地發(fā)出一組有序的選通信號。為保證基本任務(wù)完成，接口電

6、路應(yīng)解決以下問題：（1）觸發(fā)方式。（2）時序。（3）負(fù)載能力。 4端口及其編址方法1）端口：一個I/O接口一般包括若干個端口，通常可分為數(shù)據(jù)端口、狀態(tài)端口以及控制端口，而每個端口都有一個端口地址號，所以一個接口電路一般占用多個端口地址。2）端口編址：有通道端口與存儲器統(tǒng)一編址和通道端口獨立編址兩種方式，工作原理及優(yōu)缺點同一般端口編址相同。3. 接口的功能作為主機(jī)與過程通道之間的信息傳遞渠道，與一般接口電路相同，應(yīng)具備尋址、輸入輸出、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、聯(lián)接、中斷管理、復(fù)位及可編程等基本功能。3.2.2 接口數(shù)據(jù)傳送方式（1）直接傳送方式。 （2）查詢傳送方式。 （3）中斷傳送方式。 3.2.3 接口擴(kuò)展

7、1. 端口擴(kuò)展1）地址線選擴(kuò)展；2) 地址譯碼擴(kuò)展；3）混合擴(kuò)展2端口負(fù)載能力擴(kuò)展單向負(fù)載能力擴(kuò)展器件有74LS244、74LS240、74LS06、74LS07等，主要用于ABUS和CBUS負(fù)載能力擴(kuò)展；雙向負(fù)載能力擴(kuò)展器件有74LS245等，主要用于DBUS負(fù)載能力擴(kuò)展。3端口的功能擴(kuò)展（1）單向數(shù)據(jù)傳送選通；（2）雙向數(shù)據(jù)傳送選通；（3）非數(shù)據(jù)傳送單點控制信號；（4）非數(shù)據(jù)傳送雙點、多點控制信號；（5）數(shù)據(jù)傳送選通與非數(shù)據(jù)傳送控制功能兼顧。3.3 模擬量輸入過程通道配置3.3.1 通道基本結(jié)構(gòu)傳感器傳感器編程放大器采樣保持A/D接口主機(jī)控制器圖3-6 典型模擬輸入通道結(jié)構(gòu)圖信號調(diào)理生產(chǎn)過

8、程信號調(diào)理多路轉(zhuǎn)換開關(guān)采樣/保持采樣/保持A/DA/D接口采樣/保持采樣/保持多路轉(zhuǎn)換開關(guān)A/D接口（a）（b）圖3-7 通道衍變結(jié)構(gòu)圖放大器放大器放大器放大器 模擬量輸入通道各部分電路作用說明如下：1傳感器：將過程量轉(zhuǎn)換為電信號。2放大電路：對微弱的電信號進(jìn)行放大。3多路轉(zhuǎn)換開關(guān)：將多路模擬信號按要求分時輸出。4采樣保持：對模擬信號進(jìn)行采樣，在模數(shù)轉(zhuǎn)換期間對采樣信號進(jìn)行保持。5A/D轉(zhuǎn)換：即模數(shù)轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)字量。6控制器：實現(xiàn)通道各環(huán)節(jié)在邏輯和時序上的協(xié)調(diào)。 3.3.2 信號的拾取方式模擬輸入通道中，首先要將外界非電參量，如溫度、濕度、流量、應(yīng)力、壓力、速度、位移等物理量轉(zhuǎn)

9、換為電量，這個環(huán)節(jié)可采用敏感元件、傳感器或測量儀器來實現(xiàn)。1通過敏感元件拾取被測信號:敏感元件將測的物理量變換為電流、電壓或R.L.C參量的變化 2. 通過傳感器拾取被測信號:用敏感元件及相應(yīng)的測量電路、信號傳遞機(jī)構(gòu)配以適當(dāng)外形可以制成各類傳感器。 3通過測量儀表拾取被測信號:通過調(diào)節(jié)測量儀表 直接輸出用于A/D轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)電壓或標(biāo)準(zhǔn)電流(但要轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電壓).3.3.3 通道放大技術(shù)1微弱信號放大器原理對經(jīng)傳感器變換后得到的微弱模擬信號進(jìn)入前置處理環(huán)節(jié)，前置處理的重要手段是將微弱模擬信號放大處理。由于通用運算放大器具有較大的失調(diào)電壓和溫度漂移，一般不能用作微弱信號的放大器。在模擬輸入通道中一般

10、采用測量放大器來完成信號放大任務(wù)。 測量放大器具有高輸入阻搞、低失調(diào)電壓、低溫度漂移系數(shù)和穩(wěn)定的放大倍數(shù)、低輸出阻抗的特點。-+A1+-A2+-A3Vi1Vi2VORGR1R2R3R4R5R6圖3-8 測量放大器結(jié)構(gòu)根據(jù)圖3-8有 由于，并取 ，有 而于是即測量放大器的放大倍數(shù)由式（3.7）給出，該式表明僅需調(diào)整RG就可方便、有效地調(diào)整K，而由于電路對稱，調(diào)整RG不會降低共模抑制比。又取 ，則有 （3.7）AD620是與該原理對應(yīng)的器件。引腳結(jié)構(gòu)見圖3-9，應(yīng)用電路連接示意見圖3-10。RGRGVIN-VIN+VEEVCCOUTREF56784321AD620+-AD62032186457VE

11、EVCCRGVIN-VIN+VOUT圖3-9 AD620引角圖圖3-10 AD620典型應(yīng)用AD620具有體積小、功耗低、精度高、噪聲低和輸入偏置電流低的特點。其最大輸入偏置電流為20nA，表明輸入阻抗高。外聯(lián)可調(diào)RG可實現(xiàn)11000范圍的放大倍數(shù)調(diào)節(jié)。工作電壓范圍為2.318V,最大電源電流為1.3mA.最大輸入失調(diào)電壓為125V,頻帶寬度為120kHz（K=100時）圖3-11是AD620用于電橋測量的連接電路。 除AD620之外，同類原理器件有AD626、LH0036、LH0038、LM363及較前出現(xiàn)的AD521/AD522、INA102等等。 +-AD62032186457VCCRG

12、圖3-11 AD620電橋測量電路A/D轉(zhuǎn)換2可編程放大器原理可編程放大器實現(xiàn)的理論依據(jù)是式（3.7），即改變RG可以有效地改變增益值?？删幊谭糯笃髟黼娐芬妶D3-12所示。 圖3-12 可編程放大器的原理結(jié)構(gòu)圖主機(jī) 單端 多路 轉(zhuǎn)換 開關(guān)X連通代碼寄存器-+A1+-A2+-A3Vi1Vi2V0R1R2R3R4R5R6RGnRG2RG1x1x2xnXCOM1COM2接口以一個輸入運算放大器的反相端作為公共端，圖3-12中為COM2，n個阻值不同的RG均連接于COM2端，形成n條電阻支路或電阻網(wǎng)絡(luò),記為x1，x2，xn。另一個輸入運算放大器的反相端（例圖為COM1）引出純導(dǎo)線支路，用X表示。當(dāng)X

13、與xi（i1，2，n）條電阻支路連通時，K=Ki。實現(xiàn)程序控制X與xi連通的硬件條件是在X與x1，x2，xn之間設(shè)置單端多路模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)，該開關(guān)由X連通代碼寄存器提供分支選擇代碼和選通信號。每一個xi建立一個連通代碼并存儲在一個固定區(qū)域，當(dāng)主機(jī)將xi的連通代碼送入X連通代碼寄存器時，X與xi連通，使K=Ki。n條分支可產(chǎn)生n個K值。也可選擇分支并聯(lián)，產(chǎn)生所需K值。AD612/614是這一原理的典型器件，其n=10，不同之處是輸入信號從其兩個輸入運算放大器的反相端輸入，而增益的調(diào)整電阻從兩個輸入運算放大器的正相端接入。此器件可實現(xiàn)以下三種基本使用方法。（1）利用片內(nèi)的RG1RGn調(diào)節(jié)K，稱為程序

14、控制增益方法。具體使用時，RG1RG8分別對應(yīng)Ki=2128；將RG8、RG9并聯(lián)，即將x8、x9兩端合為一端，則K=29；將x8、x9 、x10三端合為一端，則K=210；當(dāng)不接入RG時，K=1。（2）利用RG的兩個外置連接端子，建立外置RG1RGn（按要求的增益）電阻網(wǎng)絡(luò)，程控調(diào)節(jié)原理與效果和內(nèi)置電阻網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)原理與效果完全相同。（3）在RG的兩個外置連接端子之間接入可變電阻器也可實現(xiàn)增益調(diào)整。類似的器件有PGA100及PGA200/201、PGA102等。也可通過外置電阻網(wǎng)絡(luò)將測量放大器改造成可編程放大器，或通過外置電阻網(wǎng)絡(luò)改造相應(yīng)的可編程放大器。 需要在惡劣環(huán)境下遠(yuǎn)距離可靠傳送微弱電信

15、號時，可采用小信號雙線變送器。小信號雙線變送器將現(xiàn)場的微弱信號 轉(zhuǎn)化為420mA標(biāo)準(zhǔn)電流輸出，然后通過一對雙絞線傳送信號，這對雙絞線能實現(xiàn)信號和能源一起傳送。測量放大器必須對輸入偏流提供一條返回通路，而且大的共模電壓會損壞輸入電路，因此在輸入電路和輸出電路要求彼此隔離時應(yīng)采用隔離放大器，常用的有變壓器耦合隔離放大器和光耦合隔離放大器。3.3.4 模擬多路切換技術(shù)(模擬多路開關(guān) )1模擬多路切換器的類型模擬多路切換器有兩類：一類是機(jī)械觸點式，如干簧繼電器、水銀繼電器和機(jī)械振子式繼電器。另一類是電子式開關(guān)，如晶體管、場效應(yīng)管及集成電路開關(guān)等。2模擬多路切換器的連接方式1）單端連接法; 2）差動連接

16、法; 3）偽差動連法.3集成多路模擬切換器常用的 CMOS集成多路轉(zhuǎn)換器有單端和差分兩種類型，一般情況下，它們分別用于單端接法和差動接法應(yīng)用場合。1）單端集成多路模擬切換器電平轉(zhuǎn)換ENA0A1A2x1X2X8X8選1控制邏輯圖3-14 8選1模擬切換器原理電路f1f2f8X=xi fi(A0,A1,A2,EN)=1, EN=1Z EN=0(3.8)i1,2,，8，Z表示高阻抗或不接通，fi為模擬開關(guān)的連通控制信號，fi=1，對應(yīng)的模擬開關(guān)連通，X=xi，如果信息只能xiX稱為單向多路模擬開關(guān)；X、xi可以互送稱為雙向多路模擬開關(guān)。fi=0,第i路模擬模擬開關(guān)斷開。fi(A0,A1,A2,EN)

17、是EN控制下的A0A1A2的38譯碼函數(shù)。典型8通道芯片有CD4051、AD7501、MAX354、DG407等。典型16通道芯片有CC4067、AD7506、MAX396等。2）差動集成多路模擬切換器差動集成多路轉(zhuǎn)換器有4通道、8通道兩種。基于圖3-15原理的差動4通道器件有MAX355、AD7502、MAX384、MAX399等。典型8通道差動多路轉(zhuǎn)換器有AD7507、MAX397、MAX359、DG409等。 3.3.5 采樣保持技術(shù)1. 孔徑誤差模/數(shù)轉(zhuǎn)換器完成一次完整的轉(zhuǎn)換過程所需的時間稱為轉(zhuǎn)換時間.在轉(zhuǎn)換時間t內(nèi)產(chǎn)生的誤差稱為孔徑誤差V.設(shè)模擬信號為： 最大變化率為： 從t=0開始

18、采樣，采樣的孔徑時間為t，則采樣的最大誤差為 為滿足模/數(shù)轉(zhuǎn)換精度要求，希望在t時間內(nèi)，信號變化最大幅度應(yīng)小于模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的量化誤差。若Um=5V，由此要求輸入信號的最高變化頻率： 因此,當(dāng)轉(zhuǎn)換時間越長時， 不影響轉(zhuǎn)換精度所允許的信號最高頻率就越低，這就大大限制了模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的工作頻率范圍。 對于ADS1211的12位A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時間為100us ，基準(zhǔn)電壓為10.24V，其量化誤差為： 如圖為S/H器原理圖： 輸入阻抗大VoVi控制信號CH輸出阻抗小KMUXA1A2基本結(jié)構(gòu)由MUX，CH和兩個接成跟隨器的運放組成，工作過程如下：（1）控制信號：控制信號為高電平時，K合上，VA1經(jīng)MUX

19、給CH充電（采樣期），由于A1接成跟隨器（K1），VA1Vi，A2也是跟隨器，V0VCH。注：為減小轉(zhuǎn)換誤差，對CH的充電常數(shù)越小越好。即盡可能快的使VCHVi（采樣期不轉(zhuǎn)換）。2采樣保持原理分析（2）控制信號由高電平變成低電平時，K斷開，CH將K斷時（令其為t1）的值，即Ui (t1)=Uc(t1)保持下來，經(jīng)A2輸出。（3）啟動A/D轉(zhuǎn)換，進(jìn)入t，在t內(nèi)，Uc(t1)Ui(t1)的時間越長越好。（保持期也就是轉(zhuǎn)換期）注：為使保持期間UCH基本不變，A2的輸入電阻要極大，MUX的反向漏電流極小，總之要使CH趨近于無放電回路，而接近理想的條樣保持器。3典型器件常用的模擬集成化S/H器有LFX

20、98系列，該系列特點：采樣速度高，保持電壓下降速度慢，精度高。除LFX 98外，還有SHAXA系列, AD 583，HTS系列等.注意S/H的4個性能參數(shù): 1) 采樣時間. 2) 孔徑時間. 3) 輸出電壓衰減率. 4) 直通饋入.模/數(shù)轉(zhuǎn)換器是將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的裝置。主要包括：計數(shù)比較式、逐次逼近式、雙斜率積分式等。計數(shù)比較式器件簡單、價格便宜、但轉(zhuǎn)換速度慢，實際應(yīng)用很少。逐次逼近式轉(zhuǎn)換器兼顧速度和精度，在16位以下A/D轉(zhuǎn)換器中得到廣泛應(yīng)用。雙斜率積分式轉(zhuǎn)換精度高，儀器儀表中應(yīng)用非常廣泛。根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換器與CPU數(shù)據(jù)交換方式可分為并行式和串行式。3.3.6 模/數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)1逐次逼近式

21、轉(zhuǎn)換：方案1：取值逼近法設(shè)有n位A/D器；（1）將Dn-1MSB置1，其余為0；（2）將n位SAR進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，用轉(zhuǎn)換所得Vf與Vi（被轉(zhuǎn)模擬電壓）比較； 逐次逼近寄存器置數(shù)選擇邏輯CLKSARD/A轉(zhuǎn)換ViVf數(shù)字輸出等效器（3）若Vf Vi，此次此位1取消改為0，若Vf Vi， 則此次此位1保留，否則在此位的低位置1。（4）N位取值滿否？滿則結(jié)束，未滿則在依次的低位取值1，轉(zhuǎn)（2）。此種轉(zhuǎn)換過程圖示如下：圖中N8f10000000 Vf1 Vi11000000 第一次的1留下第二次取1Vf1Vf3Vf2ViVx10010000 第二，三次取的1去掉為0第4次取11) 8位逐次逼近式A/D

22、轉(zhuǎn)換器及接口圖3-24 ADC0808/0809結(jié)構(gòu)框圖主要部分是一個8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，8路分時采集，通道地址鎖在及譯碼電路。D0-D7是轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制數(shù)輸出端，它們受輸出允許信號OE的控制，高電平有效，即OE為低電平，D0-D7呈高阻狀態(tài)，OE為高電平輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果。ABC是三個采樣地址輸入端。ALE是地址選通信號，上升沿把地址狀態(tài)通送入地址鎖存器，也可作為開始轉(zhuǎn)換的啟動信號。START為啟動轉(zhuǎn)換脈沖輸入端，上升沿復(fù)位轉(zhuǎn)換器，下降沿啟動轉(zhuǎn)換。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號 ，從START上升沿開始，經(jīng)過1-8個時鐘周期后變?yōu)榈碗娖?，這一過程表示正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)束時EOC變高，該信號可作為中

23、斷請求信號，若將EOC與START相連，可實現(xiàn)自動連續(xù)轉(zhuǎn)換。REF+和REF-為基準(zhǔn)電壓 輸入端，它決定輸入模擬電壓的最大值。圖3-20 0809與89S51的接口P0。0D0P0。7D7P2。0P2。1P2。2ABCP2。7+ALESTARTOEEOCALECLKIN0IN7VCCREF（+）REF（-）GND+5V89s510809ORG 2000HSETB IT1 ;置為邊沿觸發(fā)SETB EA ;開放總中斷SETB EX1 ;開放外部中斷0MOV DPTR，#78FFH ;設(shè)置ADC的 ；A/D口地址MOV R0，#50H ;設(shè)置存數(shù)緩沖區(qū)指針MOVX DPTR，A ;啟動A/D轉(zhuǎn)換 中

24、斷服務(wù)子程序 ORG 0013H AJMP RDD ORG 1000HRDD: MOVX A，DPTR ;讀轉(zhuǎn)換結(jié)果 MOVX R0，A ;存數(shù)到緩沖區(qū) INC R0 ;修改緩沖區(qū)指針 INC DPH ;修改通道號（通道號加1）REP: MOV A，R0 CJNE A，#58H，REP1 ;完成8通道采樣嗎？ MOV DPH，#78H ;返回主程序 RETIREP1: MOVX DPTR，A ;啟動下一路轉(zhuǎn)換 RETI ;返回主程序2) 12位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器及接口DA574A的邏輯控制輸入信號有CE、/CS、R/C、12/8、A0，用以控制AD574A的啟動、輸出。STS為AD574A

25、的工作狀態(tài)指示端，STS=1時表示轉(zhuǎn)換器正處于轉(zhuǎn)換狀態(tài)，STS返回到0時表示A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，該信號可作為CPU的中斷或查詢信號。 AD574A的輸出數(shù)據(jù)格式與輸入極性有關(guān)，使用時要注意其用法。單極性輸入時，輸入信號范圍為0 10V(或020V)，輸出編碼為000HFFFH，雙極性輸入時，輸入信號范圍為5V+5V(或-10+10V),數(shù)據(jù)采用偏移碼形式。數(shù)據(jù)格式為： 圖3-22 AD574A與89S51的接口電路 P1.7轉(zhuǎn)換子程序如下(查詢方式) MOV DRTR，#8000H MOV A，#00H MOVX DRTR，A ;以上啟動A/D轉(zhuǎn)換I/O地址STATE:JB P1.0，STATE;

26、查詢MOV DPTR，#8001H MOVX A，DPTRMOV R2，A ;讀轉(zhuǎn)換結(jié)果高字節(jié)MOV DRTR，#8003H MOVX A，DPTR MOV R3，A ;讀轉(zhuǎn)換結(jié)果低字節(jié) RET CE工 作 狀 態(tài)0 禁止 1 禁止 1 0 0 0啟動12位轉(zhuǎn)換 1 0 0 1 啟動8位轉(zhuǎn)換 1 0 1接1腳(+5V) 12位并行輸出有效 1 0 1接15腳(0V) 0高8位并行輸出有效 1 0 1接15腳(0V) 1低4位加上尾上4個0有效2積分式A/D轉(zhuǎn)換1) 原理分析 運放A0,R.C按積分放大器連接,運放B為過0比較器，當(dāng)UA0時，UB1，否則輸出0。K為四檔電子開關(guān)，由定時器控制接點

27、。UiUREFUREFK基準(zhǔn)計數(shù)器RCUBUA0比較器AB+_控制邏輯CLK轉(zhuǎn)換結(jié)束轉(zhuǎn)換開始變換過程如下： （1）t0時刻：K 使C經(jīng)R放電至 CLK禁止； （2）t0t1（T1）時刻： （對 條樣）使 在T1時間計數(shù)值為N1，T1由定時器控制，對任意Ui都是相同的采樣時間，顯然Ui不同則有N1相同，以保證Uc放電時，計數(shù)器為同一起點計數(shù) .此時， .CLK允許，設(shè)+-（3）t1t2（T2)： 向相反方向變化，或 ，計數(shù)器從N1開始計數(shù)直到 而形成N2，顯然 越大， 所需時間越長，N2也越大，即不同的 對應(yīng)于不同的N2，當(dāng) ,Ub由LH,禁止CLK，此次轉(zhuǎn)換完畢，A/D轉(zhuǎn)換值為N2。 轉(zhuǎn)換波形

28、如圖所示： f2T2T1N1f0VC3VC2VC1ViViVif2f2T2T2(N2)(N2)(N2)f1現(xiàn)以T1為給定值時求的定量關(guān)系： 第一次積分： (1)這里Uc與Ui總是反相的,且 第二次積分：t1時刻，K打到與Ui相反的 上，此時： (2)注： 取值總與 反相。（2）式為直線方程，不同的t2有不同的 或者說 是一族斜率為 的平行直線，當(dāng) 0， ，則： (3)將（1）代入（3）有： 于是設(shè) （TCLK周期） ：是對于任意 以相同的時間的采樣計數(shù)值。（由人們自行設(shè)計）從而有： (4)顯然 為從 時刻開始計數(shù)的脈沖數(shù)目，即A/D轉(zhuǎn)換數(shù)值,記為N；將 代入（4）式 (5)（ 總是和 相反）

29、雙斜式積分式A/D轉(zhuǎn)換器有單積分式、雙積分式和四重積分式等。四重積分由兩個雙斜率積分過程組成，首先在斷開 模擬輸入電壓的情況下進(jìn)行雙斜率積分，將積分器、比較器的失調(diào)電壓轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)量。然后對模擬輸入電壓進(jìn)行第二次雙斜率積分，第二次轉(zhuǎn)換結(jié)果扣除失調(diào)量，便為實際轉(zhuǎn)換結(jié)果。因此可克服 失調(diào)對轉(zhuǎn)換精度的影響。雙斜率積分式A/D轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點是消除干擾和電源噪聲的能力強(qiáng)、精度高，缺點是轉(zhuǎn)換速度較慢。因此，在信號變化緩慢、模擬量輸入速率要求較低、轉(zhuǎn)換精度要求高，且現(xiàn)場干擾較嚴(yán)重的情況下，可采用這種A/D轉(zhuǎn)換器。2)雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器及接口 雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換時間較長，一般大于40ms，轉(zhuǎn)換結(jié)果采用BC

30、D碼、七段碼和二進(jìn)制碼的形式輸出。常見的BCD碼輸出的雙積分A/D轉(zhuǎn)換器有MC14433 ( 3位半), 、ICL7135 (4位半)等.主要應(yīng)用特性說明 注意基準(zhǔn)電壓：基準(zhǔn)電壓應(yīng)外接，當(dāng)模擬輸入電壓在 0199.9mv時,基準(zhǔn)電壓為200mv;當(dāng)模擬輸入電壓在 01.999v時,基準(zhǔn)電壓為2v. 圖3-28 MC14433結(jié)構(gòu)框圖 主要外接元件：時鐘振蕩電阻Rc、外接失調(diào)補(bǔ)償電容C0和積分阻容元件R1、C1模擬電路部分包括基準(zhǔn)電壓、模擬電壓輸入部分?jǐn)?shù)字電路部分包括邏輯控制、BCD碼及輸出鎖存器、多路開關(guān)、時鐘及極性差別、舉出檢測等電路。MC 14433與89S51的接口應(yīng)用 MC14433是

31、以BCD碼輸出的A/D轉(zhuǎn)換器。共輸出千，百，十，個四位BCD碼，且千位只輸出01兩個數(shù)，還并作符號。當(dāng)輸入信號過量程時，也作過量程標(biāo)志信息。引腳意義：VDD：5V；VEF：5V；VSS：DGNDVR：基準(zhǔn)電壓；VX：輸入模擬值；VAG：模地 *：EOC（O）：轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志，正脈沖有效 DU（I）：以新的轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出控制端 當(dāng)EOC與DU相連時，可實現(xiàn)連續(xù)轉(zhuǎn)換。 EOCDU :當(dāng)Ux過量時或 ，表示過或欠量程。 ：轉(zhuǎn)換結(jié)果（BCD碼）輸出端，千，百，十，個位不能同時輸出， 僅表示當(dāng)前位的BCD碼。 ：依次輸出作為相應(yīng)位的選通信號；DS2百位；DS3十位；DS4個位。 DS1選通的Q3Q0有三種含

32、義，見P69，表35 DS1 Q3 Q2 Q1 Q0 輸出結(jié)果 1 1 0 千位為0 1 0 0 千位為1 1 1 0 結(jié)果為正 1 0 0 結(jié)果為負(fù) 1 0 1 過程量（|UX| |UREF|） 1 1 1 欠程量（|UX| 0,3D/A轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo) 在選用D/A轉(zhuǎn)換器時，應(yīng)考慮的主要技術(shù)指標(biāo)是分辨率、精度、輸出電平和穩(wěn)定時間。D/A轉(zhuǎn)換器與A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率、精度的含義是基本相同的。D/A轉(zhuǎn)換器輸出電平的類別有電壓輸出型和電流輸出型兩種，不同型號的D/A轉(zhuǎn)換器件的輸出電平相差較大。電流輸出型的輸出，低的為20mA，高的可達(dá)3A。穩(wěn)定時間指的是D/A轉(zhuǎn)換器在輸入代碼作滿度值的變化時（例

33、如從00H變到FFH），其模擬輸出達(dá)到穩(wěn)定（一般達(dá)到離終值值相當(dāng)?shù)哪M量范圍內(nèi)）所需的時間，一般為幾十納秒到幾微妙。電流輸出型的D/A轉(zhuǎn)換器的穩(wěn)定時間短，電壓輸出型D/A轉(zhuǎn)換器的穩(wěn)定時間主要取決于運算放大器的過渡過程。 3.4.3 D/A轉(zhuǎn)換器及接口設(shè)計1D/A轉(zhuǎn)換器件的選擇原則（1）輸入特性。數(shù)位要匹配，即根據(jù)主機(jī)提供的數(shù)據(jù)寬度選擇可以接受該寬度或可滿足分辨率要求的D/A轉(zhuǎn)換器；數(shù)制對接要保障，主機(jī)多提供的數(shù)制為自然二進(jìn)制，有時也有反碼、偏移、補(bǔ)碼等碼制，遇到偏移、補(bǔ)碼等碼制時必須外接適當(dāng)?shù)钠秒娐罚粩?shù)據(jù)格式要互相適用，數(shù)據(jù)格式主要有并行和串行。（2）輸出特性。一般的D/A轉(zhuǎn)換器采用電流輸出

34、。對于輸出特性具有電流源性質(zhì)的D/A轉(zhuǎn)換器，用輸出電壓允許范圍來表示由輸出電路(包括簡單電阻或運算放大器)造成輸出電壓的可變動范圍，只要輸出端電壓在輸出電壓允許范圍，輸出電流與輸入數(shù)字間就保持正確的轉(zhuǎn)換關(guān)系，而與輸出電壓的大小無關(guān)，對于輸出特性為非電流源特性的D/A轉(zhuǎn)換器，無輸出電壓允許范圍指標(biāo)時，電流輸出端保持公共端電流虛地，否則將破壞其轉(zhuǎn)換關(guān)系。（3）鎖存特性及轉(zhuǎn)換控制。D/A轉(zhuǎn)換器對輸入數(shù)字量是否具有鎖存功能，將直接影響與CPU的接口設(shè)計。 若無鎖存功能，通過 CPU數(shù)據(jù)總線傳送數(shù)字量時，必須外加鎖存器。數(shù)據(jù)鎖存器的增設(shè)方法歸納起來有三種：多寄存器并聯(lián)，主要針對D/A轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)寬度或分辨

35、率位數(shù)超出外部數(shù)據(jù)總線寬度的情況；多寄存器串聯(lián)，有時需對D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換、輸出進(jìn)行外部控制，用多寄存器串聯(lián)，對每一級分別設(shè)置控制邏輯，從而實現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換的多級控制機(jī)制及多路D/A轉(zhuǎn)換器的同步輸出；多寄存器并聯(lián)、串行結(jié)合，數(shù)據(jù)寬度匹配與多級控制機(jī)制同時實現(xiàn)。 圖3-39為I/V轉(zhuǎn)換的一般電路結(jié)構(gòu)圖，從V1端子獲得的信號為單極性D/A，令R2=R，當(dāng)取R1=R3=2R時，從Vout獲得的信號為雙極性D/A轉(zhuǎn)換輸出電壓信號，或主機(jī)提供的自然碼轉(zhuǎn)變?yōu)槠拼a，原理如下 圖3-39 I/V轉(zhuǎn)換的一般電路結(jié)構(gòu)圖而0 改變基準(zhǔn)電壓VREF的極性可改變Vout的工作象限。 表3-6以K位2進(jìn)制循環(huán)計數(shù)值輸入為

36、例，給出了輸入自然碼、偏移碼時基準(zhǔn)電壓、輸出信號變化及與模擬輸出電路結(jié)構(gòu)的相互對應(yīng)情況。 基準(zhǔn)電壓輸出信號I/V電路結(jié)構(gòu)典型U-D自然碼正單極性模擬輸出電路-UmaxDmax；0V0負(fù)單極性模擬輸出電路+UmaxDmax；0V0偏移碼正雙極性模擬輸出電路+UmaxDmax0V1+（Dmax-1）/2- Umax0負(fù)雙極性模擬輸出電路-UmaxDmax0V1+（Dmax-1）/2+Umax02D/A轉(zhuǎn)換器及其接口設(shè)計1）8位D/A轉(zhuǎn)換器及接口設(shè)計（1）0832邏輯框圖8位DAC寄存器VCC8位D/A轉(zhuǎn)換器UREFIOUT2IOUT1RFBAGNDDGND8位輸入寄存器XFERILESDBUSWR

37、2WR1CS（2）可形成三種工作方式1.直通型：將設(shè)置控制信號使二級鎖存器成為二級透明通道，所輸出的信號連接性好，輸入數(shù)據(jù)可以是某種特定的電壓函數(shù)；2.單緩沖工作方式：兩個鎖存器中選其一為選通鎖存器，另一個為透明通道；3.兩組緩沖器工作方式：兩個鎖存器均為選通鎖存器。（3）雙極性二進(jìn)制編碼單極性模擬信號，數(shù)字量無需帶符號位，可以直接用二進(jìn)制代碼。雙極性二進(jìn)制編碼是針對具有，符號數(shù)據(jù)或產(chǎn)生，兩極的模擬信號的編碼方式。1.符號數(shù)值（或原碼法）：一般以最高位為符號位，“”為0，“”為1；2.補(bǔ)碼法：符號與原碼符號相同，除符號位外求反加一；3.偏移二進(jìn)制碼法：將0V對應(yīng)于D的中間值，大于中間值為0V的

38、模擬電壓，小于中間值的則對應(yīng)0V的模擬電壓。表3-7 DAC0832的工作方式與控制信號例狀態(tài)組合的對應(yīng)關(guān)系、工作方式注釋雙緩沖1 00各占用一個控制端口，數(shù)據(jù)分時遞進(jìn)，尤其適用多模擬信號同時輸出。單緩沖1000輸入寄存器鎖存，DAC寄存器透明。 1000輸入寄存器透明，DAC寄存器鎖存。100接在一起同時控制，輸入寄存器、DAC寄存器同時鎖存。直通10000輸入寄存器、DAC寄存器同時透明。由P2.2(A10)和P2.1(A9)作為地址選擇，DAC0832的口地址為0600H。89S51運行如下程序，Vout輸出正的鋸齒波（見表3-6自然碼欄）。 MOV DPTR，#0600H ；0832的

39、口地址 MOV A，#00HLOOP：MOVX DPTR，A ；輸出到0832 INC A AJMP LOOP圖3-41 DAC0832與 89S51的接口 89S512）12位D/A轉(zhuǎn)換器及其接口設(shè)計以主機(jī)對外數(shù)據(jù)總線寬度是8位為例，12位D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率大于8位，要使12位數(shù)據(jù)同步進(jìn)入D/A轉(zhuǎn)換器必須采取具有并聯(lián)機(jī)制的數(shù)位匹配方法。數(shù)據(jù)同步刷新是D/A轉(zhuǎn)換的基本要求，否則會出現(xiàn)中間量，給控制對象造成危害。 AD7521為內(nèi)部無鎖存器的12位D/A轉(zhuǎn)換器，其中R-2R電阻網(wǎng)絡(luò)數(shù)字輸入與TTL兼容，轉(zhuǎn)換時間為500ns。D03Q03CLKD07Q07CLKD07Q07CLKB14B512P

40、0P0。10。3P2.6P2.7+89S51VDDRFBIOUT1IOUT2VREF-+VOUT+5V圖3-42 AD7521與8031的接口電路AD7521執(zhí)行以下程序，可實現(xiàn)12位數(shù)據(jù)的D/A轉(zhuǎn)換。MOV DPTR，#0BFFFH ；設(shè)置低8位預(yù)置寄存器地址MOV A，#LDATA ；取低8位數(shù)據(jù)MOVX DPTR, A ；送低8位數(shù)據(jù)至預(yù)置寄存器MOV DPTR，#07FFFH ；設(shè)置高4位、低8位同時刷新地址MOV A，#HDATA ；取高4位數(shù)據(jù)MOVX DPTR, A ；DAC12位數(shù)據(jù)被同時刷新圖3-43 DAC1230結(jié)構(gòu)框圖 DAC1230是典型鎖存器內(nèi)置的12位D/A轉(zhuǎn)換器

41、，內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖3-43。 接口程序如下：MOV DPIR，#8001HMOV A, # DAH ;DAC數(shù)字量高8位MOV DPTR，AMOV DPTR，#8000HMOV A，#DAL ；DAC數(shù)字低四位，其中最低四位為0MOVX DPTR, AMOV DPTR, #8002HMOVX DPTR, A ;刷新輸出（與A中值無關(guān)） 圖3-50 DAC1230與89S51的接口電路 89S513.5開關(guān)量輸入過程通道配置生產(chǎn)過程中提供給主機(jī)的開關(guān)量可分為兩大類信息，一類是反應(yīng)現(xiàn)場被控對象的相關(guān)狀態(tài)信息，如邏輯電平、位置移動、閾值鑒別、范圍限定、等級區(qū)分等等；另一類是無需進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，可以經(jīng)開關(guān)

42、量輸入過程通道直接送入主機(jī)的數(shù)字量，稱之為數(shù)據(jù)開關(guān)量，如裝箱物件的計數(shù)值、電機(jī)轉(zhuǎn)速、物流統(tǒng)計等。3.5.1通道基本結(jié)構(gòu)圖3-45 開關(guān)量輸入通道結(jié)構(gòu)框圖工業(yè)生產(chǎn)過程狀態(tài)換能或調(diào)整強(qiáng)度信號整形電平規(guī)范端口通道控制邏輯接口狀態(tài)換能是指將生產(chǎn)過程中非電的狀態(tài)信息轉(zhuǎn)換成電的狀態(tài)信息，如液面的位能狀態(tài)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓或電流狀態(tài)值。 信號整形是將混有毛刺之類干擾的雙值邏輯信號或其信號前后沿不合要求的輸入信號整形為接近理想狀態(tài)的方波或矩形波。電平規(guī)范是將輸入的雙值邏輯電平轉(zhuǎn)換為微型計算機(jī)可以接收的邏輯電平。 接口電路提供狀態(tài)信息進(jìn)入主機(jī)數(shù)據(jù)總線的端口，并協(xié)調(diào)通道各環(huán)節(jié)有序工作。3.5.2 開關(guān)量采集技術(shù)1換

43、能采集法在工業(yè)生產(chǎn)過程中非電量的開關(guān)量信號多產(chǎn)生于定點位移、液面高度、成分有無、量質(zhì)限定、聲光傳遞、磁場影響等的檢測。 1）機(jī)械觸點檢測+5V+5VVo(a) 并聯(lián)方式(a) 串聯(lián)方式圖3-46 自帶電源的開關(guān)量變換電路SAVoSA+5VVOSAR1R2CR3UDDLED圖3-47 外接直流電源開關(guān)量變換電路為適合于檢測開關(guān)原理控制設(shè)備進(jìn)行檢測場合，可采用外接電源方式。 2）無觸點開關(guān)量檢測無觸點開關(guān)量檢測主要是通過磁、光方法實現(xiàn)。將圖3-46中的觸點開關(guān)改為磁敏或光敏開關(guān)，則構(gòu)成無觸點開關(guān)量檢測電路，其檢測功能與觸點檢測功能完全同等。3）非電開關(guān)量拾取只要是能表現(xiàn)出兩種不同狀態(tài)結(jié)果的非電事件

44、均可成為非電開關(guān)量，如光的有無、聲音強(qiáng)弱、磁感能量等。 圖3-48 非電量開關(guān)量轉(zhuǎn)換磁、光、聲開關(guān)量拾取一般采用磁敏、光敏、聲敏等元件，這些元件將磁、光、聲的變化以電壓或電流形式輸出。由于敏感元件輸出信號較弱，輸出電信號不一定是邏輯量（例如可能是交流電壓），因此對信號要進(jìn)行放大和檢波后才能變成具有一定驅(qū)動能力的邏輯電信號。 2強(qiáng)度調(diào)節(jié)采集法1）數(shù)值開關(guān)量采集生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)型開關(guān)量有兩種基本的生成方法，一種是生成于生產(chǎn)過程中，如果數(shù)據(jù)的位電平符合TTL電平規(guī)范，則位電平不需進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)節(jié)，數(shù)據(jù)可直接送入端口，反之，則須先進(jìn)行位電平強(qiáng)度調(diào)節(jié)、規(guī)范處理，然后送出；二種是生產(chǎn)過程僅提供數(shù)據(jù)策動信號，數(shù)

45、據(jù)生成電路置于通道首環(huán)節(jié)，如裝箱的物件計數(shù)，現(xiàn)場僅產(chǎn)生物件計數(shù)脈沖，而計數(shù)器設(shè)置于通道內(nèi)首環(huán)節(jié)，計數(shù)器數(shù)據(jù)直接送入端口。2）過程狀態(tài)開關(guān)量采集將表現(xiàn)為電流、功率、頻率等的過程狀態(tài)開關(guān)量形式轉(zhuǎn)換成電壓或電位形式的狀態(tài)開關(guān)量。 3）握手功能開關(guān)量采集為把握在生產(chǎn)過程中獲取信息的較好時期或向生產(chǎn)過程發(fā)送控制信號的較好時間，在設(shè)計系統(tǒng)時，經(jīng)常刻意在現(xiàn)場設(shè)置一些供查詢的狀態(tài)開關(guān)量信號，這些信號的功能主要用于主機(jī)與生產(chǎn)過程交換信息時，標(biāo)識生產(chǎn)過程是否準(zhǔn)備就緒. 工業(yè)生產(chǎn)過程計數(shù)器端口通道控制邏輯接口圖3-49 計數(shù)數(shù)據(jù)開關(guān)量采集電路圖3-50 狀態(tài)開關(guān)量采集電路框圖3.5.3 開關(guān)量信號規(guī)范技術(shù)1波形規(guī)范

46、規(guī)范處理的技術(shù)方法包括觸點消抖、脈沖定寬、去除尖峰毛刺等。 （1）觸點消抖。消抖方法有硬件和軟件兩大類。硬件：單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器或濾波器。軟件：軟件延時或重復(fù)掃描，若每次掃描狀態(tài)皆相同，則認(rèn)為按鍵穩(wěn)定。（2）脈沖定寬。進(jìn)行對象鑒別、范圍限定、等級區(qū)分等的檢測時，檢測結(jié)果常常以脈沖的形式給出，如交流電的零點狀態(tài)檢測，檢測結(jié)果是遇零點狀態(tài)發(fā)一個脈沖，為使主機(jī)能可靠捕捉到標(biāo)識零點狀態(tài)的脈沖，該脈沖應(yīng)達(dá)到一定寬度。 （3）消除毛刺。由于受環(huán)境干擾的影響，傳輸?shù)拈_關(guān)量信號有可能產(chǎn)生毛刺。帶有毛刺的開關(guān)量信號將對計算機(jī)控制系統(tǒng)工作可靠性產(chǎn)生一些影響。 圖3-52 毛刺消除電路比較器整形史密特整形2電平規(guī)范在計算

47、機(jī)控制系統(tǒng)中，CPU一般只接受TTL電平信號，當(dāng)開關(guān)量變換后的信號為非TTL電平時，則需要進(jìn)行電平變換。 圖3-53 電平轉(zhuǎn)換電路3.5.4 過程開關(guān)量輸入接口設(shè)計過程開關(guān)量有數(shù)據(jù)開關(guān)量、狀態(tài)開關(guān)量和握手開關(guān)量之分，因此，接口設(shè)計應(yīng)分別設(shè)置數(shù)據(jù)開關(guān)量端口、狀態(tài)開關(guān)量端口和握手開關(guān)量端口，后兩種開關(guān)量可綜合考慮。 為在較好的時間讀入開關(guān)量信息，通常采用定時查詢或中斷方式。尤其在讀入脈沖或數(shù)據(jù)開關(guān)量時可借助握手功能開關(guān)量。開關(guān)量輸入端口的配置及控制原理與一般的接口設(shè)計相同。3.6開關(guān)量輸出過程通道配置3.6.1通道基本結(jié)構(gòu)通道向生產(chǎn)過程提供相對穩(wěn)定的控制信號，必須借助端口對輸出開關(guān)量駐留，以保證在

48、程序控制規(guī)定的期限內(nèi)輸出的開關(guān)量狀態(tài)不變。接口和開關(guān)量輸出過程通到是互不可分的整體，且開關(guān)量輸出端口器件要選用鎖存器?？刂菩盘?、數(shù)碼分開設(shè)置端口。3.6.2 開關(guān)量輸出接口設(shè)計開關(guān)量輸出接口設(shè)計應(yīng)注意以下問題。（1）在控制信號、數(shù)碼分開設(shè)置端口的前提下，當(dāng)控制信號較多時應(yīng)進(jìn)行分類傳送。設(shè)計控制信號傳遞程序時，應(yīng)側(cè)重注意各控制信號的分時有效性，否則容易產(chǎn)生安全隱患，甚至造成重大安全事故。主機(jī)端口通道控制邏輯信號隔離功率驅(qū)動工業(yè)生產(chǎn)過程接口圖3-54 開關(guān)量輸出通道結(jié)構(gòu)框圖（2）有些控制信號、數(shù)碼開關(guān)信號的傳送是要根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場要求來發(fā)送的，對此可結(jié)合握手功能開關(guān)量的狀態(tài)決定是否可以傳送，同樣可采用

49、查詢、中斷等方式。（3）端口器材的選擇包括單片機(jī)本身帶有具有鎖存功能的I/O口、通用集成可編程輸入/輸出接口芯片、TTL或CMOS系列鎖存器等。（4）端口控制邏輯的設(shè)計原理和一般接口的設(shè)計原理相同。3.6.3典型開關(guān)量輸出過程通道1直流電磁式繼電器、接觸器功率接口2交流電磁式接觸器功率接口3晶閘管觸發(fā)電路 圖3-56 直流繼電器接口圖3-57 交流接觸器接口 圖3-58 脈沖變壓器輸出 2）地址譯碼擴(kuò)展A4A3=00時，1#74LS138被允許譯碼；A4A3=01時，2#74LS138被允許譯碼；A4A3=10時，3#74LS138被允許譯碼；A4A3=11時，4#74LS138被允許譯碼。因

50、此，32個I/O接口端口地址分配號為：0000H001FH。3）混合擴(kuò)展:地址線選、地址譯碼用于同一個系統(tǒng)的接口擴(kuò)展稱為混合擴(kuò)展。 Y0Y774LS138(1#)A BC E1 E2 E3Y0Y774LS138(2#)AB C E1 E2 E3Y0Y774LS138(3#) A BC E1 E2 E3Y0Y774LS138(4#)A B C E1 E2 E3+5V+5V+5VA0A1A2A3A4.Q0.Q7.Q8. Q15.Q16 Q23.Q24. Q31圖3-2 采用多片地址譯碼芯片74LS138的地址譯碼器擴(kuò)展+5V2端口負(fù)載能力擴(kuò)展單向負(fù)載能力擴(kuò)展器件有74LS244、74LS240、7

51、4LS06、74LS07等，主要用于ABUS和CBUS負(fù)載能力擴(kuò)展；雙向負(fù)載能力擴(kuò)展器件有74LS245等，主要用于DBUS負(fù)載能力擴(kuò)展。3端口的功能擴(kuò)展（1）單向數(shù)據(jù)傳送選通；（2）雙向數(shù)據(jù)傳送選通；（3）非數(shù)據(jù)傳送單點控制信號；（4）非數(shù)據(jù)傳送雙點、多點控制信號；（5）數(shù)據(jù)傳送選通與非數(shù)據(jù)傳送控制功能兼顧。3.2.4 接口實例18255A在微機(jī)控制系統(tǒng)中的接口實現(xiàn) 例3.1 設(shè)圖33中PA口通過輸入數(shù)字過程通道聯(lián)接工業(yè)生產(chǎn)過程的一組狀態(tài)點，PB口通過輸出數(shù)字過程通道聯(lián)接系統(tǒng)控制臺的一組生產(chǎn)過程狀態(tài)指示燈，將MCS51工作寄存器R7的內(nèi)容送指示燈，將生產(chǎn)過程的相應(yīng)狀態(tài)讀入工作寄存器R2。試編寫其操作程序。 直接傳送方式使8255A的PA口為方式0輸入，PB口為方式0輸出。PC口的輸入/輸出方式?jīng)]有要求，可任意設(shè)定。將8255A的4個端口視1組端口，P2。7連接為線選組地址，A1A0的組合用于選擇組內(nèi)端口地址，即PA口、PB口、CW的