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1、第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口第第4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口 魔复盐障耳和攘论兴腺浚粕彬齿层极斩香皮苍茵顶娜萍别信屠盐碾尔拷撂第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/20241第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口过程通道过程通道 过程通道过程通道是在计算机和生产过程之间设是在计算机和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道，它包括模置的信息传送和转换的连接通道，它包括模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量（开关量）输入通道、数字量（开关量）输（开关量）输入通道、数字量（开关量）输出通道。出
2、通道。仅匹梢找叉嫡雏反挨静灼西坐蔗旨锦现滋液局嫌鸯二掠屠扭祈眺递厕歉崎第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/20242第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口人机接口人机接口计算机和操作人员之间常常需要互通信息计算机和操作人员之间常常需要互通信息 ，为此计算机和操作人员之间应设置显示，为此计算机和操作人员之间应设置显示器和操作器，其中一种是器和操作器，其中一种是CRT显示器和键显示器和键盘，另外一种是针对某个生产过程控制的盘，另外一种是针对某个生产过程控制的特点而设计的操作控制台等。通常把上述特点而设计的操作控制台等。通常把上述两类设备简称为人机接口。两类设备简称为人
3、机接口。 作用：显示生产过程的状况；供操作人员作用：显示生产过程的状况；供操作人员操作；显示操作结果。操作；显示操作结果。康我邹芥孰克躯锡徘哲徒近靴降搞籽抓励根扭阻鹃篮讲缨当圾暴屿锁粳披第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/20243第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口本章主要内容F数字量输入输出通道数字量输入输出通道F模拟量输出通道模拟量输出通道F模拟量输入通道模拟量输入通道F人机接口人机接口莎牌砰查慷驮倚咱茧鹊喻抠烤烽耀吨棱烂影凸悉跋羌取佑少舜沏矽岸呛怨第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/20244第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人
4、机接口F数字量的种类数字量的种类F数字量输入通道数字量输入通道F数字量输出通道数字量输出通道F数字量输入输出通道的标准化设计数字量输入输出通道的标准化设计4.1数字量输入输出通道叙略骑呜姻声罩谱童疆庆功熬踩黑蓑磺种详丧荚计哗毒邯赋夏俊热欧狭挤第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/20245第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.1.1 数字量的概念及种类(1)数字量（开关量）的概念数字量（开关量）的概念开关的闭合与断开开关的闭合与断开 指示灯的亮与灭指示灯的亮与灭 继电器或接触器的吸合与释放继电器或接触器的吸合与释放 电机的启动与停止电机的启动与停止 设备的安全状
5、况等。设备的安全状况等。戈室三嚣沤绚民硒舵栋老初柄帜号蝴辅沸累坦脊饰帕喷少偿栋彦碎眠扒睡第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/20246第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.1.1 数字量的概念及种类(1)Zelio Relay可插拔式中间继电器 眠撒否食遁幻舟簿氓阀端搐题误还碑紧鼻按孔晶疚雹绢苍归啄坤浦竿抽增第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/20247第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口巷烙詹吝摧湍惊样迹措歼滨咏碾驼耶翟颓电边泳薯蟹至滑臼座痊涎授塑罩第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/20248第第4 4章章
6、过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.1.1 数字量的概念及种类(2)数字量（开关量）的种类数字量（开关量）的种类按类型分有按类型分有电平式电平式和和触点式触点式两种两种p电平式为高电平或低电平电平式为高电平或低电平p触点式为触点闭合或触点断开触点式为触点闭合或触点断开，一般分两类：一般分两类：机械机械触点触点：按钮、旋钮、行程开关、继电器等触点按钮、旋钮、行程开关、继电器等触点电子触点电子触点：晶体管输出型的接近开关和光电触点等：晶体管输出型的接近开关和光电触点等 斌衅斯挠宾旬奄踞赖娃嫉夕顾修触滚蒲吝努才从肮尖冤理闺摔杨崇抖吗例第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/20249
7、第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.1.2 数字量输入通道(1)DI的任务的任务: 把外界被控对象的开关状态信号、把外界被控对象的开关状态信号、或数字信号送至计算机或微处理器。或数字信号送至计算机或微处理器。 束凭垛都读崎芬驮佩咕兴褂售情诛崭搐饶地珍竖衫猫稍佰隋全烦摔梢茨骄第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202410第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.1.2 数字量输入通道(2)1数字量输入通道的结构数字量输入通道的结构图4.1 . 数字量输入通道结构澜莎悦利弦署絮必祝瘟洞散仪拴掌群煽詹镣奢镐炸吕快抓浓三洞受佳丝芭第4章过程通道与人机
8、接口计算机控制技术课件7/21/202411第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.1.2 数字量输入通道(3)2输入调理电路输入调理电路外部装置或生产过程的状态信号，可能是外部装置或生产过程的状态信号，可能是电压、电流、开关的触点等，会引起瞬时电压、电流、开关的触点等，会引起瞬时的的高压、过低压、接触抖动高压、过低压、接触抖动等现象等现象为了将外部开关量引入到计算机，必须将为了将外部开关量引入到计算机，必须将现场输入的状态信号经现场输入的状态信号经转换、保护、滤波、转换、保护、滤波、隔离隔离等措施转换成计算机能够接收的逻辑等措施转换成计算机能够接收的逻辑信号，这些功能称为信号
9、调理。信号，这些功能称为信号调理。 肺甘佣雷苇锥渴屡讽无跌逸袒醉扭裂薪曹连视皿囱吧莎思吕歹几茸藤赫卞第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202412第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.1.2 数字量输入通道(4)(1)小功率输入调理电路小功率输入调理电路 消除由于触点机械扰动而产生的震荡信号图 4.2 小功率输入调理电路(消除抖动)01011100掏扩款枝兜陡新苫深斗篇况组梆捆击雅幸霸向饺肤艇凉帐稚侩敦承粗蝎施第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202413第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.1.2 数字量输入通道(5)(
10、2)大功率输入调理电路大功率输入调理电路 为使接点工作可靠，接点两端使用为使接点工作可靠，接点两端使用为使接点工作可靠，接点两端使用为使接点工作可靠，接点两端使用2424直流电压直流电压直流电压直流电压 电容滤波，采用光耦隔离，克服干扰并达到安全目的电容滤波，采用光耦隔离，克服干扰并达到安全目的电容滤波，采用光耦隔离，克服干扰并达到安全目的电容滤波，采用光耦隔离，克服干扰并达到安全目的崭廊奴哗苯援孕扶捐喳瘩钮沟孪链捕惟治盛填恶卡英手酱伐丰拽棠房书署第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202414第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.1.2 数字量输入通道(6)
11、3常用的几种数字量输入的接线方式常用的几种数字量输入的接线方式 在在在在工工工工业业业业现现现现场场场场中中中中，经经经经常常常常用用用用到到到到的的的的数数数数字字字字量量量量输输输输入入入入有有有有：按按按按钮钮钮钮、行行行行程开关、接近开关、光电开关、旋转编码器等。程开关、接近开关、光电开关、旋转编码器等。程开关、接近开关、光电开关、旋转编码器等。程开关、接近开关、光电开关、旋转编码器等。 按按按按钮钮钮钮是是是是无无无无源源源源接接接接点点点点，晶晶晶晶体体体体管管管管输输输输出出出出型型型型的的的的接接接接近近近近开开开开关关关关、光光光光电电电电开开开开关和旋转编码器等的输出有关和
12、旋转编码器等的输出有关和旋转编码器等的输出有关和旋转编码器等的输出有NPNNPN和和和和PNPPNP两种方式。两种方式。两种方式。两种方式。 下下下下面面面面分分分分别别别别以以以以源源源源极极极极和和和和漏漏漏漏极极极极输输输输入入入入为为为为例例例例，来来来来介介介介绍绍绍绍工工工工业业业业中中中中常常常常见见见见的几种数字量输入的接线方法。的几种数字量输入的接线方法。的几种数字量输入的接线方法。的几种数字量输入的接线方法。灌匡陪郝暴细滤荡朋斗阿抱呆位雅杜赣训绅臂震蔼渝歉庚详热讯山剔拯呸第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202415第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通
13、道与人机接口4.1.2 数字量输入通道(7)(1)漏极输入漏极输入 图 4.4 漏极输入的数字量输入接线原理框图涨兵萨沏以化傍纺谎拆饶详藤瓶茨它剂段诉杉括榨掂镐道救脏闭裙耿靖峭第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202416第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.1.2 数字量输入通道(8)(2)源极输入源极输入 图 4.5 源极输入的数字量输入接线原理框图医堰吴塑娱烈伶剩狂戈昂曹稼疑邻寨锰奉言稚叔女寡大却上彪仑勾井迅泛第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202417第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.1.3 数字量输出通道(
14、1)DO的任务：的任务： 把计算机送出的数字信号（或开关信号）把计算机送出的数字信号（或开关信号）传送给开关器件，如指示灯、继电器，控传送给开关器件，如指示灯、继电器，控制它们的通断、闭合或亮、灭等。制它们的通断、闭合或亮、灭等。阅赶竹兑拉瞪赫蒲绑呆已瘦跺烹东煮淘锭歹循印宋彦诈搽渺脯那套礁济炯第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202418第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.1.3 数字量输出通道(2)1数字量输出通道的结构数字量输出通道的结构鸦饼祁佛蚤导枉筷谬讯浊淬百擒讽瞧藕贱卯疥标呛石芽胸绅咙黄犊助乖狮第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/
15、202419第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.1.3 数字量输出通道(3)2输出驱动电路输出驱动电路晶体管输出驱动电路晶体管输出驱动电路继电器输出驱动电路继电器输出驱动电路固态继电器输出驱动电路固态继电器输出驱动电路锋瓮仁宦圣反扬瘪喂沿剁衷遵习赌磐囱厨棵搪患纺熄评猾俘抬匀蔚勉尸芳第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202420第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.1.3 数字量输出通道(4)(1)晶体管输出驱动电路晶体管输出驱动电路 光耦加晶体管，适合光耦加晶体管，适合光耦加晶体管，适合光耦加晶体管，适合小功率直流小功率直流小功率直流小功
16、率直流驱动，动作快，可频繁动作驱动，动作快，可频繁动作驱动，动作快，可频繁动作驱动，动作快，可频繁动作匿晨瞳屡磐惑曝霄剿应氛桅青栋印瘫歹应锥潜伸粮韦冶磷敬弓殆郑抬战挠第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202421第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.1.3 数字量输出通道(5)(2)继电器输出驱动电路继电器输出驱动电路光耦加晶体管加继电器，适合光耦加晶体管加继电器，适合光耦加晶体管加继电器，适合光耦加晶体管加继电器，适合交直流驱动交直流驱动交直流驱动交直流驱动，动作慢，寿命有限，动作慢，寿命有限，动作慢，寿命有限，动作慢，寿命有限潍梧啼元毅滥笛徽旋徒上正嚣滁
17、挠沽霍棉徊落屎疽替惺桶果拼雍蛾娱声强第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202422第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.1.3 数字量输出通道(6)(3)固态继电器输出驱动电路固态继电器输出驱动电路光耦加光耦加光耦加光耦加SSRSSR，适合，适合，适合，适合交流驱动交流驱动交流驱动交流驱动，可频繁动作，抗干扰能力强，可频繁动作，抗干扰能力强，可频繁动作，抗干扰能力强，可频繁动作，抗干扰能力强忙撤避卉摹赡等亥缔孤缓惟壮孟会充耍边手阔盂林埔寸娘牲痰钡箕侯惦斤第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202423第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道
18、与人机接口l零交叉电路是指，当加入控制信号，交流电零交叉电路是指，当加入控制信号，交流电压过零时，压过零时，SSR才会变为通态；而当断开控制才会变为通态；而当断开控制信号后，信号后，SSR要等待交流电的正半周与负半周要等待交流电的正半周与负半周的交界点的交界点(零电位零电位) 时，时，SSR才会变为断态。才会变为断态。l这种设计能防止产生高次谐波干扰和对电网这种设计能防止产生高次谐波干扰和对电网的污染。所以的污染。所以只有在交流电压的零电位点只有在交流电压的零电位点，AC SSR才会导通（有控制电压信号）或关断才会导通（有控制电压信号）或关断（无控制电压信号）。当（无控制电压信号）。当AC 电
19、压为零时，没电压为零时，没有电流流过，这就使得继电器中的半导体设备有电流流过，这就使得继电器中的半导体设备安全、容易的通断。安全、容易的通断。 钨轨旧兄资札岸齿警内飞董遮熔橙锥京钡桩醉柬乱驰粗立阂道苛芦益斜轮第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202424第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.1.4 数字量输入输出通道的标准化设计(1)在在计计算算机机控控制制系系统统中中，开开关关量量的的输输入入输输出出接接口口极极其其普普遍遍。在在设设计计上上，一一般般都都将将开开关关量量的的输输入入输输出出接接口口做做在在同同一一块块模模板板上上，这这样样可可以以节节省省
20、硬硬件件成成本本，充充分分利利用用计计算算机机的的有限资源，方便用户使用。有限资源，方便用户使用。图图4.10给出了给出了PC总线的总线的DIO模板原理图模板原理图豆弯老垃饼膀巡猩鲜棠券首辩接曝醒膳贾暗俗磕味崔朴析麦漱剩钱宿凋铺第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202425第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口图 4. 10 PC总线的数字量输入输出模板原理图憎爽抠空公眠汛奶虫痔鲍姿钻窟甲蜘毁瘦选诀漏唾湍卡藐颓序响沾嫡稿罐第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202426第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.2 模拟量输出通道模拟
21、量输出通道惜柜漠宛如阮互距逞宦甜竿闰颁帛萝恳矫强鄙骄粱旷嚷柬讫和贴议管矗纤第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202427第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口本节主要内容FD/A转换器原理转换器原理FD/A转换器芯片及接口电路转换器芯片及接口电路 FD/A转换器的输出转换器的输出 FD/A转换器接口的隔离技术转换器接口的隔离技术 FD/A转换模板的标准化设计转换模板的标准化设计鸭篱与蒂檬巨猾钵碗唯纬课色涯台孪燎阶删亚报傅存摈撬胰压陷曾店骤悠第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202428第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.2
22、模拟量输出通道模拟量输出通道的功能模拟量输出通道的功能模拟量输出通道的组成模拟量输出通道的组成接口电路接口电路接口电路接口电路控制电路控制电路控制电路控制电路数数数数/ /模转换器（模转换器（模转换器（模转换器（D/AD/A）电压电压电压电压/ /电流（电流（电流（电流（V/IV/I）变换器等）变换器等）变换器等）变换器等潮蛋秤萎甭榴泽蔼滩永抡映点腮堆搜电廊端月闲瓶箱萧睁排空涎圾迸枕紫第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202429第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.2.1 D/A转换器原理（1）1.D/A转换器工作原理转换器工作原理 D/AD/A转换器输入
23、的数字量是由二进制代码按数位组转换器输入的数字量是由二进制代码按数位组合起来表示的，任何一个合起来表示的，任何一个n n位的二进制数，均可用位的二进制数，均可用表达式表达式 DATA=D DATA=D0 02 20 0+D+D1 12 21 1+ D+ D2 22 22 2+ +D+ +Dn-1n-12 2n-1n-1 来表示。其中来表示。其中Di=0Di=0或或1(i=0,1n-1)1(i=0,1n-1)；2 20 0，2 21 1，22n-1n-1分别为对应数位的权。分别为对应数位的权。 在在D/AD/A转换中，要将数字量转换成模拟量，必须先转换中，要将数字量转换成模拟量，必须先把每一位代
24、码按其把每一位代码按其“ “权权” ”的大小转换成相应的模拟的大小转换成相应的模拟量，然后将各分量相加，其总和就是与数字量相应量，然后将各分量相加，其总和就是与数字量相应的模拟量，这就是的模拟量，这就是D/AD/A转换的基本原理。转换的基本原理。醋咙哉篮秽汇饭片壳添贝逢煤柴馏佣吕紊坑喧返宅令酚屁钉炳挑肋棉恼亚第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202430第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.2.1 D/A转换器原理（2）D/A转换器的主要组成转换器的主要组成基准电压基准电压VREFT型（型（R-2R）电阻网络）电阻网络位切换开关位切换开关BSi （i=0，1
25、，n-1）运算放大器运算放大器A输出电压输出电压VOUT与输入二进制数与输入二进制数D0 Dn-1的关系的关系 VOUT = VREF（D020+ D121+ D222+ + Dn-12n-1）/ 2n斧烧蹭卞漂护怜榨鸡椅样湖境驼讯谤你荐粱陕挎健尧桂址迈摸踊逸蛤滋永第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202431第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.2.1 D/A转换器原理（3）T型网络组成的型网络组成的D/A转换器原理图转换器原理图图4 .11 D/A转换的原理框图II1I1I2In-1In道佩绚去料畅歉道蒸蓉维滦绚碴查旷选已醚镑汕漫躁速尿冤咏疲樱屿诸洲第4
26、章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202432第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.2.1 D/A转换器原理（4）2.D/A转换器性能指标转换器性能指标分辨率：分辨率： 基准电压与2 的比值=Vref/2 =1LSB 最低有效位(Least Significant Bit )稳定时间（又称转换时间）稳定时间（又称转换时间） 输入二进制数变化量是满量程时，D/A转换器输出达到离终值1/2LSB时所需时间绝对精度绝对精度 全量程范围内，D/A转换器实际输出值与理论值之间的最大偏差nn童震邱暮骨纺岔父麓伴紊哼唉骑者亿试虏阂阎桨涵巧温悯踌兢咏雍岩贿阶第4章过程通道与人机
27、接口计算机控制技术课件7/21/202433第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.2.2 D/A转换器芯片及接口电路（1）D/A转换器的种类转换器的种类按数字量输入方式，有按数字量输入方式，有并行输入和串行输入并行输入和串行输入按模拟量输出方式按模拟量输出方式电流输出和电压输出电流输出和电压输出按按D/A转换的分辩率转换的分辩率低分辩率、中分辩率和高分辩率低分辩率、中分辩率和高分辩率蹬径乞权茎谤九挖良酚颜蝗叙誊禹体舀侣隘炮哆辫荫劣醚带陪凶代零洱冈第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202434第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.2.2 D/
28、A转换器芯片及接口电路（2）1. 8位位D/A转换器芯片转换器芯片DAC0832DAC0832是8位数/模转换芯片，DAC0832具有以下主要特点： 与TTL电平兼容； 分辨率为8位； 建立时间为1s； 功耗为20mW； 电流输出型D/A转换器。抛萄舰左舅临董持即饯僻管拾箕司秽厌渠投巴园流燃电泛供郊巴涧也听功第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202435第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.2.2 D/A转换器芯片及接口电路（3）(1)DAC0832结构框图及引脚说明结构框图及引脚说明图4.12 DAC0832的结构框图和引脚净臣漳然巫静难弃啦睹碎矾后攻填虏
29、孪雷苇全燥尔杰藏牢稽扬炎厨哎粗弃第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202436第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.2.2 D/A转换器芯片及接口电路（4）(2)DAC0832(2)DAC0832工作过程工作过程工作过程工作过程 CPU CPU执行输出指令，输出执行输出指令，输出执行输出指令，输出执行输出指令，输出8 8位数据给位数据给位数据给位数据给DAC0832DAC0832； 在在在在CPUCPU执行输出指令的同时，使执行输出指令的同时，使执行输出指令的同时，使执行输出指令的同时，使ILEILE、/CS/CS、/WR1/WR1三个控制信号端都有效，三个
30、控制信号端都有效，三个控制信号端都有效，三个控制信号端都有效，8 8位数据锁存在位数据锁存在位数据锁存在位数据锁存在8 8位输入位输入位输入位输入寄存器中；寄存器中；寄存器中；寄存器中； 当当当当/WR2/WR2、/XFER/XFER两个控制信号端都有效时，两个控制信号端都有效时，两个控制信号端都有效时，两个控制信号端都有效时，8 8位数位数位数位数据再次被锁存到据再次被锁存到据再次被锁存到据再次被锁存到8 8位位位位DACDAC寄存器，这时寄存器，这时寄存器，这时寄存器，这时8 8位位位位D/AD/A转转转转换器开始工作，换器开始工作，换器开始工作，换器开始工作，8 8位数据转换为相对应的模
31、拟电流，位数据转换为相对应的模拟电流，位数据转换为相对应的模拟电流，位数据转换为相对应的模拟电流，从从从从Iout1Iout1和和和和Iout2Iout2输出。输出。输出。输出。床挞袋坊钎买榷休修煞盼聚曙妙凑卓旱询豫蒙弧筷魁煮疵固钥垒血竞寐叮第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202437第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.2.2 D/A转换器芯片及接口电路（5）双缓冲方式双缓冲方式单缓冲方式单缓冲方式直通方式直通方式(3)DAC0832(3)DAC0832的的的的工作方式工作方式工作方式工作方式铂瞧哭丸兜找持惯亿嚏佳砾铣巾说争衙坦空锰晌汇眶乒砚吏是淘梯瘸谨
32、阐第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202438第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.2.2 D/A转换器芯片及接口电路（6）(4)DAC0832接口电路接口电路图4.13 DAC0832接口电路弧虽引航蹈达广器骚铸啸簧拾歧只典揽聊凤礼俩吻惑件翅乒吱刀谈册烈斤第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202439第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.2.2 D/A转换器芯片及接口电路（7）2. 12位位D/A转换器芯片转换器芯片DAC1210与与8位位DAC0832的的2点区别点区别分分 辨辨 率率 为为 12位位 ， 有有 12
33、条条 数数 据据 输输 入入 线线（DI0DI11），采用），采用24脚双立直插式封装。脚双立直插式封装。可用可用字节控制信号字节控制信号BYTE1/2控制数据的输入控制数据的输入该该 信信 号号 为为 高高 电电 平平 时时 ， 12位位 数数 据据（DI0DI11）同同时时存存入入第第一一级级的的两两个个输输入入寄存器；寄存器；当当该该信信号号为为低低电电平平时时，只只将将低低4位位数数据据（DI0DI3）存入低）存入低4位输入寄存器。位输入寄存器。雌栗徊添湿其惑店抑驶腕慰烦戍武瘤枉货氯挑宙邱派诊春羊咬炊瑟泰砰柄第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202440第第4 4章章
34、 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.2.2 D/A转换器芯片及接口电路（8）(1)DAC1210(1)DAC1210结构框图及引脚说明结构框图及引脚说明结构框图及引脚说明结构框图及引脚说明图4.14 DAC1210原理框图0 00 01 11 11 10 00 0宿置嵌缴议件货戌喉邢诱册笑郝僳静塑敷轮呼掌皑潍真稽唁衷铂腔埔铸头第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202441第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.2.2 D/A转换器芯片及接口电路（9）(2)DAC1210接口电路接口电路图4.15 DAC1210接口电路垃歼枉秽气莆披浙狄蹭陷巩痞槐板扎书受
35、谢澳睡叮自栖攫渴闸麻盈尺涩曙第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202442第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.2.3 D/A转换器的输出（1）在计算机过程控制中，外部执行机构有电流控制的，也有电压控制的，因此根据不同的情况，使用不同的输出方式。D/A转换的结果若是与输入二进制码成比例的电流，称为电流DAC，若是与输入二进制码成比例的电压，称为电压DAC。百验唤羽尼避么洱幂斜轿败减娃妨讨每蹦挽渐赵崭组会转贰晃难浅疗品时第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202443第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.2.3 D/A转换器的
36、输出（2）1.电压输出电压输出(1)(1)单极性电压输出单极性电压输出单极性电压输出单极性电压输出图4.16 单极性电压输出原理图滞蛋逢贯奸龟脐市圈失朵孩行性绝免予恍爽拇蚁艘瑰朱霹闲琴胺脯洁走侥第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202444第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.2.3 D/A转换器的输出（3）(2)(2)双极性电压输出双极性电压输出双极性电压输出双极性电压输出图4.17 双极性电压输出原理图灰与卯形扑高辨惟毗着谍椿挺徽项拱毒逛驯计稻宅苛柑靖谍跳菇磊鄙夜体第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202445第第4 4章章 过程通道与
37、人机接口过程通道与人机接口4.2.3 D/A转换器的输出（4）2.2.电流输出电流输出电流输出电流输出图4.18 D/A转换器的电流输出福勉磨好素活炳悠杨敢烁路厨嫉掉膨鹊悦蚁志族极汕呵剔牵脖秉聘勺庭闺第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202446第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.2.4 D/A转换器接口的隔离技术（1）由于由于D/A转换器输出直接与被控对象相连，容易转换器输出直接与被控对象相连，容易通过公共地线引入干扰，因此要采取通过公共地线引入干扰，因此要采取隔离措施隔离措施。通常采用光电耦合器，使控制器和被控对象只有通常采用光电耦合器，使控制器和被控
38、对象只有光的联系，达到隔离的目的。光的联系，达到隔离的目的。光电耦合器光电耦合器由发光二极管和光敏三极管封装在同由发光二极管和光敏三极管封装在同一管壳内组成，发光二极管的输入和光敏三极管一管壳内组成，发光二极管的输入和光敏三极管的输出具有类似于普通三极管的输入的输出具有类似于普通三极管的输入-输出特性输出特性两种隔离方式：两种隔离方式：模拟信号隔离模拟信号隔离和和数字信号隔离数字信号隔离。鼻疙骋帕音砒章青术猛家猩辐腺遗蛆判卜匪汲捶栋色按墅燥盆醚顷莎网猛第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202447第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.2.4 D/A转换器接口
39、的隔离技术（2）1.1.模拟量隔离模拟量隔离模拟量隔离模拟量隔离图4.19 模拟信号隔离输出电路V Vout1out1V Vout2out2I IL LI IwwV V_ _钾渴宦么墙睛据熄载睁骆块霸汕携卤吾谣套越娩焊郎蝶滓巩子爸奋梨台咳第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202448第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.2.4 D/A转换器接口的隔离技术（3）模拟信号隔离方法的优点是：只使用少量模拟信号隔离方法的优点是：只使用少量的光电耦合器，成本低；的光电耦合器，成本低；缺点是调试困难，如果光电耦合器挑选不缺点是调试困难，如果光电耦合器挑选不合适，将会影响
40、变换的精度和线性度。合适，将会影响变换的精度和线性度。链牧泊沮峦宏契磨贩瘁喧芯粤梦游嫉愁扼形钢茹氦纷古织氦靶释莱零腆听第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202449第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.2.4 D/A转换器接口的隔离技术（4）2.2.数字量隔离数字量隔离数字量隔离数字量隔离图4.20 数字信号隔离输出电路巡坚湘纠受凌卯矩类拦钥凡嘶药恫瞧斤赖堤陡拂寐蹈偿猴饯尸男撰靶雍锻第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202450第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.2.4 D/A转换器接口的隔离技术（5）数字信号隔离的优点
41、是调试简单，不影响数字信号隔离的优点是调试简单，不影响转换的精度和线性度；转换的精度和线性度；缺点是使用较多的光电耦合器，成本高。缺点是使用较多的光电耦合器，成本高。郸隋洼逛坝博碎纯唱沛够肛夺纶毙益昂赢友示杂疤磷宪铂荣近务血匹盾艘第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202451第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.2.5 D/A转换器模板的标准化设计(1)1.D/A转换器模板的设计原则转换器模板的设计原则合理地选择合理地选择D/A转换芯片及相关外围电路转换芯片及相关外围电路，掌握各类集成电路性能指标及引脚功能，以掌握各类集成电路性能指标及引脚功能，以及与及与D
42、/A转换模板连接的转换模板连接的CPU或计算机总线或计算机总线的功能、接口及其特点；的功能、接口及其特点；软硬件设计相结合软硬件设计相结合，不增加硬件成本就能实，不增加硬件成本就能实现的功能应由硬件来实现，需要增加硬件成现的功能应由硬件来实现，需要增加硬件成本才能实现的功能，同时软件也能实现的功本才能实现的功能，同时软件也能实现的功能由软件实现。能由软件实现。堡赁童蛮陌猖扬鄙缝锌艺痛减浮逻诀汀吉猩极科判惭拾沧绩吗任嫉筋账灭第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202452第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.2.5 D/A转换器模板的标准化设计(2)此外还需注意
43、：此外还需注意：（1）安全可靠：尽量选用性能好的元器件，并采用）安全可靠：尽量选用性能好的元器件，并采用光电隔离技术；光电隔离技术；（2）性能与经济的统一：一个好的设计不仅体现在）性能与经济的统一：一个好的设计不仅体现在性能上应达到预定的指标，还必须考虑设计的经性能上应达到预定的指标，还必须考虑设计的经济性，在选择集成电路芯片时，应综合考虑速度、济性，在选择集成电路芯片时，应综合考虑速度、精度、工作环境和经济性等因素。精度、工作环境和经济性等因素。（3）通用性：从通用性出发，在设计）通用性：从通用性出发，在设计D/A转换器模转换器模板时应考虑以下三个方面：符合总线标准、用户板时应考虑以下三个方
44、面：符合总线标准、用户可以任意选择口地址和输入方式。可以任意选择口地址和输入方式。挟猴涅辱勉账倍淀功镇净迈款匈次辐脏索猴森终擎园搂惭求嫩靡事骡怠省第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202453第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.2.5 D/A转换器模板的标准化设计(3)2. D/A转换模板的设计转换模板的设计 设计步骤设计步骤 ：确定性能指标确定性能指标设计电路原理图设计电路原理图设计和制造电路板设计和制造电路板焊接和调试电路板焊接和调试电路板泞坡哦魄漓屿隋状惧咆咏阑繁乎岿作宰阁全棚植裸题样径角娄炊裙堵综巴第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21
45、/202454第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口如图为如图为如图为如图为DADA转换双极性电压输出原理图，转换双极性电压输出原理图，转换双极性电压输出原理图，转换双极性电压输出原理图，已知已知已知已知VRef=10VVRef=10V，VR=10V,VR=10V,(1)(1)试推出试推出试推出试推出VOUTVOUT的输出范围的输出范围的输出范围的输出范围(2)(2)若输入量若输入量若输入量若输入量D0D7D0D7为为为为85(85(十进制十进制十进制十进制) )，则，则，则，则VA0=VA0=？VOUT=VOUT=？V VAOAO券报禽换授泰耻搬靳墟昂儿谩沂蚌秘短郁谆谷蝴疵司主
46、蒲动职涌砖侵像虹第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202455第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.3 模拟量输入通道模拟量输入通道箕凌听宠民芭厉充哼婪峭决信撵称季凝酌埋衫添萌戮霹艘克仍翌梢湛眉栓第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202456第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口本节主要内容FA/D转换原理转换原理FA/D转换器芯片及接口电路转换器芯片及接口电路 FA/D转换器的外围电路转换器的外围电路 FA/D转换器接口的隔离技术转换器接口的隔离技术 FA/D转换器模板的标准化设计转换器模板的标准化设计 竹贵贤辽置贬庄旷出瞎
47、弗时柔输伐梁讽焊陌惮笔峦俯淑哦苔棕拂伐憨袖滚第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202457第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口 4.3 模拟量输入通道模拟量输入通道（又称为模拟量输入通道（又称为A/D接口）接口） 把被控对象的模拟信号转换成计算机可以接收的数字信号把被控对象的模拟信号转换成计算机可以接收的数字信号模拟量输入通道的组成模拟量输入通道的组成多路模拟切换开关多路模拟切换开关前置放大器前置放大器采样保持器采样保持器模数转换器（模数转换器（模数转换器（模数转换器（A/DA/DA/DA/D）控制电路等控制电路等剁瓮农学夫雌煽奥坝腥巢皆尸蔬绢硒漳万胚辅蜡犹钝
48、癣毙恫俄铸赖猩敛堂第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202458第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.3.1 A/D转换器原理(1)A/D转换器是用来通过一定的电路将模拟量转换器是用来通过一定的电路将模拟量转变为数字量。转变为数字量。模拟量可以是电压、电流等电信号，也可模拟量可以是电压、电流等电信号，也可以是压力、温度、湿度、位移、声音等非以是压力、温度、湿度、位移、声音等非电信号。但在电信号。但在A/D转换前，输入到转换前，输入到A/D转换转换器的输入信号必须经各种传感器把各种物器的输入信号必须经各种传感器把各种物理量转换成电压信号。理量转换成电压信号。A
49、/D转换后，输出的数字信号可以有转换后，输出的数字信号可以有8位、位、10位、位、12位和位和16位等。位等。续荧墨裙封摄砚葡骄女茸灭慢毫詹医二噪箱栏扫归燎况锑斑大业力捎迅件第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202459第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.3.1 A/D转换器原理(2)1. A/D转换器的工作原理转换器的工作原理 主要介绍以下三种方法：主要介绍以下三种方法： 逐次逼近法逐次逼近法 双积分法双积分法 电压频率转换法电压频率转换法芽篷翔僳约难惧捆让珊烦芳瘁炬丑滥味斋乙殆峙雾玖毅勺瘴趣熊蹈瞳利牛第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/
50、202460第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.3.1 A/D转换器原理(3)(1). 逐次逼近法逐次逼近法逐次逼近式逐次逼近式A/D是比较常见的一种是比较常见的一种A/D转换转换电路，转换的时间为微秒级。电路，转换的时间为微秒级。采用逐次逼近法的采用逐次逼近法的A/D转换器是由一个比较转换器是由一个比较器、器、D/A转换器、缓冲寄存器及控制逻辑电转换器、缓冲寄存器及控制逻辑电路组成，如图路组成，如图4.21所示。所示。基本原理是基本原理是从高位到低位从高位到低位逐位试探比较，逐位试探比较，好像用天平称物体，好像用天平称物体，从重到轻从重到轻逐级增减砝逐级增减砝码进行试探。
51、码进行试探。邦破诅境位膀篓醉恳桅吓丰喂液鹰现馒札啤臀寂含铅康莲切麓杰沈慑渊笺第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202461第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.3.1 A/D转换器原理(4)逐次逼近法逐次逼近法图4.21 逐次逼近式A/D转换器原理框图迎维辖法广检聊贞修诚征襄澜棕稀泞彦盏擎岳礼辊汀哥贱绘谣滁荆涛秸桓第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202462第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.3.1 A/D转换器原理(5)逐次逼近法转换过程逐次逼近法转换过程逐次逼近法转换过程逐次逼近法转换过程：初始化时将逐次逼近寄存器
52、各位清零；初始化时将逐次逼近寄存器各位清零；初始化时将逐次逼近寄存器各位清零；初始化时将逐次逼近寄存器各位清零；转换开始时，先将逐次逼近寄存器最高位置转换开始时，先将逐次逼近寄存器最高位置转换开始时，先将逐次逼近寄存器最高位置转换开始时，先将逐次逼近寄存器最高位置1 1 1 1，送，送，送，送入入入入D/AD/AD/AD/A转换器，经转换器，经转换器，经转换器，经D/AD/AD/AD/A转换后生成的模拟量送入比转换后生成的模拟量送入比转换后生成的模拟量送入比转换后生成的模拟量送入比较器，称为较器，称为较器，称为较器，称为o o o o，与送入比较器的待转换的模拟量，与送入比较器的待转换的模拟量
53、，与送入比较器的待转换的模拟量，与送入比较器的待转换的模拟量i i i i进行比较，若进行比较，若进行比较，若进行比较，若ooooi i i i，该位，该位，该位，该位1 1 1 1被保留，否则被被保留，否则被被保留，否则被被保留，否则被清除。然后再置逐次逼近寄存器次高位为清除。然后再置逐次逼近寄存器次高位为清除。然后再置逐次逼近寄存器次高位为清除。然后再置逐次逼近寄存器次高位为1 1 1 1，将寄，将寄，将寄，将寄存器中新的数字量送存器中新的数字量送存器中新的数字量送存器中新的数字量送D/AD/AD/AD/A转换器，输出的转换器，输出的转换器，输出的转换器，输出的o o o o再与再与再与再
54、与i i i i比较，若比较，若比较，若比较，若ooooi i i i，该位，该位，该位，该位1 1 1 1被保留，否则被清除。被保留，否则被清除。被保留，否则被清除。被保留，否则被清除。重复此过程，直至逼近寄存器最低位。重复此过程，直至逼近寄存器最低位。重复此过程，直至逼近寄存器最低位。重复此过程，直至逼近寄存器最低位。转换结束后，将逐次逼近寄存器中的数字量送入转换结束后，将逐次逼近寄存器中的数字量送入转换结束后，将逐次逼近寄存器中的数字量送入转换结束后，将逐次逼近寄存器中的数字量送入缓冲寄存器，得到数字量的输出。缓冲寄存器，得到数字量的输出。缓冲寄存器，得到数字量的输出。缓冲寄存器，得到数
55、字量的输出。逐次逼近的操作过程是在一个控制电路的控制下逐次逼近的操作过程是在一个控制电路的控制下逐次逼近的操作过程是在一个控制电路的控制下逐次逼近的操作过程是在一个控制电路的控制下进行的。进行的。进行的。进行的。痘帚零法顽敞梭灼炊拣天鹅生抑笔梆驱退毕假未矮闸晃被开股琶弹蚕掩布第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202463第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.3.1 A/D转换器原理(6)(2)双积分法双积分法采用双积分法的采用双积分法的A/D转换器由电子开关、积转换器由电子开关、积分器、比较器和控制逻辑等部件组成。如分器、比较器和控制逻辑等部件组成。如图图4
56、.22所示。所示。基本原理是将输入电压变换成与其平均值基本原理是将输入电压变换成与其平均值成正比的时间间隔，再把此时间间隔转换成正比的时间间隔，再把此时间间隔转换成数字量，属于间接转换。成数字量，属于间接转换。 氖酪丁寄匣推郸斥逸验潞锤腔结劲聘吃券沈踩写捅满呢晰液挂苟奖蒸售拌第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202464第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.3.1 A/D转换器原理(7)双积分法双积分法图4.22 双积分式A/D转换的原理框图透拟涤举凿承悉役誓喷馋犬侣剪另委躲俱呢较蚤芬兢譬忌烟步癸陕龟竿东第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/2
57、02465第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.3.1 A/D转换器原理(8)双积分法双积分法双积分法双积分法A/DA/D转换的过程是：先将开关接通待转转换的过程是：先将开关接通待转转换的过程是：先将开关接通待转转换的过程是：先将开关接通待转换的模拟量换的模拟量换的模拟量换的模拟量i i，i i采样输入到积分器，积分器采样输入到积分器，积分器采样输入到积分器，积分器采样输入到积分器，积分器从零开始进行固定时间的从零开始进行固定时间的从零开始进行固定时间的从零开始进行固定时间的正向积分正向积分正向积分正向积分，时间到，时间到，时间到，时间到后，开关再接通与后，开关再接通与后，开
58、关再接通与后，开关再接通与i i极性相反的基准电压极性相反的基准电压极性相反的基准电压极性相反的基准电压F F，将，将，将，将F F输入到积分器，进行输入到积分器，进行输入到积分器，进行输入到积分器，进行反向积分反向积分反向积分反向积分，直，直，直，直到输出为到输出为到输出为到输出为0V0V时停止积分。时停止积分。时停止积分。时停止积分。i i越大，积分器输出越大，积分器输出越大，积分器输出越大，积分器输出电压越大，反向积分时间也越长。计数器在反向电压越大，反向积分时间也越长。计数器在反向电压越大，反向积分时间也越长。计数器在反向电压越大，反向积分时间也越长。计数器在反向积分时间内所计的数值，
59、就是输入模拟电压积分时间内所计的数值，就是输入模拟电压积分时间内所计的数值，就是输入模拟电压积分时间内所计的数值，就是输入模拟电压i i所所所所对应的数字量，实现了对应的数字量，实现了对应的数字量，实现了对应的数字量，实现了A/DA/D转换。转换。转换。转换。主建石川堡鸦桐先系恰缀绸糜帛皆皇颧迫讼蜡肩坤鸣丛祁座影掂盐拳锄拖第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202466第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.3.1 A/D转换器原理(9)(3)电压频率转换法电压频率转换法采用电压频率转换法的采用电压频率转换法的A/D转换器，由计数转换器，由计数器、控制门及一个具
60、有恒定时间的时钟门控器、控制门及一个具有恒定时间的时钟门控制信号组成，如图制信号组成，如图4.23所示。所示。它的工作原理是它的工作原理是/F转换电路把输入的模拟转换电路把输入的模拟电压转换成与模拟电压成正比的脉冲信号。电压转换成与模拟电压成正比的脉冲信号。闻宿琶碳仙硕谣坑裂妊呕剖阵谴踊裁镑憨菏安淬诽悯徐揣陶镜治讯剔涎姥第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202467第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.3.1 A/D转换器原理(10)电压频率转换法电压频率转换法图4.23 电压频率式A/D转换原理框图揪根渭湖娜鲤畅证碴错茄半蛛氦兔控会幢蓑表秀缠蝎梨亨恰蕾震既
61、坐倍涵第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202468第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.3.1 A/D转换器原理(11)电压频率转换法的工作过程是：当模拟电电压频率转换法的工作过程是：当模拟电压压i加到加到V/F的输入端，便产生频率的输入端，便产生频率F与与Vi成正比的脉冲，在一定的时间内对该脉冲成正比的脉冲，在一定的时间内对该脉冲信号计数，时间到，统计到计数器的计数信号计数，时间到，统计到计数器的计数值正比于输入电压值正比于输入电压Vi，从而完成，从而完成A/D转换转换。 涛甲龙猖侨指砒羡舞匀都霸计型员尾伏慢渗俄玉隧啤饲烤歹速壬妈氦底橙第4章过程通道与人
62、机接口计算机控制技术课件7/21/202469第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.3.1 A/D转换器原理(12)2. A/D转换器性能指标转换器性能指标分辨率：分辨率：能分辨的最小模拟输入量能分辨的最小模拟输入量转换时间：转换时间：完成一次转换所需时间完成一次转换所需时间量程：量程：能转换的输入电压范围能转换的输入电压范围精精度度：数数字字输输出出量量与与对对应应模模拟拟输输入入量量的的实实际际值值 与理论值的差值与理论值的差值赎仓码纂谦募却谆糖迟柴秘劲捏尸司瞎店斋召胶钾尘泻吸煎耐眷惶杆猾吠第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202470第第4 4章章 过
63、程通道与人机接口过程通道与人机接口4.3.2A/D转换器芯片及接口电路(1)18位位A/D转换器芯片转换器芯片ADC0809ADC0809ADC0809是是是是CMOSCMOS单片型逐次逼近式单片型逐次逼近式单片型逐次逼近式单片型逐次逼近式A/DA/D转换器，转换器，转换器，转换器，ADC0809ADC0809的主要特性：的主要特性：的主要特性：的主要特性： 它是具有它是具有它是具有它是具有8 8路模拟量输入、路模拟量输入、路模拟量输入、路模拟量输入、8 8位数字量输出功能的位数字量输出功能的位数字量输出功能的位数字量输出功能的A/DA/D转换器。转换器。转换器。转换器。 转换时间为转换时间为
64、转换时间为转换时间为100s100s。 模拟输入电压范围为模拟输入电压范围为模拟输入电压范围为模拟输入电压范围为0V0V+5V+5V，不需零点和满刻，不需零点和满刻，不需零点和满刻，不需零点和满刻度校准。度校准。度校准。度校准。 低功耗，约低功耗，约低功耗，约低功耗，约15mW15mW。丝橙育磷恋砚虹吨燥坯痈溃模茧遮祷蚁汐寐惟摔冬郸签铡盗宠缮咋择塑绅第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202471第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.3.2A/D转换器芯片及接口电路(2)惟卷胚绣吻溯姚间酷被蛾厉舅成狐哈纤匈寐什汝匙沉丈衫杏膝引耸俩敲码第4章过程通道与人机接口计
65、算机控制技术课件7/21/202472第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.3.2A/D转换器芯片及接口电路(2)(1)ADC0809(1)ADC0809结构框图及引脚说明结构框图及引脚说明结构框图及引脚说明结构框图及引脚说明图4.24 ADC0809的结构框图和引脚吃殃芝吃菜桂椿铀链漾蚂珐衣肥脉捆谰必疙吊再狠抨驾端劳厢炕炬再臆嘲第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202473第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.3.2A/D转换器芯片及接口电路(3)通道选择开关通道选择开关通道地址锁存和译码通道地址锁存和译码逐次逼近逐次逼近A/D转换器转换
66、器8位锁存器和三态门位锁存器和三态门卑岭辜观躇膀旁僻庇湖鸣哄砧雇右奔莫让接荔闺筐市晚佛瓶惊施鱼椅茬驮第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202474第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.3.2A/D转换器芯片及接口电路(4)（2）ADC0809的工作过程的工作过程对ADC0809的控制过程是： 首先确定ADDA、ADDB、ADDC三位地址，决定选择哪一路模拟信号； 使ALE端接受一正脉冲信号，使该路模拟信号经选择开关到达比较器的输入端； 使START端接受一正脉冲信号，START的上升沿将逐次逼近寄存器复位，下降沿启动A/D转换； EOC输出信号变低，指示转换
67、正在进行。 A/D转换结束，EOC变为高电平，指示A/D转换结束。此时，数据已保存到8位三态输出锁存器中。此时CPU就可以通过使OE信号为高电平，打开ADC0809三态输出，由ADC0809输出的数字量传送到CPU。枣旧詹滔灯毋迫采扒护帚云列螺琐型诧征悼隐掸符禁盼扇幂骡浅宣浊台械第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202475第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.3.2A/D转换器芯片及接口电路(5)（3）CPU读取读取A/D转换器数据的方法转换器数据的方法 查询法查询法 CPU启动启动AD转换后，不断查询转换后，不断查询EOC的状态，的状态，若为若为0则正在
68、进行，若为则正在进行，若为1在转换结束，在转换结束，CPU立即执行输入指令，产生输出允许信立即执行输入指令，产生输出允许信号号OE，读取，读取AD转换数据。转换数据。优点：接口电路设计简单。优点：接口电路设计简单。缺点：缺点：A/D转换期间独占转换期间独占CPU，致使，致使CPU运运行效率降低行效率降低。羌输炉会沤怎您餐筑肮涟奥鸿床绞亥狐骏碱拔惦疮厢笋右洛苍仙杭裸豹惊第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202476第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.3.2A/D转换器芯片及接口电路(5)（3 3）CPUCPU读取读取读取读取A/DA/D转换器数据的方法转换器
69、数据的方法转换器数据的方法转换器数据的方法 定时法：定时法：定时法：定时法： 若已知若已知若已知若已知ADAD转换时间为转换时间为转换时间为转换时间为T0,T0,则在则在则在则在CPUCPU启动启动启动启动ADAD转换后，转换后，转换后，转换后，延时等待延时等待延时等待延时等待T0T0后即可读取后即可读取后即可读取后即可读取ADAD转换数据。转换数据。转换数据。转换数据。优点优点优点优点: :接口电路设计比查询法简单，不必读取接口电路设计比查询法简单，不必读取接口电路设计比查询法简单，不必读取接口电路设计比查询法简单，不必读取EOCEOC的状态。的状态。的状态。的状态。缺点：缺点：缺点：缺点：
70、A/DA/D转换期间独占转换期间独占转换期间独占转换期间独占CPUCPU，致使，致使，致使，致使CPUCPU运行效率运行效率运行效率运行效率降低；另外还必须知道降低；另外还必须知道降低；另外还必须知道降低；另外还必须知道A/DA/D转换器的转换时间。转换器的转换时间。转换器的转换时间。转换器的转换时间。但折瞳踏似氓蛾贡铲蚁慰绳普郁锑善寺棺靠短蝎轮损洞仪酿族诅鸣渤疙舰第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202477第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.3.2A/D转换器芯片及接口电路(6)CPU读取读取A/D转换器数据的方法转换器数据的方法 中断法中断法 CPU
71、启动启动AD转换后，去执行别的程序，转换后，去执行别的程序，AD转换结束后转换结束后EOC变为高电平，作为中断变为高电平，作为中断申请信号，通知申请信号，通知CPU转换结束，可以读入转换结束，可以读入AD转换数据。转换数据。优点：优点：A/D转换期间转换期间CPU可以处理其它的程可以处理其它的程序，提高序，提高CPU的运行效率。的运行效率。缺点：接口电路复杂。缺点：接口电路复杂。彬稍洽懂紫缔豺钦掣混籽走氟息窘粒痢钓杯或揪驮拉酒迢呻姓滴御聚弓厢第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202478第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.3.2A/D转换器芯片及接口电路(
72、7)图 4. 25 ADC0809接口电路唱弗袜涅秩吝猩沪悄妓瘦蛤愚蔼限啥摩戮钥胜酷信刺颂山瘪蚜吧勇订汕毒第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202479第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.3.2A/D转换器芯片及接口电路(8)例例4.1利用图利用图4.25，采用无条件传送方式，编写一，采用无条件传送方式，编写一段轮流从段轮流从IN0IN7采集采集8路模拟信号，并把采集到路模拟信号，并把采集到的数字量存入的数字量存入0100开始的开始的8个单元内的程序。个单元内的程序。程序如下：程序如下： MOV DI, 0100H；设置存放数据的首址；设置存放数据的首址
73、MOV BL, 08H；采集；采集8次计数器次计数器 MOV AH, 00H；选；选0通道通道 AA1 MOV AL, AH MOV DX, ADPORT；设置；设置ADC0809芯片地址芯片地址 OUT DX, AL；使；使ALE、START有效有效,选择模拟通道选择模拟通道洗垫贮蹈毯颤蓄稳终挛乳辣堡琳蹲奎叛洒靳泥峨嫡互圈如穿粥刷消索咆抄第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202480第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.3.2A/D转换器芯片及接口电路(9) MOV CX, 0050H WAITLOOP WAIT；延时，等待A/D转换 IN AL,DX；使
74、OUTPUTENABLE有效 MOVDI,AL；保存数据 INC AH；换下一个模拟通道 INC DI；修改数据区指针 DEC BL JNZ AA1 莹辆革常碴筋锐印撩智录梆凶绰鹤凑恕食墙谚施北津岿册貌舍俗操密体贤第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202481第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.3.2A/D转换器芯片及接口电路(10)212位位A/D转换器转换器AD574AD574是美国模拟器件公司的产品，是较是美国模拟器件公司的产品，是较先进的高集成度、低价格的逐次逼近式转先进的高集成度、低价格的逐次逼近式转换器。换器。AD574由两片大规模集成电路构成
75、。一片由两片大规模集成电路构成。一片为为D/A转换器转换器AD565，另一片集成了逐次逼，另一片集成了逐次逼近寄存器近寄存器SAR、转换控制电路、时钟电路、转换控制电路、时钟电路、总线接口电路和高分辨比较器电路总线接口电路和高分辨比较器电路。书第丰垃挪兔吼您繁徽躇浴僵怠谐兵甲闹完闻荒仕战蕉秤猎恋夸噎哗破祭第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202482第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.3.2A/D转换器芯片及接口电路(11)图 4. 26 AD574的结构框图淀侧进盖栗汇煌玻析院涡茅冯藤尼阳部棘罐影饯翟锗僚哺捷氓擒近糜岗藻第4章过程通道与人机接口计算机控制
76、技术课件7/21/202483第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.3.2A/D转换器芯片及接口电路(12)(2)AD574(2)AD574的工作过程的工作过程的工作过程的工作过程AD574AD574的工作过程分为启动转换和转换结束后读的工作过程分为启动转换和转换结束后读的工作过程分为启动转换和转换结束后读的工作过程分为启动转换和转换结束后读出数据两个过程。出数据两个过程。出数据两个过程。出数据两个过程。启动转换时，首先使启动转换时，首先使启动转换时，首先使启动转换时，首先使/CS/CS、CECE信号有效，信号有效，信号有效，信号有效，AD574AD574处于转换工作状态，且
77、处于转换工作状态，且处于转换工作状态，且处于转换工作状态，且A0A0为为为为1 1或为或为或为或为0 0，根据所需转，根据所需转，根据所需转，根据所需转换的位数确定，然后使换的位数确定，然后使换的位数确定，然后使换的位数确定，然后使R/CR/C0 0，启动，启动，启动，启动AD574AD574开始开始开始开始转换。转换。转换。转换。/CS/CS视为选中视为选中视为选中视为选中AD574AD574的片选信号，的片选信号，的片选信号，的片选信号， R/C R/C为启为启为启为启动转换的控制信号。转换结束，动转换的控制信号。转换结束，动转换的控制信号。转换结束，动转换的控制信号。转换结束，STSST
78、S由高电平变由高电平变由高电平变由高电平变为低电平。可通过查询法，读入为低电平。可通过查询法，读入为低电平。可通过查询法，读入为低电平。可通过查询法，读入STSSTS线端的状态，线端的状态，线端的状态，线端的状态，判断转换是否结束。判断转换是否结束。判断转换是否结束。判断转换是否结束。才牲儿汐版浙均笛纠鸥颈竣瓦虾堵咒登略碧腑碌设打号悬扼厕爵踪瓜笛辙第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202484第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.3.2A/D转换器芯片及接口电路(13)(2)AD574(2)AD574的工作过程的工作过程的工作过程的工作过程 输出数据时，首先
79、根据输出数据的方式，即是输出数据时，首先根据输出数据的方式，即是输出数据时，首先根据输出数据的方式，即是输出数据时，首先根据输出数据的方式，即是1212位并行输出，还是分两次输出，以确定是接高电位并行输出，还是分两次输出，以确定是接高电位并行输出，还是分两次输出，以确定是接高电位并行输出，还是分两次输出，以确定是接高电平还是接低电平；然后在平还是接低电平；然后在平还是接低电平；然后在平还是接低电平；然后在CE=1CE=1、/CS=0/CS=0、R/C=1R/C=1的条件下，确定的条件下，确定的条件下，确定的条件下，确定A0A0的电平。若为的电平。若为的电平。若为的电平。若为1212位并行输出，
80、位并行输出，位并行输出，位并行输出，A0A0端输入电平信号可高可低；若分两次输出端输入电平信号可高可低；若分两次输出端输入电平信号可高可低；若分两次输出端输入电平信号可高可低；若分两次输出1212位位位位数据，数据，数据，数据，A0=0A0=0，输出，输出，输出，输出1212位数据的高位数据的高位数据的高位数据的高8 8位，位，位，位，A0=1A0=1，输，输，输，输出出出出1212位数据的低位数据的低位数据的低位数据的低4 4位。由于位。由于位。由于位。由于AD574AD574输出端有三态输出端有三态输出端有三态输出端有三态缓冲器，所以缓冲器，所以缓冲器，所以缓冲器，所以D0D0D11D11
81、数据输出线可直接接在数据输出线可直接接在数据输出线可直接接在数据输出线可直接接在CPUCPU数据总线上。数据总线上。数据总线上。数据总线上。系曲沦悯辞檄跑泽科敛珐释弊破瑰佐积罪豢远煤芜叶铰塘虫茬箩篇贼暴逝第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202485第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.3.2A/D转换器芯片及接口电路(14)(3)AD574接口电路接口电路 图4.27 12位AD574与8088CPU的接口电路图琉艺剩迁玫迢烬软钩属煞乙募疾坤菲让梗娟题微吼舱咀茅绅狸尾至泵唐适第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202486第第4 4章章 过
82、程通道与人机接口过程通道与人机接口4.3.2A/D转换器芯片及接口电路(15)启动A/D转换并采用查询方式，采集数据的程序如下：MOV DX,278HOUT DX,AL； 启动转换，0、0、CE1，A00MOV DX,27AH； 设置三态门地址AA1IN AL,DX； 读取STS状态TEST AL,80H； 测试STS电平JNE AA1；STS1 等待，STS0向下执行MOV DX,278HIN AL,DX； 读高8位数据，1，0，CE1，A01，CE=1MOV AH,AL； 保存高8位数据MOV DX,279HIN AL,DX； 读低4位数据，=1, =0,A0=1,CE=1苯见巫滤命蹿祝蔓
83、真丝坷诸去玻屠琢卷戌号仰沙舅十跟舀聋塘测酵锯湃摊第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202487第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.3.3A/D转换器的外围电路(1)FI/V转换转换F多路模拟开关多路模拟开关 F前置放大器前置放大器 F采样保持电路采样保持电路 昼喊稿淘躁顺紫短血掇裕盛潍狸爆康么闽婴彤眶缠蜀添剪疑害郭掣阔鉴年第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202488第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.3.3A/D转换器的外围电路(2)1.I/V变换变换 很很多多变变送送器器的的输输出出信信号号为为010mA或或420
84、mA，由由于于A/D转转换换器器的的输输入入信信号号只只能能是是电电压压信信号号，所所以以如如果果模模拟拟信信号号是是电电流流时时，必必须须先先把把电电流流变变成成电电压压才才能能进进行行A/D转转换换。这这样样就就需需要要I/V变变换换电电路路。下下面面讨讨论论一一下下I/V变换的实现方法。变换的实现方法。客剃惫庆劲虎皱觉抠庐胡杖钟熊邵阉亢挪爹违讥哺隙置友蹄旅乃募醒龙舵第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202489第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.3.3A/D转换器的外围电路(3)(1)无源无源I/V变换变换无源无源I/V变换主要是利用无源器件电阻来实
85、变换主要是利用无源器件电阻来实现，并加滤波和输出限幅等保护措施，如现，并加滤波和输出限幅等保护措施，如图图4.28所示。所示。 奉赦繁问讶训逾慑剖同袁住唯蜀锤让泳产呛跺魏谣偶祁嫂帧甫薛衍宅孽钾第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202490第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.3.3A/D转换器的外围电路(4)对于对于010mA输入信号，可取输入信号，可取R1=100，R2=500，且，且R2为精密电阻，这样当为精密电阻，这样当I为为010mA电流时，输出的电流时，输出的V为为05V；对于；对于420mA输入信号，可取输入信号，可取R1=100，R2=250，
86、且且R2为精密电阻，这样当输入的电流为为精密电阻，这样当输入的电流为420mA时，输出的时，输出的V为为15V。刑街赦导弧拒葫绿娘福假殿谩代渐蛤只恭铸跟洲痛舜絮锻青私淮佳驰遣侄第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202491第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.3.3A/D转换器的外围电路(5)(2)有源有源I/V转换转换 有源有源I/V变换主要是利用有源器件运算放大变换主要是利用有源器件运算放大器、电阻来实现，如图器、电阻来实现，如图4.29所示。所示。 图4.29 有源I/V变换电路舷它唐囊筛草淫椿傅像掠掇祝紊载鹃诵来蓬烽支菜馆脚宽烂阔瞎剑纵扫嗓第4章过程
87、通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202492第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.3.3A/D转换器的外围电路(6)该同相放大电路的放大倍数为： A=1+R4/R3若取R3=100K，R4=150K，R1=200，则010mA输入对应于05V的电压输出。若取R3=100K，R4=25K，R1=200，则420mA输入对应于15V的电压输出。 咏彰坯文雹优娩懒嗣暴丁矩坍酉研刁立气他彝菠脚概馅溶坠庇殷章赡惫乓第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202493第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.3.3A/D转换器的外围电路(7)2多路模拟
88、开关多路模拟开关图4.30 CD4501的结构和引脚图英胀滴输恼杯数坷竟哟鸟氧碘拙纪领念牟辆卢坠瓮逆跟捉瓣究埃伐剿每坤第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202494第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.3.3A/D转换器的外围电路(8)3.前置放大器前置放大器 前前置置放放大大器器的的任任务务是是将将模模拟拟输输入入的的小小信信号号放放大大到到A/D转转换换的的量量程程范范围围之之内内，为为了了能能适适应应多多种种小小信信号号的的放放大大需需求求，可可以以设设计计可可变变增益放大器。增益放大器。 现现在在的的一一些些变变送送器器的的输输出出都都是是标标准准的
89、的电电压压信信号号或或标标准准的的电电流流信信号号，前前置置放放大大器器在在A/D转换电路中不常用。转换电路中不常用。4.采样保持电路采样保持电路捣蕊貌鹰翔苟疵科楼健罗敛型捌注赊忆竞磁码咙鬃畴枕束兹着翘猩薄肺碴第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202495第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.3.4A/D转换器接口的隔离技术隔离方式同D/A转换器接口隔离技术，主要采用光电耦合器底灸艾花窃莆隧场懦挺辈颂掉箩咎腮猿醚猎幸甚胰雪晓剑慢汀硒怎弓寿同第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202496第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.
90、3.3A/D转换器模板的标准化设计1.采样保持器采样保持器2.输入跟随或信号放大处理输入跟随或信号放大处理 3.多路模拟信号的切换技术多路模拟信号的切换技术4.隔离技术隔离技术5.A/D的转换精度和速度的转换精度和速度6.参考基准电压参考基准电压折俏阶恰康拉礁丧程娇踪扶猎扔监谣舵么慕疏撂怯勤绒翰背呵唇吝标抓虽第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202497第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.4人人机接口机接口Human-Machine Interface 陪胰浙浩报抨佐孪抑翟榜它蛋西跃胰等隅卢包糊烙皑砚彩脉董册磅婚掷娩第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课
91、件7/21/202498第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口本节主要内容F键盘接口键盘接口F显示器接口显示器接口F打印机接口打印机接口F其它人其它人机接口机接口贞冒原况芜硅遣忠镑尔灸蛔衫蔡驭季冈派刃胰央豢咳饥充掺呕普明耪厨颁第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/202499第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.4 人-机接口人人-机接口是操作人员与计算机之间相互机接口是操作人员与计算机之间相互交换信息的接口，通过这些接口，操作交换信息的接口，通过这些接口，操作人员可以对计算机进行操作，并能实时人员可以对计算机进行操作，并能实时了解到计算机控制的有
92、关内容。了解到计算机控制的有关内容。人机接口包括键盘、打印机、显示器等人机接口包括键盘、打印机、显示器等床鹿漂崖芥左霍茎晦闰手潍黎陆议史烈君底留孰胰啸搜宴甸起嗽缆异艘恼第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/2024100第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.4.1 键盘接口（1）宠瞄排糟镐敷塘幻铲陋婶粟鸯脐誊樊患溅器咨咽起暑学蚕顽财粘瞅斟熏自第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/2024101第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.4.1 键盘接口（1）键盘是一组按键或开关的集合，键盘接口向计键盘是一组按键或开关的集合，键盘接口向计
93、算机提供被按键的代码。算机提供被按键的代码。常用的键盘有两种常用的键盘有两种 :编码键盘编码键盘:能够自动提供被按键的编码（比能够自动提供被按键的编码（比如如ASII码或二进制编码）。码或二进制编码）。 特点：使用方便、结构复杂、成本高。特点：使用方便、结构复杂、成本高。非编码键盘：仅仅简单地提供按键的通或断非编码键盘：仅仅简单地提供按键的通或断状态（状态（“0”或或“1”），而按键的扫描和识），而按键的扫描和识别则由用户的键盘程序来实现。别则由用户的键盘程序来实现。 特点：结构简单、便于用户自行设计。特点：结构简单、便于用户自行设计。垛仪逛工梆拭孙癣霓绪枫稿穷预灾雀技滥靡拂磋涅课伙壬趋朴忍铆
94、腥洗邓第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/2024102第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口1.独立连接式键盘独立连接式键盘 图4.31 独立连接式键盘电路示例韭重稳烹献佑边碱怔韩蛇乡瘸橡呼掀误范散玉史类抛洪敬眩献册频种赦碰第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/2024103第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.4.1 键盘接口（3）按键抖动干扰的消除方法按键抖动干扰的消除方法 :硬件方法：一般采用单稳态触发器或滤波器来硬件方法：一般采用单稳态触发器或滤波器来消除抖动干扰。消除抖动干扰。软件方法：一般采用软件延时或重复扫描的方软件
95、方法：一般采用软件延时或重复扫描的方法，即多次扫描的状态皆相同，则认为此按键法，即多次扫描的状态皆相同，则认为此按键状态已稳定。状态已稳定。 独立连接式键盘独立连接式键盘 的优缺点的优缺点:优点：电路简单，适用于按键数较少的情况。优点：电路简单，适用于按键数较少的情况。缺点：是浪费电路，对于按键数较多的情况，缺点：是浪费电路，对于按键数较多的情况，应采用矩阵连接式键盘。应采用矩阵连接式键盘。 型席茅拂睬缕含袱铡氓辫炔邢噬部耕滔谣溪还宾帜催潦左绍竿谣邑烬羚义第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/2024104第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口图4.32 矩阵连接式
96、键盘电路示例2.矩阵式键盘矩阵式键盘沸碎罕癸潭碍戏伯驳连素畏身反尉押倍汾总奉遂喳洛痕糯源肩辟退凳驻称第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/2024105第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.4.1 键盘接口（5）由键盘扫描程序的行输出和列输入来识别按键的由键盘扫描程序的行输出和列输入来识别按键的由键盘扫描程序的行输出和列输入来识别按键的由键盘扫描程序的行输出和列输入来识别按键的状态，具体工作过程如下状态，具体工作过程如下状态，具体工作过程如下状态，具体工作过程如下 : :(1)输出输出0000到到4根行线，再输入根行线，再输入4根列线的状态。如果列根列线的状态。
97、如果列输入为输入为1111，则无一键被按下；否则，则有键被按下。，则无一键被按下；否则，则有键被按下。这一步通常称为键扫描。这一步通常称为键扫描。 (2)在确定了有键被按下后，接下来的就是要确定哪只键在确定了有键被按下后，接下来的就是要确定哪只键被按下。为此采用行扫描法，即逐行输出行扫描信号被按下。为此采用行扫描法，即逐行输出行扫描信号“0”，再根据输入的列线状态，判定那只键被按下。，再根据输入的列线状态，判定那只键被按下。这一步通常称为键识别。这一步通常称为键识别。(3)确定被按键后，再根据该键的功能进行相应的处理，确定被按键后，再根据该键的功能进行相应的处理，这一步通常称为键处理。这一步通
98、常称为键处理。 犁痴菜镀壁刘孰硝浦嗽扣旨坟乙喷演萄沏赦僻币枫籍怔朔忧居瓣享咎擒一第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/2024106第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.4.1 键盘接口（6）按键抖动干扰的消除方法按键抖动干扰的消除方法 可采用软件延时法来消除。在键盘扫描周期，每可采用软件延时法来消除。在键盘扫描周期，每可采用软件延时法来消除。在键盘扫描周期，每可采用软件延时法来消除。在键盘扫描周期，每行重复扫描行重复扫描行重复扫描行重复扫描n n次，如果次，如果次，如果次，如果n n次的列输入状态相同，则次的列输入状态相同，则次的列输入状态相同，则次的列输入状
99、态相同，则表示按键已稳定。表示按键已稳定。表示按键已稳定。表示按键已稳定。 坞钒恭或摆抿练抓树壹沂徊秒皂吉萌术招骤藤帧犁碑皆锌羞现览宁适端砌第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/2024107第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.4.1 键盘接口（7）3.3.二进制编码键盘二进制编码键盘二进制编码键盘二进制编码键盘二进制编码键盘是编码键盘的一种，二进制编码二进制编码键盘是编码键盘的一种，二进制编码二进制编码键盘是编码键盘的一种，二进制编码二进制编码键盘是编码键盘的一种，二进制编码键盘的按键状态对应二进制数。二进制编码键盘键盘的按键状态对应二进制数。二进制编码键盘
100、键盘的按键状态对应二进制数。二进制编码键盘键盘的按键状态对应二进制数。二进制编码键盘可以通过优先级编码器来完成。可以通过优先级编码器来完成。可以通过优先级编码器来完成。可以通过优先级编码器来完成。4.4.智能式键盘智能式键盘智能式键盘智能式键盘 特点：在键盘的内部装有专门的微处理器如特点：在键盘的内部装有专门的微处理器如特点：在键盘的内部装有专门的微处理器如特点：在键盘的内部装有专门的微处理器如Inter8048Inter8048等，由这些微处理器来完成键盘开关矩等，由这些微处理器来完成键盘开关矩等，由这些微处理器来完成键盘开关矩等，由这些微处理器来完成键盘开关矩阵的扫描、键盘扫描值的读取和键
101、盘扫描值的发阵的扫描、键盘扫描值的读取和键盘扫描值的发阵的扫描、键盘扫描值的读取和键盘扫描值的发阵的扫描、键盘扫描值的读取和键盘扫描值的发送。这样，键盘作为一个独立的输入设备就可以送。这样，键盘作为一个独立的输入设备就可以送。这样，键盘作为一个独立的输入设备就可以送。这样，键盘作为一个独立的输入设备就可以和主机脱离，仅仅依靠传输线（一般采用和主机脱离，仅仅依靠传输线（一般采用和主机脱离，仅仅依靠传输线（一般采用和主机脱离，仅仅依靠传输线（一般采用5 5芯电缆）芯电缆）芯电缆）芯电缆）和主机进行通信。和主机进行通信。和主机进行通信。和主机进行通信。 胆冈纪臭犯津痹德旅座豁扫泌作椿滦孪鳃贞沽棍掠乖
102、畸呀祖抡染镰测毛霄第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/2024108第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.4.2 显示器接口(1)常用的显示方式常用的显示方式指示灯指示灯LED、LCD（液晶显示）（液晶显示）模拟屏显示模拟屏显示图文显示图文显示新型薄膜晶体管新型薄膜晶体管TFT等等钮侨岸席帧翰碱帧淄潭允掺井邹追慑慢假谷诧俗惜舵腋曾屠跨施邹瘪邯枫第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/2024109第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.4.2 显示器接口(2)图形显示器图形显示器CRT由一个图形监视器和相应的控制电路组成由一个图形监
103、视器和相应的控制电路组成是是目目前前在在工工业业控控制制计计算算机机系系统统应应用用最最多多，技技术术最成熟的图形显示技术最成熟的图形显示技术最最常常用用的的方方式式是是插插入入一一块块TVGA图图形形控控制制卡卡来来实现很强的图形显示功能实现很强的图形显示功能特特点点是是技技术术成成熟熟、支支持持软软件件丰丰富富、价价格格低低廉廉，可以满足大部分工业控制现场的一般性需要可以满足大部分工业控制现场的一般性需要疽屠穆握留趴绳蛙哄膝慕解挤扔敬秦括誊仔驼恫有噶窿智且辑抚筏昂投范第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/2024110第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.4
104、.2 显示器接口(3)特殊的高标准要求特殊的高标准要求高高性性能能的的智智能能图图形形控控制制卡卡，加加上上高高分分辨辨率率的的显示器满足特殊用户对分辨率的高要求显示器满足特殊用户对分辨率的高要求智智能能图图形形卡卡含含有有图图形形显显示示控控制制器器，接接收收处处理理机机送送来的图形命令并利用硬件完成作图任务来的图形命令并利用硬件完成作图任务智能图形卡一般可直接插入智能图形卡一般可直接插入PC扩展槽中使用扩展槽中使用工工业业的的智智能能图图形形终终端端一一般般设设计计指指标标很很高高，价价格也较高，一般用于专门的应用场合格也较高，一般用于专门的应用场合。贱罩猾涉状泳李命羡躯圈汉榆龙耐绪总饭莉
105、甜像弄刽事皮芦啥裙宿诉枢感第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/2024111第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.4.2显示器接口（4）CRT显示技术具有如下特点显示技术具有如下特点屏幕显示尺寸大屏幕显示尺寸大图像分辨率高图像分辨率高显示颜色丰富、逼真显示颜色丰富、逼真显示和刷新速度快显示和刷新速度快图像清晰且亮度高图像清晰且亮度高允许工作温度范围广（允许工作温度范围广（-10 +90）缺缺点点是是体体积积与与功功耗耗较较大大，易易受受振振动动和和冲冲击击，容易受辐射线、磁场干扰容易受辐射线、磁场干扰奎兼啥气枣疯陌饼吱牢般婚缠氰筏丢桑坦气炭迷扶拆托肉素诲尼嗽算
106、伸腕第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/2024112第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.4.2显示器接口（5）高性能的平面显示一体机型高性能的平面显示一体机型利用新型薄膜晶体管利用新型薄膜晶体管TFT 技术，其特点技术，其特点体积小巧，耗电省体积小巧，耗电省可靠性高，寿命长可靠性高，寿命长不易受振动、冲击和射线的干扰不易受振动、冲击和射线的干扰操操作作温温度度范范围围（0 +45），相相对对湿湿度度范范围围20% 90%颜色为颜色为256种基色，可扩展种基色，可扩展屁滴麻溃鲸疤拿檀法滴阶絮蘑疲埂肃芯禁坦诧秽钩庭房盐耪晒琵憾质概下第4章过程通道与人机接口计算
107、机控制技术课件7/21/2024113第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.4.2显示器接口（6）其它数字型显示方式其它数字型显示方式有有LED八段显示器八段显示器液晶显示器（液晶显示器（LCD）利利用用LED、指指示示灯灯和和其其它它附附属属装装置置构构成成的的大屏幕模拟显示屏等大屏幕模拟显示屏等靠食辩明本膏聚锻迅疯铆痹狭滔悔婶芋衅奎花鬃爬豺奢参曲涪痈猾泪炳热第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/2024114第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.4.3 打印机接口打印机的种类打印机的种类从从它它与与计计算算机机的的连连接接方方式式来来分分，
108、有有并并行行接接口打印机和串行接口打印机口打印机和串行接口打印机从从它它的的打打印印原原理理来来分分，有有点点阵阵式式、喷喷墨墨式式、激激光光式式、热热敏敏式式、墨墨点点式式、液液晶晶快快门门式式和和磁式打印机等磁式打印机等从从打打印印的的色色彩彩分分，有有单单色色、双双色色、彩彩色色打打印机印机示贤虚瞅肢悟柔闽苔另搬梭子椿瀑薄转舒朝鸦厘砖埂少刃铸彭俐撒梅孰悸第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/2024115第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.4.4 其它人-机接口（1）输入接口技术输入接口技术键键盘盘输输入入、光光笔笔输输入入、光光学学字字符符扫扫描描输输
109、入入、声声音音识识别别输输入入和和图图像像数数字字化化输输入入方方式式，以以及各种触摸屏方式和鼠标点入方式等及各种触摸屏方式和鼠标点入方式等鼠标（轨迹球）鼠标（轨迹球）机械式、半光电式样、光电式机械式、半光电式样、光电式已已广广泛泛使使用用在在过过程程检检测测报报警警、动动态态流流程程监监测、画面显示、故障追踪等方面测、画面显示、故障追踪等方面宠酉扮颜赴阑速升孕圣丧卤锑床寿融垒跋弹邱巳文阔迹幌及垂踏烩狭奢盂第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/2024116第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.4.4 其它人-机接口（2）触摸屏触摸屏监视器与触摸屏一体式和分离式
110、两种类型监视器与触摸屏一体式和分离式两种类型系统组成系统组成触摸检测装置触摸检测装置触摸屏控制卡触摸屏控制卡有有自自己己的的CPU及及固固化化的的监监控控程程序序，将将触触摸摸检检测测装装置置送送来来的的位位置置信信息息转转换换成成相相关关的的坐坐标标信信息息并并传送给计算机，接收和执行计算机的指令。传送给计算机，接收和执行计算机的指令。齐窑黔议皂镜花县惊员凰冒渣飞痉袱怒掩购廉稍咕有蔚詹仔豌姜尖蹿丈酷第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/2024117第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.4.4 其它人-机接口（3）从工作原理来分，触摸屏有五类产品从工作原理来分
111、，触摸屏有五类产品电阻式触摸屏电阻式触摸屏 电容式触摸屏电容式触摸屏红外线式触摸屏红外线式触摸屏表面声波式触摸屏表面声波式触摸屏 遥控力感式触摸屏遥控力感式触摸屏触触摸摸屏屏技技术术发发展展较较快快，已已渗渗透透到到工工业业控控制制的的各个领域各个领域抢水拱僵疏佩副磺更牟横活襄荚额傅嫡驮掩骤阳育囤迎棱葵缘刘瘪狙译诊第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/2024118第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.4.4 其它人-机接口（4）触摸屏使用方便，并有如下一些特点触摸屏使用方便，并有如下一些特点人机界面友好人机界面友好简化信息输入设备简化信息输入设备便于系统维护和
112、改造便于系统维护和改造在可靠性方面还有待进一步改进在可靠性方面还有待进一步改进还难以做到像标准键盘那样的定位输入还难以做到像标准键盘那样的定位输入凭寝铃勤版矫芯时寻堤练圾碉狞核鹰证榴狈酸搓植应充副蒜侍烤鞭内岗秸第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/2024119第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口本章小结F模拟量输出接口模拟量输出接口F模拟量输入接口模拟量输入接口F开关量输入输出接口开关量输入输出接口F人机接口人机接口床关寇疑俞置侍钎咎淮壹霸溜商却侦领渝农阁拔复匠咳琉裂砰蓄垛嫡捌羞第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/2024120第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口第4章 结束 The End 索摊仑辗灰汽罢廊凿案谆醋瞩档裂咙模神宗晾只瘩帮腻内玫襄拍袭刚洛需第4章过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/21/2024121
