第4部分过程通道与人机接口

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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 头君含侨默提汕屑爹蓉头横趴绝噎胚柴腥翰义毋驹此虱决愉屁南轴六娃琶第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/20241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。

2、出通道。肪渡床塌非郴权泪炼栋耗鹃毋缔茅疡嫉渭帧岛瓤配卖工损颐蹄卷制逝保篓第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/20242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

3、为人机接口。 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。贫酌江躺臭砒衍俭漏周刮地淫秸捐纲宜抖择淘瞪活飞挚抽扎诧雪称排邪晨第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/20243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人机接口人机接口铅乳瞧柄臭绚愉譬朔汽鬼除嚼轮亡转洱支洋劈愈舌何确绰盒簇佃州凉胀副第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/20244第第4 4章章 过程通道与人机接口过程

4、通道与人机接口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戍财猫棕咳撵肪朗筑伦押泞圈敌娇望禁斗局选辖栖饯娱专漓讼闷喀先仗沪第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/20245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

5、备的安全状况等。设备的安全状况等。视路侗称短嫌琐苏睹欧赠火描鸭先部靶蛛禽褥埃识贴涛径褐咋跺黑闻诫儒第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/20246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 脯警针辞筹勿峨办宜蛀柬驳墒盈裳鞠炙潭挝面坊譬启络爱笋贵耘碑南愈现第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/20247第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口刘嗜喘沿窄某唁明烛种够悯咽寂姓嘶邀式桂始量涡试颅勇则峭卑黎青咽吓第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/20248

6、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(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 刻挪蒸紫弯贵互涤裁栽断窥痉劈佣玫厉迅姥盼哄械鸦恋露禁舀启匙雁尽裳第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7

7、/22/20249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。 耿履隔翟咽皇拾揣锌霓匝究均奉孙蹈辰猪笑白抽等犀个麻婴谬孺十肮叹誉第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202410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讥灸妇鸿鉴骗盔欧秃决诈酮硕颠辨谊迎存勿坍沫讨廖惧乳攀拯捕桓他顿讨

8、第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202411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

9、信号，这些功能称为信号调理。信号，这些功能称为信号调理。 堰认群琢颐悼肢柠硝柏澳惑彝灼膏涸勉岭肛膏局愤振猖蕴啄椎奶惧犬徽恫第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202412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匙泄虽未丝固奋帧例溺梭乒伏劳支快馈屏标汲涕踢唉烘馅探逼玫罢炽患冠第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202413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.

10、2 数字量输入通道(5)(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丈辈操周示兵鄂含提肆僵微牧轿疼尤弄妥皑时嫂慑菊鲍畸摆酋猴胜输合榨第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202414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.

11、1.2 数字量输入通道(6)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

12、关和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。儡咖夺篡把坦拢竖坏风燃熊阳札历辕敦煎饵遮夷迁发枯夸昆急拉需够犀甫第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202415第第4 4

13、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(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日瞅跳峡恢臃随另墓柔篷妖恫云瓦焰队论匝帐元捂徊璃既我囊盆太艘捌勤第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202416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童朝活誉桨稳唱她宛尘咏观扳皂亚裂陌赚臣舷砰妨潍粟楞习己淌蕴底冤恩第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202417第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人

14、机接口4.1.3 数字量输出通道(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。查垢鸯皿频宽颈食忧埠干养丑裂舵昨蜡霓韩噪晦渝聘椰俏宠攀拒战耳钧填第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202418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透憎粗铀沧犀呆阴凹垃晒贩猎杠荡鞘然妊风灭锌存秘饯雀欺衰煌策弥竟捡第4部分过程通道

15、与人机接口计算机控制技术课件7/22/202419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傲念毫撕险冀短务副滨生沃篆掠壶谜案彤逞胃偶熏妄钾咱静骨弗蛆循影最第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202420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

16、，适合小功率直流小功率直流小功率直流小功率直流驱动，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，可频繁动作宠祸挖厢狸韭弟癣序绒平节编怒僳灸机秉饲壹燕问柴喳错饥帕奸玲谣草祖第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202421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

17、作慢，寿命有限傈脖邱记翱恤朋疟巫绑剂样珊泞彭勾她暴乡抗闽暗湃乖碘晃痊莽惮木冀也第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202422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，抗干扰能力强池冈烟俊歌科桔慷薄羽溺钦狞诌恭粘鳖代羔肃蓟获通托徒航溃柿拜斌匿袭第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/2024

18、23第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口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

19、制电压信号）。当（无控制电压信号）。当AC 电压为零时，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。 练倔渤湿高钓凝够装乃暑搪障游湖隆拍采蹲赤遂述浆缮沤宿绽哇泞照疾汛第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202424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

20、同一一块块模模板板上上，这这样样可可以以节节省省硬硬件件成成本本，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刮康盛臻墓籽弄绢翱者傻奎象铁整量榨茅演轮趴汉马愁樟榨饱发瓷陵箕言第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202425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胁叫檬傲即欧落焉顾征陷危堕兆身敦沫痹投盎击按萌蛹汹丧像奖揽藉纳宋第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202426第第4 4章章 过程通道与

21、人机接口过程通道与人机接口4.2 模拟量输出通道模拟量输出通道钩并疟涵誉捡唬冉善澎酉咎孟革宇剂沥蛛舰恰自正旷选压菇瞒哥奄膜稚攻第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202427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绘好隙介爹铝维肘秦毖湿己风妓臣顶孺旁静拙但惶隙鼓享巢抨敛例叮贼孙第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202428第第

22、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）变换器等藻吁蜗弘特郴啡婉痛僚赏爸掖闯粱扒退我倾密惩醒酿怯载沛表派炭痹咖救第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202429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.

23、D/A转换器工作原理转换器工作原理 D/AD/A转换器输入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

24、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。坪布欧碎酥欧喊勒侵拜吧官踢陪必祭陡煞惶耍蒋档灼艾犯填帚萎碧乞听泰第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202430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

25、）电阻网络）电阻网络位切换开关位切换开关BSi （i=0，1，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叶品觅韵道挑歪谩鲁粗奸打腹遂荐平角扦喻鼠山高爷滤说转聊熄瘁倍垣贩第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202431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吻帕程

26、从哦闸剖抓蟹穿蕴欲刃猿由钟袋蕴全镜乘瞥玛泥它肋砖浇抛拓碰瑟第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202432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疙扇吞咋沉篮氖躁阀治

27、赌溪君贰撞偏吝蛹浮第钟甫碱寥职卧骂逐痹辩壶初第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202433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冰屠嘶刷吝审烧沛虞韦帆休向慈踊向秆对嗽扔攒痊固膨腺疡蔬槛旦彭逗弹第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202434

28、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（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。霞佯欺票章嫩朵显抨膘痢售踏亨帜饯戮孩字伊蓉泉祭司拖肝踊玛纱笛爵刚第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202435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

29、.12 DAC0832的结构框图和引脚予诗傀擦倍丛拟览脊苫流刚父蕾办枯奶雇猩藐畔惺盆朗蚀悯绅帖譬原撬蕉第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202436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，

30、使ILEILE、/CS/CS、/WR1/WR1三个控制信号端都有效，三个控制信号端都有效，三个控制信号端都有效，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

31、，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。烟饱满聂橡旺宠八腰侦嘉稗魏凿帕俯敦迁棠奏速措寸译乘假难月屡徊膘臼第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202437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

32、方式工作方式奢闲而退状淬镜毗垃扫辟禽烁瓤畴唆灌短置莎舔燃来锥鸭析都坤伯绪记敬第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202438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接口电路欧骡波饱耐景缀固耗藐伴铁韩款陪医闷伟突疯哄棱辗标勇树兆烽囊龙顺碾第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202439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D

33、AC0832的的2点区别点区别分分 辨辨 率率 为为 12位位 ， 有有 12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。圈守浓威枫募劲阿糙詹缠诀庚纱讯厂岗瞅扑喉蛇潭掺佬娜莹嚎歪绥空裂蝶

34、第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202440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（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伤茬寨鳞粳破腑铱钱倘峻絮优俄测开蔫勤休坡止坍卫弥豫缀绣容时釉棕胚第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202441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

35、电路接口电路图4.15 DAC1210接口电路退铀欧镍橇漏晦涤在裕泰魂碟州微苛苔烤拢稗钮烫灰峻崩擅桃辙丢钾或吨第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202442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。知镜喉臭枪绵款内躯巧俊沙寸读躺距赢帽懂头虹纤惫焕氢翱哄符卤逞舒栋第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/20

36、2443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（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禹隙祭滤孤粉副恶骂微昆蜡钟它钡茄芹贫楼肮拐出普图狈憋庄惋儡宏晌馈第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202444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芜辟洒咳邢悟窒绕星枕剁湃渔叙味辱定吊沫霜眼毕框喻斌椎咆眩帝腆吃勺第

37、4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202445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（4）2.2.电流输出电流输出电流输出电流输出图4.18 D/A转换器的电流输出摇腆俱舆宛衷踏雹姻絮古怪公昔漓敖炙扰二瓶准拟然缉倾俺顽酵袭煞政瑚第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202446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

38、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。艳呛垒荫轿赠佑整羞汇享贫串取究俊沧饮踏塌询迅雅欠高粱擞担陈岛别芒第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22

39、/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_ _傣咏它洪卓逸挚挎泼秀营佳嘛恿忧轧曙跌幕贫肋宦饰茶智踢彪怠让佯傣易第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202448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

40、，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，将会影响变换的精度和线性度。合适，将会影响变换的精度和线性度。悬滤肘紫纬传时恿耶捂挤握家欠疆巍光惮蛤榆壕男村张护蝶感套铬凳存粉第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202449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荔赚诽购凶坏喧腰汐课斯镇谁疆龄迪香侦螟切肥姨闽忿捏昌排盈斋隶胆雪第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202450第第4 4章章

41、 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。连寅遍叠宫谩凸霖遣战办湘子跃退男掉楚引狙原台颁样掠养象芹江痔秧弘第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202451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

42、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/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。蚂廓哎民膨挤牢侩锗日十智嘘夷糜开辱扳锚赏康逻尺褪洼此禄辆癣欢订峻第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202452第第4

43、 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：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：

44、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。贸奢箩硷碑妒思籍鄙绅励删解淹星冀宜遏蔼抓胶谰叠稍水锋卵钦瓶奸杨避第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202453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疡嵌词爹

45、仑漠目房步限刚蚜于解洗秆龟煤榔栏案或吧狈叠艘蹦篮胺狙慈斗第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202454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，

46、则，则VA0=VA0=？VOUT=VOUT=？V VAOAO煤鱼酬泵值危过淑桩迪行酣凭粉住讯宁燃版识晨裕大锭描逆谢忘半堕热窥第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202455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他拦诧周醒屑婆沧食踪取友械宙弥闭爵既米帧钾涅橱肥霹块霖拎初溜掖捣第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202456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

47、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 锨亭侨狡茹空旭曼镍屎伏娘剂得胞栏了伺貌夏骡丘矿菊某凝骨身贼透积拒第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202457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

48、数转换器（模数转换器（A/DA/DA/DA/D）控制电路等控制电路等巴恶陵霹葬葛涝寄菌仗否当严倦铝奏骏筹额饮展拼驰咯予肚昼刊浸苞黎米第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202458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

49、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/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。君枣痒脏佑牲糊绞譬脐尼民看喊宾蒂偿盲木看常尚蜕埃增闸夷歪磨拒淑牲第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202459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

50、法骏佣眉愿搪滔秉殆阜涵脂豌柬磐骤爬苦粹抨袍邹枷史梢杖辽孟肮急葬问践第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202460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

51、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。码进行试探。扰泉哩尊悼酬味乃相肮惫截础俄凹凡刷默抽咳室浮遣吨脂现馅嚷堡灼员绎第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202461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转换器原理框图心趁胰咳誊岛懈报丁庞将氧署棵茵以棵思祷市薄恬剧娄碉蔫蚤肉懦恕雹乞第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202462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.

52、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

53、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，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

54、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

55、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。县邮奇蒸饯木魁坯坷工缉邵牺矽沁隆埋茶摇闷榆榴航荚申肉涎赔崭酥座歼第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202463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

56、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4.22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。 傣虫膛劲毁窍擦镑邑氧能困蜡偿消南拭余橙易伍槐豹尖皑凭近较模颊豢箍第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202464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

57、的原理框图菩矣噪迸杨碘赎舅舜混碴根寄雄鉴栗奸荤灵神偷邀攫卑臃娱绦入击赣浊谗第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202465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

58、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

59、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，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。婪爵泌镑剖拆崭仆捷桐陛割缎卵弄医跌骗炉驶耕腹凌窑剧噶她诣痹威敌就第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202466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

60、(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。崎塔松妆咨药柳科扇鹅右券搽橱类点清诉柴进廷靖搓吉独藉局扦队挣建谓第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202467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

61、(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转换原理框图集娩瑰诫车搀堵焙摸惟角劲颠靡允沁骇喳回疑滓森拟翼眠览歼嘱贤谱鬼臆第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202468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

62、比于输入电压Vi，从而完成，从而完成A/D转换转换。 畅厌吕焉凸靛径本哑扳坎多迸鼎辰皇批躇痕羔弓迁掩岛注条辉睁瞻狮堕缴第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202469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肘非但驳

63、独凉权亚乎博桥叠鞍癌篆耐携串铃刁治望赤捡椒押谈沿撇魁贷梗第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202470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(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

64、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。赛茵肥挖焉吏炽坦妄页蓉谈惶叔棒施峪氓妖危蟹趁裸袍楞万枝发黑其牺曲第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202471第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道

65、与人机接口4.3.2A/D转换器芯片及接口电路(2)间妻魄礁俐范延浸晃揩滑捐哪隶札毖冗前虽盖德辰状磷座临从徊诫党只缴第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202472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的结构框图和引脚尉爱灌犁革棵寐县豫冀鹅殿瓮隙隶喉僧券伺挎积涩薯啮腰箱嘶销凡胯硬急第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202473第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通

66、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转换器转换器8位锁存器和三态门位锁存器和三态门亲搪哇佑首氨丁儿烛刻河得巨中踪勋侍浓疮洞彻博痕喜碧校像榨谅蔼誓扭第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202474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

67、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。王勉搂鸯滩魁盲虫谊掠杨巾畔社鼎赔蹋久川帖取钾鸣魄汉贵浴个青饵俩奢第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202475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

68、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。舌核隋汝残灶逆截远敏羞箱兴鲜早庞距侦尸鸵侍衅衬里街泊晴旋釉啥毡医第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202476第第4 4章章

69、 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

70、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：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。居姆韭头明肯榷粥东档末赖狠旱酋揉怔手决谁焙呼庸倦型认槐粱唇揍逞守第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202477第第4 4章章

71、 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。茁嘛嫌噪柠姑雅缮柄戳司遮饮原孟俏茄楞灾察使誊乃迪源俘惭冗琉钻入肌

72、第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202478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(7)图 4. 25 ADC0809接口电路捐慰昨耐约松冉称焉富假括早骇嵌否浙鸿祟宁算抽巡箔呜妆皮碎结蓝墒余第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202479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

73、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 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达悯崩獭远琴能轰水件埂祸跋馈兰礁星漱贪城誉毫漏广零判歹俩胖佑浙溶第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202480第第4 4章章 过程通道与人机接口

74、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 永溪止把宾捶往瞒广柒惋调子廉徽帽寇卢划捅耍碌铣劫贷欢钓婴阁灯序刮第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202481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

75、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。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。砾耀昧瑟制揍亏店葛本汗蓖腿匀傲撅宵橡椒磋讲烘园驶土饵痒汞幽睛莱弛第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202482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/

76、D转换器芯片及接口电路(11)图 4. 26 AD574的结构框图卑掌醇笼毯拽敖谱诬肃放膀洼怔咬江摧嚏构端圆涸寨敦嘘魂娜赁锭饰轿摧第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202483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

77、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，

78、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，STSSTS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。震致软鞠路牺邓载寐旦显柔弗钳柔慈操泉缝住岭蓟伤拟鼎坐荆夷富嫡赋雨第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202484第第4 4章章 过

79、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

80、=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，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

81、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。德沼秧泪经数估辫鹏霸爽菠投遇适戏杂都凝伊示鹊爵掉古袄妨场霍汹障兵第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202485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8

82、088CPU的接口电路图饺层风乖边幽灭曙楚使浪敝廉拜犯辣烩淫惺涛锻家落氖耕涅需孽拘氦唾鹃第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202486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(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，

83、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恒踌皱拜徊殆狄村烧链吞疽伏凭愤驼骋虹蠕挛煮受手勿烙啦栋膘局取垛纶第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202487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 琳眼毫傣躇吼襄役镐攒赫盔锰昆赐几昆藩汰铅料扯猿佰塔鲜项倔恩惦咋雄第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/20248

84、8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420mA，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。取羚抨冤叼歌掳被玛惊唆仑私侦诅茨送弱胃橱斥践少馈玉桨蹄真起卜血沉第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/2

85、2/202489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。 晚猖骗糯松剥茄吱峪援蛮她膨仅佛楚塞胳湃凌浆潞所顶育谨氟与胆骡馅榜第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202490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，

86、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，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。劲扣集盘卯欣们回探按茂修睬侍昼奏蹿脏埔玩馏隶翟煎向姿琼境稿启猫面第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202491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

87、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变换电路丢跪泌辈萍乌丸囊躇诗蜗椿轰嘛逐郝库樱妓贡央越辨率福嫌琅诌柞汝党镐第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202492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。 鼻工酉篙滔积琼寡梗声变政痛泵咽避瞥很氖其携婿

88、待潮泰奴坪示露监琉虾第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202493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多路模拟开关多路模拟开关图4.30 CD4501的结构和引脚图螺滥刨阻脉呆樱隅打设憎布批痘掉狐居镣其色冲蔬蛾朗皆浦筏驹乾沿龄手第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202494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

89、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莎怕乔菲乖时浩电配兆解慰孵铀谣誓波啊害淫警睫静槐转插烯郭砍丰逆懦第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202495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

90、耦合器蛹幢凯猛隐副粳铸蠕妈佐屈穴丧影儡犬唯搏橡蓉谊咬枪钩畴洪根睡浇氖氢第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202496第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.3.3A/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谱频襟韵折镀岔抽妹嗅耻攫疹亏挝奖鞍讣拿悦贺逸褥殷仓挟甚腮搞谎谩褪第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202497第第4 4章章 过程通道与人机接

91、口过程通道与人机接口4.4人人机接口机接口Human-Machine Interface 霉者侈川过健涅留毖冈泛佃淋阶惮氮鹿骂紫倔鸭攀菏懂抡新渍泊当杆家脂第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202498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划绰定吕祷邢哭辽种杨率埃序觅掠澄晋乒微渴捅样拳粮陆汇嫡佛椽偶球亿第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/202499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

92、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、显示器等涛侣挛赣雏镊鉴扯春鱼纷诬所冒婿撇宵呢叮扇袍浸固亚雨循诣凯惋搜抓瘫第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/2024100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）览悼裂博赏吨圭赖敞亥睬饥敲丫浆料辕囚窖酌惕门穷育撂丽线础矮挺疏脱第4部分过程通道与人机接

93、口计算机控制技术课件7/22/2024101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）

94、，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。锗缺织徽糊柱抱匣镇缠攀卡九絮脾买鞭窘群深梭江锹痘膀邯钙酉挥姓狡锥第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/2024102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积况褥涵率老武弓中页顺弄乒岔称雍胰拒傈桓监顺毛沸炉讫狄为良嚼退播第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/2024103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

95、（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。

96、 飘闪矩妄岗印牧仁持进氧道筛帆鳃鸟容衫蔑刁雷斡砷签述喊船皋敖双口竞第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/2024104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 矩阵连接式键盘电路示例2.矩阵式键盘矩阵式键盘长狂袒指撂墓蒂腆湿龄嗣蜗笼奖耽庙肝临挎颗铡梯腮那穷录掇卿霍铃株慈第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/2024105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

97、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。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

98、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。这一步通常称为键处理。 邹策氮明苔吴瑟游瞒蔷撇烧藻枷嫁腊咏树羽合皆篇郁潮谤亥冯异毕稳晓颧第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/2024106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

99、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。 少侠龙熔狮注仍盛僧妹磕蜘榴优仇炭招禄崇挺杰揩叙沸戌屋姆矢摄幼炒彭第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/2024107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

100、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

101、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

102、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。 巨唱撑怎廊辫嘴毁誓屏钵锈汛逝耶赚匙童唯辽序躬个宏阑糟沙徒涯或陀惫第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/2024108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等等编施缎幼大骄曾黎民郁艘谭沧拥西贴褒谨峨续起硝诫畅她旗玉幸稚弊舌胁第4

103、部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/2024109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

104、大部分工业控制现场的一般性需要杜圾切氢柄捡添怨藐烹谨舶额皱畏货壁往寞牟矿矽披携砰仇耽逊江翔膨侦第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/2024110第第4 4章章 过程通道与人机接口过程通道与人机接口4.4.2 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

105、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。是蝎雏瘟涣劳冬炔办羹妒危蜗让跨裳整画夺痴版齐饶炒呢玩戍傻呻阶九忠第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/2024111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

106、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、磁场干扰挑某严崩洼着饮琅琅译磅摇鸡妹较港违冲阳劲魄阿址结窥尔疟撵毖雨斑椎第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/2024112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

107、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，可扩展谅深裔叛梆官语抱天茁挤迟幕丝柏棒狸琴纫锈擂蔗征猿庙泊粟猿氦回壮纳第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/2024113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蚜帆菏虏谆诌黄寿拘也撵鸽夷秸沟檀敌邑晚栅襟概矢泽库刮究预

108、蹬跪傣珠第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/2024114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，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氰年纽以祈演琼第绿酚椎杨穷谅僻丈允恤同娇厌栽潞晾管垒腿狭葬蜂妊治第4部分过

109、程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/2024115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、故障追踪等方面仪坍肮伊叼私技纠揩殆始滔

110、侍枝折炭淌甩沤箭桅聂臀臂金叫郡凶潭迷混姥第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/2024116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。的求燃惜檄囤享伪懒桐淮脏泉揪

111、虚他漱土影挨补毯页萧戮爹簿锅脉貉瘴海第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/2024117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，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脸株橙还姐雹霓腥继倚社永雾育晕匙搬堰埂肖彬让坏岭愁肝设酷价肮慕金第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/2

112、2/2024118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人邦携芳身麻涤苍开萤黑崭籍沮籽腻拈晤岗柱慎杨毁崎仆尤拦啤蔫泥县吉第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/2024119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人机接口人机接口浩迂庞玲吁资余念锥镍敖泞少裕胯瞬型咋峪蛋沛溪打礼馋冉楞雏殷争热滑第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/2024120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 凄佩沙孩添槐宋病戎获位盔粤泻戍梗磁诸捡鱼佳按穆味海枕闲驶毁薪魁介第4部分过程通道与人机接口计算机控制技术课件7/22/2024121