第四章 过程通道与人机接口(二).ppt

第三章 计算机输入输出接口技术 计算机控制系统 D/A转换器原理 任何一个n位的二进制数，均可用表达式 DATA=D020+D121+ D222+…… +Dn-12n-1 来表示。 在D/A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“权”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的模拟量，这就是D/A转换的基本原理。 数字量输入方式：并行输入和串行输入 模拟量输出方式：电流输出和电压输出 D/A转换的分辩率：低分辩率、中分辩率和高分辩率。 DAC0832是8位D/A转换芯片，具有以下特点： 与TTL电平兼容； 分辨率为8位； 建立时间为1μs； 功耗为20mW； 电流输出型D/A转换器。 DAC0832结构及引脚说明 ① CPU执行输出指令，输出8位数据给DAC0832； ② 在CPU执行输出指令的同时，使ILE、/CS、/WR1三个控制信号端都有效，8位数据锁存在8位输入寄存器中； ③ 当/WR2、/XFER两个控制信号端都有效时，8位数据再次被锁存到8位DAC寄存器，这时8位D/A转换器开始工作，8位数据转换为相对应的模拟电流，从Iout1和Iout2输出。 与8位DAC0832的2点区别 分辨率为12位，12条数据输入线（DI0~DI11）。 通过字节控制信号BYTE1/2控制数据的输入 该信号为高电平时，12位数据（DI0~DI11）同时存入第一级的两个输入寄存器； 该信号为低电平时，只将低4位数据（DI0~DI3）存入低4位输入寄存器。 (2)D/A转换器的输出 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。 单极性电压输出 电流输出 (2)D/A转换器接口的隔离技术 由于D/A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，因此要采取隔离措施。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。 隔离方式：模拟信号隔离和数字信号隔离。 模拟量隔离 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； 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。 数字量隔离 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； 缺点是使用较多的光电耦合器，成本高。 (3)D/A转换器模板的标准化设计 合理地选择D/A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，以及与D/A转换模板连接的CPU总线的功能、接口及其特点； 软硬件设计相结合：不增加硬件成本就能实现的功能应由硬件来实现，需要增加硬件成本才能实现的功能，同时软件也能实现的功能由软件实现。 安全可靠：尽量选用性能好的元器件，并采用光电隔离技术； 性能与经济的统一：好的设计不仅在性能上应达到预定指标，还必须考虑经济性，应综合考虑速度、精度、工作环境和经济性等因素。 通用性：从通用性出发，在设计D/A转换器模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。 设计步骤 ： ●确定性能指标 ●设计电路原理图 ●设计和制造电路板 ●焊接和调试电路板 键盘接口 显示器接口 打印机接口 其它人—机接口 人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。 通用人机接口包括键盘、打印机、显示器等。 4.1 键盘接口 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。常用的键盘有两种 : 编码键盘：能够自动提供被按键的编码，其特点是使用方便、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状态（“0”或“1”），而按键的扫描和识别则由用户的键盘程序来实现。其特点是结构简单、便于用户自行设计。 (1)独立连接式键盘 硬件方法：采用单稳态触发器或滤波器来消除抖动干扰。 软件方法：采用软件延时或重复扫描的方法。 (2)矩阵式键盘 输出0到4根行线，再输入4根列线的状态。如果列输入为1111，则无一键被按下；否则有键被按下。称为键扫描。 确定有键被按下后，还需确定哪只键被按下。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。称为键识别。 确定被按键后，再根据该键的功能进行相应的处理，称为键处理。