第四章数字输入输出通道—整理.pptVIP

第四章:数字量输入输出通道;本章主要内容; 在微机控制系统中，除了要处理模拟量信号以外，还要处理另一类数字信号，包括开关信号、脉冲信号。它们是以二进制的逻辑“1”和“0”或电平的高和低出现的。如开关触点的闭合和断开，指示灯的亮和灭，继电器或接触器的吸合和释放，马达的启动和停止，晶闸管的通和断，阀门的打开和关闭，仪器仪表的 BCD 码，以及脉冲信号的计数和定时等等 。;1 光电耦合隔离技术;1 光电耦合隔离器; 现以最简单的三极管型光电耦合隔离器为例来说明它的结构原理，如图 2 所示。 ;光电耦合隔离器的输入输出类似普通三极管的输入输出特性，即存在着截止区、饱和区与线性区三部分。利用光耦隔离器的开关特性（即光敏三极管工作在截止区、饱和区），可传送数字信号而隔离电磁干扰，简称对数字信号进行隔离。例如在数字量输入输出通道中，以及在模拟量输入输出通道中的A/D转换器与CPU或CPU与D/A转换器之间的数字信号的耦合传送，都可用光耦的这种开关特性对数字信号进行隔离。; 要注意的是，用于驱动发光管的电源与驱动光敏管的电源不应是共地的同一个电源，必须分开单独供电，才能有效避免输出端与输入端相互间的反馈和干扰.因此，利用光耦隔离器可用来传递信号而有效地隔离电磁场的电干扰。 为了适应计算机控制系统的需求，目前已生产出各种集成的多路光耦隔离器，如TLP系列就是常用的一种。; 下面以控制系统中常用的数字信号的隔离方法为例说明光电耦合隔离电路。典型的光电耦合隔离电路有数字量同相传递与数字量反相传递两种，如图?3?所示。 数字量同相传递如图3（a）所示，光耦的输入正端接正电源，输入负端接到与数据总线相连的数据缓冲器上，光耦的集电极??c?端通过电阻接另一个正电源，发射极?e?端直接接地，光耦输出端即从集电极c?端引出。当数据线为低电平“0”时，发光管导通且发光，使得光敏管导通，输出?c?端接地而获得低电平“0”；当数据线为高电平“1”时，发光管截止不发光，则光敏管也截止使输出?c?端从电源处获得高电平“1”。如此，完成了数字信号的同相传递。;Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.; 数字量反相传递如图3（b）所示，与（a）不同的是光耦的集电极 c 端直接接另一个正电源，而发射极 e 端通过电阻接地，则光耦输出端从发射极 e 端引出。从而完成了数字信号的反相传递。 ;3 数字量输入通道; 凡在电路中起到通、断作用的各种按钮、触点、开关，其端子引出均统称为开关信号。在开关输入电路中，主要是考虑信号调理技术，如电平转换，RC滤波，过电压保护，反电压保护，光电隔离等。 （1）电平转换是用电阻分压法把现场的电流信号转换为电压信号。 （2）RC滤波是用?RC?滤波器滤出高频干扰。 （3）过电压保护是用稳压管和限流电阻作过电压保护；用稳压管或压敏电阻把瞬态尖峰电压箝位在安全电平上。 （4）反电压保护是串联一个二极管防止反极性电压输入。 （5）光电隔离用光耦隔离器实现计算机与外部的完全电隔离。; 典型的开关量输入信号调理电路如图?4?所示。点划线右边是由开关?S与电源组成的外部电路，（a）是直流输入电路，（b）是交流输入电路。交流输入电路比直流输入电路多一个降压电容和整流桥块，可把高压交流(如380VAC)变换为低压直流(如5VDC)。开关?S?的状态经?RC?滤波、稳压管?D1?箝位保护、电阻?R2?限流、二极管?D2?防止反极性电压输入以及光耦隔离等措施处理后送至输入缓冲器，主机通过执行输入指令便可读取开关?S?的状态。比如,当开关?S?闭合时，输入回路有电流流过，光耦中的发光管发光，光敏管导通，数据线上为低电平，即输入信号为“0”对应外电路开关?S?的闭合；反之，开关?S?断开，光耦中的发光管无电流流过，光敏管截止，数据线上为高电平，即输入信号为“1”对应外电路开关?S?的断开。;Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.; （2 ） 脉冲计数电路;Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyrig