數(shù)字量輸入輸出通道（課堂PPT）

1、1計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)吳國(guó)輝吳國(guó)輝2第五章第五章 數(shù)字量輸入輸出通道數(shù)字量輸入輸出通道1.1.光電耦合隔離器的結(jié)構(gòu)原理及其隔離電路光電耦合隔離器的結(jié)構(gòu)原理及其隔離電路2.2.數(shù)字量輸入通道中幾種典型電路；數(shù)字量輸入通道中幾種典型電路；3.3.數(shù)字量輸出通道幾種典型驅(qū)動(dòng)電路；數(shù)字量輸出通道幾種典型驅(qū)動(dòng)電路；3第五章第五章 數(shù)字量輸入輸出通道數(shù)字量輸入輸出通道 引言引言 5.1 5.1 光電耦合隔離技術(shù)光電耦合隔離技術(shù) 5.2 5.2 數(shù)字量輸入通道數(shù)字量輸入通道 5.3 5.3 數(shù)字量輸出通道數(shù)字量輸出通道 5.4 DI/DO 5.4 DI/DO模板模板 本章小結(jié)本章小結(jié) 思考題思考題

2、4引言引言 在微機(jī)控制系統(tǒng)中，除了要處理模擬量在微機(jī)控制系統(tǒng)中，除了要處理模擬量信號(hào)以外，還要處理另一類數(shù)字信號(hào)，包括開信號(hào)以外，還要處理另一類數(shù)字信號(hào)，包括開關(guān)信號(hào)、脈沖信號(hào)。它們是以二進(jìn)制的邏輯關(guān)信號(hào)、脈沖信號(hào)。它們是以二進(jìn)制的邏輯“1”“1”和和“0”“0”或電平的高和低出現(xiàn)的。如開關(guān)或電平的高和低出現(xiàn)的。如開關(guān)觸點(diǎn)的閉合和斷開，指示燈的亮和滅，繼電器觸點(diǎn)的閉合和斷開，指示燈的亮和滅，繼電器或接觸器的吸合和釋放，馬達(dá)的啟動(dòng)和停止，或接觸器的吸合和釋放，馬達(dá)的啟動(dòng)和停止，晶閘管的通和斷，閥門的打開和關(guān)閉，儀器儀晶閘管的通和斷，閥門的打開和關(guān)閉，儀器儀表的表的 BCD BCD 碼，以及脈沖信

3、號(hào)的計(jì)數(shù)和定時(shí)等碼，以及脈沖信號(hào)的計(jì)數(shù)和定時(shí)等等等 。55.1 5.1 光電耦合隔離技術(shù)光電耦合隔離技術(shù) 主要知識(shí)點(diǎn)主要知識(shí)點(diǎn)v 1 光電耦合隔離器光電耦合隔離器 v 2 光電耦合隔離電路光電耦合隔離電路 65.1 5.1 光電耦合隔離技術(shù)光電耦合隔離技術(shù)1 1 光電耦合隔離器光電耦合隔離器 光電耦合隔離器按其輸出級(jí)不同可分為三極管光電耦合隔離器按其輸出級(jí)不同可分為三極管型、單向晶閘管型、雙向晶閘管型等幾種，如下圖型、單向晶閘管型、雙向晶閘管型等幾種，如下圖所示。它們的原理是相同的，即都是通過(guò)電所示。它們的原理是相同的，即都是通過(guò)電光光電這種信號(hào)轉(zhuǎn)換，利用光信號(hào)的傳送不受電磁場(chǎng)的電這種信號(hào)轉(zhuǎn)換

4、，利用光信號(hào)的傳送不受電磁場(chǎng)的干擾而完成隔離功能的。干擾而完成隔離功能的。75.1 5.1 光電耦合隔離技術(shù)光電耦合隔離技術(shù)1 1 光電耦合隔離器光電耦合隔離器 現(xiàn)以最簡(jiǎn)單的三極管型光電耦合隔離器為例來(lái)現(xiàn)以最簡(jiǎn)單的三極管型光電耦合隔離器為例來(lái)說(shuō)明它的結(jié)構(gòu)原理，說(shuō)明它的結(jié)構(gòu)原理，如下如下所示所示。端入輸端出輸V5+V5+85.1 5.1 光電耦合隔離技術(shù)光電耦合隔離技術(shù)1 1 光電耦合隔離器光電耦合隔離器 光電耦合隔離器的輸入輸出類似普通三極管光電耦合隔離器的輸入輸出類似普通三極管的輸入輸出特性，即存在著的輸入輸出特性，即存在著截止區(qū)、飽和區(qū)與線性截止區(qū)、飽和區(qū)與線性區(qū)區(qū)三部分。利用光耦隔離器的

5、開關(guān)特性（即光敏三三部分。利用光耦隔離器的開關(guān)特性（即光敏三極管工作在截止區(qū)、飽和區(qū)），可傳送數(shù)字信號(hào)而極管工作在截止區(qū)、飽和區(qū)），可傳送數(shù)字信號(hào)而隔離電磁干擾，簡(jiǎn)稱隔離電磁干擾，簡(jiǎn)稱對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行隔離對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行隔離。例如在。例如在數(shù)字量輸入輸出通道中，以及在模擬量輸入輸出通數(shù)字量輸入輸出通道中，以及在模擬量輸入輸出通道中的道中的A/DA/D轉(zhuǎn)換器與轉(zhuǎn)換器與CPUCPU或或CPUCPU與與D/AD/A轉(zhuǎn)換器之間的數(shù)轉(zhuǎn)換器之間的數(shù)字信號(hào)的耦合傳送，都可用光耦的這種開關(guān)特性對(duì)字信號(hào)的耦合傳送，都可用光耦的這種開關(guān)特性對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行隔離。數(shù)字信號(hào)進(jìn)行隔離。95.1 5.1 光電耦合隔離技術(shù)光電耦

6、合隔離技術(shù)1 1 光電耦合隔離器光電耦合隔離器 例如在現(xiàn)場(chǎng)傳感器與例如在現(xiàn)場(chǎng)傳感器與A/DA/D轉(zhuǎn)換器或轉(zhuǎn)換器或D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器與現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行器之間的模擬信號(hào)的線性傳送，可用光與現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行器之間的模擬信號(hào)的線性傳送，可用光耦的這種線性區(qū)對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行隔離。耦的這種線性區(qū)對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行隔離。 光耦的這兩種隔離方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。模擬信號(hào)光耦的這兩種隔離方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。模擬信號(hào)隔離方法的優(yōu)點(diǎn)是使用少量的光耦，成本低；缺點(diǎn)隔離方法的優(yōu)點(diǎn)是使用少量的光耦，成本低；缺點(diǎn)是調(diào)試?yán)щy，如果光耦挑選得不合適，會(huì)影響是調(diào)試?yán)щy，如果光耦挑選得不合適，會(huì)影響A/DA/D或或D/AD/A轉(zhuǎn)換的精度和線性度。數(shù)字信號(hào)隔

7、離方法的轉(zhuǎn)換的精度和線性度。數(shù)字信號(hào)隔離方法的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)試簡(jiǎn)單，不影響系統(tǒng)的精度和線性度；優(yōu)點(diǎn)是調(diào)試簡(jiǎn)單，不影響系統(tǒng)的精度和線性度；105.1 5.1 光電耦合隔離技術(shù)光電耦合隔離技術(shù)1 1 光電耦合隔離器光電耦合隔離器 缺點(diǎn)是使用較多的光耦器件，成本較高。但因缺點(diǎn)是使用較多的光耦器件，成本較高。但因光耦越來(lái)越價(jià)廉，數(shù)字信號(hào)隔離方法的優(yōu)勢(shì)凸現(xiàn)出光耦越來(lái)越價(jià)廉，數(shù)字信號(hào)隔離方法的優(yōu)勢(shì)凸現(xiàn)出來(lái)，因而在工程中使用的最多。來(lái)，因而在工程中使用的最多。 要注意的是要注意的是，用于，用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光管的電源驅(qū)動(dòng)發(fā)光管的電源與與驅(qū)動(dòng)光驅(qū)動(dòng)光敏管的電源敏管的電源不應(yīng)是不應(yīng)是共地共地的同一個(gè)電源，必須分開單的同一個(gè)電

8、源，必須分開單獨(dú)供電，才能有效避免輸出端與輸入端相互間的反獨(dú)供電，才能有效避免輸出端與輸入端相互間的反饋和干擾；另外，發(fā)光二極管的動(dòng)態(tài)電阻很小，也饋和干擾；另外，發(fā)光二極管的動(dòng)態(tài)電阻很小，也可以抑制系統(tǒng)內(nèi)外的噪聲干擾?？梢砸种葡到y(tǒng)內(nèi)外的噪聲干擾。115.1 5.1 光電耦合隔離技術(shù)光電耦合隔離技術(shù)1 1 光電耦合隔離器光電耦合隔離器 因此，利用光耦隔離器可用來(lái)傳遞信號(hào)而有效因此，利用光耦隔離器可用來(lái)傳遞信號(hào)而有效地隔離電磁場(chǎng)的電干擾。地隔離電磁場(chǎng)的電干擾。 為了適應(yīng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的需求，目前已生產(chǎn)為了適應(yīng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的需求，目前已生產(chǎn)出各種集成的多路光耦隔離器，如出各種集成的多路光耦隔離器，

9、如TLPTLP系列就是常系列就是常用的一種。用的一種。125.1 5.1 光電耦合隔離技術(shù)光電耦合隔離技術(shù)2 2 光電耦合隔離電路光電耦合隔離電路 下面以控制系統(tǒng)中常用的數(shù)字信號(hào)的隔離方法下面以控制系統(tǒng)中常用的數(shù)字信號(hào)的隔離方法為例說(shuō)明光電耦合隔離電路。典型的光電耦合隔離為例說(shuō)明光電耦合隔離電路。典型的光電耦合隔離電路有數(shù)字量同相傳遞與數(shù)字量反相傳遞兩種，如電路有數(shù)字量同相傳遞與數(shù)字量反相傳遞兩種，如下圖所示。下圖所示。 數(shù)字量同相傳遞如圖（數(shù)字量同相傳遞如圖（a a）所示）所示，光耦的輸入，光耦的輸入正端接正電源，輸入負(fù)端接到與數(shù)據(jù)總線相連的數(shù)正端接正電源，輸入負(fù)端接到與數(shù)據(jù)總線相連的數(shù)據(jù)緩

10、沖器上，光耦的集電極據(jù)緩沖器上，光耦的集電極c c端通過(guò)電阻接另一個(gè)端通過(guò)電阻接另一個(gè)正電源，發(fā)射極正電源，發(fā)射極e e端直接接地，光耦輸出端即從集端直接接地，光耦輸出端即從集135.1 5.1 光電耦合隔離技術(shù)光電耦合隔離技術(shù)2 2 光電耦合隔離電路光電耦合隔離電路 電極電極c c端引出。當(dāng)數(shù)據(jù)線為低電平端引出。當(dāng)數(shù)據(jù)線為低電平“0”0”時(shí)，發(fā)光管時(shí)，發(fā)光管導(dǎo)通且發(fā)光，使得光敏管導(dǎo)通，輸出導(dǎo)通且發(fā)光，使得光敏管導(dǎo)通，輸出c c端接地而獲端接地而獲得低電平得低電平“0”0”；當(dāng)數(shù)據(jù)線為高電平；當(dāng)數(shù)據(jù)線為高電平“1”1”時(shí)，發(fā)光時(shí)，發(fā)光管截止不發(fā)光，則光敏管也截止使輸出管截止不發(fā)光，則光敏管也截

11、止使輸出c c端從電源端從電源處獲得高電平處獲得高電平“1”1”。如此，完成了數(shù)字信號(hào)的同。如此，完成了數(shù)字信號(hào)的同相傳遞。相傳遞。145.1 5.1 光電耦合隔離技術(shù)光電耦合隔離技術(shù)2 2 光電耦合隔離電路光電耦合隔離電路 遞傳相同量字?jǐn)?shù)遞傳相反量字?jǐn)?shù)+5V+5V+5V+5Vccee+-D7D074LS273數(shù)據(jù)緩沖器選通脈沖b (a (D7D074LS273數(shù)據(jù)緩沖器選通脈沖155.1 5.1 光電耦合隔離技術(shù)光電耦合隔離技術(shù)2 2 光電耦合隔離電路光電耦合隔離電路 數(shù)字量反相傳遞如圖（數(shù)字量反相傳遞如圖（b b）所示）所示，與（，與（a a）不同）不同的是光耦的集電極的是光耦的集電極 c

12、 c端直接接另一個(gè)正電源，而端直接接另一個(gè)正電源，而發(fā)射極發(fā)射極 e e 端通過(guò)電阻接地，則光耦輸出端從發(fā)射端通過(guò)電阻接地，則光耦輸出端從發(fā)射極極e e端引出。從而完成了數(shù)字信號(hào)的反相傳遞。端引出。從而完成了數(shù)字信號(hào)的反相傳遞。165.2 5.2 數(shù)字量輸入通道數(shù)字量輸入通道1 1 引言引言 數(shù)字量輸入通道（數(shù)字量輸入通道（ DI DI 通道）的任務(wù)通道）的任務(wù)-是把生產(chǎn)是把生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)易于接受的形式。過(guò)程中的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)易于接受的形式。信號(hào)調(diào)理電路信號(hào)調(diào)理電路-雖然都是數(shù)字信號(hào)，不需進(jìn)行雖然都是數(shù)字信號(hào)，不需進(jìn)行A/D A/D 轉(zhuǎn)換，但對(duì)通道中可能引入的各種干擾必

13、須采取相轉(zhuǎn)換，但對(duì)通道中可能引入的各種干擾必須采取相應(yīng)的技術(shù)措施，即在外部信號(hào)與單片機(jī)之間要設(shè)置應(yīng)的技術(shù)措施，即在外部信號(hào)與單片機(jī)之間要設(shè)置輸入信號(hào)調(diào)理電路。輸入信號(hào)調(diào)理電路。175.2 5.2 數(shù)字量輸入通道數(shù)字量輸入通道2 2 開關(guān)輸入電路開關(guān)輸入電路 凡在電路中起到通、斷作用的各種按鈕、觸點(diǎn)、凡在電路中起到通、斷作用的各種按鈕、觸點(diǎn)、開關(guān)，其端子引出均統(tǒng)稱為開關(guān)，其端子引出均統(tǒng)稱為開關(guān)信號(hào)開關(guān)信號(hào)。在開關(guān)輸入。在開關(guān)輸入電路中，主要是考慮電路中，主要是考慮信號(hào)調(diào)理技術(shù)信號(hào)調(diào)理技術(shù)，如，如電平轉(zhuǎn)換電平轉(zhuǎn)換，RCRC濾波濾波，過(guò)電壓保護(hù)過(guò)電壓保護(hù)，反電壓保護(hù)反電壓保護(hù)，光電隔離光電隔離等。等

14、。 （1 1）電平轉(zhuǎn)換是用電阻分壓法把現(xiàn)場(chǎng)的電流信）電平轉(zhuǎn)換是用電阻分壓法把現(xiàn)場(chǎng)的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。 （2 2）RCRC濾波是用濾波是用RCRC濾波器濾出高頻干擾。濾波器濾出高頻干擾。185.2 5.2 數(shù)字量輸入通道數(shù)字量輸入通道2 2 開關(guān)輸入電路開關(guān)輸入電路 （3 3）過(guò)電壓保護(hù)是用）過(guò)電壓保護(hù)是用穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管和和限流電阻限流電阻作過(guò)電作過(guò)電壓保護(hù)；用穩(wěn)壓管或壓敏電阻把壓保護(hù)；用穩(wěn)壓管或壓敏電阻把瞬態(tài)尖峰電壓瞬態(tài)尖峰電壓箝位箝位在安全電平上。在安全電平上。 （4 4）反電壓保護(hù)是）反電壓保護(hù)是串聯(lián)一個(gè)二極管串聯(lián)一個(gè)二極管防止反極性防止反極性電壓輸入。電壓輸入。 （

15、5 5）光電隔離用光耦隔離器實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與外部）光電隔離用光耦隔離器實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與外部的完全電隔離。的完全電隔離。195.2 5.2 數(shù)字量輸入通道數(shù)字量輸入通道2 2 開關(guān)輸入電路開關(guān)輸入電路 典型的開關(guān)量輸入信號(hào)調(diào)理電路如下圖所示。典型的開關(guān)量輸入信號(hào)調(diào)理電路如下圖所示。點(diǎn)劃線右邊是由開關(guān)點(diǎn)劃線右邊是由開關(guān)S S與電源組成的外部電路，（與電源組成的外部電路，（a a）是直流輸入電路，（是直流輸入電路，（b b）是交流輸入電路。交流輸）是交流輸入電路。交流輸入電路比直流輸入電路多一個(gè)降壓電容和整流橋塊，入電路比直流輸入電路多一個(gè)降壓電容和整流橋塊，可把高壓交流可把高壓交流( (如如380VAC)

16、380VAC)變換為低壓直流變換為低壓直流( (如如5VDC)5VDC)。開關(guān)開關(guān)S S的狀態(tài)經(jīng)的狀態(tài)經(jīng)RCRC濾波、穩(wěn)壓管濾波、穩(wěn)壓管D1D1箝位保護(hù)、電阻箝位保護(hù)、電阻R2R2限流、二極管限流、二極管D2D2防止反極性電壓輸入以防止反極性電壓輸入以205.2 5.2 數(shù)字量輸入通道數(shù)字量輸入通道2 2 開關(guān)輸入電路開關(guān)輸入電路及光耦隔離等措施處理后送至輸入緩沖器，主機(jī)通及光耦隔離等措施處理后送至輸入緩沖器，主機(jī)通過(guò)執(zhí)行輸入指令便可讀取開關(guān)過(guò)執(zhí)行輸入指令便可讀取開關(guān)S S的狀態(tài)。比如的狀態(tài)。比如, ,當(dāng)開當(dāng)開關(guān)關(guān)S S閉合時(shí)，輸入回路有電流流過(guò)，光耦中的發(fā)光閉合時(shí)，輸入回路有電流流過(guò)，光耦中

17、的發(fā)光管發(fā)光，光敏管導(dǎo)通，數(shù)據(jù)線上為低電平，即輸入管發(fā)光，光敏管導(dǎo)通，數(shù)據(jù)線上為低電平，即輸入信號(hào)為信號(hào)為“0”0”對(duì)應(yīng)外電路開關(guān)對(duì)應(yīng)外電路開關(guān)S S的閉合；反之，開關(guān)的閉合；反之，開關(guān)S S斷開，光耦中的發(fā)光管無(wú)電流流過(guò)，光敏管截止，斷開，光耦中的發(fā)光管無(wú)電流流過(guò)，光敏管截止，數(shù)據(jù)線上為高電平，即輸入信號(hào)為數(shù)據(jù)線上為高電平，即輸入信號(hào)為“1”1”對(duì)應(yīng)外電對(duì)應(yīng)外電路開關(guān)路開關(guān)S S的斷開。的斷開。215.2 5.2 數(shù)字量輸入通道數(shù)字量輸入通道2 2 開關(guān)輸入電路開關(guān)輸入電路-+S2D到輸入到輸入緩沖器緩沖器CCV+2R1R1C1D3R光耦光耦S2D到輸入到輸入緩沖器緩沖器CCV+2R1R1C

18、1D3R光耦光耦C2R3(a) 直流輸入電路(b) 交流輸入電路225.2 5.2 數(shù)字量輸入通道數(shù)字量輸入通道3 3 脈沖計(jì)數(shù)電路脈沖計(jì)數(shù)電路 有些用于檢測(cè)流量、轉(zhuǎn)速的傳感器發(fā)出的是脈有些用于檢測(cè)流量、轉(zhuǎn)速的傳感器發(fā)出的是脈沖頻率信號(hào)，對(duì)于大量程可以設(shè)計(jì)一種定時(shí)計(jì)數(shù)輸沖頻率信號(hào)，對(duì)于大量程可以設(shè)計(jì)一種定時(shí)計(jì)數(shù)輸入接口電路，即在一定的采樣時(shí)間內(nèi)統(tǒng)計(jì)輸入的脈入接口電路，即在一定的采樣時(shí)間內(nèi)統(tǒng)計(jì)輸入的脈沖個(gè)數(shù)，然后根據(jù)傳感器的比例系數(shù)可換算出所檢沖個(gè)數(shù)，然后根據(jù)傳感器的比例系數(shù)可換算出所檢測(cè)的物理量。測(cè)的物理量。235.2 5.2 數(shù)字量輸入通道數(shù)字量輸入通道3 3 脈沖計(jì)數(shù)電路脈沖計(jì)數(shù)電路+12

19、VCCV8253/8254CLK0OUT0GATE1CLK1OUT1CLK2OUT2GATE0GATE2系統(tǒng)時(shí)鐘TSTWCRCEOL+5V計(jì)數(shù)通道1PC總線RCR光耦Dz245.2 5.2 數(shù)字量輸入通道數(shù)字量輸入通道3 3 脈沖計(jì)數(shù)電路脈沖計(jì)數(shù)電路 上圖為一種定時(shí)計(jì)數(shù)輸入接口電路，傳感器發(fā)上圖為一種定時(shí)計(jì)數(shù)輸入接口電路，傳感器發(fā)出的脈沖頻率信號(hào)，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的信號(hào)調(diào)理，引到出的脈沖頻率信號(hào)，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的信號(hào)調(diào)理，引到82548254芯片的計(jì)數(shù)通道芯片的計(jì)數(shù)通道1 1的的CLK1CLK1口。口。82548254是具有是具有3 3個(gè)個(gè)1616位計(jì)數(shù)器通道的可編程計(jì)數(shù)器位計(jì)數(shù)器通道的可編程計(jì)數(shù)器/ /定

20、時(shí)器。圖中，計(jì)定時(shí)器。圖中，計(jì)數(shù)通道數(shù)通道0 0工作于模式工作于模式3 3，CLK0CLK0用于接收系統(tǒng)時(shí)鐘脈沖，用于接收系統(tǒng)時(shí)鐘脈沖，OUT0OUT0輸出一個(gè)周期為系統(tǒng)時(shí)鐘脈沖輸出一個(gè)周期為系統(tǒng)時(shí)鐘脈沖N N倍（倍（N N為通道為通道0 0的計(jì)數(shù)初值）的連續(xù)方波脈沖，其高、低電平時(shí)段的計(jì)數(shù)初值）的連續(xù)方波脈沖，其高、低電平時(shí)段是計(jì)數(shù)通道是計(jì)數(shù)通道1 1的采樣時(shí)間和采樣間隔時(shí)間，分的采樣時(shí)間和采樣間隔時(shí)間，分255.2 5.2 數(shù)字量輸入通道數(shù)字量輸入通道3 3 脈沖計(jì)數(shù)電路脈沖計(jì)數(shù)電路別記為別記為TSTS、TWTW；計(jì)數(shù)通道；計(jì)數(shù)通道1 1和和2 2均選為工作模式均選為工作模式2 2，且且O

21、UT1OUT1串接到串接到CLK2CLK2，使兩者構(gòu)成一個(gè)計(jì)數(shù)長(zhǎng)度為，使兩者構(gòu)成一個(gè)計(jì)數(shù)長(zhǎng)度為232232的脈沖計(jì)數(shù)器，以對(duì)的脈沖計(jì)數(shù)器，以對(duì)TSTS內(nèi)的輸入脈沖計(jì)數(shù)。內(nèi)的輸入脈沖計(jì)數(shù)。 如果獲得如果獲得TSTS時(shí)間內(nèi)的輸入脈沖個(gè)數(shù)為時(shí)間內(nèi)的輸入脈沖個(gè)數(shù)為n n，則單，則單位時(shí)間內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)即脈沖頻率為位時(shí)間內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)即脈沖頻率為n/TSn/TS，從而可換，從而可換算出介質(zhì)的流量或電機(jī)的轉(zhuǎn)速值。比如，發(fā)出脈沖算出介質(zhì)的流量或電機(jī)的轉(zhuǎn)速值。比如，發(fā)出脈沖頻率信號(hào)的是渦輪流量計(jì)或磁電式速度傳感器，它頻率信號(hào)的是渦輪流量計(jì)或磁電式速度傳感器，它們的脈沖當(dāng)量們的脈沖當(dāng)量( (即一個(gè)脈沖相當(dāng)?shù)牧髁炕蜣D(zhuǎn)

22、數(shù)即一個(gè)脈沖相當(dāng)?shù)牧髁炕蜣D(zhuǎn)數(shù)) )為為K K，則介質(zhì)的流量或電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)就為則介質(zhì)的流量或電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)就為n/TS Kn/TS K。265.3 5.3 數(shù)字量輸出通道數(shù)字量輸出通道1 1 引言引言 數(shù)字量輸出通道數(shù)字量輸出通道簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱 DO DO 通道，它的通道，它的任務(wù)任務(wù)是把是把計(jì)算機(jī)輸出的計(jì)算機(jī)輸出的微弱數(shù)字信號(hào)微弱數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成能對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)轉(zhuǎn)換成能對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制的行控制的數(shù)字驅(qū)動(dòng)信號(hào)數(shù)字驅(qū)動(dòng)信號(hào)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)負(fù)荷的不同，如。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)負(fù)荷的不同，如指示燈、繼電器、接觸器、電機(jī)、閥門等，可以選指示燈、繼電器、接觸器、電機(jī)、閥門等，可以選用不同的功率放大器件構(gòu)成不同的開關(guān)量驅(qū)動(dòng)輸出用不同的功率

23、放大器件構(gòu)成不同的開關(guān)量驅(qū)動(dòng)輸出通道。常用的有通道。常用的有三極管輸出驅(qū)動(dòng)電路三極管輸出驅(qū)動(dòng)電路、繼電器輸出繼電器輸出驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路、晶閘管輸出驅(qū)動(dòng)電路晶閘管輸出驅(qū)動(dòng)電路、固態(tài)繼電器輸出固態(tài)繼電器輸出驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路等。等。272. 2. 三極管驅(qū)動(dòng)電路三極管驅(qū)動(dòng)電路 對(duì)于低壓情況下的小電流開關(guān)量，用功率三極對(duì)于低壓情況下的小電流開關(guān)量，用功率三極管就可作開關(guān)驅(qū)動(dòng)組件，其輸出電流就是輸入電流管就可作開關(guān)驅(qū)動(dòng)組件，其輸出電流就是輸入電流與三極管增益的乘積。主要由以下兩種電路與三極管增益的乘積。主要由以下兩種電路: : 1) 1) 普通三極管驅(qū)動(dòng)電路普通三極管驅(qū)動(dòng)電路 2) 2) 達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)電路

24、達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)電路5.3 5.3 數(shù)字量輸出通道數(shù)字量輸出通道282. 2. 三極管驅(qū)動(dòng)電路三極管驅(qū)動(dòng)電路 1) 1) 普通三極管驅(qū)動(dòng)電路普通三極管驅(qū)動(dòng)電路 當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流只有十幾當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流只有十幾 mAmA或幾十或幾十 mAmA時(shí)，只要采時(shí)，只要采用一個(gè)普通的功率三極管就能構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路，用一個(gè)普通的功率三極管就能構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路，5.3 5.3 數(shù)字量輸出通道數(shù)字量輸出通道6047K3.3管極三DELV5+033Di292. 2. 三極管驅(qū)動(dòng)電路三極管驅(qū)動(dòng)電路 1) 1) 達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)電路達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)電路 當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流需要達(dá)到當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流需要達(dá)到幾百毫安幾百毫安時(shí)，如驅(qū)動(dòng)中功時(shí)，如驅(qū)動(dòng)中功率繼電器、電磁開關(guān)等裝

25、置，輸出電路必須采取多率繼電器、電磁開關(guān)等裝置，輸出電路必須采取多級(jí)放大或提高三極管增益的辦法。達(dá)林頓陣列驅(qū)動(dòng)級(jí)放大或提高三極管增益的辦法。達(dá)林頓陣列驅(qū)動(dòng)器是由多對(duì)兩個(gè)三極管組成的達(dá)林頓復(fù)合管構(gòu)成，器是由多對(duì)兩個(gè)三極管組成的達(dá)林頓復(fù)合管構(gòu)成，它具有高輸入阻抗、高增益、輸出功率大及保護(hù)措它具有高輸入阻抗、高增益、輸出功率大及保護(hù)措施完善的特點(diǎn)，同時(shí)施完善的特點(diǎn)，同時(shí)多對(duì)復(fù)合管多對(duì)復(fù)合管也非常適用于計(jì)算也非常適用于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的機(jī)控制系統(tǒng)中的多路負(fù)荷多路負(fù)荷。常用器件有。常用器件有MC1416MC1416等。等。5.3 5.3 數(shù)字量輸出通道數(shù)字量輸出通道303. 3. 繼電器驅(qū)動(dòng)電路繼電器驅(qū)

26、動(dòng)電路 電磁繼電器主要由線圈、鐵心、銜鐵和觸點(diǎn)等電磁繼電器主要由線圈、鐵心、銜鐵和觸點(diǎn)等部件組成，簡(jiǎn)稱為繼電器，它分為部件組成，簡(jiǎn)稱為繼電器，它分為電壓繼電器電壓繼電器、電電流繼電器流繼電器、中間繼電器中間繼電器等幾種類型。繼電器方式的等幾種類型。繼電器方式的開關(guān)量輸出是一種最常用的輸出方式，通過(guò)開關(guān)量輸出是一種最常用的輸出方式，通過(guò)弱電弱電控控制外界交流或直流的制外界交流或直流的高電壓高電壓、大電流大電流設(shè)備。設(shè)備。 繼電器驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)要根據(jù)所用繼電器線圈繼電器驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)要根據(jù)所用繼電器線圈的吸合電壓和電流而定，的吸合電壓和電流而定，控制電流控制電流一定要一定要大于大于繼電繼電器的器的

27、吸合電流吸合電流才能使繼電器可靠地工作。才能使繼電器可靠地工作。5.3 5.3 數(shù)字量輸出通道數(shù)字量輸出通道313. 3. 繼電器驅(qū)動(dòng)電路繼電器驅(qū)動(dòng)電路 下圖為經(jīng)光耦隔離器的繼電器輸出驅(qū)動(dòng)電路，下圖為經(jīng)光耦隔離器的繼電器輸出驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng)當(dāng)CPUCPU數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線DiDi輸出數(shù)字輸出數(shù)字“1”1”即高電平時(shí)，經(jīng)即高電平時(shí)，經(jīng)74067406反相驅(qū)動(dòng)器變?yōu)榉聪囹?qū)動(dòng)器變?yōu)榈碗娖降碗娖剑怦罡綦x器的發(fā)光二，光耦隔離器的發(fā)光二極管導(dǎo)通且發(fā)光，使光敏三極管極管導(dǎo)通且發(fā)光，使光敏三極管導(dǎo)通導(dǎo)通，繼電器線圈，繼電器線圈KAKA得電，動(dòng)合觸點(diǎn)得電，動(dòng)合觸點(diǎn)閉合閉合，從而驅(qū)動(dòng)大型負(fù)荷設(shè)備。，從而驅(qū)動(dòng)大型負(fù)荷設(shè)備。

28、 由于繼電器線圈是由于繼電器線圈是電感性負(fù)載電感性負(fù)載，當(dāng)電路突然關(guān)，當(dāng)電路突然關(guān)斷時(shí)，會(huì)出現(xiàn)較高的斷時(shí)，會(huì)出現(xiàn)較高的電感性浪涌電壓電感性浪涌電壓，為了保護(hù)驅(qū)，為了保護(hù)驅(qū)動(dòng)器件，應(yīng)在繼電器線圈兩端動(dòng)器件，應(yīng)在繼電器線圈兩端并聯(lián)并聯(lián)一個(gè)一個(gè)阻尼二極管阻尼二極管，為電感線圈提供一個(gè)為電感線圈提供一個(gè)電流泄放回路電流泄放回路。 5.3 5.3 數(shù)字量輸出通道數(shù)字量輸出通道323. 3. 繼電器驅(qū)動(dòng)電路繼電器驅(qū)動(dòng)電路5.3 5.3 數(shù)字量輸出通道數(shù)字量輸出通道cVpV耦耦光光6047KA220V Di334.4.其他驅(qū)動(dòng)電路其他驅(qū)動(dòng)電路 1) 1) 繼電器驅(qū)動(dòng)電路繼電器驅(qū)動(dòng)電路 2) 2) 晶閘管驅(qū)動(dòng)

29、電路晶閘管驅(qū)動(dòng)電路 3) 3) 固態(tài)繼電器驅(qū)動(dòng)電路固態(tài)繼電器驅(qū)動(dòng)電路5.3 5.3 數(shù)字量輸出通道數(shù)字量輸出通道34 把上述數(shù)字量輸入通道或數(shù)字量輸出通道設(shè)計(jì)把上述數(shù)字量輸入通道或數(shù)字量輸出通道設(shè)計(jì)在一塊模板上在一塊模板上, , 就稱為就稱為DIDI模板或模板或DODO模板，也可統(tǒng)稱模板，也可統(tǒng)稱為數(shù)字量為數(shù)字量I/OI/O模板。下圖為含有模板。下圖為含有DIDI通道和通道和DODO通道的通道的PCPC總線數(shù)字量總線數(shù)字量I/OI/O模板的結(jié)構(gòu)框圖，由模板的結(jié)構(gòu)框圖，由PCPC總線接口總線接口邏輯、邏輯、I/OI/O功能邏輯、功能邏輯、I/OI/O電氣接口三部分組成。電氣接口三部分組成。5.4

30、 5.4 DI/DODI/DO模板模板 355.4 5.4 DI/DODI/DO模板模板 總線接口邏輯I/O功能邏輯I/O電氣接口輸入片址 譯碼基址譯碼輸出片址 譯碼 數(shù)據(jù)緩沖器輸出片址輸入片址 輸入緩沖器 輸出緩沖器來(lái)自外部設(shè)備 去外部設(shè)備輸入調(diào)理電路輸出驅(qū)動(dòng)電路基址A2A0A7A3D7D0IOW PC總線NEAIOR36 PCPC總線接口邏輯部分總線接口邏輯部分由由8 8位數(shù)據(jù)總線緩沖器、位數(shù)據(jù)總線緩沖器、基址譯碼器、輸入和輸出片址譯碼器組成?；纷g碼器、輸入和輸出片址譯碼器組成。 I/OI/O功能邏輯部分功能邏輯部分只有簡(jiǎn)單的輸入緩沖器和輸只有簡(jiǎn)單的輸入緩沖器和輸出鎖存器。其中，輸入緩沖

31、器起著對(duì)外部輸入信號(hào)出鎖存器。其中，輸入緩沖器起著對(duì)外部輸入信號(hào)的緩沖、加強(qiáng)和選通作用；輸出鎖存器鎖存的緩沖、加強(qiáng)和選通作用；輸出鎖存器鎖存CPU CPU 輸輸出的數(shù)據(jù)或控制信號(hào)，供外部設(shè)備使用。出的數(shù)據(jù)或控制信號(hào)，供外部設(shè)備使用。I/OI/O緩沖緩沖功能可以用可編程接口芯片如功能可以用可編程接口芯片如8255A8255A構(gòu)成，也可以構(gòu)成，也可以用用74LS24074LS240、244244、373373、273273等芯片實(shí)現(xiàn)。等芯片實(shí)現(xiàn)。 I/OI/O電氣接口部分電氣接口部分的功能主要是：電平轉(zhuǎn)換、的功能主要是：電平轉(zhuǎn)換、濾波、保護(hù)、隔離、功率驅(qū)動(dòng)等。濾波、保護(hù)、隔離、功率驅(qū)動(dòng)等。5.4 5.4 DI/DODI/DO模板模板 37 數(shù)字量輸入輸出通道也是計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中的數(shù)字量輸入輸出通道也是計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中的重要組成部分。重要組成部分。 本章首先介紹了當(dāng)前