总线、接口数字量输入、输出

第2章计算机控制系统的硬件设计技术数字量输入输出接口与过程通道模拟量输入输出接口与过程通道串行外部总线技术硬件抗干扰技术总线技术1、RS-232串行总线用于数据终端设备（DTE）和数据通信设备（DCE）之间的串行通信。DTE和DCE之间用25线或9线互连起来，其中基本的三根线是发送数据线TXD，接收数据线RXD和信号地线SGND。RS-232采用点对点连接方式，两点之间的通信距离不大于15米，传输速率不大于20Kbps（每秒传输位数20K）。RS-232总线规定1台发送器只能连接1台接收器。由于采用单端发送器和接收器，并有公共信号地线，所以通信距离短而且容易引进干扰。使用不平衡传输方式。RS232C的电气标准和机械连接DTE插针式DCE内孔式25针DB插连接器DTE插针式DCE内孔式9针DB插连接器RS232C的电气标准：3V~15V:逻辑0-3V~-15V:逻辑1TTL/CMOS-RS232电平转换芯片：MAX232、MAX202等计算机间RS232C通信的常用连接方法全握手无握手计算机计算机TXDTXDRXDRXDGNDGNDTxDRxDRTSCTSDTRDSRCDRIGNDTxDRxDRTSCTSDTRDSRCDRIGND终端准备好请求发送清除以便发送数据机准备好振铃信号载波信号检测平衡和非平衡线路2、RS-422串行总线采用双端发送器和接收器，数据终端设备和数据通信设备之间用4线电缆互连起来，每个方向使用2根线，可以实现全双工通信方式。RS-422也采用点对点连接方式，尽管1台发送器可连接10台接收器，仍然需要10对通信线。3、RS-485串行总线是RS-422总线的扩展，采用1点对多点的连接方式，而且只需要2根通信线。RS-485总线规定2根通信线上可以连接32台发送器和32台接收器，但是同时只能有一对发送器和接收器进行点对点通信。为半双工通信方式。采用双端发送器和接收器，两者之间无公共信号地线，传输距离长，速率高。数字量输入输出技术

在开关输入电路中，主要考虑：

（1）电平转换－用电阻分压法把电流信号转换为电压信号。

（2）RC滤波－用RC滤波器滤出高频干扰。

（3）过电压保护－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－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。开关输入电路数字量输入（DI）通道◆

数字量输入（DI）通道：把从控制对象检测得到的数字码、开关量、脉冲量或中断请求信号经过输入缓冲器在接口的控制下送给计算机。输入调理电路输入缓冲器地址译码器生产过程PC总线注缓冲器的作用

缓冲寄存器又称缓冲器，它分输入缓冲器和输出缓冲器两种。前者的作用是将外设送来的数据暂时存放，以便处理器将它取走；后者的作用是用来暂时存放处理器送往外设的数据。有了数控缓冲器，就可以使高速工作的CPU与慢速工作的外设起协调和缓冲作用，实现数据传送的同步。由于缓冲器接在数据总线上，故必须具有三态输出功能。

输入调理电路(1)小功率输入调理电路(2)大功率输入调理电路任务－把计算机输出的微弱数字信号转换成能对生产过程进行控制的数字驱动信号。

常用电路－三极管输出驱动电路、继电器输出驱动电路、晶闸管输出驱动电路、固态继电器输出驱动电路等。

选择－根据现场负荷的不同，如指示灯、继电器、接触器、电机、阀门等，可以选用不同的功率放大器件构成不同的开关量驱动输出通道。数字量输出通道数字量输出（DO）通道◆

数字量输出（DO）通道：把从计算机输出的数字信号通过接口输出数字信号、脉冲信号或开关信号(控制通道,电磁阀)输出驱动器输出锁存器地址译码器生产过程PC总线注锁存器的作用

锁存器就是把当前的状态锁存起来，使CPU送出的数据在接口电路的输出端保持一段时间锁存后状态不再发生变化，直到解除锁定。还有些芯片具有锁存器，比如芯片74LS273就具有锁存的功能，它