输 入 缓 冲 器
输 入 调 理
工 业 现 场
输 出 锁 存 器
设 输 出 驱 动 备
典型的开关量输入／输出通道结构图
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第 2 章 输 入 输 出 接 口 与 过 程 通 道
.4.
数字量－开关量（开关、启停、亮灭）：用“0”和“1” 两个量进 行描述，则二进制数码每一位都可代表一个过程状态。 2.1.1 数字量输入输出接口 1.数字量输入接口 三态门缓冲器74LS244 （起缓冲作用，用来隔离输入 与输出） 有8路开关量输入 输入控制指令： MOV DX, port ；产生CS, ；将片选端口地址port传送至DX IN AL, DX ；产生IOR信号 ；将端口中的信息内容输入到AL
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第2章 输入输出接口与过程通道
第 2 章 输 入 输 出 接 口 与 过 程 通 道
.1.
• 接口：
– 是计算机与外部设备交换信息的桥梁，它包括输 入接口与输出接口。
• 过程通道：
– 是在工业控制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，它包括模拟量输入通道、 模拟量输出通道、开关量（数字量）输入通道、 开关量输出通道 (AI、AO、DI、DO) 。
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第 2 章 输 入 输 出 接 口 与 过 程 通 道
.13.
2．中功率驱动电路 驱动中功率继电器、电磁开关，要求 50 ～ 500mA 的驱动能力，用 达林顿复合晶体管或中功率三极管来驱动。目前常用达林顿阵列驱动 器 如 MC1412 、 MC1413 、 MC1416 等 来 驱 动 中 功 率 负 载 。 下 图 是 MC1416的结构图及每个复合管的内部结构。
第 2 章 输 入 输 出 接 口 与 过 程 通 道
.7.
－采用积分电路消除开关接触抖动信号
A1 A O
O
A O
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开关量输入隔离及电平变换 信号电平变换方法如图a所示。
第 2 章 输 入 输 出 接 口 与 过 程 通 道
.8.
实现这种信号变换隔离的电路如图b所示。
图a输入电平变换
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软件
变送器传感器 接口 A\D 多路开关
第 2 章 输 入 输 出 接 口 与 过 程 通 道
.2.
显示终端
磁盘驱动器
微 型 计 算 机
接口
D\A
反多路开关
执行机构
接口
开关量输入
生 产 过 程
接口
打印机
开关量输出
实时 时钟
操作 台 过 程 通 道 检测及变送 控制对象
通用外部设备 主机及操作台
1C 2C 3C 4C 5C 6C 7C COM 16 15 14 13 12 11 10 9 10.5K B
1 1 1 1 1 1 1
COM R0 VT1 7.2K R1 3K R2
b）复合管内部结构
C VT2 E
1 2 3 4 5 6 7 8 1B 2B 3B 4B 5B 6B 7B GND
a）MC1416结构图
微型计算机控制系统原理图
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2. 1 开关量输入输出通道
用两种状态来表示的量称为开关量,数字量的输入输出同样称为开关量。
按类型分有电平式和触点式两种: 电平式为高电平或低电平；触点式为触点闭合或触点断开。
第 2 章 输 入 输 出 接 口 与 过 程 通 道
.3.
微 型 计 算 机
数 据 缓 冲 、 地 址 译 码 、 控 制 逻 辑
MC1416达林顿阵列驱动器
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－达林顿阵列输出驱 动继电器电路
第 2 章 输 入 输 出 接 口 与 过 程 通 道
.14.
达林顿阵列驱动器 MC1416， 可驱动7个继电器， 带内部保护二极管， 以防MC1416组件 反向击穿
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第 2 章 输 入 输 出 接 口 与 过 程 通 道
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2.1.2 数字量输入通道
数字量输入通道结构
第 2 章 输 入 输 出 接 口 与 过 程 通 道
.6.
P C 总 线
输入 缓冲 器
输入 调理 电路
生 产 过 程
地址译码器
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•输入调理电路 信号调理－把现场触点的瞬间高压、过电压、抖动 等状态信号经转换、保护、滤பைடு நூலகம்、隔离转换成计算 机能够接收的逻辑信号。 小功率输入调理电路
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2.数字量输出接口
锁存：状态量需保持到 下一新值的出现为止
第 2 章 输 入 输 出 接 口 与 过 程 通 道
.5.
8位输出锁存器 74LS273
根据PC总线IO写周期时 序关系，利用IOW的后沿 产生上升沿锁存数据 数据输出控制指令 MOV AL, DATA MOV DX, port OUT DX, AL ；将AL中的数据输出到 DX中的片选地址端口
第 2 章 输 入 输 出 接 口 与 过 程 通 道
.11.
+5V
1
330Ω
1
3.3K
V
小功率驱动电路
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－功率晶体管输出驱动继电器电路
第 2 章 输 入 输 出 接 口 与 过 程 通 道
.12.
在功率晶体管关闭时，继电器线圈J是感性负载,会 产生很高的感应电动势，续流二极管D为产生的反 电动势提供旁路通道，保护晶体管。
.15.
3．大功率交流驱动电路 固态继电器（SSR） 过零检测电路可使交流电压变化到零状态 附近时让电路接通，可减少干扰。电路接通以后，由触发电路给出 晶闸管器件的触发信号。
图b隔离及电平变换电路
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第 2 章 输 入 输 出 接 口 与 过 程 通 道
.9.
大功率输入调理电路 大功率系统中为了使接点工作可靠，接点两 端至少要有24V以上的直流电压，干扰少，电 路简单
高压与低压之间－采用光电耦合器进行隔离
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2.1.3 数字量输出通道
1、数字量输出通道结构
第 2 章 输 入 输 出 接 口 与 过 程 通 道
.10.
P C 总 线
输出 锁存 器
输出 驱动 器
生 产 过 程
地址译码器
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2 开关量输出驱动电路
在计算机控制系统中，开关量的输出常常要求有一定的驱动能力，以 控制不同的装置。用的驱动电路有以下几种： 1．小功率驱动电路 驱动发光二极管、 LED 、小功率继电器等，电路的驱动能力 10 ～ 40mA ，用小功率的三极管或集成电路驱动。下图为典型的小功率驱动 电路 。