实际多路开关性能：导通电阻10几欧，开关速度几百
纳秒 多类开关的分类： 1) 单向多路开关(1对多或多对1)，如AD7501（8路）、 AD8506(16路)； 2) 双向多路开关（1对多且多对1），如CD4051； 3）矩阵多路开关（多对多），如MT8816；
多路开关实例：CD4051
•CD4051是8通道多路 开关 •带有3个通道选择输 入端A、B、C，用于选 择8个通道之一 •一个禁止输入端INH， 高电平时，禁止模拟 信号输入；低电平时 允许模拟信号输入 VDD与VSS的电平差为 －0.5 ~15V
三 过程输入输出通道与CPU交换的信息类型
过程输入输出通道与CPU交换的信息类型有三种： 1．数据信息：反映生产现场的参数及状态的信
息，它包括数字量、开关量和模拟量。
2．状态信息：又叫协议信息，如应答信息、握手信
息，它反映过程通道的状态，如准备就绪信号。
3．控制信息：用来控制过程通道的启动和停止等 信息，如三态门的打开和关闭、触发器的启动 等。 注意：在过程输入输出通道中，必须设置一个与 CPU 联 系的接口电路，传送数据信息、状态信息和控制信息。
CD4051的真值表
输入状态
ＩＮＨ ０ ０ Ｃ ０ ０ Ｂ ０ ０ Ａ ０ １
接通通道
ＣＤ４０５１
０ １
０
０ ０ ０ ０ ０
０
０ １ １ １ １
１
１ ０ ０ １ １
０
１ ０ １ ０ １
２
３ ４ ５ ６ ７
CD4051多路开关的扩展应用 在实际应用中，如果被测参数多于8路，可以采用将 多个CD4051 相连进行扩展。
第五章 过程输入输出通道
第1节 过程通道的概念
一 过程通道的概念
计算机 r 给定值 控制器 D/A
执行机构
被控量 被控对象
A/D
计算机控制系统基本原理图
过程（输入输出）通道：是计算机和工业生产过程相互交 换信息的桥梁。
二 过程输入输出通道的组成与功能
根据过程信息的性质及传递方向，过程输入输出
通道分类如下：
在过程通道接口电路设计中应解决以下问题： 1．触发方式：有序的门控信号的主要作用就是严 格遵循系统工作时序要求，适时对系统中某个或某些 特定部件发出开启或关闭(触发)信号，这必然涉及到 同步触发和异步触发的方式。 2．时序：控制逻辑的结构有组合控制逻辑与存储 控制逻辑两种类型，不管哪种类型都要严格遵守规定 的操作步骤，每一个操作步骤又都是在一组有序的控 制信号驱动下实现的。
模拟量输入通道根据不同的应用要求，可以有不 同的结构形式，
1、单路模拟量输入通道
2、多路模拟量输入通道
传感器
1 2
信号处理 信号处理
传感器
多 路 开 关
传感器
n
信号处理
采 样 保 持
A/D 转 换 器
接 口 电 路
微 型 计 算 机
二、模拟量输入通道中的常用器件及电路
1、多路转换器 多路转换器又称多路开关，它是用来切换模拟电压
*由D0D1D2D3来选择16路 通道之一 *其中D3＝0，选中1＃
*其中D3＝1，选中2＃
2、采用保持器 2.1 概述
问题：
模拟信号进行 A／D 转换时，从启动转换到 转换结束输出数字量，需要一定的转换时间， 当输入信号频率较高时，会造成很大的转换 误差。
解决方法： 采用一种器件，在A／D转换时保持住输入 信号电平，在A／D转换结束后跟踪输入信 号的变化。 这种功能的器件就是采样／保持器。
3.负载能力：一旦控制逻辑确定后，系统能否可 靠运行与器件的选择关系密切，器件的选择除了要考 虑电平的摆幅、数值、延时外，还应考虑器件所带负 载是否匹配。
第二节
模拟量输入通道
一、模拟量输入通道的结构
模拟输入通道的作用实现模拟待测信号与主控 微处理器之间的接口，一般由传感器、信号调理 电路、多路模拟开关、放大器、采样保持器(S/H) 和A/D转换器组成。其中A/D转换器是实现模拟待 测信号到数字信号之间转换的关键部件。
2.2
采样／保持器的工作原理 采样／保持器的一般结构形式如图所示。
K
模拟信号Ui 驱动信号
A CH
模拟地 模拟开关K
UO
组成
电容CH
缓冲放大器A
控 制 信 号 A
跟踪 保持
工作原理如下：
t
模 拟 输 入
t
A A1
在而在 t1时刻前 ，控制电路的驱 t2时刻，保持结束， 动信号为高电平时，模拟开 新一个跟踪时刻到 来， 关K 闭合，模拟输入信号Ui 此时驱动信号又为高电 通过模拟开关加到电容CH 平，模拟开关K 重新闭 上，使得CH端电压UC 跟随 CH 端电压UC 又跟 Ui合， 变化而变化。 在t1时刻，驱动信号为低电 平，模拟开关K断开，此时 电容CH 上的电压UC 保持 模拟开关断开瞬间的Ui 值 t 时刻，驱动信号为低 3 不变并等待A／D转换器转 K断 换电平时，模拟开关 。
拾起或检测反映生产过程或设备工况的开关信号 （如继电器接点、行程开关、按纽等）、脉冲信号 （如速度、位移、流量脉冲等）并传输给微机的过 程； 数字量(开关量)输出通道： 将数字信号从微机传输给那些接受数字信号的执 行机构和显示、指示装置的过程。 注意：数字量输入输出通道包括多字节型数字量。
过程输入输出通道示意图
信号的关键元件。
多路开关功能：把多个模拟量参数分时地接通并送入 A/D转换器，即完成多到一的转换；或者把经计算机处 理，且由D/A转换器转换成的模拟信号按一定的顺序输 出到不同的控制回路（或外部设备）中，即完成一到 多的转换。前者成为多路开关，后者叫做多路分配器， 或叫做反多路开关。
理想多路开关要求：开路电阻应为无穷大，接通时 的导通电阻应为零，切换速度快、噪声小、寿命长、 工作可靠。
四 过程通道的编址方式
由于计算机控制系统一般都有多个过程输入输出通
道，因此需对每一个过程输入输出通道安排地址。
过程通道编址方式有两种： 1．过程通道与存储器统一编址方式 2．过程通道与存储器独立编址方式
五 过程通道接口设计应考虑的问题
接口电路起着连接过程通道与 CPU 的桥梁作用， 它的基本任务有： 1．控制信息的传递路径：即根据控制的任务在 众多的信息源中进行选择， 2 ．控制信息传送的 顺序：计算机控制的过程就是执行程序的过程，为 确保进程正确无误，接口电路应根据控制程序的要 求，适时地发出一组有序的门控信号。 以确定该信息传送的路径和目的地。
模拟量输入通道： 生产过程的参数(如温度、压力、流量、速度、位 移、电流、电压等)一般是随时间连续变化的模拟 量，通过检测元件或变送器将其转换为对应的模 拟电压或电流，并转化为数字信号的过程； 模拟量输出通道： 把微机输出的数字控制信号转换为模拟信号（电压 或电流）并传输给被控对象的过程；
数字量(开关量)输入通道：