輸入輸出接口技術(shù) DIDO2014

1、開關(guān)量輸入輸出接口,Switch Input & Output,Interface,黃松清,安徽工業(yè)大學(xué),電氣與信息工程學(xué)院,自動(dòng)化系,2015,年,2,月,本節(jié)主要內(nèi)容,開關(guān)量的概念及種類,開關(guān)量輸入接口,開關(guān)量輸出接口,開關(guān)量輸入輸出模板的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì),3-3-1,開關(guān)量的概念及種類,開關(guān)量（數(shù)字量）的概念,開關(guān)的開斷,觸點(diǎn)的閉合,設(shè)備的安全狀況等等,開關(guān)量的輸出可實(shí)現(xiàn)許多邏輯控制功能,開關(guān)的閉合,指示燈的亮滅,設(shè)備的停啟等等,3-3-1,開關(guān)量的概念及種類,開關(guān)量（數(shù)字量）的種類,按類型分有電平式和觸點(diǎn)式兩種,電平式為高電平或低電平,觸點(diǎn)式為觸點(diǎn)閉合或觸點(diǎn)斷開,按電源分有有源和無源兩種,有

2、源即直接提供高、低電平,無源即提供物理觸點(diǎn)，或感應(yīng)器件,3-3-2,開關(guān)量輸入接口,DI,DI,的任務(wù)是把,外界,被控對象,的開關(guān)狀態(tài)信號(hào),或數(shù)字信號(hào)送至計(jì)算機(jī)或微處理器,開關(guān)量信號(hào),S1-S8,用來控制光電耦合器件發(fā)光,二極管的亮滅,通過光電耦合驅(qū)動(dòng)光敏三極管，相應(yīng)地在該三,極管的集電極上送出高或低電平,計(jì)算機(jī)通過有效地址,CS,，和讀命令,RD,，將該,8,位的開關(guān)信號(hào)讀入,CPU,中,3-3-2,開關(guān)量輸入接口,DI,8,道開關(guān)量輸入接口原理圖,輸入緩沖器,3-3-3,開關(guān)量輸出接口,DO,DO,的任務(wù)是把,計(jì)算機(jī),送出,的數(shù)字信號(hào)（或開,關(guān)信號(hào)）傳送給開關(guān)器件，如指示燈、繼電器,控制它

3、們的通斷、閉合或亮、滅等,計(jì)算機(jī)通過選擇地址有效,CS,和寫有效,WR,，將要,輸出的,開關(guān)量信號(hào)寫入,U3,74LS574,數(shù)據(jù)鎖存器中，再經(jīng)光電耦合,器,U1,U2,驅(qū)動(dòng)繼電器,J1J4,或指示燈,LED1LED4,動(dòng)作,3-3-3,開關(guān)量輸出接口,DO,8,道開關(guān)量輸出接口原理圖,數(shù)據(jù)鎖存器,3-3-4,開關(guān)量輸入輸出模板的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì),在,計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),中，開關(guān)量的輸入輸,出接口極其普遍。在設(shè)計(jì)上，一般都將,開關(guān)量的輸入輸出接口做在,同一塊,模板,上，這樣可以節(jié)省硬件成本，充分利用,計(jì)算機(jī)的有限資源，方便用戶使用,PC,總線的,DIO,模板,微處理器的,DIO,模板,人,機(jī)接口,Hum

4、an-Machine Interface,本節(jié)主要內(nèi)容,鍵盤接口,顯示器接口,打印機(jī)接口,其它人,機(jī)接口,人,機(jī)接口,人,機(jī),接口是操作人員與計(jì)算機(jī)之間相互,交換信息的接口，通過這些接口，操作,人員可以對計(jì)算機(jī)進(jìn)行操作，并能實(shí)時(shí),了解到計(jì)算機(jī)控制的有關(guān)內(nèi)容,人機(jī)接口包括鍵盤、打印機(jī)、顯示器等,鍵盤接口,1,鍵盤的工作原理,通過操作人員按鍵，將鍵開關(guān)信息經(jīng)過編碼,電路轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)可以接收的二進(jìn)制字符編碼,信息，然后輸入計(jì)算機(jī),鍵盤的基本組成元件是一個(gè)個(gè)按鍵開關(guān),觸點(diǎn)式：機(jī)械式鍵盤,無觸點(diǎn)式：電容式鍵盤,鍵盤接口,2,擊打式鍵盤,噪聲大，不密封，不宜工業(yè)現(xiàn)場使用,薄膜式鍵盤,盤面用無縫隙的平面材料和

5、硅膠制成。因此,能防水防塵，便于清洗，比較適合周邊環(huán)境,惡劣、輸入數(shù)據(jù)量不大的工業(yè)環(huán)境中使用,標(biāo)準(zhǔn)鍵盤與專用鍵盤,鍵盤結(jié)構(gòu)與鍵盤處理,1,矩陣式鍵盤,將鍵盤上的按鍵開關(guān)按行列排列，形成二維矩陣的,結(jié)構(gòu)，如,8,8,16,8,等，這就是矩陣式鍵盤,對矩陣式鍵盤的處理，可以分為三步來完成，即鍵,掃描、鍵識(shí)別和鍵處理,智能式鍵盤,鍵盤的內(nèi)部裝有專門的微處理器如,Inter8048,等,由這些微處理器來完成鍵盤開關(guān)矩陣的掃描、鍵盤,掃描值的讀取和鍵盤掃描值的發(fā)送,鍵盤結(jié)構(gòu)與鍵盤處理,2,智能式鍵盤,增強(qiáng)型擴(kuò)展鍵盤的結(jié)構(gòu),增強(qiáng)型的,101,鍵的擴(kuò)展鍵盤被廣泛應(yīng)用,鍵盤掃描碼的發(fā)送,鍵盤內(nèi)部的單片機(jī)根據(jù)按

6、鍵的位置向主機(jī)接口發(fā),送的僅是該按鍵位置對應(yīng)的鍵掃描碼,不同的鍵盤結(jié)構(gòu)，其按鍵的接通掃描碼和斷開掃,描碼的格式是不同的,顯示器接口,常用的顯示方式,指示燈,LED,發(fā)光二極管,Light,Emitting,Diode,LCD,液晶顯示,Liquid,Crystal,Display,模擬屏等,圖形顯示方式,1,常用的圖形顯示器,CRT,Cathode Ray Tube,陰極射線管）顯,示器,FPD,平面顯示器,Flat Panel Display,圖形顯示方式,2,CRT,圖形顯示方式,是目前在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用最多,技術(shù)最成熟的圖形顯示技術(shù),由一個(gè)圖形監(jiān)視器和相應(yīng)的控制電路組成,最常用的方

7、式是插入一塊圖形控制卡來實(shí),現(xiàn)圖形顯示功能,特點(diǎn)是技術(shù)成熟、支持軟件豐富、價(jià)格低,廉，可以滿足大部分工業(yè)控制現(xiàn)場的一般,性需要,圖形顯示方式,3,CRT,顯示技術(shù)具有如下特點(diǎn),屏幕顯示尺寸大,圖像分辨率高,顯示顏色豐富、逼真,顯示和刷新速度快,圖像清晰且亮度高,允許工作溫度范圍廣,10,90,缺點(diǎn)是體積與功耗較大，易受振動(dòng)和沖擊，容易受,輻射線、磁場干擾,圖形顯示方式,4,高性能的平面顯示一體機(jī)型,利用新型薄膜晶體管,TFT,技術(shù)，其特點(diǎn),體積小巧，耗電省,可靠性高，壽命長,不易受振動(dòng)、沖擊和射線的干擾,操作溫度范圍,0,45,，相對濕度范圍,20,90,顏色為,256,種基色，可擴(kuò)展,圖形顯

8、示方式,5,其它圖形顯示方式,等離子顯示器,Plasma,有機(jī)發(fā)光二極管,OLED,Organic Light Emitting,Diode,電致發(fā)光顯示器,EL,Electroluminescent,等,字符型顯示方式,LED,顯示器,多個(gè),LED,顯示器可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)數(shù)字或字符的組合,具有體積小、可靠性高、亮度清晰等優(yōu)點(diǎn)，并且,廣泛應(yīng)用,液晶顯示器,LCD,一種極低功耗的顯示器，在袖珍式儀表或低功耗,系統(tǒng)中應(yīng)用較廣,打印機(jī)接口,1,打印機(jī)的種類,從它與計(jì)算機(jī)的連接方式來分，有并行接,口打印機(jī)和串行接口打印機(jī),從它的打印原理來分，有點(diǎn)陣式、噴墨式,激光式、熱敏式、墨點(diǎn)式、液晶快門式和,磁式打印

9、機(jī)等,從打印的色彩分，有單色、雙色、彩色打,印機(jī),打印機(jī)接口,2,打印機(jī)的基本工作原理,點(diǎn)陣式打印機(jī)的工作原理與顯示器有相似之處,也是由,5,7,或,16,16,的點(diǎn)陣組成字符,垂直排列著數(shù)根鋼針同時(shí)向右掃描，掃描一次即,出現(xiàn)一行字符,打印字符信息與時(shí)序電路控制打印機(jī)的打字頭由,左向右移動(dòng),打印機(jī)與計(jì)算機(jī)聯(lián)系信號(hào)為數(shù)據(jù)信息、選通信號(hào),回答信號(hào)及忙狀態(tài)等,打印機(jī)接口,3,打印機(jī)的接口信號(hào)與基本控制命令,大多數(shù)種類的打印機(jī)都是并行接口，雖然,還沒有一個(gè)統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn),但都按照,Centronics,標(biāo),準(zhǔn),見,表,3-4,列,出,的,Centronics,標(biāo)準(zhǔn)中主要引腳信號(hào)的名稱,和功能,表,3-

10、5,列出了大多數(shù)種類打印機(jī)的基本控制,命令,其它人,機(jī)接口,1,輸入接口技術(shù),鍵盤輸入、光筆輸入、光學(xué)字符掃描輸入,條形碼輸入、聲音識(shí)別輸入和圖像數(shù)字化,輸入方式，以及各種觸摸屏方式和鼠標(biāo)點(diǎn),入方式等,鼠標(biāo)（軌跡球,機(jī)械式、光電式,已廣泛使用在過程檢測報(bào)警、動(dòng)態(tài)流程監(jiān),測、畫面顯示、故障追蹤等方面,其它人,機(jī)接口,2,觸摸屏,監(jiān)視器與觸摸屏一體式和分離式兩種類型,系統(tǒng)組成,觸摸檢測裝置,觸摸屏控制卡,有自己的,CPU,及固化的監(jiān)控程序，將觸摸檢測,裝置送來的位置信息轉(zhuǎn)換成相關(guān)的坐標(biāo)信息并,傳送給計(jì)算機(jī)，接收和執(zhí)行計(jì)算機(jī)的指令,其它人,機(jī)接口,3,從工作原理來分，觸摸屏有五類產(chǎn)品,電阻式觸摸屏,電容式觸摸屏,紅外線式觸摸屏,表面聲波式觸摸屏,遙控力感式觸摸屏,觸