第2章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)技術(shù)ppt課件

1、PCI(Peripheral Component Interconnect)是美國(guó)SIG(Special Interest Group of Association for Computer Machinery)集團(tuán)推出的64位總線。該總線的最高總線頻率為33MHz，數(shù)據(jù)傳輸率為80Mby/s(峰值傳輸率為133Mby/s)。4.Compact PCI4.Compact PCI（2 2RS-232CRS-232C4.I/O4.I/O端口地址選用原則端口地址選用原則圖圖2-19 PCL-7302-19 PCL-730板卡組成框圖板卡組成框圖程序設(shè)計(jì)舉例程序設(shè)計(jì)舉例( (基地址設(shè)為基地址設(shè)為220

2、H)220H)：PCL-730PCL-730板卡的開(kāi)關(guān)量輸入板卡的開(kāi)關(guān)量輸入/ / 輸出都只需要二條指令就可以完成。輸出都只需要二條指令就可以完成。C C語(yǔ)言程序如下：語(yǔ)言程序如下：outportb(0 x220outportb(0 x220，Ox55) Ox55) outportb(Ox221outportb(Ox221，0 x55)0 x55)inportb(Ox220) inportb(Ox220) inportb(Ox221)inportb(Ox221)匯編語(yǔ)言程序如下：匯編語(yǔ)言程序如下：MOV DXMOV DX， 220H220HMOV ALMOV AL， 55H55HOUT DXO

3、UT DX， ALALMOV DXMOV DX， 221H221H OUT DXOUT DX， ALALMOV DXMOV DX， 220H220HIN ALIN AL， DX DX MOV AHMOV AH， ALALMOV DXMOV DX， 221H221HIN ALIN AL， DXDX 多路轉(zhuǎn)換器又稱(chēng)多路開(kāi)關(guān)，多路開(kāi)關(guān)是用來(lái)切換模擬電壓信號(hào)的關(guān)鍵元件。 圖2-27 CD4051原理圖12minmaxnyyq圖2-36 PCL-813B數(shù)據(jù)采集卡組成框圖 PCL-813B 的寄存器地址程序設(shè)計(jì)舉例 PCL-813B A/D 轉(zhuǎn)換基于查詢方式，由軟件觸發(fā)。A/D 轉(zhuǎn)換器被觸發(fā)后，利用程序

4、檢查A/D狀態(tài)寄存器的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備位DRDY ）。如果檢測(cè)到該位為“1”，則A/D 轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。當(dāng)A/D 轉(zhuǎn)換完成后；該位變?yōu)榈碗娖?，此時(shí)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)可由程序讀出。 nREFOUTDVV21) 12()(1123132nREFOUTREFOUTDVVRRVRRV圖2-47 PCL-726板卡組成框圖2. D/A 轉(zhuǎn)換程序流程D/A 轉(zhuǎn)換程序流程如下以通道1為例）：（1選擇通道地址n=1n=16）。（2確定D/A高4位數(shù)據(jù)地址基地址+00）。（3置 D/A高4位數(shù)據(jù)(D3DO 有效 )。（4確定D/A低8位數(shù)據(jù)地址基地址+01）。（5置 D/A低8位數(shù)據(jù)并啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。3. 程序設(shè)計(jì)舉例PCL-726 的

5、D/A 輸出、數(shù)字量輸入等操作均不需要狀態(tài)查詢，分辨率為12位，000H0FFFH分別對(duì)應(yīng)輸出0%100%，若輸出50%，則對(duì)應(yīng)的輸出數(shù)字量為7FFH，設(shè)基地址為220H，D/A通道l輸出50%的程序如下：C語(yǔ)言參考程序段如下：outportb ( 0 x220 , 0 x07 ) / D/A 通道l 輸出50% outportb ( 0 x221 , 0 xff ) 匯編語(yǔ)言參考程序如下：（基地址為220H ）：MOV AL， 07H ；D/A 通道l 輸出50% MOV DX， 0220H OUT DX， ALMOV DX， 0221H MOV AL， 0FFH 基于RS-485的分布式測(cè)

6、控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 RS-485串行總線由于平衡差分傳輸特性具有的干擾性好、傳輸距離遠(yuǎn) 、有較大級(jí)聯(lián)能力等特點(diǎn)，非常適合于組成工業(yè)級(jí)的多機(jī)通信系統(tǒng)。在各種工業(yè)儀器、儀表大量使用的今天，RS-485總線得到了廣泛的應(yīng)用。 智能遠(yuǎn)程I/O模塊是傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)到計(jì)算機(jī)的多功能遠(yuǎn)程I/O單元，專(zhuān)為惡劣環(huán)境下的可靠操作而設(shè)計(jì)，具有內(nèi)置的微處理器，嚴(yán)格的工業(yè)級(jí)塑料外殼，使其可以獨(dú)立提供智能信號(hào)調(diào)理、I/O隔離、模擬量I/O、數(shù)字量I/O、數(shù)據(jù)顯示和串行數(shù)字通信接口。遠(yuǎn)程I/O模塊可以安裝在現(xiàn)場(chǎng)，就地完成A/D、D/A轉(zhuǎn)換、I/O操作及脈沖量的計(jì)數(shù)、累計(jì)等操作，以通信方式和計(jì)算機(jī)交換信息，構(gòu)成數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)。

7、通過(guò)采用RS-485中繼器，可以將多達(dá)256個(gè)遠(yuǎn)程模塊連接到RS-485網(wǎng)絡(luò)上，或者將最大通信距離延伸到10km。典型的遠(yuǎn)程I/O模塊有研華公司的ADAM-4000系列、研發(fā)公司的DAC-8000系列、研祥公司的Ark-14000系列以及威達(dá)公司的牛頓-7000系列。 (9) (9) 能獨(dú)立于能獨(dú)立于PCPC主機(jī)進(jìn)行主機(jī)進(jìn)行ON/OFFON/OFF控制控制可編程控制器的結(jié)構(gòu)形式分為整體式和模塊式兩類(lèi)。 伺服電機(jī)PMACPMAC卡卡驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)器A B C接口板接口板ABC編碼器.機(jī)械機(jī)械 I/OI/O軟件接口圖2-51 開(kāi)放式結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)示意圖共模干擾示意圖共模干擾示意圖 對(duì)于存在共模干擾

8、的場(chǎng)合，不能采用單端，對(duì)地輸入方式，因?yàn)榇藭r(shí)對(duì)于存在共模干擾的場(chǎng)合，不能采用單端，對(duì)地輸入方式，因?yàn)榇藭r(shí)的共模干擾電壓將全部成為串模干擾電壓，如左圖所示。所以必須采用雙的共模干擾電壓將全部成為串模干擾電壓，如左圖所示。所以必須采用雙端輸入不對(duì)地方式，如右圖所示。端輸入不對(duì)地方式，如右圖所示。 ZSZS、ZS1ZS1、ZS2ZS2為信號(hào)源為信號(hào)源USUS的內(nèi)阻抗，的內(nèi)阻抗，ZCZC、ZC1ZC1、ZC2ZC2為輸入電路的輸入為輸入電路的輸入阻抗。共模干擾電壓阻抗。共模干擾電壓UcmUcm對(duì)兩個(gè)輸入端形成兩個(gè)電流回路，每個(gè)輸入端對(duì)兩個(gè)輸入端形成兩個(gè)電流回路，每個(gè)輸入端A A和和B B的共模電壓和兩

9、個(gè)輸入端之間的共模電壓分別為：的共模電壓和兩個(gè)輸入端之間的共模電壓分別為：111ccscmAZZZUU222ccscmBZZZUU)(lg20dBUUCMRRncm MAX1232 MAX1232微處理器監(jiān)控電路給微處理器提供輔微處理器監(jiān)控電路給微處理器提供輔助功能以及電源供電監(jiān)控功能。助功能以及電源供電監(jiān)控功能。MAX1232MAX1232通過(guò)監(jiān)控通過(guò)監(jiān)控 微處理器系統(tǒng)電源供電及監(jiān)控軟件的執(zhí)行，來(lái)增強(qiáng)微處理器系統(tǒng)電源供電及監(jiān)控軟件的執(zhí)行，來(lái)增強(qiáng)電路的可靠性，它提供一個(gè)反彈的電路的可靠性，它提供一個(gè)反彈的( (無(wú)鎖的無(wú)鎖的) )手動(dòng)復(fù)手動(dòng)復(fù)位輸入。位輸入。 另外常用的集成電路還有另外常用的集成

10、電路還有X5045X5045、IMP813IMP813等。等。MAX1232引腳圖MAX1232內(nèi)部原理圖監(jiān)控電路監(jiān)控電路MAX1232MAX1232的典型應(yīng)用的典型應(yīng)用 從交流電網(wǎng)輸入、直流輸出的全過(guò)程，包括：從交流電網(wǎng)輸入、直流輸出的全過(guò)程，包括： 1 1、輸入濾波器：其作用是將電網(wǎng)存在的雜波過(guò)濾，同時(shí)也阻、輸入濾波器：其作用是將電網(wǎng)存在的雜波過(guò)濾，同時(shí)也阻礙本機(jī)產(chǎn)生的雜波反饋到公共電網(wǎng)。礙本機(jī)產(chǎn)生的雜波反饋到公共電網(wǎng)。 2 2、整流與濾波：將電網(wǎng)交流電源直接整流為較平滑的直流電，、整流與濾波：將電網(wǎng)交流電源直接整流為較平滑的直流電，以供下一級(jí)變換。以供下一級(jí)變換。 3 3、逆變：將整流后

11、的直流電變?yōu)楦哳l交流電，這是高頻開(kāi)關(guān)、逆變：將整流后的直流電變?yōu)楦哳l交流電，這是高頻開(kāi)關(guān)電源的核心部分，頻率越高，體積、重量與輸出功率之比越小。電源的核心部分，頻率越高，體積、重量與輸出功率之比越小。 4 4、輸出整流與濾波：根據(jù)負(fù)載需要，提供穩(wěn)定可靠的直流電、輸出整流與濾波：根據(jù)負(fù)載需要，提供穩(wěn)定可靠的直流電源。源。各自的優(yōu)缺點(diǎn)： 從防止噪聲角度看，如圖所示的串聯(lián)接地方式是最不適用的，由于地電阻r1、r2和r3是串聯(lián)的，所以各電路間相互發(fā)生干擾 。 并聯(lián)接地方式在低頻時(shí)是最適用的，因?yàn)楦麟娐返牡仉娢恢慌c本電路的地電流和地線阻抗有關(guān)，不會(huì)因地電流而引起各電路間的耦合。這種方式的缺點(diǎn)是需要連很多根地線，用起來(lái)比較麻煩。 電纜屏蔽層的接地電纜屏蔽層的接地: :當(dāng)信號(hào)電路是一點(diǎn)接地時(shí)，低頻電纜的屏當(dāng)信號(hào)電路是一點(diǎn)接地時(shí)，低頻電纜的屏蔽層也應(yīng)一點(diǎn)接地。當(dāng)一個(gè)電路有一個(gè)不接地的信號(hào)源與一個(gè)蔽層也應(yīng)一點(diǎn)接地。當(dāng)一個(gè)電路有一個(gè)不接地