2.1_开关量接口.ppt

计算机控制技术 第二章计算机控制器与接口技术 接口电路的含义 CPU 控制器接口 片内 开关量接口I O模拟量接口A D D A脉冲量接口C T通讯接口 传感器接口 片外 幅值变换电平变换阻抗变换信号整形 传感器 总线 专线 比如 应力桥 比如 放大器 比如 A D转换 黑板上画相应的电路 CPU和控制器接口的特点 1 通过数字量传递信息 TTL电平信号 2 通过总线方式传递信号 地址总线选择传递对象A0 A15数据总线传递数据内容D0 D7控制总线控制传递方式3 同一时刻只能有一个控制器外设与CPU交换数据控制器接口和传感器接口特点 1 传递信号方式多样性 2 信号的传递形式有一定的要求 3 一般采用专线连接 可同时传递 一 开关量输入和输出过程通道 一 片内接口的一般方式 CPU 数据输入三态门 数据输出锁存器 地址译码器 数据总线 读 线 选通线 写 线 选通线 地址总线 数据总线 I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 数据输入端口 P6 P5 P4 P3 P2 P1 P0 P7 数据输出端口 01H 02H 1 CPU接口操作方式执行数据输入指令 汇编指令 LDA P1 转化为多个微操作 a 地址总线输出操作对象地址 P1 通过译码器 形成操作对象选通信号 b 数据总线进入输入状态 LD c 在发出有效读信号后 通知对方输出数据 将数据总线内容存入CPU累加器 A 执行数据输出指令 汇编指令 STA P2 转化成多个微操作 a 地址总线输出操作对象地址 P2 通过译码器生成操作对象选通信号 b 数据总线上送出 ST 累加器A的数据 c 在发出有效写信号后 通知对方接收数据 2 数据输入三态门 Q D C 输入端D 读 选通C V 输出端Q 三态门的电路结构 三态门主要用于总线隔离 在于CPU交换数据时 三态门开通 不与CPU交换数据时 三态门输出处于高阻态 不影响其它外设使用总线 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Vcc 1Y1 2A4 1Y2 2A3 1Y3 1Y4 2A2 2A1 1A1 2Y4 1A2 1A3 1A4 2Y1 2Y3 2Y2 GND 典型三态门LS244结构图 SN54LS244 JSN74LS244 JORN TOPVIEW 3 数据锁存器 D CLK D Q GND V 由D触发器组成 锁存器的作用是将数据总线的数据锁存起来 在CLK有效时锁存器输出跟随总线输入 在CLK无效时 锁存器的输出与总线无关 Q D CK CLEAR D Q CK CLEAR Q D CK CLEAR D Q CK CLEAR Q D CK CLEAR D Q CK CLEAR Q D CK CLEAR D Q CK CLEAR 2 6 5 4 3 7 8 9 10 1 19 15 16 17 18 14 13 12 11 20 CLR 1Q 1D 2D 2Q 3Q 3D 4D 4Q GND Vcc 8Q 8D 7D 7Q 6Q 6D 5D 5Q CLOCK SN54273 SN54LS273 JPACKAGESN74273 SN74LS273 JORNPACKAGE 锁存器LS273原理图 4 译码器将地址总线信号转换成外设选通专线以LS138三八译码器为例 SN54LS138 SN54S138 JORWPACKAGESN74LS138 SN74S138 JORWPACKAGE TOPVIEW 5 片内I O接口电路地址译码方式 1 选通线和相或 2 用译码器合成选通信号 二 片外接口1 开关量输入接口要求 2 开关量输入方式非隔离型 5V R K 上拉型 信号输出 5V R K 下拉型 信号输出 V R1 5V 信号输出 反相型 隔离型 V R1 信号输出 同相型 V 隔离型开关量接口采用光耦合器 防止非正常电信号通过接口电路串入计算机 也利于减少地线干扰 R2 R2 3 开关量输出开关量输出要求a 片内接口只能提供规定的输出电平 用片外接口适应执行机构要求 b 片内接口驱动能力有限 用片外接口适应执行机构要求 c 开关量输出一般要求执行机构电气隔离 隔离方式 光耦合器隔离 光为传媒 继电器隔离 机械传媒 变压器隔离 磁传媒 常见的开关输出接口 三极管驱动电路 J Px 5V Vp D R1 R2 特点 使用输出口的灌电流 使用二极管防高压串入 防漏电流措施 OC门电压放大 三极管电流放大 达林顿驱动电路 LM1413 Px 达林顿放大 1000 OC门