微型计算机控制技术第2章ppt课件

1、国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术 硬件设计硬件设计: : 输入输出接口与过程通道设计输入输出接口与过程通道设计 接口：接口是计算机与外部设备部件与部件之间交接口：接口是计算机与外部设备部件与部件之间交换信息的桥梁，它包括输入接口和输出接口。换信息的桥梁，它包括输入接口和输出接口。 接口技术：接口技术是研讨计算机与外部设备之间如何接口技术：接口技术是研讨计算机与外部设备之间如何交换信息的技术。交换信息的技术。 过程通道：过程通道是在计算机和消费过程之间设置的过程通道：过程通道是在计算机和消费过程之间设置的信息传送和转换的衔接通道，它包括模拟量输入通道、模拟信息传送和转换的衔接

2、通道，它包括模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量量输出通道、数字量( (开关量开关量) )输入通道、数字量输入通道、数字量( (开关量开关量) )输输出通道。出通道。 AI/AO AI/AO、DI/DO.DI/DO. 青岛大学青岛大学第第2 2章章 计算机控制系统的硬件设计技术计算机控制系统的硬件设计技术 国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术2.1 2.1 总线扩展技术总线扩展技术2.1.1 2.1.1 微型计算机系统微型计算机系统I/OI/O端口与地址分配端口与地址分配 1.I/O1.I/O端口及端口及I/OI/O操作操作 1 1数据端口数据端口 2 2形状端口形状端口 3

3、 3命令端口命令端口 2. I/O2. I/O端口编址方式端口编址方式 1 1一致编址一致编址 2 2独立编址独立编址 国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术2.1.2 I/O2.1.2 I/O端口地址译码技术端口地址译码技术译码电路不仅与地址信号有关，而且与控制信号有关。译码电路不仅与地址信号有关，而且与控制信号有关。其中，其中，ISAISA总线中，运用总线中，运用A0A0A9 A9 、IOWIOW、IOR IOR 等信号组合。等信号组合。 国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术2.I/O2.I/O端口地址译码方法及电路方式端口地址译码方法及电路方式 1 1固定地

4、址译码固定地址译码国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术 2 2开关选择译码开关选择译码国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术2.1.3 2.1.3 基于基于ISAISA总线端口扩展总线端口扩展1.1.板选译码与板内译码板选译码与板内译码2.2.总线驱动及逻辑控制总线驱动及逻辑控制3.3.端口及其读写控制端口及其读写控制国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术2.2 2.2 数字量输入输出接口与过程通道数字量输入输出接口与过程通道2.2.1 2.2.1 数字量输入输出接口技术数字量输入输出接口技术 1.1.数字量输入接口数字量输入接口 2.2.数字量输数

5、字量输出接口出接口 汇编：汇编： MOV DX,220H MOV AL,8FHMOV DX,220H MOV AL,8FH IN AL,DX MOV DX,221H IN AL,DX MOV DX,221H OUT DX,AL OUT DX,ALC C言语：言语： a=inportb(0 x220) outportb(0 x221,0 x8f)a=inportb(0 x220) outportb(0 x221,0 x8f)国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术2.2.2 2.2.2 数字量输入通道数字量输入通道1.1.数字量输入通道的构造数字量输入通道的构造国家精品课程国家精品课

6、程计算机控制技术计算机控制技术2.2.3 2.2.3 数字量输出通道数字量输出通道1.1.数字量输出通道的构造数字量输出通道的构造2.2.输出驱动电路输出驱动电路 (1) (1)小功率直流驱动电路小功率直流驱动电路 功率晶体管输出驱动继电器电路功率晶体管输出驱动继电器电路 达林顿阵列输出驱动继电器电路达林顿阵列输出驱动继电器电路MC1416国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术2.2.4 2.2.4 数字开关量输入数字开关量输入/ /输出通道模板举例输出通道模板举例研华研华PCL-730PCL-730板卡组成框图板卡组成框图国家

7、精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术程序设计举例程序设计举例( (基地址设为基地址设为220H)220H)：PCL-730PCL-730板卡的开关量输入板卡的开关量输入/ / 输出都只需求二条指令就可输出都只需求二条指令就可以完成。以完成。C C言语程序如下：言语程序如下：outportb(0 x220outportb(0 x220，Ox55) Ox55) ；/奇数通道输出低电平，低奇数通道输出低电平，低8 8位。位。outportb(Ox221outportb(Ox221，0 x55)0 x55)； /奇数通道输出低电平，高奇数通道输出低电平，高8 8位。位。inportb(Ox

8、220)inportb(Ox220)； /输入通道输入通道0707的电平形状。的电平形状。inportb(Ox221)inportb(Ox221)； /输入通道输入通道815815的电平形状。的电平形状。汇编言语程序如下：汇编言语程序如下：MOV DXMOV DX， 220H220HMOV ALMOV AL， 55H55HOUT DXOUT DX， ALALMOV DXMOV DX， 221H221H OUT DXOUT DX， ALALMOV DXMOV DX， 220H220HIN ALIN AL， DX DX MOV AHMOV AH， ALALMOV DXMOV DX， 221H221

9、HIN ALIN AL， DXDX国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术2.3 2.3 模拟量输入接口与过程通道模拟量输入接口与过程通道2.3.1 2.3.1 模拟量输入通道的组成模拟量输入通道的组成 由五部分组成。由五部分组成。国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术2.3.2 2.3.2 信号调理和信号调理和I/VI/V变换变换1.1.信号调理电路信号调理电路 信号调理电路：主要经过非电量的转换、信号的变信号调理电路：主要经过非电量的转换、信号的变换、放大、滤波、线性化、共模抑制及隔离等方法，将换、放大、滤波、线性化、共模抑制及隔离等方法，将非电量和非规范的电信号

10、转换成规范的电信号。非电量和非规范的电信号转换成规范的电信号。 1 1非电信号的检测非电信号的检测不平衡电桥不平衡电桥RRttRtR00)()(pt热敏电阻三线制接线图热敏电阻丈量电桥电路国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术2 2信号放大电路信号放大电路 1)1)基于基于ILC7650ILC7650的前置放大电路的前置放大电路ILC7650的前置放大电路国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术2 2AD526AD526可编程仪用放大器可编程仪用放大器 AD526 AD526是可经过软件对增益进展编程的单端输入的仪用放大器，是可经过软件对增益进展编程的单端输入的仪用放

11、大器，器件本身所提供的增益是器件本身所提供的增益是xlxl、x2x2、x4x4、x8x8、x16x16等五挡。等五挡。 AD526AD526可以在透明与锁存两种方式下任务。表可以在透明与锁存两种方式下任务。表2-52-5提供形提供形状表状表 透明方式是透明方式是1313脚脚CLKCLK端接地。端接地。 锁存方式是锁存方式是CLKCLK内逻辑信号提供。内逻辑信号提供。国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术2. I/V2. I/V变换变换1 1无源无源I/VI/V变换变换 2 2有源有源I/VI/V变换变换国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术2.3.3 2.3.3 多

12、路转换器多路转换器 多路转换器又称多路开关，多路开关是用来切换模拟电压多路转换器又称多路开关，多路开关是用来切换模拟电压信号的关键元件。常用的多路开关有信号的关键元件。常用的多路开关有CD4051CD4051或或MC14051MC14051、AD7501AD7501、LF08LF08等等 图2-21 CD4051原理图国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术2.4.4 2.4.4 采样、量化及采样坚持器采样、量化及采样坚持器1.1.信号的采样信号的采样国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术2.2.量化量化 所谓量化，就是采用一组数码所谓量化，就是采用一组数码( (如二

13、进制码如二进制码) )来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换为数字来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换为数字信号。将采样信号转换为数字信号的过程称为信号。将采样信号转换为数字信号的过程称为量化过程，执行量化动作的安装是量化过程，执行量化动作的安装是A/DA/D转换器。转换器。 12minmaxnyyq国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术3.3.采样坚持器采样坚持器(1)(1)孔径时间和孔径误差的消除孔径时间和孔径误差的消除 孔径时间、孔径误差孔径时间、孔径误差 孔径误差的消除孔径误差的消除(2)(2)采样坚持原理采样坚持原理 sinmuUtcos2cosmmduUtUftdt/100

14、2100A DmuftU国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术3.3.采样坚持器采样坚持器3 3常用的采样坚持器常用的采样坚持器 常用的集成采样坚持器有常用的集成采样坚持器有LF398LF398、AD582AD582等，等，LF398LF398的采样控制电平为的采样控制电平为“1“1，坚持电平为，坚持电平为“0“0，AD582AD582相反。引脚陈列如以下图所示。相反。引脚陈列如以下图所示。国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术2.3.5 A/D2.3.5 A/D转换器及其接口技术转换器及其接口技术1.81.8位位A/DA/D转换器转换器ADC0809ADC0809

15、 (1) 8 (1) 8通道模拟开关及通道选择逻辑通道模拟开关及通道选择逻辑 (2) 8(2) 8位位A/DA/D转换器转换器 (3) (3) 三态输出锁存缓冲器三态输出锁存缓冲器 控制与时序 SAR 树 状 开 关 256R 电阻网络 三态输出锁存缓冲器 GND A B C ALE 控制与时序 SAR 树 状 开 关 256R 电阻网络 三态输出锁存缓冲器 八路 模拟开关 地址锁存与译码 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN8 IN7 VCC EOC D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 OE REF(+) REF() START CLK 比较器 国家精品课程国家精

16、品课程计算机控制技术计算机控制技术2.122.12位位A/DA/D转换器转换器AD574A/1674AD574A/1674 (1)12 (1)12位位A/DA/D转换器转换器 (2)(2)三态输出锁存缓冲器三态输出锁存缓冲器 (3)(3)控制逻辑控制逻辑国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术CSAD574A/1674 逻辑真值表CR/812/CEA0工作状态0禁止1禁止1000启动12位转换1001启动8位转换101接+5V12位并行输出有效101接地0高8位并行输出有效101接地1低4位加上尾随4个0有效国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术3. AD574A/1

17、6743. AD574A/1674与与PCPC总线工业控制机接口总线工业控制机接口国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术A/DA/D转换的子程序段如下：转换的子程序段如下：1 1启动子程序启动子程序 ADSTART: MOV DXADSTART: MOV DX，BASE+0BASE+0 OUT DX OUT DX，ALAL NOP NOP RETRET2 2读数子程序读数子程序 ADREAD: MOV DXADREAD: MOV DX，BASE+2 BASE+2 IN ALIN AL，DXDX MOV AH MOV AH，ALAL MOV DX MOV DX，BASE+3BASE

18、+3 IN AL IN AL，DXDX RETRET 假设片选信号有效时，高位地址为假设片选信号有效时，高位地址为BASEBASE，那么，那么1212位位A/DA/D启动启动控制端口地址为控制端口地址为BASE+0BASE+0，A/DA/D数据输出高数据输出高8 8位端口地址为位端口地址为BASE+2BASE+2，低低4 4位端口地址为位端口地址为BASE+3BASE+3。国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术2.3.6 2.3.6 模拟量输入通道模板举例模拟量输入通道模板举例图2-36 PCL-813B数据采集卡组成框图 国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术PC

19、L-813B PCL-813B 的存放器地址的存放器地址 存放器地址：基地址存放器地址：基地址+ +偏移量偏移量 存放器格式：存放器格式：2.2.程序设计举例程序设计举例 PCL-813B A/D PCL-813B A/D 转换基于查询方式，由软件触发。转换基于查询方式，由软件触发。A/D A/D 转换器被触发后，利用程序检查转换器被触发后，利用程序检查A/DA/D形状存放器的数据预备位形状存放器的数据预备位DRDY DRDY 。假设检测到该位为。假设检测到该位为“1“1，那么，那么A/D A/D 转换正在进转换正在进展。当展。当A/D A/D 转换完成后，该位变为低电平，此时转换数据可转换完

20、成后，该位变为低电平，此时转换数据可由程序读出。由程序读出。 PCL-813BPCL-813B是台湾研华公司消费的数据采集卡，单端是台湾研华公司消费的数据采集卡，单端32CH32CH，光电隔离。，光电隔离。AD574A/1674AD574A/1674。国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术2.4 2.4 模拟量输出接口与过程通道模拟量输出接口与过程通道2.4.1 2.4.1 模拟量输出通道的构外型式模拟量输出通道的构外型式 1.1.一个通道设置一个数一个通道设置一个数/ /模转换器的方式模转换器的方式 2.2.多个通道共用一个数多个通道共用一个数/ /模转换器的方式模转换器的方式

21、国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术2.4.2 D/A2.4.2 D/A转换器及其接口技术转换器及其接口技术1. 81. 8位位D/AD/A转换器接口及编程转换器接口及编程国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术2. 122. 12位位D/AD/A转换器接口及编程转换器接口及编程 1212位位= =高高8 8位位+ +低低4 4位位国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术2.4.3 2.4.3 单极性与双极性电压输出电路单极性与双极性电压输出电路nREFOUTDVV21) 12()(1123132nREFOUTREFOUTDVVRRVRRV国家精品课程国

22、家精品课程计算机控制技术计算机控制技术2.4.4 V/I2.4.4 V/I变换变换1.1.集成集成V/IV/I转换器转换器ZF2B20ZF2B20国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术2.2.集成集成V/IV/I转换器转换器AD694AD694国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术2.4.5 2.4.5 模拟量输出通道模板举例模拟量输出通道模板举例图2-41 PCL-726板卡组成框图国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术存放器格式:存放器的地址分配表 2. D/A 转换程序流程 3. 程序设计举例国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术2

23、.5 2.5 硬件抗干扰技术硬件抗干扰技术2.5.1 2.5.1 过程通道抗干扰技术过程通道抗干扰技术2.5.2 CPU2.5.2 CPU抗干扰技术抗干扰技术2.5.3 2.5.3 系统供电与接地技术系统供电与接地技术国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术干扰干扰: :就是有用信号以外的噪声或呵斥计算机设备不能正常任务的就是有用信号以外的噪声或呵斥计算机设备不能正常任务的破坏要素。破坏要素。抑制干扰的措施：硬件措施，软件措施，软硬结合的措施抑制干扰的措施：硬件措施，软件措施，软硬结合的措施干扰的来源：外部干扰和内部干扰。干扰的来源：外部干扰和内部干扰。 外部干扰外部干扰: :主要

24、是空间电或磁的影响，环境温度、湿度等气候主要是空间电或磁的影响，环境温度、湿度等气候条件。条件。 内部干扰内部干扰: :主要是分布电容、分布电感引起的耦合感应，电磁主要是分布电容、分布电感引起的耦合感应，电磁场辐射感应，长线传输的波反射，多点接地呵斥的电位差引起的场辐射感应，长线传输的波反射，多点接地呵斥的电位差引起的干扰，寄生振荡引起的干扰，甚至元器件产生的噪声。干扰，寄生振荡引起的干扰，甚至元器件产生的噪声。 分布电容：除电容器外，由于电路的分布特点而具有的电容分布电容：除电容器外，由于电路的分布特点而具有的电容叫分布电容。叫分布电容。 分布电感：由于导线布线和元器件的分布而存在的电感叫分

25、分布电感：由于导线布线和元器件的分布而存在的电感叫分布电感布电感 。根据电感器的频率特性，由于分布电感的数值普通不大，。根据电感器的频率特性，由于分布电感的数值普通不大，在低频可以不思索分布电感的影响，但对于高频交流电路，分布在低频可以不思索分布电感的影响，但对于高频交流电路，分布电感的影响就不能忽略电感的影响就不能忽略. .国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术2.5.1 2.5.1 过程通道抗干扰技术过程通道抗干扰技术1.1.串模干扰及其抑制方法串模干扰及其抑制方法 (1)(1)串模干扰串模干扰 所谓串模干扰是指叠加在被测信号上的干扰噪声。也所谓串模干扰是指叠加在被测信号上的

26、干扰噪声。也称为常态干扰。称为常态干扰。 2 2串模干扰的抑制方法串模干扰的抑制方法 采用低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器。采用低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器。国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术 普通情况下，串模干扰均比被测信号变化快，故常用二级阻容低普通情况下，串模干扰均比被测信号变化快，故常用二级阻容低通滤波网络作为模通滤波网络作为模/ /数转换器的输入滤波器。数转换器的输入滤波器。 当被测信号变化较快时，应相应改动网络参数，以适当减小时间当被测信号变化较快时，应相应改动网络参数，以适当减小时间常数。常数。国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术 当尖峰

27、型串模干扰成为主要干扰源时，用双积分式当尖峰型串模干扰成为主要干扰源时，用双积分式A/DA/D转换器可以转换器可以减弱串模干扰的影响。假设干扰信号是周期性的而积分时间又为信号周期减弱串模干扰的影响。假设干扰信号是周期性的而积分时间又为信号周期或信号周期的整数倍，那么积分后干扰值为零，对丈量结果不产生误差。或信号周期的整数倍，那么积分后干扰值为零，对丈量结果不产生误差。对于串模干扰主要来自电磁感应的情况下，对被测信号应尽能够早对于串模干扰主要来自电磁感应的情况下，对被测信号应尽能够早地进展前置放大，从而到达提高回路中的信号噪声比的目的；或者尽能够地进展前置放大，从而到达提高回路中的信号噪声比的目

28、的；或者尽能够早地完成模早地完成模/ /数转换或采取隔离和屏蔽等措施。数转换或采取隔离和屏蔽等措施。从选择器件入手，利用逻辑器件的特性来抑制串模干扰。从选择器件入手，利用逻辑器件的特性来抑制串模干扰。采用双绞线减少电磁感应，并且使各个小环路的感应电势相互呈反采用双绞线减少电磁感应，并且使各个小环路的感应电势相互呈反向抵消。选用带有屏蔽的双绞线或同轴电缆做信号线，且有良好接地，并向抵消。选用带有屏蔽的双绞线或同轴电缆做信号线，且有良好接地，并对丈量仪表进展电磁屏蔽。对丈量仪表进展电磁屏蔽。 国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术 2 2共模干扰及其抑制方法共模干扰及其抑制方法 1

29、1共模干扰共模干扰 共模干扰是指模共模干扰是指模/ /数转换器两个输入端上公有数转换器两个输入端上公有的干扰电压。共模干扰也称为共态干扰。的干扰电压。共模干扰也称为共态干扰。 被测信号被测信号UsUs的参考接地点和计算机输入信号的参考接地点和计算机输入信号的参考接地点之间往往存在着一定的电位差的参考接地点之间往往存在着一定的电位差UcmUcm。 共模干扰表示图共模干扰表示图国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术单端对地输入和双端不对地输入单端对地输入和双端不对地输入 对于存在共模干扰的场所，不能采用单端对地输入方式，由于此时的对于存在共模干扰的场所，不能采用单端对地输入方式，由于

30、此时的共模干扰电压将全部成为串模干扰电压，如左图所示。所以必需采用双端共模干扰电压将全部成为串模干扰电压，如左图所示。所以必需采用双端输入不对地方式，如右图所示。输入不对地方式，如右图所示。 ZSZS、ZS1ZS1、ZS2ZS2为信号源为信号源USUS的内阻抗，的内阻抗，ZCZC、ZC1ZC1、ZC2ZC2为输入电路的输入为输入电路的输入阻抗。共模干扰电压阻抗。共模干扰电压UcmUcm对两个输入端构成两个电流回路，每个输入端对两个输入端构成两个电流回路，每个输入端A A和和B B的共模电压和两个输入端之间的共模电压分别为：的共模电压和两个输入端之间的共模电压分别为：111ccscmAZZZUU

31、222ccscmBZZZUU国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术 为了衡量一个输入电路抑制共模干扰的才干，常用共模抑为了衡量一个输入电路抑制共模干扰的才干，常用共模抑制比制比CMRR(Common Mode Rejection Ratio)CMRR(Common Mode Rejection Ratio)来表示，即来表示，即 UcmUcm是共模干扰电压，是共模干扰电压，UnUn是是UcmUcm转化成的串模干扰电压。显转化成的串模干扰电压。显然，对于单端对地输入方式，由于然，对于单端对地输入方式，由于Un=UcmUn=Ucm，所以，所以CMRR=0CMRR=0，阐明，阐明无共模抑

32、制才干。对于双端不对地输入方式来说，由无共模抑制才干。对于双端不对地输入方式来说，由UcmUcm引入引入的串模干扰的串模干扰UnUn越小，越小，CMRRCMRR就越大，所以抗共模干扰才干越强。就越大，所以抗共模干扰才干越强。 )(lg20dBUUCMRRncm国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术(2)(2)共模干扰的抑制方法共模干扰的抑制方法变压器隔离变压器隔离 利用变压器把模拟信号电路与数字信号电路隔分开来，利用变压器把模拟信号电路与数字信号电路隔分开来，也就是把模拟地与数字地断开，以使共模干扰电压也就是把模拟地与数字地断开，以使共模干扰电压cmcm不不成回路，从而抑制了共模

33、干扰。成回路，从而抑制了共模干扰。 另外，隔离前和隔离后应分别采用两组相互独立的电另外，隔离前和隔离后应分别采用两组相互独立的电源，切断两部分的地线联络。源，切断两部分的地线联络。 国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术光电隔离光电隔离 国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术 浮地屏蔽浮地屏蔽 采用浮地输入双层屏蔽放大器来抑制共模干扰。这是利用采用浮地输入双层屏蔽放大器来抑制共模干扰。这是利用屏蔽方法使输入信号的屏蔽方法使输入信号的“模拟地浮空，从而到达抑制共模模拟地浮空，从而到达抑制共模干扰的目的。干扰的目的。国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术

34、采用仪表放大器提高共模抑制比采用仪表放大器提高共模抑制比 仪表放大器具有共模抑制才干强、输入阻抗高、漂移低、仪表放大器具有共模抑制才干强、输入阻抗高、漂移低、增益可调等优点，是一种专门用来分别共模干扰与有用信号增益可调等优点，是一种专门用来分别共模干扰与有用信号的器件。的器件。 仪表放大器将两个信号的差值放大。抑制共模分量是运仪表放大器将两个信号的差值放大。抑制共模分量是运用仪表放大器的独一缘由用仪表放大器的独一缘由 。 常用的有常用的有AD620AD620低功耗，低本钱，集成仪表放大器，低功耗，低本钱，集成仪表放大器，AD623AD623等等等等. .国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计

35、算机控制技术3.3.长线传输干扰及其抑制方法长线传输干扰及其抑制方法(1)(1)长线传输干扰长线传输干扰 长线的长线的“长是相对的；长是相对的； 信号在长线中传输遇到三个问题：信号在长线中传输遇到三个问题： 一是长线传输易遭到外界干扰，一是长线传输易遭到外界干扰， 二是具有信号延时，二是具有信号延时， 三是高速度变化的信号在长线中传输时，还会出现波反射三是高速度变化的信号在长线中传输时，还会出现波反射景象。景象。 波反射景象：阻抗不延续，信号在传输线末端忽然遇到电波反射景象：阻抗不延续，信号在传输线末端忽然遇到电缆阻抗很小甚至没有，信号在这个地方就会引起反射。这种信缆阻抗很小甚至没有，信号在这

36、个地方就会引起反射。这种信号反射的原理，与光从一种媒质进入另一种媒质要引起反射是号反射的原理，与光从一种媒质进入另一种媒质要引起反射是类似的。类似的。 消除这种反射的方法，就必需在电缆的末端跨接一个与电消除这种反射的方法，就必需在电缆的末端跨接一个与电缆的特性阻抗同样大小的终端电阻，使电缆的阻抗延续。缆的特性阻抗同样大小的终端电阻，使电缆的阻抗延续。国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术(2)(2)长线传输干扰的抑制方法长线传输干扰的抑制方法 采用终端阻抗匹配或始端阻抗匹配，可以消除长线传输中的波反射采用终端阻抗匹配或始端阻抗匹配，可以消除长线传输中的波反射或者把它抑制到最低限制

37、。或者把它抑制到最低限制。 双绞线与同轴电缆。双绞线与同轴电缆。 双绞线的波阻抗普通在双绞线的波阻抗普通在100100至至200200之间，绞花越密，波阻抗越低。之间，绞花越密，波阻抗越低。终端匹配：终端匹配： 始端匹配：始端匹配：国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术2.5.2 CPU2.5.2 CPU抗干扰技术抗干扰技术计算机控制系统的计算机控制系统的CPUCPU抗干扰措施：抗干扰措施： Watchdog(Watchdog(俗称看门狗俗称看门狗) ) 电源监控电源监控( (掉电检测及维护掉电检测及维护) ) 复位复位 MAX1232 MAX1232微处置器监控电路给微处置器提

38、供辅微处置器监控电路给微处置器提供辅助功能以及电源供电监控功能。助功能以及电源供电监控功能。 MAX1232MAX1232经过监控经过监控 微处置器系统电源供电及监微处置器系统电源供电及监控软件的执行，来加强电路的可靠性，它提供一个控软件的执行，来加强电路的可靠性，它提供一个反弹的反弹的( (无锁的无锁的) )手动复位输入。手动复位输入。 另外常用的集成电路还有另外常用的集成电路还有X5045X5045、IMP813IMP813等。等。国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术1 1MAX1232MAX1232的构造原理的构造原理 MAX1232引脚图MAX1232内部原理图国家精品

39、课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术2 2MAX1232MAX1232的主要功能的主要功能(1)(1)电源监控电源监控(2)(2)按钮复位输入按钮复位输入 (3)(3)监控定时器监控定时器(Watchdog) (Watchdog) 国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术(1)(1)电源监控电源监控 电压检测器监控电压检测器监控VccVcc。每当。每当VccVcc低于所选择的容限时低于所选择的容限时(5%(5%容限时的电压典型时为容限时的电压典型时为4.62V4.62V，10%10%容限时的电压典型时为容限时的电压典型时为4.37V)4.37V)就输出并坚持复位信号。就输出

40、并坚持复位信号。 选择选择5%5%的允许极限时，的允许极限时，TOLTOL端接地；端接地； 选择选择10%10%的允许极限时，的允许极限时，TOLTOL端接端接VccVcc。 当当VccVcc恢复到允许极限内，复位输出信号至少坚持恢复到允许极限内，复位输出信号至少坚持250ms250ms的宽度，才允许电源供电并使微处置器稳定任务。的宽度，才允许电源供电并使微处置器稳定任务。国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术(2)(2)按钮复位输入按钮复位输入国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术(3)(3)监控定时器监控定时器(Watchdog)(Watchdog) 用于因干扰

41、引起的系统用于因干扰引起的系统“飞程序等出错的检测和飞程序等出错的检测和自动恢复。自动恢复。 微处置器用一根微处置器用一根I/OI/O线来驱动输入线来驱动输入STST，微处置器必，微处置器必需在一定时间内触发需在一定时间内触发STST端端( (其时间取决于其时间取决于TD)TD)，以便来检，以便来检测正常的软件执行。测正常的软件执行。 假设一个硬件或软件的失误导致没被触发，在一个假设一个硬件或软件的失误导致没被触发，在一个最小超时间间隔内，最小超时间间隔内，STST的触发只能被脉冲的下降沿作用，的触发只能被脉冲的下降沿作用，这时这时MAX1232MAX1232的复位端输出至少坚持的复位端输出至

42、少坚持250ms250ms的宽度。的宽度。 国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术监控电路监控电路MAX1232MAX1232的典型运用的典型运用国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术2.5.3 2.5.3 系统供电与接地技术系统供电与接地技术 1 1供电技术供电技术2 2接地技术接地技术 国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术(2)(2)电源异常的维护措施电源异常的维护措施 计算机控制系统的供电不允许中断，一旦中断将计算机控制系统的供电不允许中断，一旦中断将会影响消费。为此，可采用不延续电源会影响消费。为此，可采用不延续电源UPS UPS 。电 池充

43、电器交 流稳压器电池组逆变器控制器直 流稳压器计算机 220V AC图2-56 具有不延续电源的供电构造国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术2.2.接地技术接地技术(1)(1)地线系统分析地线系统分析 什么是地线？什么是地线？地线有平安地和信号地两种。地线有平安地和信号地两种。 前者是为了保证人身平安、设备平安而设置的地线，前者是为了保证人身平安、设备平安而设置的地线，后者是为了保证电路正确任务所设置的地线，呵斥电路干后者是为了保证电路正确任务所设置的地线，呵斥电路干扰景象的主要是信号地。在进展电磁兼容问题分析时，对扰景象的主要是信号地。在进展电磁兼容问题分析时，对地线运用下面

44、的定义：地线运用下面的定义：“地线是信号电流流回信号源的地地线是信号电流流回信号源的地阻抗途径。阻抗途径。国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术 在计算机控制系统中，普通有以下几种地线：模拟地、数在计算机控制系统中，普通有以下几种地线：模拟地、数字地、平安地、系统地、交流地。字地、平安地、系统地、交流地。 模拟地作为传感器、变送器、放大器、模拟地作为传感器、变送器、放大器、A/DA/D和和D/AD/A转换器中转换器中模拟电路的零电位。模拟电路的零电位。 数字地作为计算机中各种数字电路的零电位，应该与模拟数字地作为计算机中各种数字电路的零电位，应该与模拟地分开，防止模拟信号受数字脉

45、冲的干扰。地分开，防止模拟信号受数字脉冲的干扰。 平安地的目的是使设备机壳与大地等电位，以防止机壳带平安地的目的是使设备机壳与大地等电位，以防止机壳带电而影响人身及设备平安。通常平安地又称为维护地或机壳地，电而影响人身及设备平安。通常平安地又称为维护地或机壳地，机壳包括机架、外壳、屏蔽罩等。机壳包括机架、外壳、屏蔽罩等。 系统地就是上述几种地的最终回流点，直接与大地相连。系统地就是上述几种地的最终回流点，直接与大地相连。众所周知，地球是导体而且体积非常大，因此其静电容量也非众所周知，地球是导体而且体积非常大，因此其静电容量也非常大，电位比较恒定，所以人们把它的电位作为基准电位，也常大，电位比较

46、恒定，所以人们把它的电位作为基准电位，也就是零电位。就是零电位。 交流地是计算机交流供电电源地，即动力线地，它的地电交流地是计算机交流供电电源地，即动力线地，它的地电位很不稳定。位很不稳定。国家精品课程国家精品课程计算机控制技术计算机控制技术接地实际分析，低频电路应单点接地，高频电路应就近多点接地。接地实际分析，低频电路应单点接地，高频电路应就近多点接地。单点接地的目的：是防止构成地环路，地环路产生的电流会引入到信号回单点接地的目的：是防止构成地环路，地环路产生的电流会引入到信号回路内引起干扰。路内引起干扰。地环路产生的缘由：地环路干扰发生在经过较长电缆衔接的相距较远的设地环路产生的缘由：地环

47、路干扰发生在经过较长电缆衔接的相距较远的设备之间，其产生的内在缘由是设备之间的地线电位差，地线电压导致了地备之间，其产生的内在缘由是设备之间的地线电位差，地线电压导致了地环路电流，由于电路的非平衡性，地环路电流导致对电路呵斥影响的差模环路电流，由于电路的非平衡性，地环路电流导致对电路呵斥影响的差模干扰电压。干扰电压。回流法单点接地：模拟地、数字地、平安地回流法单点接地：模拟地、数字地、平安地( (机壳地机壳地) )的分别回流法。回流的分别回流法。回流线往往采用汇流条而不采用普通的导线。汇流条是由多层铜导体构成，截线往往采用汇流条而不采用普通的导线。汇流条是由多层铜导体构成，截面呈矩形，各层之间有绝缘层。采用多层汇流条以减少自感，可减少干扰面呈矩形，各层之间有绝缘层。采用多层汇流条以减少自感，可减少干扰的窜入途径。平安地的窜入途径。平安地( (机壳地机壳地) )一直与信号地一直与信号地( (模拟地、数字地模拟地、数字地) )是浮分开的。是浮分开的。这些地之间只在最后会聚一点，