第2章计算机控制系统的硬件设计技术ppt课件

1、PCI(Peripheral Component Interconnect)是美国SIG(Special Interest Group of Association for Computer Machinery)集团推出的64位总线。该总线的最高总线频率为33MHz，数据传输率为80Mby/s(峰值传输率为133Mby/s)。4.Compact PCI4.Compact PCI（2 2RS-232CRS-232C4.I/O4.I/O端口地址选用原则端口地址选用原则图图2-19 PCL-7302-19 PCL-730板卡组成框图板卡组成框图程序设计举例程序设计举例( (基地址设为基地址设为220

2、H)220H)：PCL-730PCL-730板卡的开关量输入板卡的开关量输入/ / 输出都只需要二条指令就可以完成。输出都只需要二条指令就可以完成。C C语言程序如下：语言程序如下：outportb(0 x220outportb(0 x220，Ox55) Ox55) outportb(Ox221outportb(Ox221，0 x55)0 x55)inportb(Ox220) inportb(Ox220) inportb(Ox221)inportb(Ox221)汇编语言程序如下：汇编语言程序如下：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。 图2-27 CD4051原理图12minmaxnyyq图2-36 PCL-813B数据采集卡组成框图 PCL-813B 的寄存器地址程序设计举例 PCL-813B A/D 转换基于查询方式，由软件触发。A/D 转换器被触发后，利用程序

4、检查A/D状态寄存器的数据准备位DRDY ）。如果检测到该位为“1”，则A/D 转换正在进行。当A/D 转换完成后；该位变为低电平，此时转换数据可由程序读出。 nREFOUTDVV21) 12()(1123132nREFOUTREFOUTDVVRRVRRV图2-47 PCL-726板卡组成框图2. D/A 转换程序流程D/A 转换程序流程如下以通道1为例）：（1选择通道地址n=1n=16）。（2确定D/A高4位数据地址基地址+00）。（3置 D/A高4位数据(D3DO 有效 )。（4确定D/A低8位数据地址基地址+01）。（5置 D/A低8位数据并启动转换。3. 程序设计举例PCL-726 的

5、D/A 输出、数字量输入等操作均不需要状态查询，分辨率为12位，000H0FFFH分别对应输出0%100%，若输出50%，则对应的输出数字量为7FFH，设基地址为220H，D/A通道l输出50%的程序如下：C语言参考程序段如下：outportb ( 0 x220 , 0 x07 ) / D/A 通道l 输出50% outportb ( 0 x221 , 0 xff ) 汇编语言参考程序如下：（基地址为220H ）：MOV AL， 07H ；D/A 通道l 输出50% MOV DX， 0220H OUT DX， ALMOV DX， 0221H MOV AL， 0FFH 基于RS-485的分布式测

6、控系统结构图 RS-485串行总线由于平衡差分传输特性具有的干扰性好、传输距离远 、有较大级联能力等特点，非常适合于组成工业级的多机通信系统。在各种工业仪器、仪表大量使用的今天，RS-485总线得到了广泛的应用。 智能远程I/O模块是传感器和执行机构到计算机的多功能远程I/O单元，专为恶劣环境下的可靠操作而设计，具有内置的微处理器，严格的工业级塑料外壳，使其可以独立提供智能信号调理、I/O隔离、模拟量I/O、数字量I/O、数据显示和串行数字通信接口。远程I/O模块可以安装在现场，就地完成A/D、D/A转换、I/O操作及脉冲量的计数、累计等操作，以通信方式和计算机交换信息，构成数据采集控制系统。

7、通过采用RS-485中继器，可以将多达256个远程模块连接到RS-485网络上，或者将最大通信距离延伸到10km。典型的远程I/O模块有研华公司的ADAM-4000系列、研发公司的DAC-8000系列、研祥公司的Ark-14000系列以及威达公司的牛顿-7000系列。 (9) (9) 能独立于能独立于PCPC主机进行主机进行ON/OFFON/OFF控制控制可编程控制器的结构形式分为整体式和模块式两类。 伺服电机PMACPMAC卡卡驱动器驱动器A B C接口板接口板ABC编码器.机械机械 I/OI/O软件接口图2-51 开放式结构的运动控制系统示意图共模干扰示意图共模干扰示意图 对于存在共模干扰

8、的场合，不能采用单端，对地输入方式，因为此时对于存在共模干扰的场合，不能采用单端，对地输入方式，因为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。所以必须采用双的共模干扰电压将全部成为串模干扰电压，如左图所示。所以必须采用双端输入不对地方式，如右图所示。端输入不对地方式，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对两个输入端形成两个电流回路，每个输入端对两个输入端形成两个电流回路，每个输入端A A和和B B的共模电压和两

9、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：111ccscmAZZZUU222ccscmBZZZUU)(lg20dBUUCMRRncm MAX1232 MAX1232微处理器监控电路给微处理器提供辅微处理器监控电路给微处理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通过监控通过监控 微处理器系统电源供电及监控软件的执行，来增强微处理器系统电源供电及监控软件的执行，来增强电路的可靠性，它提供一个反弹的电路的可靠性，它提供一个反弹的( (无锁的无锁的) )手动复手动复位输入。位输入。 另外常用的集成电路还有另外常用的集成

10、电路还有X5045X5045、IMP813IMP813等。等。MAX1232引脚图MAX1232内部原理图监控电路监控电路MAX1232MAX1232的典型应用的典型应用 从交流电网输入、直流输出的全过程，包括：从交流电网输入、直流输出的全过程，包括： 1 1、输入滤波器：其作用是将电网存在的杂波过滤，同时也阻、输入滤波器：其作用是将电网存在的杂波过滤，同时也阻碍本机产生的杂波反馈到公共电网。碍本机产生的杂波反馈到公共电网。 2 2、整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电，、整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电，以供下一级变换。以供下一级变换。 3 3、逆变：将整流后

11、的直流电变为高频交流电，这是高频开关、逆变：将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分，频率越高，体积、重量与输出功率之比越小。电源的核心部分，频率越高，体积、重量与输出功率之比越小。 4 4、输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电、输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。源。各自的优缺点： 从防止噪声角度看，如图所示的串联接地方式是最不适用的，由于地电阻r1、r2和r3是串联的，所以各电路间相互发生干扰 。 并联接地方式在低频时是最适用的，因为各电路的地电位只与本电路的地电流和地线阻抗有关，不会因地电流而引起各电路间的耦合。这种方式的缺点是需要连很多根地线，用起来比较麻烦。 电缆屏蔽层的接地电缆屏蔽层的接地: :当信号电路是一点接地时，低频电缆的屏当信号电路是一点接地时，低频电缆的屏蔽层也应一点接地。当一个电路有一个不接地的信号源与一个蔽层也应一点接地。当一个电路有一个不接地