第2章b(计算机控制技术).ppt

1、第二章总线介面和进程通道2.1总线和标准2.2 I/O介面2.3串行通信和RS-232C介面标准2.4进程通道2.5信息传输介质、2.3串行通信和RS-232接口标准，以及当前计算机串行通信的应用非常广泛。串行接口已成为计算机的必要组件和介面之一。串行通信是指当计算机接收数据时，串行接口一个接一个地发送和接收数据，当帧数据传输完成后，串行接口一个接一个地将数据传输到处理器。计算机传输数据时，数据通过处理器、串行介面、串行介面、线路、一个人传输数据。典型的串行接口包括符合IEEE国际传记标准的RS-422、RS-485、RS-232C等。IBM PC系列计算机使用符合RS-232C串行传输协议的

2、RS-232 C串行接口。2.3.1串行通信基本概念，1串行通信操作模式，1)单任务形式，2)半双工形式，3)全双工形式，2异步传输和动机传输，1)异步传输异步传输方式中的字符为资料传输单位。通信数据流中字符之间的异步，字符内的各位之间的同步。异步通信方式的“异步”主要表示字符和字符之间的通信没有严格的计时要求。在异步传输中，字符可以连续、逐个或不连续地随机单独发送。在一个字符格式的停止位之后立即发送下一个字符的开始位，并开始传输新字符。这称为连续串行数据传输。也就是说，帧和帧之间是连续的。间歇性串行数据传输是指在一帧结束后保持数据线的“空闲”状态，新的开始位可以随时开始。传输开始时，构成牙齿

3、字符的每个数据位连续传输，每个数据位的持续时间相同。接收方根据牙齿特征与数据发送方同步，以正确恢复数据。收发/发送双方以预定的传输速度通过时钟作用发送牙齿短信的所有人。2)在动机传输同步传输方法中，位块以稳定的位流传输，数据封装在称为帧的较大传输单元中。每个帧包含多个字符代码，字符代码和字符代码之间没有间距、开始和停止位。与异步传输相比，资料传输单元的扩展更容易发生时钟漂移。为了使接收方正确区分数据流中的每个数据位，发送和接收双方必须以某种方式构建同步时钟。可以在发射器和接收器之间提供单独的时钟线路，电路的一端(发射器或接收器)牙齿定期在每个比特时间内向线路发送短脉冲信号，而另一端时钟充当这些

4、规则脉冲。牙齿技术在短距离传输中工作良好，但在远距离传输中，定时脉冲像信息信号一样破坏，可能会发生定时错误。另一种方法是使用包含时钟信息的数据编码位向接收端提供同步信息。3串行通信参数，1)数据传输速率串行通信传输取决于通信双方的性能和通信线路特性，收发双方必须以相同的速度使用串行通信，即收发、发送双方应使用相同的传输速度。波特率通常称为波特率，它表示串行通信内每秒传输的数据位数(bps)。仪器或调制解调器的规格表上写着19200bps、38400bps，指的是波特率。2)从资料传输单元通用串行通信端口传输的数据是字符型的，在用于档案传输时使用二进制数据类型。使用字符格式时，行业使用ASCII

5、字符代码和JIS字符代码。ASCII代码使用8位构成一个字符，JIS代码使用7位构成一个字符。我们可以发现。欧洲和美国的设备使用更多的8位字节，日本的设备使用更多的7位1字节。从实际的RS-232传输来看，业界常用的大多数PLC只是传输文本代码，因此，只需要7位数字就可以表示ASCII代码的0127码(2 7=128，总计128茄子组合)，所有可见字符也在牙齿范围内，因此只需要7个数据位。在其他情况下(取决于使用的协议)，使用不同的传输单元。必须先确定用于合成一个字节的位数。3)在启动位和停止位异步串行传输中，不基于动机脉冲使用，因此接收方完全不知道发送器何时发送数据。当发送方准备开始传输数据

6、时，发送方在发送的字符前后分别添加高电位的开始位(逻辑0)和低电位的停止位(逻辑1)。这些位分别称为启动位和停止位。也就是说，在发送者开始传输数据时，将发送线的电位从低电位上升到最高电位，在传输结束时，接收方开始以开始位触发器(因为电压从低电位上升到高电位)接收数据。停止位通知(保持电压低的电位)导致数据的字符信号终止。添加开始位和停止位后，才能轻松达到多个字符的接收能力。开始位固定为1位，停止位固定为1，1 .有5、2位等多种选择，如何选择？通信双方只需通过协议，没有强制规定。4)检查位使用检查位作为检查机制，以防止错误发生。奇偶校验位是用于验证传输数据准确性的检查代码。牙齿代码分为奇数和偶

7、数(奇数或偶数)。也就是说，确定字符代码中的1的数量是奇数还是偶数。在偶数检查中，“A”的ASCII代码为41H(十六进制)，在以二进制表示时，010000001中的1的数量为2，因此检查位为0，1的数量保持为偶数。同样，如果检测位为奇数检测，则“A”的检测位为1，1的数目保持为奇数。收信人奇偶校验位重新计算，如果新的计算值正确，那就正常了。新的计算值出错的话，接收方会收到这次接收的数据出错的指示。2.3.2 RS-232C介面标准，1概述，目前RS-232C是PC和通信行业应用最广泛的串行介面之一，IBM PC的COM1，COM2接口是RS-232C接口。使用RS-232C串行通信接口实现两

8、台个人计算机的点对点通信。RS-232C端口可实现与其他外围设备(如打印机、逻辑分析器、智能调节器、PLC等)的近距串行连接。通过RS-232C通信端口连接调制解调器，您可以远距离与其他计算机通信。将RS-232C接口转换为RS-422或RS-485接口，以实现个人计算机和多个现场设备之间的通信。用于指示2RS-232C介面连接器、磁头、母头、DCD: DCE已收到满足要求的载波信号，并且连接通信链路以通知DTE准备接收数据。RXD:充当接收DCE发送的串行数据的角色。TXD:充当将串行数据传输到DCE的角色。TXD在不发送数据时保留逻辑“1”。DTR:表示只要信号有效，DTE就准备将数据发送

9、到DCE。GND:提供另一条信号线的参考电位。DSR:表示只要牙齿信号有效，DCE就可以连接到通信信道并使用。RTS:牙齿信号用于指示DTE请求向DCE发送信号。DTE尝试发送数据时，将牙齿信号设置为有效，并向DCE发出发送请求。CTS:牙齿信号是DCE对RTS的响应信号。当DCE准备接收DTE发送的数据时，将牙齿信号设置为有效，以通知DTE可以通过TXD发送数据。RI:收到调制解调器(DCE)牙齿交换台发出的铃声呼叫信号后，该信号将设置为有效，通知DTE对方已经呼叫。3RS-232C介面传记属性，EIA-RS-232C规定了传记属性、逻辑级别和各种信号线功能。在TXD和RXD中，逻辑1为-3

10、v-15v。逻辑0 315V RTS、CTS、DSR、DTR、DCD等控制线中的信号有效(开、开状态、正电压)3V 15V信号无效(断开、关状态、负电压)-3V-15V数据(信息对于控制信号：连接状态(ON)指示信号有效电平高于3V，连接状态(OFF)指示信号无效电平低于-3V。也就是说，如果传输电平的绝对值大于3V，则可以有效地确认电路(-3 3V)之间的电压没有意义，低于-15V或高于15V。4RS-232C和TTL的水平转换RS-232C需要在RS-232C和TTL电路之间转换水平和逻辑关系，以允许连接到电脑介面或终端的TTL设备，不同于以正负电压表示逻辑状态、以高和低TTL牙齿表示逻辑

11、状态的规定。可以使用实现这种转换的方法。目前，集成电路转换设备(如MCl488、SN75150芯片)广泛使用，MCl489、SN75154可以实现从EIA电平到TTL电平的转换。当前流行的RS-232C/TTL转换芯片是MAX232。MAX232内部具有电压乘数电路和转换电路功能，允许只使用5V电源执行TT和EIA双向水平转换。2.3.3近距离通信线路连接，如果两个RS-232串行设备通信更近，则需要(15m)额外调制解调器(Modem)。RS-232应用程序很少遵守RS-232标准。主要原因是许多定义信号未被大多数应用程序使用。许多应用程序(如调制解调器)仅使用9个信号(2条数据线、6条控制

12、线和1条地线)。其他应用程序可能只需要5条信号(2条数据线、2条握手线和1条地线)。有些应用程序可能只需要数据线而不需要握手线。也就是说，您只需要3条信号线。通信接近时，通信双方无需调制解调器即可直接连接。在牙齿情况下，只需使用几根信号线。在最简单的情况下，通信完全不需要RS-232C的控制联系信号。只要3条线(发射线、接收线、信号线)，就可以实现全双工异步串行通信、2.4进程通道、2.4.1进程通道的含义，进程通道位于电脑控制系统的计算机和被监视进程的现场设备之间。输入通道的作用是将传感器或发射器的电流/电压信号转换为计算机可识别的数字信号信号。输出通道的作用是将电脑输出的数字信号(comp

13、uter output)转换为直接推动执行机构的传记信号。2.4.2进程通道模式、2.4.3模拟输入通道、模拟输入通道是计算机进行科学研究所需的模拟数据处理系统，如产业控制、自动测试、电脑辅助医疗诊断、机器人等。将各种传感器(如温度、压力等)现场可检测的模拟信号转换为计算机可接收的数字信号。通常，出于参数测量或数据采集目的，设置模拟输入通道。它的核心部件是A/D转换器及其微处理器的接口。1模拟输入通道的基本结构，模拟输入通道通常包括传感器、多路开关、放大器、采样固定器、A/D转换器等多个组件，如图2-15所示。2模拟输入通道的结构，模拟输入通道可根据采样固定器S/H分为孔刘S/H格式和多通道S

14、/H格式。共享A/D和S/H格式的模拟输入通道如图2-16所示。2.4.4模拟输出通道，从电脑控制系统采样的进程参数处理后的输出控制量，但是电脑输出必须转换为模拟信号以驱动数字信号、执行元素操作。众所周知，电脑输出的控制量仅立即对节目执行有效，不能使用。因此，如何促进瞬间输出的数字信号维护的模拟信号，以及如何促进执行要素工作，稳定地完成对过程的控制作用，这就是模拟输出通道的任务。(威廉莎士比亚，温斯顿，计算机) (威廉莎士比亚，计算机) (威廉莎士比亚，计算机)模拟输出通道的作用是，将电脑输出的数字量转换为执行机构可以接收的模拟电压或模拟电流，从而驱动该执行机构，以实现对计算机的控制。模拟输出

15、通道通常应包括介面电路、D/A转换器、多路转换器、电路保持、V/I转换器等多个组件，如图2-17所示。2.4.5交换机输入通道、交换机输入通道的任务主要是通过转换、保护、过滤、隔离等措施将现场输入开关信号转换为计算机可以接收的逻辑信号。开关输入通道在控制系统中主要起以下作用：1)定期记录生产中特定设备的状态，例如电动机是否运行、阀门是否打开等。2)为了处理发现问题，在生产过程中检查部分设备的状态。如果有异常，立即向主机发送中断请求信号，申请故障处理，确保生产过程正常运行。交换机输入通道主要由输入介面电路、介面地址解码器和相关输入电路等组成，如图2-18所示。由于电脑控制系统中经常使用光电隔离技

16、术，因此计算机和外部输入设备之间只有光路连接，没有电路连接。图2-19示出了水平平移和光电隔离电路。2.4.6开关输出通道，对于仅具有两个茄子操作状态的执行机构或设备，使用电脑控制系统输出开关(例如，电动机启动和停止控制、信号指示灯的打开和关闭、螺线管阀的打开和关闭、继电器连接和断开、步进电动机的操作等)进行控制。开关输出通道的任务是将电脑输出的开关信号传送到这些执行机构或设备。交换机输出通道主要由输出锁、介面地址解码器和相应的输出驱动电路(参见图2-20)组成，如图2-20所示。交换机输出隔离的目的是切断微电脑和执行机构之间的直接传记连接，以防止电位、外部电磁场等干扰因素导致执行机构故障。甚

17、至会导致电脑控制系统本身的损坏。2.5信息传输介质，2.5.1有线传输介质，1双绞线电缆(又称双绞线)是通过将一对或多对双绞线封装在绝缘外套中而形成的传输介质。1)非屏蔽双绞线，2)屏蔽双绞线，2同轴电缆，3扁平电缆，5光纤，这些传输介质，双绞线价钱便宜，通信容量低局域网，双绞线性能价钱率最佳。建筑物内的同轴电缆线可以使用双绞线，与网络相比，双绞线的善意带宽受到限制。当需要连接同轴电缆价钱之间的双绞线和光缆、较大的通信容量和更多的设备时，同轴电缆选择更合适。光纤具有双绞线和同轴电缆对比度带宽、速度、大小、重量、衰减、电磁隔离、错误率降低等优点。因此，光纤是非常适合需要高质量、高速或远距离传输的数据通信网络的传输介质。随着技术的发展和成本的降低，光纤将在局域网内得到更广泛的应用。2.5.2无线传输介质，无线传输介质是指微波、红外、激光等，数据传输通过大气进行，而不安装类型介质。，练习题和事故题1总线基本任务是什么？总线性能