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第二章 开关量输入输出通道与人机接口; 为了实现计算机对生产过程或装置的控制，需要将对象的各种测量参数按要求的方式送入计算机； 经计算机运算处理后的数字信号也要变换成适合于对生产过程或装置进行控制的形式。 因此，在计算机和生产过程之间必须设置信息传递和变换的装置，这种装置就称为过程输入输出通道，简称为过程通道或I／O通道。 ;　　一般来说，计算机不会自主地工作，需要接收操作人员键入的指令，其运行状态和结果也需要显示或打印，在现代大规模控制系统中还应有通信和数据存盘功能，所有这些都是由人与计算机之间的连接装置来完成的，我们称这种装置为人机接口。 　　;图2-1 过程通道与人机接口 ;2.1 过程通道的分类 ; (3)数字量输入通道：也称开关量输入通道。凡是以电平高低和开关通断等两位状态表示的信号统称为数字量或开关量。 ;　　(4) 数字量输出通道：有的执行部件只要求提供数字量， 例如步进电机，控制电机启停和报警信号等，这时应采用数字量输出通道。 注意，过程通道分类是以经过通道的信号形式来划分的，并不以连续的对象来划分， 如模拟对象的模拟量可以转换为频率信号(V—F变换)连接于数字输入通道；同样， 数字输出通道完全可以接直流电动机，组成脉冲调宽控制(PWM)。 　;K-7522 8通道 开关量输入输出模块 ;2.2 开关量输入输出通道;　　1． CPU接口逻辑 这部分电路一般由数据总线缓冲器／驱动器、输入输出口地址译码器、读写等控制信号组成。 ;　　2． 输入缓冲器和输出锁存器 输入缓冲器是对外部输入的信号起缓冲、加强以及选通的作用，CPU通过读缓冲器读入数据。输出锁存器的作用是锁存CPU送来的输出数据，供外部设备使用。 输入缓冲器和输出锁存器可以使用各种可编程的外围接口电路，也可以使用简单的中小规模集成电路。 ;　　3． 输入输出电气接口 　　典型的开关量输入输出电气接口的功能主要是滤波、电平转换、隔离和功率驱动等。 各种开关量输入输出通道的主要区别在于I/O电气接口。;2.2.2 开关量输入信号的调理;1．信号转换电路;2．滤波电路;3．保护电路;反极性保护;4．消除触点抖动;双向消抖电路 ;5. 光电隔离技术;光耦合器的输入驱动电路;1;开关量输入信号调理电路;;2.2.3 开关量输出驱动电路;2．中功率驱动电路;;　?　目前常用达林顿阵列驱动器如MC1412、 MC1413、 MC1416等来驱动中功率负载。图2-14是MC1416的结构图及每个复合管的内部结构，MC1416内含7对达林顿复合管，每个复合管的集电极电流可达500 mA，输出端耐压可达100 V， 特别适合于驱动中功率继电器。 ;3． 固态继电器及其使用方法;光耦隔离电路：在输入输出之间起信号传递作用，同时使两端在电气上完全隔离；过零检测：为交流型SSR过零触发而设置；触发电路：为后级提供一个触发信号，是电子开关（三极管或晶闸管）能可靠地导通；电子开关：接通或断开负载电源；保护电路：防止电源的尖峰和浪涌对开关电路产生干扰造成开关的误操作或损害，一般由RC串联网络和压敏电阻组成。;过零型;固态继电器的驱动方法 ;2.2.4 开关量输入输出通道的设计; (2) 位置型开关量输入信号的拾取：这种类型的 开关量输入信号需要通过合适的传感器来拾取，常 用的有行程开关、光电装置及干簧继电器等。 ;2． 开关量输入输出通道设计实例; 键盘是由若干个按键组成的开关矩阵， 若键盘上闭合键的识别是由专用硬件实现 的，称为编码键盘；若靠软件实现的，则 为非编码键盘。;2.3.1 非编码键盘; 一个电压信号是通过机械触点的闭合、断开过 程来实现信号传递的，; 对于同时有两个以上的键被按下的情况，有两种 处理方法。; 当有键按下时，单片机应能够完成该按键所设定 的功能。;1．独立式连接的非编码键盘;键值输入采用查询方式程序清单如下:; JMP START P1.0： LJMP PORT0 P1.1： LJMP PORT1 … P1.7: LJMP PORT7;2. 矩阵式连接非编码键盘;矩阵式键盘工作原理：;键盘上的字符;矩阵式非编码键盘接口及程序设计：;设A口地址0101H，C口地址0103H。 ;KS1： MOV DPTR， ＃0101H MOV A，＃00H MOVX @DPTR， A INC DPTR INC DPTR MOVX A， @DP