第二章4-7微控.pptVIP

第二章 输入输出接口与输入输出接口通道 2.1 概 述 2.2 I/O控制方式 2.3 I/O接口设计 2.4 I/O通道 2.5 D/A转换器 2.6 A/D转换器 2.7 I/O 通道的抗干扰措施 电路 circuit ；电阻 resistor；电容 capacitance； 电源 power supply; 电压 voltage；电流 current; 继电器 relay；发光二极管 light-emitting diode； 开关 switch; 跳线 jumper; 芯片 chip;卡card; 板board; 用户手册 user’s manual; 面包板 bread board； 2.4 I/O通道 ★ 数字量输入输出通道 ★ 模拟量输入通道 ★ 模拟量输出通道 I/O通道的组成 一、 数字量输入输出通道 数字量信号：以二进制的逻辑“1”和 “0”表示的一些 生产过程中的信号，例如开关的闭合与断开，指 示灯的亮与灭，继电器或接触器的吸合与释放， 马达的启动与停止，可控硅的通和断等； 能将生产过程中的数字信号传给计算机，将 计算机输出的数字信号转换成能对生产过程进行 控制的数字驱动信号的通道成为数字量输入输出通道 一、 数字量输入输出通道 在微机控制系统中，输入的数字量信号可分为三大类，即编码数字、脉冲量和开关量。 若输入的数字量信号为TTL电平的编码数字，可直接将其接到并行接口电路的输入端口上，对于要求很高的场合，需先加上光电隔离电路，再送至接口端口上。 若输入的数字量信号为脉冲量，需先将其加到并行接口的输入端，用查询方式或中断方式对输入脉冲计数，然后等待CPU的读入。 若输入的数字量信号为开关量，例如来自操作台或控制箱的按钮、转换开关，继电器或来自现场的行程开关等等出动的接通或断开的信号，首先必须经过电平转换电路，将触点的通断转换成高低电平，同时要考虑滤波，防触头抖动以及采用光电隔离或继电器隔离等特殊措施，最后将一个个开关信号接到并行接口的输入端口上去，几种常见的输入电路如下所示： 由于机械触点的弹性振动，按键在按下时不会马上稳定地接通而在弹起时也不能一下子完全地断开，因而在按键闭合和断开的瞬间均会出现一连串的抖动，这称为按键的抖动干扰，波形如下图所示。 当按键按下时会产生前沿抖动，当按键弹起时会产生后沿抖动。这是所有机械触点式按键的共性问题。 抖动的时间长短取决于按键的机械特性与操作状态，一般为10～100ms，此为键处理设计时要考虑的一个重要参数。 软件抗抖动的方法 软件方法是指编制一段时间大于100ms的延时程序，在第一次检测到有键按下时，执行这段延时子程序使键的前沿抖动消失后再检测该键状态，如果该键仍保持闭合状态电平，则确认为该键已稳定按下，否则无键按下，从而消除了抖动的影响。同理，在检测到按键释放后，也同样要延迟一段时间，以消除后沿抖动，然后转入对该按键的处理。 延时滤波抗抖动法 左图是由R2和C组成的滤波延时消抖电路，设置在按键S与CPU数据线Di之间。按键S未按下时，电容两端电压为0，即与非门输入Vi为0，输出Vo为1。 当S按下时，由于C两端电压不能突变，充电电压Vi在充电时间内未达到与非门的开启电压，门的输出Vo将不会改变，直到充电电压Vi大于门的开启电压时，与非门的输出Vo才变为0， 这段充电延迟时间取决于R1、R2和C值的大小，电路设计时只要使之大于或等于100ms即可避开按键抖动的影响。 按键S断开时，即使出现抖动，由于C的放电延迟过程，也会消除按键抖动的影响。 由基本R-S触发器构成的反弹跳电路 按键未按下时，a=0，b=1，输出Q=1。按键按下时，因按键的机械弹性作用的影响，使按键产生抖动。当开关没有稳定到达b端时，因与非门2输出为0反馈到与非门1的输入端，封锁了与非门1，双稳态电路的状态不会改变，输出保持为1，输出Q不会产生抖动的波形。当开关稳定到达b端时，因a=1，b=0，使Q=0，双稳态电路状态发生翻转。当释放按键时，在开关未稳定到达a端时，因Q=0，封锁了与非门2，双稳态电路的状态不变，输出Q保持不变，消除了后沿的抖动波形。当开关稳定到达a端时，因a=0，b=0，使Q=1，双稳态电路状态发生翻转，输出Q重新返回原状态。由此可见，键盘输出经双稳态电路之后，输出已变为规范的矩形方波。 一、 数字量输入输出通道 同样，在微机控制系统中，输出的数字量信号也分为三大类，即编码数字、脉冲量