2024年3月30日发(作者：达昊英)

第一章

1．计算机控制系统与常规仪表控制系统的主要异同点是什么？

2．分析说明图1-3计算机控制系统的硬件组成及其作用。

3．计算机控制系统的软件由哪些部分构成？

4．按控制方案来分，计算机控制系统划分成那几大类？

5．计算机控制装置可以分成哪几种机

型？可编程控制器 可编程调节器 总线

式工控机 单片微型计算机

1. 计算机控制系统及工程应用--是把计算机技术与自动化控制系统融为一体的一

门综合性学问，是以计算机为核心部件的过程控制系统和运动控制系统。从计算机应用的

角度出发，自动化控制工程是其重要的一个应用领域；而从自动化控制工程来看，计算机

技术又是一个主要的实现手段。

➢ 计算机控制系统是由常规仪表控制系统演变而来的;

2.计算机控制系统硬件一般包括：主机--CPU ＋RAM＋ROM＋系统总线 常规外部设备--输

入/输出设备、外存储器等 过程输入输出通道—AI、AO、DI、DO 人机接口设备—CRT、

LED、LCD、打印机 等 通信设备—交换机、modem、集线器等

计算机基本系统

CPU

主机RAM

ROM

统

输入设备

常规

外部

输出设备

设备

外存储器

通信设备

操作台

接口

接口

接口

接口

接口

线

接口

开关输出

象

总

接口开关输入

对

接口

D/A

转换

驱动执行

业

系

接口

过程输入输出通道

A/D

转换

测量变送

工

3.软件通常分为系统软件和应用软件两大类；系统软件一般由计算机厂家提供，专门

图1-4 计算机控制系统硬件组成框图

用来使用和管理计算机本身的程序；应用软件是用户针对生产过程要求而编制的各种应用

程序。

4.数据采集系统（DAS） 操作指导控制系统(OGC) 直接数字控制系统（DDC） 计

算机监督控制系统（SCC）

分散控制系统（DCS 现场总线控制系统（FCS）

5.可编程控制器 可编程调节器 总线式工控机 单片微型计算机

第二章

8、结合图2-3，分析说明DAC0832的内部结构组成及其作用

1 / 11

DAC0832主要由8位输入寄存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换器以及输入控制电

路四部分组成。8 位输入寄存器用于存放主机送来的数字量，使输入数字量得到缓冲和锁

存，由LE1加以控制；8位DAC寄存器用于存放待转换的数字量，由LE2加以控制；8位

D/A转换器输出与数字量成正比的模拟电流；由与门、非与门组成的输入控制电路来控制2

个寄存器的选通或锁存状态。

第三章

2．分析说明8路模拟开关CD4051的结构原理图，结合真值表设计出两个CD4051扩展

为一个8路双端模拟开关的示意图。

3．什么叫周期采样？采样时间？采样周期？

4．分析图3-8采样保持器的原理电路及工作过程。

5．简述逐位逼近式、双积分式、电压/频率式的A/D转换原理。

6．结合图3-13与图3-14，分析说明ADC0809的结构组成及其引脚作用。

8．分析说明图3-19的8路12位A/D转换模板的工作原理。

4051由电平转换、译码驱动及开关电路三部分组成。。当禁止端为“1”时，前后

级通道断开，即S0~S7端与Sm端不可能接通；当为“0”时，则通道可以被接通，通过改

变控制输入端C、B、A的数值，就可选通8个通道S0~S7中的一路。比如：当C、B、A=000

时，通道S0选通；当C、B、A=001时，通道S1通；……当C、B、A = 111时，通道S7选

通。其真值表如表3-1所示

S

m

A

译

码

驱

动

电

平

转

换

B

C

INH

S

0

S

1

S

2

S

3

S

4

S

5

S

6

S

7

图2 -3 CD4051结构原理图

2 / 11

3.周期采样--就是以相同的时间间隔进行采样，即把一周个连续变化的模拟信号

y

(

t

)，按一定的时间间隔

T

转变为在瞬时0，

T

，2

T

，…的一连串脉冲序列信号

y

*(

t

)，

y

(

t

)

y

(

t

)

y

*

(

t

)

y

*

(

t

)



采样器

0

t

0

T

T

2T3T

t

图2-7 信号的采样过程

采样时间或采样宽度

τ--

采样开关每次闭合的时间

采样周期

T--

采样开关每次通断的时间间隔

4. 零阶采样保持器是在两次采样的间隔时间内，一直保持采样值不变直到下一个采样时

刻。它的组成原理电路与工作波形如图3-8(a)、(b)所示。

V

IN

V

IN

A

1

S

＋

－

A

2

V

OUT

t

V

OUT

t

采样保持

C

H

(

a

)

原理电路

图 2-8 采样保持器

(b)

工作波性

采样保持器由输入输出缓冲放大器A1、A2和采样开关S、保持电容

C

H等组成。采样期间，

开关S闭合，输入电压

V

IN通过A1对

C

H快速充电，输出电压

V

OUT跟随

V

IN变化；保持期

间，开关S断开，由于A2的输入阻抗很高，理想情况下电容

C

H将保持电压

VC

不变，因而

输出电压

V

OUT=

VC

也保持恒定。显然，保持电容

C

H的作用十分重要。实际上保持期间的

电容保持电压

VC

在缓慢下降，这是由于保持电容的漏电流所致

5. 逐位比较式

当启动信号作用后，时钟信号在控制逻辑作用下，

➢ 首先使寄存器的最高位D3  1，其余为0， 此数字量1000经D/A转换器转换

成模拟电压即

V

O  8，送到比较器输入端与被转换的模拟量

V

IN = 9进行比较，控

制逻辑根据比较器的输出进行判断。当

V

IN ³

V

O，则保留D3 = 1；

➢ 再对下一位D2进行比较，同样先使D2  1，与上一位D3位一起即1100进入

D/A转换器，转换为

V

O  12再进入比较器，与

V

IN  9比较，因

V

IN 

V

O，则使

D2  0；

➢ 再下一位D1位也是如此，D1  1即1010，经D/A转换为

V

O = 10，再与

V

IN 

9比较，因

V

IN 

V

O，则使D1  0；

➢ 最后一位D0  1-即1001经D/A转换为

V

O  9，再与

V

IN  9比较，因

V

IN ³

V

O，保留D0  1。比较完毕，寄存器中的数字量1001即为模拟量9的转换结果，

存在输出锁存器中等待输出

➢ 双积分式

双积分式A/D转换原理如图3-11所示，在转换开始信号控制下，开关接通模拟输

入端，输入的模拟电压

V

IN 在固定时间

T

内对积分器上的电容C充电（正向积分），时间一

到，控制逻辑将开关切换到与

V

IN极性相反的基准电源上，此时电容C开始放电（反向积

分），同时计数器开始计数。当比较器判定电容C放电完毕时就输出信号，由控制逻辑停止

计数器的计数，并发出转换结束信号。这时计数器所记的脉冲个数正比于放电时间。

放电时间

T

1或

T

2又正比于输入电压

V

IN，即输入电压大，则放电时间长，计数器的计

3 / 11

数值越大。因此，计数器计数值的大小反映了输入电压

V

IN在固定积分时间

T

内的平均值。

电压、频率式

A1是积分输入放大器，A2为零电压比较器，恒流源

I

R和开关S构成A1的反充电回

路，开关S由单稳态定时器触发控制。当积分放大器A1的输出电压

V

O下降到零伏时，零

电压比较器A2输出跳变，则触发单稳态定时器，即产生暂态时间为

T

1的定时脉冲，并使

开关S闭合；同时又使晶体管T截止，频率输出端VfO输出高电平. 在开关S闭合期间，

恒流源

I

R被接入积分器的㈠输入端。由于电路是按

I

R＞

V

imax/

R

i设计的，故此时电容C

被反向充电，充电电流为

I

R-

V

i /

R

i，则积分器A1输出电压

V

O从零伏起线性上升。当定

时

T

1时间结束，定时器恢复稳态，使开关S断开，反向充电停止，同时使晶体管T导通，

V

fO端输出低电平， 开关S断开后，正输入电压

V

i开始对电容C正向充电，其充电电流为

V

i /

R

i，则积分器A1输出电压

V

O开始线性下降。当

V

O=0时，比较器A2输出再次跳变，

又使单稳态定时器产生

T

1时间的定时脉冲而控制开关S再次闭合，A1再次反向充电，同时

V

fO端又输出高电平。如此反复下去，就会在积分器A1输出端

V

O、单稳态定时器脉冲输出

端和频率输出端

V

fO端产生如图3-12（b）所示的波形，其波形的周期为

T

6.各引脚功能如下：

➢ IN0～IN7：8路模拟量输入端。允许8路模拟量分时输入，共用一个A/D转换器。

➢ ALE：位置锁存允许信号，输入，高电平有效。上升沿时锁存3位通道选择信号。

➢ A、B、C：3位位置线即模拟量通道选择线。ALE为高电平时，位置译码与对应通道

选择见表3-2 。

➢ START：启动A/D转换信号，输入，高电平有效。上升沿时将转换器内部清零，下

降沿时启动A/D转换。

➢ EOC：转换结束信号，输出，高电平有效。

➢ OE：输出允许信号，输入，高电平有效。该信号用来打开三态输出缓冲器，将A/D

转换得到的8位数字量送到数据总线上。

➢ D0～D7：8位数字量输出。D0为最低位，D7为最高位。由于有三态输出锁存，可与

主机数据总线直接相连。

➢ CLOCK：外部时钟脉冲输入端。当脉冲频率为640kHz时，A/D转换时间为100s。

➢ VR+，VR-：基准电压源正、负端。取决于被转换的模拟电压范围，通常VR+ = 5V DC，

VR- = 0V DC。

➢ Vcc：工作电源， 5VDC。

➢ GND：电源地。

其转换过程表述如下：首先ALE的上升沿将位置代码锁存、译码后选通模拟开

关中的某一路，使该路模拟量进入到A/D转换器中。同时START 的上升沿将转换器内部清

零，下降沿起动A/D转换，即在时钟的作用下，逐位逼近过程开始，转换结束信号EOC即

变为低电平。当转换结束后，EOC恢复高电平，此时，如果对输出允许OE输入一高电平命

令，则可读出数据。

8. 该模板采集数据的过程如下：

(1) 通道选择

将模拟量输入通道号写入8255A的端口C低4位（PC3~ PC0），可以依次选通8路

通道。

(2)采样保持控制

把AD574A的信号通过反相器连到LF398的信号采样保持端，当AD574A未转换期间

或转换结束时＝0，使LF398处于采样状态，当AD574A转换期间＝1，使LF398处于保持状

4 / 11

态。

(3)启动AD574A进行A/D转换

通过8255A的端口PC6~PC4输出控制信号启动AD574A

（4）查询AD574A是否转换结束

读8255A的端口A，查询是否已由高电平变为低电平。

（5）读取转换结果

若已由高电平变为低电平，则读8255A端口A、B，便可得到12位转换结果。

设8255A的A、B、C端口与控制寄存器的位置为2C0H-2C3H，主过程已对8255A初始

化，且已装填DS、ES(两者段基值相同)，采样值存入数据段中的采样值缓冲区BUF，另定

义一个8位内存单元BUF1。该过程的数据采集程序框图如图3-20所示，数据采集程序如

下

第四章

3. 结合图 4-4，简述信号调理电路的构成及其各元器件的作用。

5. 简述数字量输出通道的功能及其常用的输出驱动电路。

3. 信号调理电路--虽然都是数字信号，不需进行A/D 转换，但对通道中可能引入的各种干

扰必须采取相应的技术措施，即在外部信号与单片机之间要设置输入信号调理电路

凡在电路中起到通、断作用的各种按钮、触点、开关，其端子引出均统称为开关信

5 / 11

号。在开关输入电路中，主要是考虑信号调理技术，如电平转换，RC滤波，过电压保护，

反电压保护，光电隔离等。

（1）电平转换是用电阻分压法把现场的电流信号转换为电压信号。

（2）RC滤波是用RC滤波器滤出高频干扰。

（3）过电压保护是用稳压管和限流电阻作过电压保护；用稳压管或压敏电阻把瞬态

尖峰电压箝位在安全电平上。

（4）反电压保护是串联一个二极管防止反极性电压输入。

（5）光电隔离用光耦隔离器实现计算机与外部的完全电隔离。

典型的开关量输入信号调理电路如图4-4所示。点划线右边是由开关S与电源

组成的外部电路，（a）是直流输入电路，（b）是交流输入电路。交流输入电路比直流输入

电路多一个降压电容和整流桥块，可把高压交流(如380VAC)变换为低压直流(如5VDC)。开

关S的状态经RC滤波、稳压管D1箝位保护、电阻R2限流、二极管D2

防止反极性电压输入以及光耦隔离等措施处理后送至输入缓冲器，主机通过执行输入指

令便可读取开关S的状态。比如,当开关S闭合时，输入回路有电流流过，光耦中

的发光管发光，光敏管导通，数据线上为低电平，即输入信号为“0”对应外电路开关S

的闭合；反之，开关S断开，光耦中的发光管无电流流过，光敏管截止，数据线上

为高电平，即输入信号为“1”对应外电路开关S的断开。

+V

到输入

缓冲器

CC

R

R

3

2

S

D

2

D

光耦

1

R

1

C

1

+

-

(a) 直流输入电路

+

V

到输入

缓冲器

CC

R

R

3

2

D

2

C

D

光耦

1

1

C

2

S

R

1

R

3

(b) 交流输入电路

5. 数字量输出通道简称 DO 通道，它的任务是把计算机输出的微弱数字信号转

换成能对生产过程进行控制的数字驱动信号。根据现场负荷的不同，如指示灯、继电器、

接触器、电机、阀门等，可以选用不同的功率放大器件构成不同的开关量驱动输出通道。

常用的有三极管输出驱动电路、继电器输出驱动电路、晶闸管输出驱动电路、固态继电器

输出驱动电路等。

第五章

 4．结合图5-6，分析说明矩阵式键盘电路的逐行零扫描法的工作过程。

 5．分析说明图5-8二进制编码键盘接口电路的工作原理。

 4. 当键盘中无任何键按下时，所有的行线和列线被断开且相互独立，输入线

Y0～Y7列都为高电平；当有任意一键按下时，则该键所在的行线与列线接通，因此，

6 / 11

图 4-4 开关量输入信号调理电路

2024年3月30日发(作者：达昊英)

第一章

1．计算机控制系统与常规仪表控制系统的主要异同点是什么？

2．分析说明图1-3计算机控制系统的硬件组成及其作用。

3．计算机控制系统的软件由哪些部分构成？

4．按控制方案来分，计算机控制系统划分成那几大类？

5．计算机控制装置可以分成哪几种机

型？可编程控制器 可编程调节器 总线

式工控机 单片微型计算机

1. 计算机控制系统及工程应用--是把计算机技术与自动化控制系统融为一体的一

门综合性学问，是以计算机为核心部件的过程控制系统和运动控制系统。从计算机应用的

角度出发，自动化控制工程是其重要的一个应用领域；而从自动化控制工程来看，计算机

技术又是一个主要的实现手段。

➢ 计算机控制系统是由常规仪表控制系统演变而来的;

2.计算机控制系统硬件一般包括：主机--CPU ＋RAM＋ROM＋系统总线 常规外部设备--输

入/输出设备、外存储器等 过程输入输出通道—AI、AO、DI、DO 人机接口设备—CRT、

LED、LCD、打印机 等 通信设备—交换机、modem、集线器等

计算机基本系统

CPU

主机RAM

ROM

统

输入设备

常规

外部

输出设备

设备

外存储器

通信设备

操作台

接口

接口

接口

接口

接口

线

接口

开关输出

象

总

接口开关输入

对

接口

D/A

转换

驱动执行

业

系

接口

过程输入输出通道

A/D

转换

测量变送

工

3.软件通常分为系统软件和应用软件两大类；系统软件一般由计算机厂家提供，专门

图1-4 计算机控制系统硬件组成框图

用来使用和管理计算机本身的程序；应用软件是用户针对生产过程要求而编制的各种应用

程序。

4.数据采集系统（DAS） 操作指导控制系统(OGC) 直接数字控制系统（DDC） 计

算机监督控制系统（SCC）

分散控制系统（DCS 现场总线控制系统（FCS）

5.可编程控制器 可编程调节器 总线式工控机 单片微型计算机

第二章

8、结合图2-3，分析说明DAC0832的内部结构组成及其作用

1 / 11

DAC0832主要由8位输入寄存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换器以及输入控制电

路四部分组成。8 位输入寄存器用于存放主机送来的数字量，使输入数字量得到缓冲和锁

存，由LE1加以控制；8位DAC寄存器用于存放待转换的数字量，由LE2加以控制；8位

D/A转换器输出与数字量成正比的模拟电流；由与门、非与门组成的输入控制电路来控制2

个寄存器的选通或锁存状态。

第三章

2．分析说明8路模拟开关CD4051的结构原理图，结合真值表设计出两个CD4051扩展

为一个8路双端模拟开关的示意图。

3．什么叫周期采样？采样时间？采样周期？

4．分析图3-8采样保持器的原理电路及工作过程。

5．简述逐位逼近式、双积分式、电压/频率式的A/D转换原理。

6．结合图3-13与图3-14，分析说明ADC0809的结构组成及其引脚作用。

8．分析说明图3-19的8路12位A/D转换模板的工作原理。

4051由电平转换、译码驱动及开关电路三部分组成。。当禁止端为“1”时，前后

级通道断开，即S0~S7端与Sm端不可能接通；当为“0”时，则通道可以被接通，通过改

变控制输入端C、B、A的数值，就可选通8个通道S0~S7中的一路。比如：当C、B、A=000

时，通道S0选通；当C、B、A=001时，通道S1通；……当C、B、A = 111时，通道S7选

通。其真值表如表3-1所示

S

m

A

译

码

驱

动

电

平

转

换

B

C

INH

S

0

S

1

S

2

S

3

S

4

S

5

S

6

S

7

图2 -3 CD4051结构原理图

2 / 11

3.周期采样--就是以相同的时间间隔进行采样，即把一周个连续变化的模拟信号

y

(

t

)，按一定的时间间隔

T

转变为在瞬时0，

T

，2

T

，…的一连串脉冲序列信号

y

*(

t

)，

y

(

t

)

y

(

t

)

y

*

(

t

)

y

*

(

t

)



采样器

0

t

0

T

T

2T3T

t

图2-7 信号的采样过程

采样时间或采样宽度

τ--

采样开关每次闭合的时间

采样周期

T--

采样开关每次通断的时间间隔

4. 零阶采样保持器是在两次采样的间隔时间内，一直保持采样值不变直到下一个采样时

刻。它的组成原理电路与工作波形如图3-8(a)、(b)所示。

V

IN

V

IN

A

1

S

＋

－

A

2

V

OUT

t

V

OUT

t

采样保持

C

H

(

a

)

原理电路

图 2-8 采样保持器

(b)

工作波性

采样保持器由输入输出缓冲放大器A1、A2和采样开关S、保持电容

C

H等组成。采样期间，

开关S闭合，输入电压

V

IN通过A1对

C

H快速充电，输出电压

V

OUT跟随

V

IN变化；保持期

间，开关S断开，由于A2的输入阻抗很高，理想情况下电容

C

H将保持电压

VC

不变，因而

输出电压

V

OUT=

VC

也保持恒定。显然，保持电容

C

H的作用十分重要。实际上保持期间的

电容保持电压

VC

在缓慢下降，这是由于保持电容的漏电流所致

5. 逐位比较式

当启动信号作用后，时钟信号在控制逻辑作用下，

➢ 首先使寄存器的最高位D3  1，其余为0， 此数字量1000经D/A转换器转换

成模拟电压即

V

O  8，送到比较器输入端与被转换的模拟量

V

IN = 9进行比较，控

制逻辑根据比较器的输出进行判断。当

V

IN ³

V

O，则保留D3 = 1；

➢ 再对下一位D2进行比较，同样先使D2  1，与上一位D3位一起即1100进入

D/A转换器，转换为

V

O  12再进入比较器，与

V

IN  9比较，因

V

IN 

V

O，则使

D2  0；

➢ 再下一位D1位也是如此，D1  1即1010，经D/A转换为

V

O = 10，再与

V

IN 

9比较，因

V

IN 

V

O，则使D1  0；

➢ 最后一位D0  1-即1001经D/A转换为

V

O  9，再与

V

IN  9比较，因

V

IN ³

V

O，保留D0  1。比较完毕，寄存器中的数字量1001即为模拟量9的转换结果，

存在输出锁存器中等待输出

➢ 双积分式

双积分式A/D转换原理如图3-11所示，在转换开始信号控制下，开关接通模拟输

入端，输入的模拟电压

V

IN 在固定时间

T

内对积分器上的电容C充电（正向积分），时间一

到，控制逻辑将开关切换到与

V

IN极性相反的基准电源上，此时电容C开始放电（反向积

分），同时计数器开始计数。当比较器判定电容C放电完毕时就输出信号，由控制逻辑停止

计数器的计数，并发出转换结束信号。这时计数器所记的脉冲个数正比于放电时间。

放电时间

T

1或

T

2又正比于输入电压

V

IN，即输入电压大，则放电时间长，计数器的计

3 / 11

数值越大。因此，计数器计数值的大小反映了输入电压

V

IN在固定积分时间

T

内的平均值。

电压、频率式

A1是积分输入放大器，A2为零电压比较器，恒流源

I

R和开关S构成A1的反充电回

路，开关S由单稳态定时器触发控制。当积分放大器A1的输出电压

V

O下降到零伏时，零

电压比较器A2输出跳变，则触发单稳态定时器，即产生暂态时间为

T

1的定时脉冲，并使

开关S闭合；同时又使晶体管T截止，频率输出端VfO输出高电平. 在开关S闭合期间，

恒流源

I

R被接入积分器的㈠输入端。由于电路是按

I

R＞

V

imax/

R

i设计的，故此时电容C

被反向充电，充电电流为

I

R-

V

i /

R

i，则积分器A1输出电压

V

O从零伏起线性上升。当定

时

T

1时间结束，定时器恢复稳态，使开关S断开，反向充电停止，同时使晶体管T导通，

V

fO端输出低电平， 开关S断开后，正输入电压

V

i开始对电容C正向充电，其充电电流为

V

i /

R

i，则积分器A1输出电压

V

O开始线性下降。当

V

O=0时，比较器A2输出再次跳变，

又使单稳态定时器产生

T

1时间的定时脉冲而控制开关S再次闭合，A1再次反向充电，同时

V

fO端又输出高电平。如此反复下去，就会在积分器A1输出端

V

O、单稳态定时器脉冲输出

端和频率输出端

V

fO端产生如图3-12（b）所示的波形，其波形的周期为

T

6.各引脚功能如下：

➢ IN0～IN7：8路模拟量输入端。允许8路模拟量分时输入，共用一个A/D转换器。

➢ ALE：位置锁存允许信号，输入，高电平有效。上升沿时锁存3位通道选择信号。

➢ A、B、C：3位位置线即模拟量通道选择线。ALE为高电平时，位置译码与对应通道

选择见表3-2 。

➢ START：启动A/D转换信号，输入，高电平有效。上升沿时将转换器内部清零，下

降沿时启动A/D转换。

➢ EOC：转换结束信号，输出，高电平有效。

➢ OE：输出允许信号，输入，高电平有效。该信号用来打开三态输出缓冲器，将A/D

转换得到的8位数字量送到数据总线上。

➢ D0～D7：8位数字量输出。D0为最低位，D7为最高位。由于有三态输出锁存，可与

主机数据总线直接相连。

➢ CLOCK：外部时钟脉冲输入端。当脉冲频率为640kHz时，A/D转换时间为100s。

➢ VR+，VR-：基准电压源正、负端。取决于被转换的模拟电压范围，通常VR+ = 5V DC，

VR- = 0V DC。

➢ Vcc：工作电源， 5VDC。

➢ GND：电源地。

其转换过程表述如下：首先ALE的上升沿将位置代码锁存、译码后选通模拟开

关中的某一路，使该路模拟量进入到A/D转换器中。同时START 的上升沿将转换器内部清

零，下降沿起动A/D转换，即在时钟的作用下，逐位逼近过程开始，转换结束信号EOC即

变为低电平。当转换结束后，EOC恢复高电平，此时，如果对输出允许OE输入一高电平命

令，则可读出数据。

8. 该模板采集数据的过程如下：

(1) 通道选择

将模拟量输入通道号写入8255A的端口C低4位（PC3~ PC0），可以依次选通8路

通道。

(2)采样保持控制

把AD574A的信号通过反相器连到LF398的信号采样保持端，当AD574A未转换期间

或转换结束时＝0，使LF398处于采样状态，当AD574A转换期间＝1，使LF398处于保持状

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态。

(3)启动AD574A进行A/D转换

通过8255A的端口PC6~PC4输出控制信号启动AD574A

（4）查询AD574A是否转换结束

读8255A的端口A，查询是否已由高电平变为低电平。

（5）读取转换结果

若已由高电平变为低电平，则读8255A端口A、B，便可得到12位转换结果。

设8255A的A、B、C端口与控制寄存器的位置为2C0H-2C3H，主过程已对8255A初始

化，且已装填DS、ES(两者段基值相同)，采样值存入数据段中的采样值缓冲区BUF，另定

义一个8位内存单元BUF1。该过程的数据采集程序框图如图3-20所示，数据采集程序如

下

第四章

3. 结合图 4-4，简述信号调理电路的构成及其各元器件的作用。

5. 简述数字量输出通道的功能及其常用的输出驱动电路。

3. 信号调理电路--虽然都是数字信号，不需进行A/D 转换，但对通道中可能引入的各种干

扰必须采取相应的技术措施，即在外部信号与单片机之间要设置输入信号调理电路

凡在电路中起到通、断作用的各种按钮、触点、开关，其端子引出均统称为开关信

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号。在开关输入电路中，主要是考虑信号调理技术，如电平转换，RC滤波，过电压保护，

反电压保护，光电隔离等。

（1）电平转换是用电阻分压法把现场的电流信号转换为电压信号。

（2）RC滤波是用RC滤波器滤出高频干扰。

（3）过电压保护是用稳压管和限流电阻作过电压保护；用稳压管或压敏电阻把瞬态

尖峰电压箝位在安全电平上。

（4）反电压保护是串联一个二极管防止反极性电压输入。

（5）光电隔离用光耦隔离器实现计算机与外部的完全电隔离。

典型的开关量输入信号调理电路如图4-4所示。点划线右边是由开关S与电源

组成的外部电路，（a）是直流输入电路，（b）是交流输入电路。交流输入电路比直流输入

电路多一个降压电容和整流桥块，可把高压交流(如380VAC)变换为低压直流(如5VDC)。开

关S的状态经RC滤波、稳压管D1箝位保护、电阻R2限流、二极管D2

防止反极性电压输入以及光耦隔离等措施处理后送至输入缓冲器，主机通过执行输入指

令便可读取开关S的状态。比如,当开关S闭合时，输入回路有电流流过，光耦中

的发光管发光，光敏管导通，数据线上为低电平，即输入信号为“0”对应外电路开关S

的闭合；反之，开关S断开，光耦中的发光管无电流流过，光敏管截止，数据线上

为高电平，即输入信号为“1”对应外电路开关S的断开。

+V

到输入

缓冲器

CC

R

R

3

2

S

D

2

D

光耦

1

R

1

C

1

+

-

(a) 直流输入电路

+

V

到输入

缓冲器

CC

R

R

3

2

D

2

C

D

光耦

1

1

C

2

S

R

1

R

3

(b) 交流输入电路

5. 数字量输出通道简称 DO 通道，它的任务是把计算机输出的微弱数字信号转

换成能对生产过程进行控制的数字驱动信号。根据现场负荷的不同，如指示灯、继电器、

接触器、电机、阀门等，可以选用不同的功率放大器件构成不同的开关量驱动输出通道。

常用的有三极管输出驱动电路、继电器输出驱动电路、晶闸管输出驱动电路、固态继电器

输出驱动电路等。

第五章

 4．结合图5-6，分析说明矩阵式键盘电路的逐行零扫描法的工作过程。

 5．分析说明图5-8二进制编码键盘接口电路的工作原理。

 4. 当键盘中无任何键按下时，所有的行线和列线被断开且相互独立，输入线

Y0～Y7列都为高电平；当有任意一键按下时，则该键所在的行线与列线接通，因此，

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图 4-4 开关量输入信号调理电路