计算机控制系统：输入/输出通道设计详解

"该文介绍了计算机控制硬件设计中数据采集的过程，主要涉及模拟量输入通道的设计，特别是通过8255A芯片控制AD574A进行A/D转换的步骤，以及数字量输入和输出通道的基本概念和结构。" 文章详细内容如下： 计算机控制硬件设计在现代工业自动化中扮演着至关重要的角色。其中，数据采集是系统控制的基础，这一过程通常涉及到多个步骤和组件。在描述的模板中，数据采集主要包括以下四个阶段： 1. **通道选择**：首先，通过设置8255A的端口C低4位来选择模拟量输入的通道。这一步确保了LF398的采样状态受AD574A的STS（Status Signal）控制，在A/D转换未开始时，LF398处于采样状态，准备接收模拟信号。 2. **启动A/D转换**：利用8255A的端口C的PC4～PC6输出控制信号启动AD574A的转换过程。在转换期间，LF398进入保持状态，确保采集的模拟信号稳定。 3. **查询转换结束**：系统会不断读取8255A的端口A，检查STS状态是否从高电平变为低电平，以判断A/D转换是否完成。 4. **读取转换结果**：一旦发现STS变为低电平，表明转换结束，系统接着读取8255A的端口A和B来获取转换后的数字结果。 计算机控制系统的过程通道通常分为四类：模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量输入通道和数字量输出通道。这些通道是连接计算机与生产过程的关键。 **数字量输入通道**，如文中提到的DI（Digital Input）通道，负责接收来自被控对象的开关状态或数字信号，并通过信号调理电路（如RC滤波或RS触发器）将其转化为计算机能识别的TTL电平信号。对于大功率输入，通常采用光电耦合器进行电气隔离，以防止干扰。 **数字量输出通道**，即DO（Digital Output）通道，其任务是将计算机输出的数字信号转化为开关信号，控制继电器或指示灯等设备的通断。输出接口电路包括输出驱动电路，例如三极管或继电器输出，用于驱动负载并进行信号隔离。 在基于PC的计算机控制系统中，输入/输出接口设计至关重要，接口地址译码电路确保了CPU能够正确读取或写入数据。例如，当执行输入指令时，数据通过输入缓冲器送至数据总线，然后由CPU处理。对于输出，例如采用继电器输出接口，可以驱动大功率负载，同时提供电气隔离以增强系统的稳定性。 总结来说，这个数据采集模板和计算机控制硬件设计的概述揭示了系统如何高效、准确地获取和处理生产过程中的数据，以及如何通过数字量输入输出通道与外部环境进行交互，实现对生产过程的精确控制。