第二部分数字量I/O
目录
1 DO、DI硬件原理 2
2.1 CPC板的电路图 3
2.1.1 所用I\O口 4
2.1.2 485通讯口7
2.1.3 显示电路的设计8
2.1.4 晶振模块8
2.1.5 上层板的原件清单9
2.2 输入板I/O原理图 10
2.2.1 电路原理11
2.2.2 输入底板的原件清单12
2.3 输出板I/O电路图 13
2.3.1 反向驱动器ULN2003 芯片 14 2.3.2 输出底板的原件清单14
2.4 通讯部分15
3 DI、DO软件部分设计 16
3.1 通讯方式16
3.1.1 Modbus 协议 16
3.1.2 CRC校验17
3.1.3 莫尼康RTU 17
3.1.4 看门狗程序19
3.2 计算机界面的设计20
3.3 输入板的程序设计21
3.4 输出板的程序设计24
4 DI、DO的应用26
4.1 数字输入板的应用26
4.2 数字输出板的应用32
5. 数字量输入程序清单37
6.数字量输出程序清单 49
硬件部分由程序下载口，状态显示，复位，信息通信，I/O口，AD,DA等几部分组成，软件部分采用MODBUS通信协议，CRC校验，看门狗程序，数据传送等部分组成。
1.DO、DI硬件原理
输入板电路分为上层板电路和底板电路，其中上层板电路以Atmega128为核心，主要实现显示状态、控制端口、数据处理和通讯的功能。设计如下：
1.1
CPU 板硬件原理图
图2-2 输入输出上层板电路
1
234567816
1514131211109S1
5.1K
Rs 1
5.1K Rs 25.1K Rs 35.1K Rs 45.1K Rs 55.1K Rs 65.1K Rs 75.1K Rs 8P A 3
P A 4P A 5P A 6P A 7P D 5P D 6P D 7VCC
1.1.1所用I\O口
AVR AT128共有53条I/O口，作为输入、输出口用32条，程序下载端口用PB0、PB1、PE1
通讯端口用PD2、PD3
通讯显示灯用PA2
具体如下图所示：
图1-3 I\O口的设计
1.1.2R S23-485电路
RS-232-C接口在总线上只允许连接1个收发器，即单站能力。而RS-485接口在总线上是允许连接多达128个收发器。即具有多站能力,这样用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络。所以电路中采用了RS232-485电路。RS232-485转换器主要包括了电源。232电平转换，485电路三部分。本电路的232电平转换电路采用了NIH232或者也可以直接使用MAX232集成电路，485电路采用了MAX485集成电路。为了使用方便，电源部分设计成无源方式，整个电路的供电直接从PC机的RS232接口中的DTR(4脚)和RTS(7脚)，PC串口的每根线可以提供大约9mA的电流，因此两根线提供的电流足够供给这个电路使用了。经实验，本电路只使用其中一条线也能够正常工作。使用本电路需注意PC程序必须使串口的DTR和RTS输出高电平，经过D3稳压后得到VCC,经过实际测试，VCC电压大约在4.7V左右。因此，电路中要说D3起的作用是稳压还不如说是限压功能。
MAX485是通过两个引脚RE(2脚)和DE(3脚)来控制数据的输入和输出。当RE为低电平时，MAX485数据输入有效；当DE为高电平时，MAX485数据输出有效。在半双工使用中，通常可以将这两个脚直接相连，然后由PC或者单片机输出的高低电平就可以让MAX485在接收和发送状态之间转换了。由于本电路DTR和RTS都用于了电路供电，因此使用TX线和HIN232的另外一个通道及Q1来控制MAX485的状态切换。平时NIH232的9脚输出高电平，经Q1倒相后，使MAX485的RE和DE为低电平而处于数据接收状态。当PC机发送数据时，NIH232的9脚输出低电平，经Q1倒相后，使MAX485的RE和DE为高电平而处于数据发送状态。RS232-485电路图如图2-3所示。
图2-3 RS232-485电路图
1.1.3485通讯口
图1-4通讯模块的设计
RS-485芯片内部含有一个接收器输出端（1脚RO）、驱动器输入端（4脚DI），与单片机连接时只需分别与单片机的RXD和TXD相连即可。本设计中RO端和DI端通过一个2K的电阻和发光二极管接+5V电压显示了接受和发送状态。RE和DE端分别为接收和发送的使能端，当RE为逻辑0时，器件处于接收状态；当DE为逻辑1时，器件处于发送状态，采用屏蔽双绞线就可以连接多达128个收发器设备，组成半双工控制网络。A端和B端分别为接收和发送的差分信号端,当A引脚的电平高于B时，代表发送的数据为1；当A的电平低于B端时，代表发送的数据为0，与单片机相连时RS-485的A、B端一般一般可选100Ω的电阻。图中的J3排针为与底板的连接口，二极管D1起到稳压作用，防止上电时电压过高烧坏芯片。
1、485芯片使能的设计
RS-485芯片是工作在半双工状态，所以接受和发送的使能端一起接到三极管8550的集电极。
2、8550作用：
8550PNP三极管集电极与单片机的TXD端相接，通过三极管的开关作用来触发其接收发送使能。
1.1.4 显示电路的设计
发光二极管共阳极接，任意输入端口为低电平，对应的灯就会亮，电阻的大小是根据发光二极管的压降（一般为1.5--2V ，其工作电流一般取3-5 mA 为宜）而选择的。
图1-5 显示状态的设计
1.1.5 晶振模块
晶体振荡电路：XTAL1与XTAL2分别为用作片内振荡器的反向放大器的输入和输出，这个振荡器可以使用石英晶体，也可以使用陶瓷谐振器。熔丝位CKOPT 用来选择这两种放大器模式的其中之一。C1和C2的数值要一样，不管使用的是晶体还是谐振器。最佳的数值与使用的晶体或谐振器有关，还与杂散电容和环境的电磁噪声有关。
1-6晶振电路的设计
1.1.6CPU板的原件清单
1.2
输入板底板原理图
图1-7 输入I/O 板电路
12345
6789J1
A B
DO模块以ATmega128L为核心。其中32条口线定义为输出口线，外接光电转换器保证其外部电路为标准24V直流供电，内部使用高质量DCDC电源转换提供5w以上的电源保证芯片的正常运行。其串口设为RS485接收状态，使用485发送接收核心芯片，可以提供高阻抗系统，保证电平输出的有效性。并且以MODBUS协议为数据载体，使数据的可靠性得到充分的保证。
1.2.1电路原理
图1-8输入底板的设计
根据光耦的导通原理，当D2、D3的端接入24V地低电平时，接通发光源的左边电路就会导通，发光二极管发光，此时，受光器就会导通产生电流。由于受光器的导通后的电阻很小可以忽略，使in24、in25端相当于直接连接5V高电平，即把有效的高电平数据信号传入上层板单片机，并作处理。同时外界对应的指示灯点亮。
同理，当D2、D3端接入24V时，发光源不导通,不会发光，受光器就不会产生
光电流，使in24、in25端相当于直接连接（5V地）低电平，此时和没有工作时的
状态是一样的,单片机不处理数据。
1、光电耦合器电路的设计
光电耦合器又电平转化的作用,输入端的10K电阻为发光源内部的发光二极管提
供正常的工作电压1.5-2V，工作电压3-5mA,输出端口的电阻4.7k为上拉电阻。
2、光电耦合器输入端口的滤波器
输入口1K的电阻和0.1uf的电容组成RC滤波器，对电源进行滤波。
1.2.2输入I/O板的原件清单
1.3
输出底板电路图
图1-9 输出板底板的设计
12345
6789J1A B 0001020304050607
08091011121314151617181920212223
24
252627282930310.1uF
C70C71C72C73C74C75C76C77C78C79C80C81C82C83+24V 0.1uF C86C87C88C89C90C91C92C93C94C95C96C97C98C99+24V
C84C85C100C101O00O01O02O03O04O05O06O07O08O09O10O11O12O13O14O15O16O17O18O19O20O21O22O23O24O25O26O27O28O29O30O3147uF
C102+24V
光电隔离管PC817将24V信号源与5V信号源隔离开来，当5V信号输出端口为低电平，即相应状态指示灯亮，光电隔离管右端通过2003芯片任意端口接外部回路就会导通。对应的5V信号端为低电平，上层板对应指示灯亮。单片机输出PC机命令控制外部继电器的通断。
1.3.1反向驱动器ULN2003 芯片
图1-10 芯片2003在电路中的连接
ULN2003是驱动集成电路，它起反向驱动放大作用.可以解决控制芯片输出的负载能力太低的问题，最大驱动电压=50V,电流=500mA。
1.3.2输出I/O板的原件清单
1.4 通讯部分
本设计的通信部分采用MODBUS 协议中的RTU 模式，采用CRC 校验和看门狗程
序，PC 与PLC 之间采用RS232
转RS485
通信，PLC 与PLC 之间采用RS485通信， 下图为RS-485与ATmega128单片机及PC 机的典型连接示意图。
2DI、DO软件部分设计
2.1通讯方式
2.1.1M odbus 协议
串口通信采用MODBUS协议RTU方式，制定了消息域格局和内容的公共格式。当在Modbus网络上通信时，此协议决定了每个控制器的设备地址，识别按地址发来的消息。如果需要回应，控制器将生成反馈信息，并用Modbus协议发出。
1、在Modbus网络上转输
标准的Modbus口是使用RS-232C兼容串行接口，它定义了连接口的针脚、电缆、信号位、传输波特率、奇偶校验。MODBUS-RTU协议的命令子集，（莫迪康只遵循读（02）写（05）和读写（01）命令）。
控制器通信使用主—从技术，即一个设备（主设备）能初始化传输（查询），其它设备（从设备）根据主设备查询提供的数据作出相应反应。
主设备单独和从设备通信，从设备返回一消息作为回应， Modbus协议建立了主设备查询的格式，即计算机发送命令：
[设备地址] [命令号01] [起始寄存器地址高8位] [低8位] [读取的寄存器数高8位] [低8位] [CRC校验的低8位] [CRC校验的高8位]
从设备回应消息也由Modbus协议构成，设备响应的格式：
[设备地址] [命令号01] [返回的字节个数][数据1][数据2]...[数据n][CRC校验的低8位] [CRC校验的高8位]，如果在消息接收过程中发生一错误，或从设备不能执行其命令，从设备将建立一错误消息并把它作为回应发送出去。
例：计算机发送命令：[11][01][00][13][00][25][CRC低][CRC高]意义如下：
<1>设备地址：在一个485总线上可以挂接多个设备，此处的设备地址表示想和哪一个设备通讯。例子中为想和17号(十进制的17是十六进制的11)通讯。
<2>命令号01：读取数字量的命令号固定为01。
<3>起始地址高8位、低8位：表示想读取的开关量的起始地址(起始地址为0)。比如例子中的起始地址为19 。
<4>寄存器数高8位、低8位：表示从起始地址开始读多少个开关量。例子中为37个开关量。
<5>CRC校验：从开头一直校验到此。
设备相应命令：[11][01][05][CD][6B][B2][0E][1B][CRC低][CRC高]意义如下：<1>设备地址和命令号和上面的相同。
<2>返回的字节个数：表示数据的字节个数，也就是数据1，2...n中的n的值。
<3>数据1...n：由于每一个数据是一个8位的数，所以每一个数据表示8个开关量的值，每一位为0表示对应的开关断开，为1表示闭合。比如例子中，数据1为CD，即11001101表示１号(索引号为０)开关闭合，2号闭合，３断开，４断开，５闭合，６闭合，７断开，８闭合...如果询问的开关量不是8的整倍数，那么最后一个字节的高位部分无意义，置为0。
<4>CRC校验同上。
2.1.2CRC校验
1．预置1个16位的寄存器为十六进制FFFF（即全为1）；称此寄存器为CRC寄存器；2．把第一个8位二进制数据（既通讯信息帧的第一个字节）与16位的CRC寄存器的低8位相异或，把结果放于CRC寄存器；
3．把CRC寄存器的内容右移一位（朝低位）用0填补最高位，并检查右移后的移出位；
4．如果移出位为0：重复第3步（再次右移一位）；如果移出位为1：CRC寄存器与多项式A001（1010 0000 0000 0001）进行异或；
5．重复步骤3和4，直到右移8次，这样整个8位数据全部进行了处理；
6．重复步骤2到步骤5，进行通讯信息帧下一个字节的处理；
7．将该通讯信息帧所有字节按上述步骤计算完成后，这个16位寄存器的内容即2字节CRC错误校验。
2.1.3莫尼康RTU
串口父设备属性设置：
莫迪康-RTU设备属于子设备，必须挂在串口父设备下工作。父设备用来设置设置串行口的参数。请设置成波特率9600，8位数据位，1位停止位，偶校验。莫迪康-RTU 设备构件把寄存器的通道分为只读（02），只写（05），读写（01）三种情况，只读用于把莫迪康-RTU中的数据读入到MCGS的实时数据库中，只写通道用于把MCGS实时数据库中的数据写入到莫迪康-RTU中，读写则可以从莫迪康-RTU中读数据，也可以往PLC中写数据。本电路中DI用的是只读通道，DO用的是读写通道。输入的流程图如图3-1，输出的流程图如图3-2。
2.1.4看门狗程序
由于单片机的工作常常会受到来自外界电磁场的干扰,造成程序的跑飞,而陷入死循环,程序的正常运行被打断,由单片机控制的系统无法继续工作,会造成整个系统的陷入停滞状态,发生不可预料的后果,所以出于对单片机运行状态进行实时监测的考虑,便产生了一种专门用于监测单片机程序运行状态的芯片,俗称"看门狗"(watchdog)。
工作原理:看门狗芯片和单片机的一个I/O引脚相连,该I/O引脚通过程序控制它定时地往看门狗的这个引脚上送入高电平(或低电平),这一程序语句是分散地放在单片机其他控制语句中间的，一旦单片机由于干扰造成程序跑飞后而陷入某一程序段进入死循环状态时,写看门狗引脚的程序便不能被执行,这个时候,看门狗电路就会由于得不到单片机送来的信号,便在它和单片机复位引脚相连的引脚上送出一个复位信号,使单片机发生复位,即程序从程序存储器的起始位置开始执行,这样便实现了单片机的自动复位。
图1-13 看门狗的流程图
2.2计算机界面的设计
本课题的计算机界面是采用MCGS组态软件完成现场数据采集、实时和历史数据处理的。其结构如下：
实验一数字量输入输出实验 一、实验目的 1．熟悉教学板电路及其结构。 2．掌握利用μVision C51 软件编辑、调试（包括仿真调试、单步调试）、运行单片机 程序的步骤和方法，掌握利用STC-ISP V39软件和下载线将程序写入单片机的方 法。 3．通过实验熟悉51单片机的并行I/O口，并掌握它们的应用。 4．掌握矩阵键盘、LED动态显示的工作原理。 二、实验设备 PC机一台、实验教学板一块。 三、实验准备 1．阅读实验讲义附录一、实验教学板电路图和附录二、μVision软件使用说明 2．按实验题目要求设计好硬件电路，画出电路原理图，设计出相应程序，并给程序加 上较详细的注释。 四、实验内容 1. 1.实验线路如附图所示，51单片机的P0口输出接8个发光二极管的阴极，P 2.4经 NPN三极管9011控制发光管的阳极。P3口支持一个8位行列式键盘，其中P3.4~P3.7 供键盘扫描输出，P3.2、P3.3作键盘扫描输入。 2.实验要求：编程实现键盘对发光二极管的控制，每按一个按键，使对应的二极管点 亮。 2．51单片机P0口输出同时接4个数码管的阴极，P2.0~P2.3，经NPN三极管9011接数码管的阳极，该端口用于分别控制相应数码管的导通。 实验要求：编程实现对任意按键动作的次数进行计数（最大99次），同时将计数值实时显示。 五、实验步骤 1.将实验板与PC机通过COM口连接。启动PC机，进入μVision软件环境，选择建立 新工程文件，即可开始输入源程序。 2．完成汇编、编译、连接，若有错误，则修改源程序，直至编译、连接通过为止。 3．接上实验板上的电源。 3．运行“STC-ISP V39.EXE”，将程序代码下载到实验板的单片机中。操作的顺序是：1）选择单片机（MCU TYPE）型号。 如：“STC89C51RC”要与实验板上所装单片机的型号一至。 2）打开文件（Open File）。 即把要下载到单片机的程序文件（已通过编译了的机器码文件——二进制（.Bin）或十六进制（.Hex）的）调到“文件缓冲区”，这时可看到右边的“文件缓冲 区”有数字变化。 3）选择串行通信口。 选对时，软件上的小灯会变绿。否则小灯是灰色。且在左下窗口提示“出错信息”。
YC1008数字量输入输出模块 使用说明书V1.0 目录 一．模块介绍 二．技术参数 三．模块的型号 四．模块尺寸、模块引脚定义、隔离特性 五．模块使用说明 六．通讯协议 七．模块的MODBUS-RTU协议功能码与数据对应表 版本记录：V1.0 2011-11-20 版本创建 一．模块介绍 YC1008数字量输入输出模块广泛应用于工业控制系统，具有广泛的使用意义。YC1008模块的主要特点如下： 1. YC1008系列模块通过隔离变压器和隔离光耦实现了供电电路、数字量输入、数字量输出、通讯电路的相互隔离，模块具有很强的稳定性和抗干扰能力。 2.单电源供电，隔离在模块内部通过隔离变压器和隔离光耦实现，隔离电压2500V。 3. YC1008系列模块实现8路数字量的输入和8路数字量的输出功能。 4. 通讯接口为RS485或232，通讯波特率等参数可配置，通讯协议为MODBUS-RTU。二．技术参数 供电电源 1. 供电电压：DC12V或DC24V，电源反接保护。 2. 电流消耗：<35mA+继电器功耗。 数字量输入 1. 共有8个数字量输入通道，可以接收多种输入信号：无源开关信号(逻辑0表示断开，逻辑1表示闭合)；输入信号可以接集电极开漏(OC)输出信号、接近开关信号；输入信号也可以是有源信号(逻辑0表示3~35V，逻辑1表示0~0.5V表示闭合)。 2. 内部采用隔离变压器和隔离光耦实现了输入信号和电源的隔离，隔离电压2500V。数字量输出 1.8路数字量输出信号。 2.数字量输出通过继电器(常开触点)或集电极开漏输出(OC)两种方式实现。 3.该模块配有两种继电器输出：1) 继电器触点负载容量10A/277V AC；2) 继电器触 点负载容量30A/240V AC。
一、实验目的 1．熟悉教学板电路及其结构。 2．掌握利用μVision C51 软件编辑、调试（包括仿真调试、单步调试）、运行单片机程序的步骤和方法，掌握利用STC-ISP V39软件和下载线将程序写入单片机的方 法。 3．通过实验熟悉51单片机的并行I/O口，并掌握它们的应用。 4．掌握矩阵键盘、LED动态显示的工作原理。 二、实验设备 PC机一台、实验教学板一块。 三、实验内容 1.实验线路如附图所示，51单片机的P0口输出接8个发光二极管的阴极，P 2.4经NPN 三极管9011控制发光管的阳极。P3口支持一个8位行列式键盘，其中P 3.4~P3.7供键盘扫描输出，P3.2、P3.3作键盘扫描输入。 实验要求：编程实现键盘对发光二极管的控制，每按一个按键，使对应的二极管点亮。 2．51单片机P0口输出同时接4个数码管的阴极，P2.0~P2.3，经NPN三极管9011接数码管的阳极，该端口用于分别控制相应数码管的导通。 实验要求：编程实现对任意按键动作的次数进行计数（最大99次），同时将计数值实时显示。 四、实验步骤 1.将实验板与PC机通过COM口连接。启动PC机，进入μVision软件环境，选择建立 新工程文件，即可开始输入源程序。 2．完成汇编、编译、连接，若有错误，则修改源程序，直至编译、连接通过为止。 3．接上实验板上的电源。 4．运行“STC-ISP V39.EXE”，将程序代码下载到实验板的单片机中。操作的顺序是：1）选择单片机（MCU TYPE）型号。 如：“STC89C51RC”要与实验板上所装单片机的型号一至。 2）打开文件（Open File）。 即把要下载到单片机的程序文件（已通过编译了的机器码文件——二进制（.Bin）或十六进制（.Hex）的）调到“文件缓冲区”，这时可看到右边的“文件缓冲区”有数字变化。 3）选择串行通信口。 选对时，软件上的小灯会变绿。否则小灯是灰色。且在左下窗口提示“出错信息”。 4）下载：按“Download/下载”按键下载。 5）把实验板上的供电的直流电源拔掉或关掉3秒钟再插入或打开电源（为单片机上电复位）。 5．观察单片机运行情况，验证程序是否能完成题目给出的控制要求，若不能达到要求，分析原因、查找错误，修改源程序，再次汇编、连接，重新下载、运行，直至达到题目的控制要求。 五、遇到的问题及原因: 1.实验一，把程序烧进单片机后，发现按键时，LED灯乱亮，经检查是LED等亮的数
1.设计物理可实现的低通滤波器 设计思路：因为要设计FIR有限脉冲响应滤波器，通常的理想滤波器的单位脉冲响应h是无限长的，所以需要通过窗来截断它，从而变成可实现的低通滤波器。程序如下： clc;clear all; omga_d=pi/5; omga=0:pi/30:pi; for N=3:4:51; w1= window(@blackman,N); w2 = window(@hamming,N); w3= window(@kaiser,N,2.5); w4= window(@hann,N); w5 = window(@rectwin,N); M=floor(N/2); subplot(311);plot(-M:M,[w1,w2,w3,w4,w5]); axis([-M M 0 1]); legend('Blackman','Hamming','kaiser','hann','rectwin'); n=1:M; hd=sin(n*omga_d)./(n*omga_d)*omga_d/pi; hd=[fliplr(hd),1/omga_d,hd]; h_d1=hd.*w1';h_d2=hd.*w2';h_d3=hd.*w3';h_d4=hd.*w4';h_d5=hd.*w5'; m=1:M; H_d1=2*cos(omga'*m)*h_d1(M+2:N)'+h_d1(M+1); H_d2=2*cos(omga'*m)*h_d2(M+2:N)'+h_d2(M+1); H_d3=2*cos(omga'*m)*h_d3(M+2:N)'+h_d3(M+1); H_d4=2*cos(omga'*m)*h_d4(M+2:N)'+h_d4(M+1); H_d5=2*cos(omga'*m)*h_d5(M+2:N)'+h_d5(M+1); subplot(312);plot(omga,[H_d1,H_d2,H_d3,H_d4,H_d5]); legend('Blackman','Hamming','kaiser','hann','rectwin'); subplot(313);plot(abs([fft(h_d1);fft(h_d2);fft(h_d3);fft(h_d4);fft(h_ d5)])'); pause(); end 程序分析： 整个对称窗的长度为N，然而为了在MATLAB中看到窗函数在负值时的形状需将N变为它的一半，即为2M+1个长度。窗长设置为从3开始以4为间隔一直跳动51。则长度相同的不同窗函数在时域[-M,M]的形状如第一个图所示。 对窗函数进行傅里叶变换时，将零点跳过去先构造一个一半的理想滤波器的脉冲响应hd，再将零点位置求导得出的数赋值进去。将生成的hd左右颠倒形成了一个理想的滤波器的脉冲响应。将构造的理想滤波器的脉冲响应依次与之前定义的窗函数相乘，相乘出来的为列向量，用转置将其变成行向量，形成的h_d就是非理想的低通滤波器的脉冲响应序列。因为h_d为对称奇数长度序列，它的DTFT 可以是二倍的离散余弦变化，而零点的位置则直接带入求出，两者相加则是H_d。则第二个图表示的是五个矩阵向量在频域的变化，而第三个图表示的是五个非理想低通滤波器的傅里叶变换，图三FFT给出的结果永远是对称的，因为它显示
1. FX系列的12位模拟量输入／输出模块的公共特性 除FX2N-3A和FXlN–8AV–BD／FX2N–8AV–BD的分辨率是8位， FX2N–8AD是16位以外，其余的模拟量输入输出模块和功能扩展板均为12位。 电压输入时（如0~10V DC，0~5V DC）。模拟量输入电路的输入电阻为20kΩ，电流输入时（如4~20mA）模拟量输入电路的输入电阻为250Ω。 模拟量输出模块在电压输出时的外部负载电阻为2kΩ／~1MΩ，电流输出时小于500Ω。 12位模拟量输入在满量程时（如10V）的数字量转换值为4000。未专门说明时，满量程前总体精度为±1％。 功能扩展板的体积小巧，价格低廉，PLC内可安装一块功能扩展板，后者还可以和价格也很便宜的显示模块安装在一起。 2. 模拟量输入扩展板FX1N–2AD–BD FX1N–2AD–BD有两个12位的输入通道，输入为0~10V DC和4~20mA DC，转换速度。为1个扫描周期，没有隔离，不占用的I/O点，适用于FXlS和FX1N。 3. 模拟量输出扩展板FX1N–1 DA–BD FXlN–1DA–BD有1个12位的输出通道，输出为0~1OV、O~5V DC和 4~20mA DC，转换速度为1个扫描周期，没有隔离；不占用I/O点，适用于FX1S 和FX1N。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解台达PLC、西门子PLC、施耐德plc、欧姆龙PLC的选型，报价，采购，参数，图片，批发等信息，请关注艾驰商城https://www.doczj.com/doc/589211402.html,/
数 字 信 号 处 理 发 展 和 应 用 学院：通信学院 专业：电子信息工程 班级：电信1103 姓名：XXX 学号：XXX
数字信号处理发展和应用 【摘要】数字信号处理（DSP）是广泛应用于许多领域的新兴学科，因其具有可程控、可预见性、精度高、稳定性好、可靠性和可重复性好、易于实现自适应算法、大规模集成等优点，广泛应用于实时信号处理系统中。本文概述了DSP 技术的发展历史，各个领域的应用状况，以及在未来的发展趋势。 【关键词】数字信号处理；数据处理；信息技术；发展趋势 一、数字信号处理（DSP）的发展历史 数字信号处理技术的发展经历了三个阶 段。 70 年代DSP 是基于数字滤波和快速傅立叶变换的经典数字信号处理,其系统由分立的小规模集成电路组成,或在通用计算机上编程来实现DSP 处理功能,当时受到计算机速度和存储量的限制,一般只能脱机处理,主要在医疗电子、生物电子、应用地球物理等低频信号处理方面获得应用。 80 年代DSP 有了快速发展,理论和技术进入到以快速傅立叶变换(FFT) 为主体的现代信号处理阶段,出现了有可编程能力的通用数字信号处理芯片,例如美国德州仪器公司(TI 公司) 的TMS32010 芯片,在全世界推广应用,在雷达、语音通信、地震等领域获得应用,但芯片价格较贵,还不能进入消费领域应用。 90 年代DSP 技术的飞速发展十分惊人,理论和技术发展到以非线性谱估计为代表的更先进的信号处理阶段,能够用高速的DSP 处理技术提取更深层的信息,硬件采用更高速的DSP 芯片,能实时地完成巨大的计算量,以TI 公司推出的TMS320C6X芯片为例,片内有两个高速乘法器、6 个加法器,能以200MHZ频率完成8 段32 位指令操作,每秒可以完成16 亿次操作,并且利用成熟的微电子工艺批量生产,使单个芯片成本得以降低。并推出了C2X、C3X、C5X、C6X 不同应用范围的系列,使新一代的DSP 芯片在移动通信、数字电视和消费电子领域得到广泛应用,数字化的产品性能价格比得到很大提高,占有巨大的市场。 二、数字信号处理（DSP）的主要应用领域 1·DSP在电力系统自动化中日益渗透 1.1数字信号处理（DSP）技术在电力系统模拟量采集和测量中的应用 计算机进入电力系统调度后，引入了EMS／DMS／SCADA的概念，而电力系统数据采集和测量是SCADA的基础部分。传统的模拟量的采集和获得，通过变送器将一次PT和CT的电气量变为直流量，再进行A/D转换送给计算机。应用了交流采样技术以后，经过二次PT、CT的变换后，直接对每周波的多点采样值采用DSP处理算法进行计算，得到电压和电流的有效值和相角，免去了变送器环节。这不仅使得分散布置的分布式RTU很快地发展起来，而且还为变电站自动化提供了功能综合优化的手段。 1.2数字信号处理（DSP）在继电保护中的应用 到目前为止，应用于我国电力系统的微机保护产品采用的CPU大多为单片机，由于受硬件资源及计算功能的限制，其采样能力及采样速度很难令人满意。因此，对非正常运行条件下的系统参数测量，在速度和精度上无法满足要求，一些复杂原理和算法的实现，基于常规CPU的保护产品也都难以胜任。基于DSP 的数据采集和处理系统由于其强大的数学运算能力和特殊设计，都使得它在继
实验 ControlLogix数字量输入输出控制 一、实验目的 了解RSLinx软件的基本用法 了解RSLogix5000编程的基本方法与逻辑设计 使用ControlLogix进行数字量输入输出控制 二、实验任务 RSLogix5000编程仿真十字路口彩灯控制 三、实验设备和软件 实验设备: 网络控制平台、导线若干、380V电源、PC机 实验软件：RSLinx、RSLogix5000 四、实验步骤 步骤一：连线 本实验中，用导线将位于控制台上的数字输入区的I0插口与点动/自锁按钮区插孔C7，I1与插孔C8连起来，把SB7作为启动按钮，SB8作为停止按钮。数字输入区中的GND-0 (17)端口与24V电源-相连，C7，C8所对应的COM端口(即和其同一列的COM端口)与24V电源+相连。控制台中数字输出区的O0－O5分别用导线和指示灯区的L1-L3，L9－L11这个六个插孔一一对应相连；在指示灯区，从左端数起的三个COM端均应与24V（－）相连；数字输出区的DC-0插孔应与电源24V（＋）相连，RTN OUT-0与电源24V（－）相连。 步骤二：RSLinx的设置 1、运行RSLinx，单击菜单栏中的“Communication/Configure Drivers…”,弹出“Configure Driver Types”的对话框（图 2.1）。单击“Available Driver Types”的下拉箭头，选择添加驱动程序，由于PC机和ControlLogix5555是通过以太网连接，所以这里选“Ethernet devices”。
图2.1 选好“Ethernet devices”后，单击“Add New”,就出现如图2.2的对话框，单击OK。 图2.2 2、单击“Add New”按钮，弹出“Add New RSLinx Driver”窗口。输入新驱动的名称，如：AB_ETH-1, AB_ETH1-2等。单击“OK”按钮，弹出如图2.3的窗口。在Station Maping窗口栏中，对应“Station 0”，填入“Host Name”。该PLC模块在内网的地址：192.168.0.211，相应填入，则组态成功。（注意，此时ControlLogix5555必须已加上电源）。
计算机仿真技术实验指导书
河南科技大学电子信息工程学院 二〇〇八年二月
计算机仿真技术实验指导书 MATLAB是一种交互式的以矩阵为基本数据结构的系统。在生成矩阵对象时，不要求明确的维数说明。所谓交互式，是指MATLAB的草稿纸编程环境。 与C语言或FORTRON语言作科学数值计算的程序设计相比较，利用MATLAB可节省大量的编程时间。 本实验指导书主要讨论四个实验。 实验一信号与系统的时域分析以及信号合成与分解 1. 实验目的 (1) 连续时间信号的向量表示法和符号运算表示法，典型离散信号表示； (2) 连续信号和离散信号的时域运算与时域变换； (3) 连续系统和离散系统的卷积，以及冲激响应、阶跃响应、单位响应、零状态响应； (4) 周期信号的傅立叶级数分解与综合（以周期方波为例）； 2. 实验原理与方法 (1) 信号在MATLAB中的表示方法 MATLAB用两种方法来表示连续信号，一种是用向量的方法来表示信号，另一种则是符号运算的方法来表示信号。用适当的MATLAB语句表示出信号后，就可以利用MATLAB的绘图命令绘制出直观的信号时域波形。 向量表示法表示信号的方法是：MATLAB用一个向量表示连续信号的时间范围，另一个向量表示连续信号在该时间范围内的对应样值。如下列代码p=0.001; t=-pi:p:pi; f=1+cos(t); plot(t,f) title('f(t)=1+cos(t)') xlabel('t') axis([-pi,pi,-0.2,2.4])
执行后即可绘制连续信号1+cos(t)的时域波形。 借助于符号运算以及符号绘图函数ezplot，也可以绘制连续信号时域波形。如下列代码 syms t f=sym('1+cos(t)') %定义符号表达式 ezplot(f,[-pi,pi]) %绘制符号表达式波形 set(gcf,'color','w') %设置当前图形背景颜色为白色 执行后即可绘制连续信号1+cos(t)的时域波形。 与连续信号的表示相似，在MATLAB中，离散信号也需要用两个向量来表示，其中一个向量表示离散信号的时间范围，另一个向量表示该离散信号在该时间范围内的对应样值。但与连续信号表示有所不同的是，表示离散信号时间范围向量的元素必须为整数。如下列代码 n=[-3,-2,-1,0,1,2,3]; x=[-3,2,-1,3,1,-2,1]; stem(n,x,'filled') set(gcf,'color','w') title('x(n)') xlabel('n') 执行后即可绘制离散信号x(n)={ -3,2,-1,3,1,-2,1}的时域波形。 ↑ n=0 (2) 连续信号和离散信号的时域运算与时域变换 对连续信号而言，其基本时域变换有反褶、平移、尺度变换、倒相。 利用MATLAB的符号运算功能以及符号绘图函数ezplot，可以直观的观察和分析连续信号的时域运算与时域变换。如下列代码 syms t; f=sym('(t+1)*(heaviside(t+1)-heaviside(t))'); f=f+sym('(heaviside(t)-heaviside(t-1))'); %定义信号符号表达式 ezplot(f,[-3,3]) %绘制信号波形 axis([-3,3,-1.2,1.2]) set(gcf,'color','w')
实验一输入、输出接口实验 一、实验要求 1、P1 口做输出口，接八只发光二极管。 2、P3.0,P3.1 作输入口接两个拨动开关 3.要求若P3.0单独闭合，则LED灯从L7-L0循环闪烁，每次亮一个，若P3.1单独闭合，则led灯从L0-L7闪烁，每次亮一个。若P3.0 P3.1同时闭合，则所有灯一起闪烁，闪烁间隔为1S。若P3.0 P3.1全部断开，则所有灯全不亮。 4、将闪烁间隔修改为30MS，观察现象。 二、实验目的 1、学习 I/0 口的使用方法。 2、学习延时子程序的编写和使用。 三、实验设备 １、IPC-610研华工控机一台， ２、伟福LAB2000P教学实验系统。 四、实验电路及连线 五、实验说明 1、P1口是准双向口。它作为输出口时与一般的双向口使用方法相同。由准双向口结构可知当 P1口用为输入口时，必须先对它置1。若不先对它置1，读入的数据是不正确的。 ２、8051 延时子程序的延时计算问题，对于程序 Delay： MOV R6，#0H MOV R7,#0H DelayLoop： DJNZ R6，DelayLoop DJNZ R7，DelayLoop RET 查指令表可知 MOV，DJNZ 指令均需用两个机器周期，在 6MHz 晶振时，一个机器周期时间长度为12/6MHZ，所以该段程序执行时间为： （（256×2+2）×256+4）×2＝263176
六、实验报告 1、解释为什么P1端口作为输入口时，需先对它置1，才能读取正确的外部输入数据？ ２、画出完整的实验电路原理图 ２、整理实验程序
连线 连接孔 1 连接孔 2 1 P1.0 L0 2 P1.1 L1 3 P1.2 L2 4 P1.3 L3 5 单脉冲输出 T0 实验二 外中断及定时、计数器实验 一、实验目的 1、掌握外部中断的运用方法，本实验中采用边沿触发模式。 2、学习 8051 内部 T0 T1 定时/计数器使用方法。 3、掌握中断处理程序的编程方法。 二、实验内容及要求 1、用单次脉冲申请外中断INTO ，采用边沿触发模式，在外中断处理程序中对输出信号灯LED6（P3.1控 制）进行反转（采用CPL 指令） 2、8031 内部定时计数器 T0，按计数器模式和方式2工作，对 P3.4（T0）引脚进行计数。将其数值按二进制数在 P1 口驱动 LED 灯上（L0,L1,L2,L3）显示出来。 3、用 T1作定时器中断方式计时,实现每一秒钟LED7（L7）（P3.0控制）灯闪烁一次 三、实验设备 １、IPC-610研华工控机一台。 ２、伟福LAB2000P 教学实验系统。 四、实验电路及连线 注意： 本实验中，“单次脉冲”同时作为计数脉冲输入T0引脚，同时也引到引脚INTO 申请外部中断，本实验中将要求同时开放外部中断INTO 和T1的定时中断这两个中断。 五、实验说明 1、关于内部计数器的编程主要是定时常数的设置和有关控制寄存器的设置。内部计数器在单片机中主要有定时器和计数器两个功能。本实验T0使用的是计数器。T1使用的是定时器。 2．本实验中内部T0起计数器的作用。外部事件计数脉冲由 P3.4 引入定时器 T0。 单片机在每个机器周期采样一次输入波形，因此单片机至少需要两个机器周期才能 检测到一次跳变。这就要求被采样电平至少维持一个完整的机器周期，以保证电平在变化之前即被采样。同时这就决定了输入波形的频率不能超过机器周期频率。 3、定时器有关的寄存器有工作方式寄存器 TMOD 和控制寄存器 TCON 。TMOD 用于设置定时器/计数器 连线 连接孔 1 连接孔 2 1 P3.0 L7
物理学与信息科学技术专题 第十讲 数字信号处理与数字信号处理器(D SP) 1) 李昌立 1, 董永宏 2 (1 中国科学院声学研究所 北京 100080)(2 闻亭数字系统(北京)有限公司 北京 100085) 摘 要 文章简要介绍了“数字信号处理”与“数字信号处理器(DSP )”的发展历史.在数字信号处理的应用中,实时实现是非常重要的,而DSP 在实时处理中,扮演了一个重要的角色.文章中还介绍了DSP 在实际应用中的一些关键技术,例如DSP 的种类和选型,DSP 的开发工具,实时软件的开发过程等.最后,还介绍了一些DSP 的应用实例,如语音编码器,视频电话和视频会议系统,用于雷达和声纳的DSP 并行处理系统 关键词 数字信号处理器(DSP ),实时信号处理,DSP 开发工具,DSP 并行处理系统. D i g it a l si gna l processi n g and processors L I Chang 2L i 1, DONG Yong 2Hong 2 (1Institute of Acoustics ,Chinese A cade m y of Sciences,B eijing 100080,China ) (2W intech D igitalsyste m s Technology corp,B eijing 100085,China ) Abstract The history of digital signal p r ocessing and the digital signal p r ocess or (DSP )is reviewed .A s is well known,real -ti me i mp lementation is crucial in the app licati ons of digital signal p rocessing in which the DSP p lays an i m portant role .Certain key techniques,such as the types and type selecti on of DSPs,their devel 2opment equipment,real -ti me s oft ware development and s o on are then described .Finally,s ome p ractical ap 2p licati ons such as s peech coding hardware,video telephone and video conference system s,DSP parallel p ro 2cessing system s for s onar and radar are als o described Keywords digital signal p r ocess or,real -ti me signal p r ocessing .development equi pment,parallel p r ocess 2ing system 1) 该专题的第一至第九讲分别发表于2005年第1—8期,第12期 《物理》———编者注 2005-09-27收到初稿,2006-03-14修回 通讯联系人.Email:li_chang_li_cn@hot m ail .com 1 数字信号处理与数字信号处理器(DSP )发展史的简要回顾[1—3] DSP 既是D igital Signal Pr ocessing 的缩写,也是D igital Signal Pr ocess or 的缩写,前者是指数字信号 处理的理论和方法,后者则是指用于数字信号处理的可编程微处理器.我们所说的DSP 技术,一般是指将DSP 处理器用于完成数字信号处理的方法和技术. 自从1965年库利(Cooley )和图基(Tukey )在 《计算数学》(《Mathe matic of Computati on 》 )上发表了《用机器计算复序列傅里叶级数的一种方法》一文以后,接着又有人发表了在计算机上用差分方程实现滤波器的算法,以及用计算机设计数字滤波器 的各种方法.此后,“数字信号处理”这一分支学科迅速发展,逐渐形成了一整套较为完整的学科领域和理论体系.到今天,“数字技术”已经渗透到各行各业,成为了高新技术的代名词.很多传统产业采用
第二部分数字量I/O 目录 1 DO、DI硬件原理 2 2.1 CPC板的电路图 3 2.1.1 所用I\O口 4 2.1.2 485通讯口7 2.1.3 显示电路的设计8 2.1.4 晶振模块8 2.1.5 上层板的原件清单9 2.2 输入板I/O原理图 10 2.2.1 电路原理11 2.2.2 输入底板的原件清单12 2.3 输出板I/O电路图 13 2.3.1 反向驱动器ULN2003 芯片 14 2.3.2 输出底板的原件清单14 2.4 通讯部分15 3 DI、DO软件部分设计 16 3.1 通讯方式16 3.1.1 Modbus 协议 16 3.1.2 CRC校验17 3.1.3 莫尼康RTU 17 3.1.4 看门狗程序19 3.2 计算机界面的设计20 3.3 输入板的程序设计21 3.4 输出板的程序设计24 4 DI、DO的应用26 4.1 数字输入板的应用26 4.2 数字输出板的应用32 5. 数字量输入程序清单37 6.数字量输出程序清单 49
硬件部分由程序下载口，状态显示，复位，信息通信，I/O口，AD,DA等几部分组成，软件部分采用MODBUS通信协议，CRC校验，看门狗程序，数据传送等部分组成。 1.DO、DI硬件原理 输入板电路分为上层板电路和底板电路，其中上层板电路以Atmega128为核心，主要实现显示状态、控制端口、数据处理和通讯的功能。设计如下：
1.1 CPU 板硬件原理图 图2-2 输入输出上层板电路 1 234567816 1514131211109S1 5.1K Rs 1 5.1K Rs 25.1K Rs 35.1K Rs 45.1K Rs 55.1K Rs 65.1K Rs 75.1K Rs 8P A 3 P A 4P A 5P A 6P A 7P D 5P D 6P D 7VCC
ControlLogix数字量输入输出控制
实验 ControlLogix数字量输入输出控制 一、实验目的 了解RSLinx软件的基本用法 了解RSLogix5000编程的基本方法与逻辑设计 使用ControlLogix进行数字量输入输出控制二、实验任务 RSLogix5000编程仿真十字路口彩灯控制三、实验设备和软件 实验设备: 网络控制平台、导线若干、380V 电源、PC机 实验软件：RSLinx、RSLogix5000 四、实验步骤 步骤一：连线 本实验中，用导线将位于控制台上的数字输入区的I0插口与点动/自锁按钮区插孔C7，I1与插孔C8连起来，把SB7作为启动按钮，SB8作为停止按钮。数字输入区中的GND-0 (17)端口与24V电源-相连，C7，C8所对应的COM端口(即和其同一列的COM端口)与24V电源+相连。控制台中数字输出区的O0－O5分别用导线和指示灯区的L1-L3，L9－L11这个六个插孔一一对应相连；在指示灯区，从左端数起的三个COM端均应与24V（－）相连；数字输出区的DC-0插孔应与电源24V（＋）相连，RTN OUT-0与电源24V（－）相连。 步骤二：RSLinx的设置 1、运行RSLinx，单击菜单栏中的“Communication/Configure Drivers…”,弹
出“Configure Driver Types”的对话框（图2.1）。单击“Available Driver Types”的下拉箭头，选择添加驱动程序，由于PC机和ControlLogix5555是通过以太网连接，所以这里选“Ethernet devices”。 图2.1 选好“Ethernet devices”后，单击“Add New”, 就出现如图2.2的对话框，单击OK。
数字信号处理技术的发展过程 1.电阻、电容、电感 电阻表现为：理想电阻电压电流特性不随所加频率的改变而变化 电容特性：电容两极间电压不能突变，阻抗随着所加信号频率的增加而减小，常用做滤波，储能。 电感特性：电感两端电流不能突变，阻抗随频率增加而增加，通常用做高频滤波 AC AC AC () di u t L dt = () du i t C dt = i U R = u t t t i i i 2.RLC串联振荡电路分析
AC R L C c du dt i C =R c du dt RC u Ri ==2 2L c d u di dt dt LC u L == 根据KVL 电压定理：2 2c L C c R C d u dt du LC RC dt u U u u u =++=++ 3. 二极管 随着半导体技术的发展，人们发明了二极管，二极管具有单向导通的特性；即外加正向电压时导通，外加反向电压时截止，但是当反向电压超过一定值时，二极管会被反向击穿，此电压成为反向击穿电压U BR 二极管伏安特性：
二极管应用举例2： 或门 4. 晶体管 随着技术的发展，出现了晶体管，晶体管的主要功能是：工作在放大区，能够实现对小信号的放大作用。 基本放大电路工作原理：电流控制型，设置合适的静态工作点，当给基极施加微小的电压信号i u ，基极产生微电流变化B i ，由晶体管的放大作用产生c B i i β=，输出电压CE c C B C V Vcc i R Vcc i R β=-=-
后来出现的场效应管，原理和晶体管类似，为电压控制型，功耗更低。 5.晶体管开关特性 晶体管有三种工作状态： 1、放大区此种状态下集体管处在线性工作状态，能够对信号进行不失真的放大 2、饱和区 3、截至区 当工作在饱和和截止区时，三极管要么导通要么截止，从而三极管具有了开关特性。人们利用三极管的这种性质产生了0和1两种数字电平。
4.2 开关量输入实验 4.2.1 实验目的 掌握iCAN4050输入、输出控制原理及应用。 4.2.2 实验设备及器件 PC 机一台 iCAN实验教学开发平台一台 4.2.3 实验内容 能够利用 iCAN4050 模块检测开关量输入信号。 4.2.4 实验要求 要求能够掌握 iCAN4050 模块输入输出基本原理。 4.2.5 实验步骤 系统接线连接 上电运行 输入检测 实验总结 4.2.6 实验预习要求 阅读iCAN4050功能模块简介、数据手册 阅读iCAN实验教材中相关实验 掌握iCAN4050功能模块输入、输出控制原理 4.2.7 数字量输入检测 1．输入检测连接线 该实验主要利用iCAN4050模块检测1路开关量输入信号，其中开关（SW0）分布于PCB上，PCB 板为内嵌在iCAN实验平台表面上，PCB板全局图如图 4.9 所示：
图4.9 PCB 板正面俯视图 在 iCAN 实验平台上我们已经将 iCAN4050 输入控制信号线与 PCB 板上的SW0 连接，用户也可以尝试检测 SW1—SW7 的开关输入信号。（注意：iCAN4050 模块的 COM 端与 PCB 板上 GND 相连接） 表4.3 信号连接线标记号定义 提示：iCAN 实验平台连接线已经标准化，无需用户自行连接；若由于其他外界因素导致实验平台的连接线脱离或段开，用户可以根据以上表格提供的信息连线；若用户需要根据实际需要在此实验平台上开发可以根据端子排端口号定义重新连线，此时不一定利用原来标准化的模块来控制对象。 2．系统连线正面俯视图 如图 4.10 所示为 iCAN4050 检测开关量输入的简单框图，该图是为 iCAN 实验教学平台的正面俯视图，绿色线为开关输出信号与模块之间的控制线，红色为电源线，蓝色为 CAN 通信线。 图 4.10 系统连线框图
PLC 数字量输入模块电路的形式 摘要：本文主要分析了数字量输入时PLC内部电路常见的几种形式，并结合传感器常见的NPN和PNP输出，给出了和不同的PLC电路形式连接时的接线方法。 关键词：PLC 源输入漏输入NPN输出PNP输出 1 引言 PLC 控制系统的设计中，虽然接线工作占的比重较小，大部分工作还是PLC 的编程设计工作，但它是编程设计的基础，只要接线正确后，才能顺利地进行编程设计工作。而保证接线工作的正确性，就必须对PLC 内部的输入输出电路有一个比较清楚的了解。 我们知道，PLC 数字输入模块为了防止外界线路产生的干扰（如尖峰电压，干扰噪声等）引起PLC 的非正常工作甚至是元器件的损坏，一般在PLC 的输入侧都采用光耦，来切断PLC 内部线路和外部线路电气上的联系，保证PLC 的正常工作。并且在输入线路中都设有RC 滤波电路，以防止由于输入点抖动或外部干扰脉冲引起的错误信号。 2 输入电路的形式 2.1 分类 PLC 的输入电路，按外接电源的类型分，可以分为直流输入电路和交流输入电路；按PLC 输入模块公共端（COM 端）电流的流向分，可分为源输入电路和漏输入电路；按光耦发光二极管公共端的连接方式可分为共阳极和共阴极输入电路。如下图1所示： 图1 PLC输入电路的分类 2.2 按外接电源的类型分类 2.2.1 直流输入电路
图2 为直流输入电路的一种形式（只画出一路输入电路）。当图1 中外部线路的开关闭合时，PLC 内部光耦的发光二极管点亮，光敏三极管饱和导通，该导通信号再传送给处理器，从而CPU 认为该路有信号输入；外界开关断开时，光耦中的发光二极管熄灭，光敏三极管截止，CPU 认为该路没有信号。 图2 直流输入电路 2.2.2 交流输入电路 交流输入电路如图3 所示，可以看出，与直流输入电路的区别主 要就是增加了一个整流的环节。 交流输入的输入电压一般为AC120V 或230V。交流电经过电阻R的限流和电容C的隔离(去除电源中的直流成分)，再经过桥式整流为直流电，其后工作原理和直流输入电路一样，不再缀述。
PLC 数字量输入模块电路的形式 发布日期：2009-6-26 11:54:11 (阅1069次) 关键词: PLC NPN输出 PNP输出 摘要：本文主要分析了数字量输入时PLC内部电路常见的几种形式，并结合传感器常见的NPN和PNP 输出，给出了和不同的PLC电路形式连接时的接线方法。 关键词：PLC源输入漏输入NPN输出PNP输出 1 引言 PLC控制系统的设计中，虽然接线工作占的比重较小，大部分工作还是PLC的编程设计工作，但它是编程设计的基础，只要接线正确后，才能顺利地进行编程设计工作。而保证接线工作的正确性，就必须对PLC 内部的输入输出电路有一个比较清楚的了解。 我们知道，PLC数字输入模块为了防止外界线路产生的干扰（如尖峰电压，干扰噪声等）引起PLC的非正常工作甚至是元器件的损坏，一般在PLC的输入侧都采用光耦，来切断PLC内部线路和外部线路电气上的联系，保证PLC的正常工作。并且在输入线路中都设有RC 滤波电路，以防止由于输入点抖动或外部干扰脉冲引起的错误信号。 2 输入电路的形式 2.1 分类 PLC的输入电路，按外接电源的类型分，可以分为直流输入电路和交流输入电路；按PLC输入模块公共端（COM 端）电流的流向分，可分为源输入电路和漏输入电路；按光耦发光二极管公共端的连接方式可分为共阳极和共阴极输入电路。如下图1所示：
图1 PLC输入电路的分类 2.2 按外接电源的类型分类 2.2.1 直流输入电路 图2 为直流输入电路的一种形式（只画出一路输入电路）。当图1 中外部线路的开关闭合时，PLC内部光耦的发光二极管点亮，光敏三极管饱和导通，该导通信号再传送给处理器，从而CPU 认为该路有信号输入；外界开关断开时，光耦中的发光二极管熄灭，光敏三极管截止，CPU 认为该路没有信号。 图2 直流输入电路 2.2.2 交流输入电路 交流输入电路如图3 所示，可以看出，与直流输入电路的区别主 要就是增加了一个整流的环节。 交流输入的输入电压一般为AC120V 或230V。交流电经过电阻R的限流和电容C的隔离(去除电源中的
对输入、输出模拟量的PLC编程的探讨及编程实例解析 对于初学PLC编程的人来说，模拟量输入、输出模块的编程要比用位变量进行一般的程序控制难的多，因为它不仅仅是程序编程，而且还涉及到模拟量的转换公式推导与使用的问题。不同的传感变送器，通过不同的模拟量输入输出模块进行转换，其转换公式是不一样的，如果选用的转换公式不对，编出的程序肯定是错误的。比如有3个温度传感变送器： （1）、测温范围为0~200，变送器输出信号为4～20ma （2）、测温范围为0~200，变送器输出信号为0～5V （3）、测温范围为－100 ~500，变送器输出信号为4～20ma （1）和（2）二个温度传感变送器，测温范围一样，但输出信号不同，（1）和(3)传感变送器输出信号一样，但测温范围不同，这3个传感变送器既使选用相同的模拟量输入模块，其转换公式也是各不相同。 一、转换公式的推导 下面选用S7-200的模拟量输入输出模块EM235的参数为依据对上述的3个温度传感器进行转换公式的推导： 对于(1)和（3）传感变送器所用的模块，其模拟量输入设置为0～20ma电流信号,20ma 对应数子量=32000，4 ma对应数字量=6400； 对于（2）传感变送器用的模块，其模拟量输入设置为0～5V电压信号，5V 对应数字量=32000，0V对应数字量=0； 这3种传感変送器的转换公式该如何推导的呢？这要借助与数学知识帮助，请见下图：
上面推导出的（2-1）、（2-2）、（2-3）三式就是对应（1）、（2）、（3）三种温度传感变送器经过模块转换成数字量后再换算为被测量的转换公式。编程者依据正确的转换公式进行编程，就会获得满意的效果。 二、变送器与模块的连接 通常输出4～20ma电流信号的传感变送器，对外输出只有+、- 二根连线，它需要外接24V电源电压才能工作，如将它的+、- 二根连线分别与24V 电源的正负极相连，在被测量正常变化范围内，此回路将产生4～20ma电流，见下左图。下右图粉色虚线框内为EM235 模块第一路模拟输入的框图，它有3个输入端，其A+与A-为A/D转换器的+ - 输入端，RA与A-之间并接250Ω标准电阻。A/D转换器是正逻辑电路，它的输入是0～5V电压信号，A-为公共端，与PLC的24V电源的负极相连。