在微机控制系统中，为了实现对生产过程的控制，要将对象的各种测量参数，按要求的方式送人微机。微机经过运算、处理后，将结果以数字量的形式输出，此时也要把该输出变换为适合于对生产过程进行控制的量。所以在微机和生产过程之间，必须设置信息的传递和变换的连接通道。该连接通道被称为输入与输出通道，它包括模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量输入通道和数字量输出通道，其组成如图1所示。

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图1　输入与输出通道的组成 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

1、模拟量输入通道

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模拟量输入一般由信号处理装置、多路转换器、采样保持和A/D转换器等组成。它的任务是把从控制对象检测到的模拟信号，转换成二进制数字信号，经I/O接口送入微机。 本文来自www.eadianqi.com

关于信号检测处理、多路转换、采样保持等内容在前面已经介绍。

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2、模拟量输出通道 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

模拟量输出通道主要由D/A转换器和输出保持器组成。它们的任务是把微机输出的数字量转换成模拟量。多路模拟量输出通道的结构形式，主要取决于输出保持器的结构形式。保持器一般有数字保持方案和模拟保持方案两种。这就决定了模拟量输出通道的两种基本结构形式。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

(1)一个通道设置一个D/A转换器的形式 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

微机和通路之间通过独立的接口缓冲器传送信息，这是一种数字保持的方案，如图2所示。这种结构通常用于混合计算，测试自动化和模拟量显示的应用中，其特点是速度快、精度高、工作可靠，即使某一路D/A转换器有故障，也不会影响其它通路的工作。但是，如果输出通道的数量很多，将使用较多的D/A转换器，因此这种结构价格很高。当然，随着大规模集成电路技术的发展，D/A转换器价格的下降，这种方案会得到广泛的应用。

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图2　一个通路一个D/A转换器 本文来自www.eadianqi.com

(2)多个通道共用一个D/A转换器的形式 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

这种结构的转换器共用一个D/A，它是在微机控制下分时工作。即依次把D/A转换器转换成的模拟电压(或电流)通过多路模拟开关传送给输出采样保持器。这种结构形式的优点是节省了D/A转换器。但因为分时工作，只适用于通路数量多且速度要求不高的场合。它需要多路模拟开关，且要求输出采样保持器的保持时间与采样时间之比比较大。通常应用在监控和DDC的系统中。这种方案工作可靠性较差。

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3、数字量输入通道 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

在微机控制系统中，数字量输入的情况是很多的，如用编码器的位置检测和速度检测；用按钮或转换开关控制系统的启停或选择工作状态；在生产现场用行程开关反映生产设备的运行状态等。这些输入信号分为编码数字(二进制数)、开关量和脉冲列等三类，它们都属于数字信号，因此，微机控制系统中应设立数字量输入通道。 本文来自www.eadianqi.com

随输入数字信号的类型不同，数字量输入通道的结构也不同。 本文来自www.eadianqi.com

(1)编码信号：编码信号一般是TTL电平(或转换成TTL电平)，可将TTL电平的编码数字直接接到并行接口电路的输入端口上。对于可靠性要求很高的场合，有时也加上光电隔离电路，输入数字信号经光电隔离后再接到接口端口上。

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(2)脉冲列：假定脉冲频率不高，则可采用软件计数的方法，将脉冲信号加到并行接口的一个输入端，用查询方式或中断方式对输入脉冲计数。假定脉冲频率高，软件计数来不及处理，则接口电路中需外加硬件计数器，如使用可编程定时／计数器8253就很方便，计数值可随时准确的读入CPU，读取计数值时不影响计数器连续准确地计数。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

(3)开关信号：来自操作台或控制箱的按钮、转换开关，拨码开关、继电器或来自现场的行程开关等等的触点接通或断开的信号输入，首先必须经过电平转换电路，将触点的通断转换成高电平或低电平，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。图3画出几种微机系统中常用的电平转换、滤波、去抖动及光电隔离和继电器隔离电路。

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图3　开关量输入电路

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a)电平转换及滤波器　b)继电器隔离及电平转换电路　c)消除开关二次反跳触发器电路　d)光电隔离及电平转换电路 本文来自www.eadianqi.com

4、数字量输出通道 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

数字量输出通道输出的数字信号有三类：二进制编码数字、“1”或“0”的开关信号和脉冲信号。计算机计算的设定值、控制量以及从现场采样的物理参量(经A／D转换后的数字量)等都是编码数字，常常要送出至操作面板上的数字显示器上显示；电动机启停、阀门开关等控制要求CPU送出“1”或“0”的开关控制信号；步进电动机控制要求送出脉冲列。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

编码数字可直接从I/O接口电路的输出端口送出，一般输出数据需要锁存。当编码数字送出的距离较长时，为节省传输线路和提高可靠性，可采用串行发送的方式，数据接收端再采用串—并转换电路(如74LSl64)将其转换成并行输出形式，供外部(如LED显示器)使用。 本文来自www.eadianqi.com

对于步进电动机这类要求输出脉冲列的对象，输出通道应加脉冲产生及其控制电路，如使用8253就很方便，让它工作于方波发生器的模式，输出脉冲的频率及个数都可通过程序设置来控制，具体电路参阅图4。

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图4　一种使用步进电动机串行D/A转换电路

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开关量输出通常有TTL电平逻辑信号输出、电子无触点开关输出和继电器输出几种形式。为保证计算机安全、可靠的工作，输出部分要加光电隔离电路，同时为驱动继电器或其他执行部件，输出通道一般都要加功率放大电路。图5画出几种开关量输出的具体电路。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

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图5　开关量输出电路 本文来自www.eadianqi.com

a)TTL电平输出(PC900为高速光电隔离电路)　b)晶体管开关输出　c)继电器输出

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