1、第二章第二章 变电所综合自动化系统硬件原理变电所综合自动化系统硬件原理 变电所模拟量输入输出原理变电所模拟量输入输出原理变电所开关量输入及输出通道变电所开关量输入及输出通道数字量的输入输出控制方式数字量的输入输出控制方式单片机控制实例单片机控制实例 典型硬件结构典型硬件结构 变电站综合自动化系统典型硬件结构图变电站综合自动化系统典型硬件结构图变电站测控对象 来自TA、TV的电流、电压模拟量输入/输出回路去执行元件24/15V 开关量输出电路开关量输入 信号处理开关量输入数/模变换220V110V光电隔离并行接口放大驱动开关量输入/输出回路模/数变换 模拟量输入变换微机系统定时器本地操作人员人机
2、对话回路打印机接口打印机通信接口至其他微机 系统通信watchdog存储器微处理器（CPU)人机交换接口通用数字接口直流稳压电源信息远传调制解调器变电所模拟量输入输出原理变电所模拟量输入输出原理一、模拟量输入及输出电路简述一、模拟量输入及输出电路简述 变电站综合自动化的微机系统所采集的变电站变电站综合自动化的微机系统所采集的变电站测控对象的电流、电压、有功和无功功率、温度等测控对象的电流、电压、有功和无功功率、温度等都属于模拟量。模拟量输入电路的主要作用是隔离都属于模拟量。模拟量输入电路的主要作用是隔离、规范输入电压及完成模数变换，以便与、规范输入电压及完成模数变换，以便与CPUCPU接口完接
3、口完成数据采集任务。成数据采集任务。模拟量输入电路有两种方式：模拟量输入电路有两种方式：（1 1）逐次逼近型逐次逼近型A/DA/D转换方式转换方式直接将模拟量转换直接将模拟量转换为数字量的变换方式；为数字量的变换方式；（2 2）利用电压利用电压/频率变化（频率变化（VFCVFC）原理进行模数变换方）原理进行模数变换方式式将模拟量电压先转换为频率脉冲量，通过脉将模拟量电压先转换为频率脉冲量，通过脉冲计数变换为数字量的一种变换方式。冲计数变换为数字量的一种变换方式。变电所模拟量输入输出原理变电所模拟量输入输出原理二、逐次逼近型二、逐次逼近型A/DA/D变换的模拟量输入电路变换的模拟量输入电路变换器
4、多路转换开关存储器采样保持低通滤波电压形成回路/电压形成回路低通滤波采样保持总线 逐次逼近型模拟量输入电路框图逐次逼近型模拟量输入电路框图变电所模拟量输入输出原理变电所模拟量输入输出原理（一）电压形成回路（一）电压形成回路 来自来自TATA、TVTV的电流或电压量不适应模数变换的电流或电压量不适应模数变换器的范围，故需要进行变换。器的范围，故需要进行变换。C2V2变 换 器R1R2U图 1 模 拟 量 输 入 电 流 变 换 原 理 图TA二 次 侧 i(t)C1V1R 模拟量输入电压变换原理图模拟量输入电压变换原理图（a)a)电压接口电压接口 （b)b)电流接口电流接口（a)a)（b)b)1
5、00V5A/1A 图中的图中的RC有什有什么作用？么作用？变电所模拟量输入输出原理变电所模拟量输入输出原理电压形成电路作用：电压形成电路作用：起电量变换起电量变换 将一次设备的将一次设备的TATA、TVTV的二次回路与微机的二次回路与微机A/DA/D转换系统完全隔离，提高抗干扰能力。转换系统完全隔离，提高抗干扰能力。电路中的稳压管电路中的稳压管V1V1和和V2V2的作用？的作用？稳压管稳压管V1V1和和V2V2组成双向限幅，使后面环节的组成双向限幅，使后面环节的采样保持器、采样保持器、A/DA/D转换芯片的输入电压限制转换芯片的输入电压限制在峰在峰峰值峰值10V10V（或（或5V5V）以内。）
6、以内。变电所模拟量输入输出原理变电所模拟量输入输出原理（二）低通滤波器和采样定理（二）低通滤波器和采样定理、低通滤波、低通滤波 电力系统在故障的暂态期间，电压和电力系统在故障的暂态期间，电压和电流含有较高的频率，需在采用之前将最电流含有较高的频率，需在采用之前将最高频率分量限制在一定的频带内，以降低高频率分量限制在一定的频带内，以降低采样频率采样频率fs,fs,这样一方面降低了对硬件的速这样一方面降低了对硬件的速度要求，另一方面对所需要的最高频率信度要求，另一方面对所需要的最高频率信号的采样不至于发生失真。号的采样不至于发生失真。模拟低通滤波器可以做成有源或无源模拟低通滤波器可以做成有源或无源
7、的，最常用的是的，最常用的是RCRC低通滤波器，阶数根据低通滤波器，阶数根据具体的情况而定。具体的情况而定。常用的滤波电路常用的滤波电路的类型？的类型？变电所模拟量输入输出原理变电所模拟量输入输出原理、采样和采样定理、采样和采样定理模拟量的采样可分为直流采样和交流采样两种类型。模拟量的采样可分为直流采样和交流采样两种类型。（1 1）直流采样）直流采样直流采样是指将现场不断连续变化的模拟量先转换直流采样是指将现场不断连续变化的模拟量先转换成直流电压信号，再送至成直流电压信号，再送至A AD D转换器进行转换；即转换器进行转换；即A AD D转换器采样的模拟量为直流信号。转换器采样的模拟量为直流信
8、号。（）交流采样（）交流采样指对交流电流和交流电压采集时，输入至指对交流电流和交流电压采集时，输入至A AD D转换转换器的是与电力系统的一次电流和一次电压同频率，器的是与电力系统的一次电流和一次电压同频率，大小成比例的交流电压信号。如下页图所示大小成比例的交流电压信号。如下页图所示。交流电压电流输入通道结构框图交流电压电流输入通道结构框图（a a）电压输入通道（）电压输入通道（b b）电流输入通道）电流输入通道变电所模拟量输入输出原理变电所模拟量输入输出原理采样定理采样定理一个随时间连续变化的物理量一个随时间连续变化的物理量f(t)f(t)，如图，如图2.102.10（a a），经过采样后，
9、得到一系列的脉冲序列），经过采样后，得到一系列的脉冲序列f f*(t)(t)，它是离散的信号，被称为采样信号，如，它是离散的信号，被称为采样信号，如图图2.10(c)2.10(c)。根据香农（根据香农（ShannonShannon）定理：如果随时间变）定理：如果随时间变化的模拟信号（包括噪声干扰在内）的最高频化的模拟信号（包括噪声干扰在内）的最高频率为率为f fmaxmax，只要按照采样频率，只要按照采样频率f2ff2fmaxmax进行采样，进行采样，那么所给出的样品系列就足以代表（或恢复）那么所给出的样品系列就足以代表（或恢复）f(t)f(t)了，实际应用中常采用了，实际应用中常采用f(5-
10、10)ff(5-10)fmaxmax。变电所模拟量输入输出原理变电所模拟量输入输出原理 采样过程采样过程变电所模拟量输入输出原理变电所模拟量输入输出原理变电所模拟量输入输出原理变电所模拟量输入输出原理（三）采样保持器（三）采样保持器 连续时间信号的采样及其保持是指在采样时刻上，把输入模拟信号连续时间信号的采样及其保持是指在采样时刻上，把输入模拟信号的瞬时值记录下来，并按所需的要求准确地保持一段时间，供模数转的瞬时值记录下来，并按所需的要求准确地保持一段时间，供模数转换器换器A/DA/D使用。使用。在在t0t0时，时，s s开关闭合，开关闭合，电容被迅速充电，电容被迅速充电，ui=uoui=uo
11、。t0-t1t0-t1是采样阶段。是采样阶段。在在t1t1时，时，s s断开，断开，uouo为此刻为此刻的输入值，的输入值，t1-t2 t1-t2 是保持是保持阶段，供阶段，供A/DA/D使用。使用。0t2t0t1t3t4t5t6采样阶段采样阶段保持阶段保持阶段采样采样采样采样 采样保持示意图采样保持示意图变电所模拟量输入输出原理变电所模拟量输入输出原理（四）多路转换开关（）（四）多路转换开关（）以以AD7506为例说明多路转换开关的工作原理为例说明多路转换开关的工作原理。通道数选择输入 多路转换开关多路转换开关AD7506ui0变电所模拟量输入输出原理变电所模拟量输入输出原理（五）模数（五）
12、模数(A/D)(A/D)变换变换 A/D A/D变换器主要有变换器主要有逐次逼近型、积分型逐次逼近型、积分型、计数型和并行比较型、计数型和并行比较型等几种类型。等几种类型。逐次逼近型逐次逼近型A/DA/D转换的实质是：逐次把转换的实质是：逐次把设定的设定的SAR SAR 寄存器的数字量经寄存器的数字量经D/AD/A转换后转换后得到的电压得到的电压UcUc与待转换的模拟电压与待转换的模拟电压UxUx进行进行比较。比较时，先从比较。比较时，先从SAR SAR 最高位开始，逐最高位开始，逐次的确定各位的数码是次的确定各位的数码是“1”“1”还是还是“0”“0”。逐次逼近型逐次逼近型A/D转换器的工作
13、原理转换器的工作原理/时序及控制逻辑比较器数字量输出第一次 预测第二次 预测第三次 预测第四次 预测电压01000010001100101终值()原理框图()逐次逼近过程变电所模拟量输入输出原理变电所模拟量输入输出原理三、基于三、基于V/FV/F转换的模拟量输入回路转换的模拟量输入回路（一）（一）VFCVFC型型A/DA/D变换变换 VFCVFC的原理是将输入的电压模拟量的原理是将输入的电压模拟量uiui线性地线性地变换为数字脉冲式的频率变换为数字脉冲式的频率f f，使产生的脉冲，使产生的脉冲频率正比于输入电压的大小，然后再固定频率正比于输入电压的大小，然后再固定的时间内用计数器对脉冲数目进行
14、计数，的时间内用计数器对脉冲数目进行计数，使使CPUCPU读入，其原理如图所示。读入，其原理如图所示。电压形成VFC计数器CPUUin二进制数字量总线数字脉冲波VFCVFC型型A/DA/D变换原理框图变换原理框图变电所模拟量输入输出原理变电所模拟量输入输出原理（二）（二）AD654AD654的结构及工作原理的结构及工作原理AD654AD654是单片是单片VFCVFC变换芯片，中心频率为变换芯片，中心频率为50Hz50Hz。在装置中一般采用负端输入方式，如图。在装置中一般采用负端输入方式，如图2-2-1616，AD654AD654只能转换单极性，所以对交流电压只能转换单极性，所以对交流电压的信号
15、输入，必须有个负的偏置电压，它在的信号输入，必须有个负的偏置电压，它在3 3端输入。端输入。AD654 AD654工作电路图工作电路图VFC快速光隔+UsUin-5-15 Rp1Rp2R1至各插件34零漂零漂调整调整变电所模拟量输入输出原理变电所模拟量输入输出原理 此偏置电压为此偏置电压为-5V-5V，其压控震荡频率与网络，其压控震荡频率与网络电阻的关系为电阻的关系为 可见输出频率与输入电压呈线性关系。可见输出频率与输入电压呈线性关系。R RP1P1用来调整偏置值，使外部输入电压为用来调整偏置值，使外部输入电压为零时输出频率为零时输出频率为250kHz,250kHz,从而使交流电压的从而使交流
16、电压的测量范围控制在测量范围控制在5V5V的峰值内，这也叫零漂的峰值内，这也叫零漂调整。各通道的平衡度及刻度比可用电位器调整。各通道的平衡度及刻度比可用电位器R RP2P2来调整。来调整。)()(5101211PinPToutRRuRRCf变电所模拟量输入输出原理变电所模拟量输入输出原理 VFC VFC的变换特性与输入交流信号的变换的变换特性与输入交流信号的变换关系如图关系如图2-172-17。VFC VFC变换关系图变换关系图0-5-10 Uint500250输入输入-5V输入输入0V输入输入+5V变电所模拟量输入输出原理变电所模拟量输入输出原理 当输入电压当输入电压 时，由于偏置电压时，由
17、于偏置电压-5V-5V加加在输入端在输入端3 3上，输出信号是频率为上，输出信号是频率为250kHz250kHz的的等幅等宽的脉冲波，见图等幅等宽的脉冲波，见图2-182-18（a a），当输），当输入信号是交流信号时，经入信号是交流信号时，经VFCVFC变换后输出的变换后输出的信号是被交变信号调制了的等幅脉冲调频信号是被交变信号调制了的等幅脉冲调频波，见图波，见图2-182-18（b b）。）。0 inu变电所模拟量输入输出原理变电所模拟量输入输出原理Rk(a)(b)uin=0u0u0uintk-2Ts tk2Ts Dk Rk-2 VFC VFC工作原理和计数采样工作原理和计数采样（a a）
18、uin=0 uin=0 （b b）uinuin为交变信号为交变信号250kHz的等幅的等幅等宽脉冲等宽脉冲-5V500kHzT小小稠稠密密变电所模拟量输入输出原理变电所模拟量输入输出原理 在在 至至 的这一段时间内计数器计的这一段时间内计数器计到的脉冲数为到的脉冲数为 ，如果每个脉，如果每个脉冲对应的电压值为冲对应的电压值为K Kb b系数，则输入电压可系数，则输入电压可用下式表示用下式表示 式中：式中：为为250kHz250kHz中心频率对应的脉冲常中心频率对应的脉冲常数。数。SkNTt kt)(NkkkRRD bkinKDDu)(0 0D瞬时值瞬时值2.3 2.3 变电站模拟量输入输出原理
19、变电站模拟量输入输出原理四、模拟量输出电路四、模拟量输出电路（一）模拟量输出电路组成（一）模拟量输出电路组成0D总线输出接口/转 换 器锁存器放大驱动工业生产过程 模拟量输出通道结构框图模拟量输出通道结构框图 由于由于D/AD/A需要一定时间，在转换期间，输入待转换需要一定时间，在转换期间，输入待转换的数字量应保持不变，而数据在总线上稳定的时间很的数字量应保持不变，而数据在总线上稳定的时间很短，因此必须用锁存器来保持数据量的稳定。短，因此必须用锁存器来保持数据量的稳定。锁存器：锁存器：本质是一种触发器，具有记忆功能，一本质是一种触发器，具有记忆功能，一经触发就将输入信号锁存输出端，输入端再发生
20、变化经触发就将输入信号锁存输出端，输入端再发生变化不影响输出端状态不影响输出端状态。变电所模拟量输入输出原理变电所模拟量输入输出原理（二）（二）D/AD/A转换器转换器 输出电压为：输出电压为：式中：式中：是按代码的权组是按代码的权组合起来表示的数字量合起来表示的数字量 ，某位，某位B B为为“0”“0”时，相应的这项为时，相应的这项为0 0。为基准电压。为基准电压。DRRURIufRfD 168421111BBBBD RU变电所开关量输入及输出通道变电所开关量输入及输出通道 开关量：开关量：断路器和隔离开关的辅助触点，某断路器和隔离开关的辅助触点，某些数值的限内或越限以及人机联系的功能键些数
21、值的限内或越限以及人机联系的功能键的状态，跳合闸位置继电器接点，有载调压的状态，跳合闸位置继电器接点，有载调压变压器分接头位置，装置上连接片位置、轻变压器分接头位置，装置上连接片位置、轻瓦斯、重瓦斯继电器接点。瓦斯、重瓦斯继电器接点。开关量输入电路的基本功能：开关量输入电路的基本功能：将测控对象需将测控对象需要的状态信号引入微机系统。要的状态信号引入微机系统。开关量输出电路的基本功能：开关量输出电路的基本功能：将将CPUCPU送出的送出的数字信号或数据进行显示、控制或调节。数字信号或数据进行显示、控制或调节。开关量的输入电路由开关量的输入电路由信号调节电路、控制逻信号调节电路、控制逻辑电路、驱
22、动电路、地址译码电路、隔离电辑电路、驱动电路、地址译码电路、隔离电路组成。如图路组成。如图2-212-21所示。所示。变电所开关量输入及输出通道变电所开关量输入及输出通道信号调节消抖滤波光电隔离光电隔离消抖滤波信号调节门输入信号1输入信号信号调节消抖滤波光电隔离光电隔离消抖滤波信号调节逻辑电路地址译码驱动控制门总线开关量输人电路配置图开关量输人电路配置图变电所开关量输入及输出通道变电所开关量输入及输出通道消抖电路说明消抖电路说明（a a）消噪声电路（）消噪声电路（b b）未采用消噪电路的输出波形（）未采用消噪电路的输出波形（c c）采用消噪电路的输）采用消噪电路的输出波形出波形C1R1R25V
23、 Su1u2u3uu输出信号 输入信号 门槛电平 输入信号 输出信号 门槛迟滞(a)()(c)下降门槛 上升门槛 一、滤波消抖电路与信号调节电路一、滤波消抖电路与信号调节电路 开关量在长距离或空间产生干扰会导致状态发生错误（如开关量在长距离或空间产生干扰会导致状态发生错误（如1-01-0或或0-10-1），为此，需要增加滤波消除噪声电路。），为此，需要增加滤波消除噪声电路。变电所开关量输入及输出通道变电所开关量输入及输出通道变电所开关量输入及输出通道变电所开关量输入及输出通道二、电隔离技术的应用二、电隔离技术的应用采用隔离的原因：采用隔离的原因：使低压输入电路与大功率的电源隔离；使低压输入电路
24、与大功率的电源隔离；外部现场器件与传输线同数字电路隔离，外部现场器件与传输线同数字电路隔离，以免计算机受损；以免计算机受损；限制地回路电流与地线的错接而带来的干限制地回路电流与地线的错接而带来的干扰；扰；多个输入电路之间的隔离。多个输入电路之间的隔离。变电所开关量输入及输出通道变电所开关量输入及输出通道（1 1）光电隔离）光电隔离UCSUDR1RBAGND1 GND2 U01UCU02RSGND2 GND1 ABR1UD 光电耦合器原理接线图光电耦合器原理接线图（a a）输出为低电平）输出为低电平 （b b）输出为高电平）输出为高电平（a a）（b b）光电耦合器光电耦合器的作用？的作用？变电
25、所开关量输入及输出通道变电所开关量输入及输出通道（2 2）继电器隔离）继电器隔离 断路器、隔离开关、继电器的辅助触点和变压器断路器、隔离开关、继电器的辅助触点和变压器分接头开关位置等开关信号，输入至微机时，可分接头开关位置等开关信号，输入至微机时，可通过继电器隔离。通过继电器隔离。K1VS1S2VK2计算机U02K1-1K2-1UCRR-220+220（)（)采用继电器隔离的开关原理接线图采用继电器隔离的开关原理接线图（a a）现场开关辅助触点输入电路）现场开关辅助触点输入电路 （b b）继电器触点输出）继电器触点输出二极管的二极管的作用？作用？变电所开关量输入及输出通道变电所开关量输入及输出
26、通道三三 简单的开关量输入简单的开关量输入/输出电路输出电路（一）开关量输入电路（一）开关量输入电路 开关量输入电路包括：断路器和隔离开关的开关量输入电路包括：断路器和隔离开关的辅助触点，某些数值的限内或越限以及人机辅助触点，某些数值的限内或越限以及人机联系的功能键的状态，跳合闸位置继电器接联系的功能键的状态，跳合闸位置继电器接点，有载调压变压器分接头位置，装置上连点，有载调压变压器分接头位置，装置上连接片位置、轻瓦斯、重瓦斯继电器接点。接片位置、轻瓦斯、重瓦斯继电器接点。（1 1）安装在装置面板上的接点）安装在装置面板上的接点 （2 2）从装置外部经过端子排引入装置的接）从装置外部经过端子排
27、引入装置的接点点 变电所开关量输入及输出通道变电所开关量输入及输出通道图图2-25 2-25 开关量输入电路原理图开关量输入电路原理图（a a）装置内接点输入电路）装置内接点输入电路 （b b）装置外接点输入电路）装置外接点输入电路S1-+PA0+5外部触点装置端子PA0+5S1并列接口（a)（b)变电所开关量输入及输出通道变电所开关量输入及输出通道（二）开关量输出电路（二）开关量输出电路开关量输出主要包括自动装置的跳闸出口以开关量输出主要包括自动装置的跳闸出口以及信号。及信号。图3 装置开关输出回路接线图K+EPB0PB1D1B1H1+5V-E装置开关输出回路接线图装置开关输出回路接线图0
28、01 10 0变电所开关量输入及输出通道变电所开关量输入及输出通道 设置反相器设置反相器B1B1和与非门和与非门H1H1的作用？的作用？设置反相器设置反相器B1B1和与非门和与非门H1H1而不将发光而不将发光二极管直接同并行口相连，一方面是二极管直接同并行口相连，一方面是因为并行口带负载能力有限，不足以因为并行口带负载能力有限，不足以驱动发光二极管，另一方面是因为采驱动发光二极管，另一方面是因为采用与非门后要满足两个条件才能使用与非门后要满足两个条件才能使K K动作，增强了抗干扰能力。动作，增强了抗干扰能力。数字量的输入输出控制方式数字量的输入输出控制方式一、典型的数字量输入一、典型的数字量输
29、入/输出接口电路输出接口电路 外部设备与外部设备与CPUCPU交换信息必须通过输交换信息必须通过输入入/输出接口电路。输入输出接口电路。输入/输出的信息输出的信息有有数据、状态和控制数据、状态和控制三类不同的信息三类不同的信息，为了区别不同类型的信息需设置不，为了区别不同类型的信息需设置不同的端口。同的端口。因此一个典型的数字量输入因此一个典型的数字量输入/输出接输出接口电路必须包括口电路必须包括数据端口、状态端口数据端口、状态端口和控制端口和控制端口,如图如图2-272-27所示。所示。数字量的输入输出控制方式数字量的输入输出控制方式数据状态控制DBABCB译码器CPU数据端口状态端口控制端
30、口输入/输出 设备 典型的数字量输入典型的数字量输入/输出接口电路输出接口电路选通不同端口选通不同端口选择某个外选择某个外设设决定信息读写决定信息读写数字量的输入输出控制方式数字量的输入输出控制方式二、二、CPUCPU对数字量输入对数字量输入/输出的控制方式输出的控制方式 同步传递方式、查询传递方式、中断控制方同步传递方式、查询传递方式、中断控制方式和直接存储器访问方式式和直接存储器访问方式（1 1）同步传递方式（无条件程序控制方式）同步传递方式（无条件程序控制方式）这种控制方式这种控制方式只适合于只适合于CPUCPU与比较简单而且与比较简单而且其数据状态变化速度缓慢或变化速度是固定其数据状态
31、变化速度缓慢或变化速度是固定的外设交换信息时采用。的外设交换信息时采用。如：如：7 7段码显示、段码显示、开关、隔离开关、断路器、继电器、发光二开关、隔离开关、断路器、继电器、发光二极管等。极管等。CPUCPU与外设传送数据时必须保证同步，即执与外设传送数据时必须保证同步，即执行输入命令时，外设一定是准备好的，执行行输入命令时，外设一定是准备好的，执行输出操作时，外设一定是空的。输出操作时，外设一定是空的。数字量的输入输出控制方式数字量的输入输出控制方式 同步传递输入方式同步传递输入方式来自CPUWDport2 地址总线数据总线 数据到外设CE锁存器 地址译码器同步传递输出方式同步传递输出方式
32、地址译码器三态缓冲器 数据来自外设数据总线地址总线port1 RDCPU0 00 00 0数字量的输入输出控制方式数字量的输入输出控制方式（2 2）查询传递方式（条件传递方式）查询传递方式（条件传递方式）一些数据变化不规则的外设，如果传送数一些数据变化不规则的外设，如果传送数据时，据时，CPUCPU不与外设同步，则传送数据便不与外设同步，则传送数据便要出错，为此采用查询传送方式。查询传要出错，为此采用查询传送方式。查询传送方式能使送方式能使CPUCPU能与各种速度的外设配合能与各种速度的外设配合工作。工作。查询的优点：在简化硬件接口的情况下，查询的优点：在简化硬件接口的情况下，传送数据更加准确
33、，控制程序容易编制。传送数据更加准确，控制程序容易编制。缺点：缺点：CPUCPU需要不断的查询外设的状态，需要不断的查询外设的状态，占用了占用了CPU CPU 的工作空间。的工作空间。适用于适用于CPUCPU与单个或较少外设交换信息。与单个或较少外设交换信息。数字量的输入输出控制方式数字量的输入输出控制方式三态缓冲器1 输入设备 三态缓冲器2 地址译码 RDRDport1 port2 CPU之数据总线DB DB0 地址总线 AB 查询式输入接口电路查询式输入接口电路查询式输入程序流图查询式输入程序流图输入状态信息准备好？输入数据D0状态端口port2 状态端口port1 ready 8位数据r
34、eady=1，外设准备好 ATEST数字量的输入输出控制方式数字量的输入输出控制方式数字量的输入输出控制方式数字量的输入输出控制方式 busy=1，外设忙 busy=0,外设已空输出数据读状态端口busy D0D7 busy？准备输出数据AWAIT PO 查询式输出程序流图查询式输出程序流图数字量的输入输出控制方式数字量的输入输出控制方式查询式输出接口电路查询式输出接口电路去地址总线DB0DB 输出设备 锁存器 数据总线WDoutport inport RD译码器 地址总线 AB 三态缓冲器 数据busy 数字量的输入输出控制方式数字量的输入输出控制方式（3 3）中断控制方式）中断控制方式 能
35、提高能提高CPUCPU工作效率和及时处理外设工作效率和及时处理外设的请求，可与多个外设同时工作。的请求，可与多个外设同时工作。中断：指中断：指CPUCPU暂时中止其正在执行的暂时中止其正在执行的程序，转至执行请求中断的某个外部程序，转至执行请求中断的某个外部设备或事件的服务、程序，待处理完设备或事件的服务、程序，待处理完毕后再返回原来中止的程序顺序进行毕后再返回原来中止的程序顺序进行（程序在执行过程中由于外界的原因（程序在执行过程中由于外界的原因而中间打断的情况）称中断。而中间打断的情况）称中断。数字量的输入输出控制方式数字量的输入输出控制方式 当当CPUCPU需要与外设交换信需要与外设交换信
36、息时，若外设要输入息时，若外设要输入CPUCPU的数的数据已准备好，存放于寄存器据已准备好，存放于寄存器中，或在输出时，若外设已中，或在输出时，若外设已把数据取走，即输出寄存器把数据取走，即输出寄存器已空，则由外设向已空，则由外设向CPUCPU发出中发出中断请求，断请求，CPUCPU接到外设的申请接到外设的申请后，若没有更重要的处理，后，若没有更重要的处理，CPUCPU就暂停当前执行的程序（就暂停当前执行的程序（即实现中断），转去执行输即实现中断），转去执行输入或输出操作（称中断服务入或输出操作（称中断服务），待输入或输出操作完成），待输入或输出操作完成后即返回，后即返回，CPUCPU再继续执
37、行原再继续执行原来的程序。来的程序。现行程序现行程序中断服务中断服务程序程序继续执行继续执行中断示意图中断示意图数字量的输入输出控制方式数字量的输入输出控制方式（4 4）直接存储器访问方式）直接存储器访问方式 外设与内存之间，外设与外设之间进行数外设与内存之间，外设与外设之间进行数据传送时，要经过据传送时，要经过CPUCPU中转，这对高速外设中转，这对高速外设（如磁盘）在进行大批量数据传送时，会（如磁盘）在进行大批量数据传送时，会造成中断次数过于频繁，这不仅影响速度造成中断次数过于频繁，这不仅影响速度而且耗费大量而且耗费大量CPUCPU的时间，故采用直接存储的时间，故采用直接存储器访问方式。器访问方式。由由DMADMA来实现内存与外设，或外设与外设之来实现内存与外设，或外设与外设之间的直接快速传送，减轻了间的直接快速传送，减轻了CPUCPU的负担。的负担。数字量的输入输出控制方式数字量的输入输出控制方式 上述的四种控制方式在一个微机系上述的四种控制方式在一个微机系统中可能全被选用在不同的信息传送统中可能全被选用在不同的信息传送过程中，也可能只选用其中的二、三过程中，也可能只选用其中的二、三种。这需根据不同的硬件结构及接口种。这需根据不同的硬件结构及接口功能来选择，应具体问题具体分析。功能来选择，应具体问题具体分析。
