專利名稱：：計算機并行接口應(yīng)用模型機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實用新型涉及一種PC機并行接口應(yīng)用的外部設(shè)備，尤其涉及一種能直接應(yīng)用PC機接口進行實驗教學(xué)及實時閉環(huán)工業(yè)控制的模型機。技術(shù)背景目前，最接近本實用新型的設(shè)備是微機實驗系統(tǒng)或訓(xùn)練器。這類設(shè)備都使用PCI總線或者4吏用ISA總線，將總線擴流后引出，接一些零散的PPI芯片等，以此搭建一個實驗平臺，所釆用的是將交流電轉(zhuǎn)成直流供電。這種設(shè)備在教學(xué)使用時，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，耗電大，造價高，僅適用于單個芯片，只能提供對總線的實驗學(xué)習(xí)，不能直接應(yīng)用于實時閉環(huán)工業(yè)控制。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型為了克服現(xiàn)有的微機實驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，耗電大，造價高，不能直接應(yīng)用于實時閉環(huán)工業(yè)控制等不足，提供一種計算機并行接口應(yīng)用模型機，它包括盒體(9),盒體(9)前面板由總線數(shù)據(jù)顯示面板(3)和電源總開關(guān)(4)組成，后面板由USB接口(6)、并行總線接口(8)、傳感器輸入接口(5)和模擬量輸出負(fù)載接口(7)組成；上面板由兩塊輸入模擬量電壓顯示表(1)和輸出模擬量電壓顯示表(2)組成；盒體(9)的內(nèi)部電路板由模型機1248總線LED顯示電路和帶有振蕩電路的模型機AD轉(zhuǎn)換輸入電路和模型機DA轉(zhuǎn)換輸出電路以及電源才莫塊電路組成。本實用新型的有益效果實驗設(shè)計方案新穎，設(shè)計和研制時充分考慮技術(shù)的先進性和通用性，安全省電、價格便宜，體積小，方便實用。1、模型機采用USB口供電，不用外接電源，也不用打開機箱使用內(nèi)總線，省電又安全；2、模型機內(nèi)部電路，顯示、輸入與輸出各部分獨立。一旦輸入輸出電壓顯示表頭和總線顯示二極管陣列有故障，不影響輸入與輸出功能；3、同時表頭顯示與二極管陣列總線顯示互為備份；輸入電路故障不影響輸出功能；輸出電路故障不影響輸入功能；4、自帶輸入輸出電壓顯示表頭和總線顯示二極管陣列顯示，控制的距離可調(diào)；5、該模型機是一種充分利用計算機的已有資源，能完成模擬信號計算機的輸入和輸出，并且可進行并口總線(1248總線)的控制切換進行實時的閉環(huán)控制。在教學(xué)中，可通過一步一步模仿這一模型機的研制過程，系統(tǒng)地完成計算機應(yīng)用系統(tǒng)的實驗學(xué)習(xí)。實驗成果可直接用于實時控制。圖l模型機正面結(jié)構(gòu)圖圖2模型機后面結(jié)構(gòu)圖圖3模型機內(nèi)部電路板功能模塊圖圖4模型機AD轉(zhuǎn)換電路圖圖5模型機DA轉(zhuǎn)換電路圖圖6模型機顯示面板電路圖具體實施方式參看圖1-3，計算機并行接口應(yīng)用模型機，它包括盒體9，盒體9前面板由總線數(shù)據(jù)顯示面板3和電源總開關(guān)4組成，后面板由USB接口6、并行總線接口8、傳感器輸入接口5和模擬量輸出負(fù)載接口7組成；上面板由兩塊輸入模擬量電壓顯示表1和輸出模擬量電壓顯示表2組成；盒體9的內(nèi)部電路板由模型機1248總線LED顯示電路和帶有振蕩電路的模型機AD轉(zhuǎn)換輸入電路和才莫型機DA轉(zhuǎn)換輸出電路以及電源模塊電路組成。通過傳感器輸入4妄口5將電阻性傳感器10的輸出，經(jīng)過擴壓和AD轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，經(jīng)1248總線輸入到計算機中，計算機程序處理后的輸出數(shù)據(jù)再經(jīng)過1248總線輸出到DA轉(zhuǎn)換器，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號經(jīng)擴流后，驅(qū)動負(fù)載11;模型機采用USB口6供電；1248總線數(shù)據(jù)信號用控制面板3上的發(fā)光二級管顯示陣列顯示，擴壓后模擬輸入及輸出信號，由模型機的輸入模擬量電壓顯示表1和輸出模擬量電壓顯示表2顯示。參看圖4、5、6，所述AD轉(zhuǎn)換采用ADC0809芯片，ADC0809的地址A與1248總線的控制寄存器C2相連，控制地址B、C接地，ADC0809的地址鎖存信號ALE和AD轉(zhuǎn)換啟動信號START與1248總線的控制寄存器CO相連，ADC0809的數(shù)據(jù)輸出信號OE與1248總線的控制寄存器CI相連，ADC0809的ADC轉(zhuǎn)換結(jié)束信號與1248總線的狀態(tài)寄存器S6、S7相連。DA轉(zhuǎn)換采用DAC0832芯片，DAC0832的讀寫信號WRl與1248總線的控制寄存器C3相連，WR2和XFER接地，ILE接+5V。1248總線信號通過1248總線數(shù)據(jù)寄存器、控制寄存器、狀態(tài)寄存器分別經(jīng)獨立的緩沖器7札S244放大后由LED陳列顯示。電路工作原理AD轉(zhuǎn)換部分，參看圖4:1、AD轉(zhuǎn)換采用ADC0809芯片，溫濕度傳感器傳過來的電壓信號分別接入到ADC0809的INO、INI,LM555時基電路為ADC0809提供轉(zhuǎn)換時鐘脈沖(頻率為20—500KHZ可調(diào)，電壓《%^值為2.5V),ADC0809的25腳地址A由1248總線的控制寄存器C2控制，24腳地址B、23腳地址C接地，可根據(jù)需要選擇溫度傳感器或濕度傳感器的信號做為輸入信號。ADC0809的22腳地址鎖存信號ALE和6腳AD轉(zhuǎn)換啟動信號START由1248總線的控制寄存器CO控制，ADC0809的9腳數(shù)據(jù)輸出信號OE由1248總線的控制寄存器Cl控制，ADC0809的7腳AD轉(zhuǎn)換結(jié)束信號與1248總線的狀態(tài)寄存器S6、S7相連，ADC0809的16腳與13腳接地，12腳與11腳接+5V,ADC0809的數(shù)據(jù)輸出端腳17，14,15,8,18,19,20,21分別接1248總線的D0—D7，模型機工作時利用程序啟動ADC0809,首先輸出地址A，并使ALE為1，將地址存入地址鎖存器中，此地址經(jīng)譯碼選通電路，模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位，下降沿啟動AD轉(zhuǎn)換之后，EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進行，直到轉(zhuǎn)換結(jié)束EOC變?yōu)楦唠娖?，結(jié)果已存入鎖存器，這個信號供程序查詢時使用。當(dāng)OE輸入高電平時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。2、LM555振蕩電路采用直接反饋型無穩(wěn)電路，LM555芯片1腳接地，2腳與R1與6腳相連，Rl另一端與3腳相連，3腳與ADC0809的IO腳相連，6腳再與Cl相連，Cl另一端接地，5腳與C2相連，C2另一端接地，4腳與8腳連接+5V,其特點是"R1—6，2—C1"Rl與3相連，公式T1=T2=0.693R1*C1、T=0.722/Rl*Cl。3、傳感器信號放大采用差動放大電路與橋路相配合的方法，R6與R7相連接+5v,NTC傳感器與R8相連接地，R6的另一端與NTC傳感器的另一端相連再與R4相連，R7的另一端與R8的另一端相連再與R3相連，組成橋^各，R3的另一端與R2與uA741的3腳同相輸入端相連，R2的另一端與6腳、ADC0809的26腳的INO相連，R4的另一端與R5、uA741的2腳反相輸入端相連，R5的另一端接地，4腳接-12V,7腳接+12V,電阻型傳感器的阻值隨被測物理量的大小變化，因而Ux也隨之變化。Ux和參考電壓Ur分別送到差動放大電路的兩個輸入端，由uA741進行放大后送給ADC0809的模擬量輸入端。此電壓信號也由模型機表頭直接顯示。DA轉(zhuǎn)換部分，參看圖5:1、DA轉(zhuǎn)換電路采用MC0832芯片，使用單緩沖方式、單極性輸出放大電路，DAC0832的8位輸入端腳7,6,5,4,16,15,14,13分別接1248總線的DO一D7，1腳與10腳接地，20腳接+12V，2腳讀寫信號WR1由1248總線的控制寄存器C3控制，由于采用的是單緩沖方式，使輸入寄存器工作在鎖存狀態(tài)，而DAC寄存器工作在不鎖存狀態(tài)。具體的說就是18腳WR2和17腳XFER都接地是低電平，這樣，DAC寄存器的鎖存端得不到有效電平；另一方面，使輸入寄存器的有關(guān)控制信號中，19腳ILE接+5V處于高電平，這樣，當(dāng)被控信號WR1端來一個負(fù)脈沖時，就可以完成一次DA變換。2、DA轉(zhuǎn)換放大電路中DAC0832的11腳與LM324的2腳相連，12腳與LM324的3腳相連再接地，9腳與LM324的1腳、Rl相連，Rl的另一端與LM324的6腳、R2相連，R2的另一端與LM324的7腳、R3相連，R3的另一端與9013的2腳基極相連，LM324的5腳接地，9013的1腳接地，3腳接風(fēng)扇的負(fù)極，風(fēng)扇的正極接12V,DA轉(zhuǎn)換過來的電壓信號經(jīng)過小功率三^f及管9013電流放大驅(qū)動風(fēng)扇、步進電機等外部負(fù)栽，此信號也同時由模型機所帶表頭顯示。1248總線信號LED顯示部分，參看圖6:1248總線數(shù)據(jù)寄存器、控制寄存器、狀態(tài)寄存器分別經(jīng)獨立的緩沖器74LS244放大后由LED陳列顯示。實施例模型機顯示面板的制作將模型機上的兩個74LS244緩沖區(qū)芯片從其座上拔下，放到邏輯設(shè)計面板上，選擇電阻等散件，按圖6在面板上模擬連接好；模型機模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換部分的制作將模型機上的ADC0809芯片、uA741芯片、LM555芯片從其座上拔下，放到邏輯設(shè)計面板上，選擇電阻電容等散件，按圖4在面板上模擬連接好；模型機數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換部分的制作將模型機上的DAC0832芯片、LM324芯片從其座上拔下，放到邏輯設(shè)計面板上，選擇電阻等散件，按圖5在面板上模擬連接好；將模型機附件溫度傳感器、風(fēng)扇與模型機的傳感器輸入接口5和模擬量輸出負(fù)載接口7相連，通過并行接口8數(shù)據(jù)線、USB接口6電源線與計算機連接好后，打開電源開關(guān)4，啟動模型機自帶程序，通過傳感器輸入接口5將傳感器測量的物理量，經(jīng)過擴壓和AD轉(zhuǎn)換后，進入1248總線輸入到計算機中，計算機可以用定時、查詢、中斷方式輸入凝:據(jù)，程序處理后的輸出數(shù)據(jù)再經(jīng)過1248總線輸出到DA轉(zhuǎn)換器，隨著物理量的變化，將DA轉(zhuǎn)換器的輸出擴流后，經(jīng)模擬量輸出負(fù)載接口7，對風(fēng)扇負(fù)載進行閉環(huán)控制。1248總線數(shù)據(jù)信號用控制面板3上的發(fā)光二級管顯示陣列直觀顯示，擴壓后模擬輸入及輸出信號，由模型機的輸入模擬量電壓顯示表1和輸出模擬量電壓顯示表2顯示。輸入模擬量電壓顯示表1和輸出;f莫擬量電壓顯示表2以及顯示器上的;f企測曲線，隨著物理量的變化而隨之進行相應(yīng)變化。模型機主要性能參數(shù)1模型機I/0特征曲線圖<image>imageseeoriginaldocumentpage9</image><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>2主要參數(shù)和電路特性DAC電流建立時間lusDAC數(shù)據(jù)允許程序可控DAC分辨率8位DAC數(shù)據(jù)選通程序可控DAC擴流擴壓可調(diào)DAC輸出方式定時ADC轉(zhuǎn)換速度最高100usADC時鐘最高640kHz可調(diào)ADC數(shù)據(jù)三態(tài)輸出程序可控ADC的擴流擴壓可調(diào)ADC輸入方式中斷、査詢、定時三種可選權(quán)利要求1、計算機并行接口應(yīng)用模型機，它包括盒體(9)，其特征在于盒體(9)前面板由總線數(shù)據(jù)顯示面板(3)和電源總開關(guān)(4)組成，后面板由USB接口(6)、并行總線接口(8)、傳感器輸入接口(5)和模擬量輸出負(fù)載接口(7)組成；上面板由兩塊輸入模擬量電壓顯示表(1)和輸出模擬量電壓顯示表(2)組成；盒體(9)的內(nèi)部電路板由模型機1248總線LED顯示電路和帶有振蕩電路的模型機AD轉(zhuǎn)換輸入電路和模型機DA轉(zhuǎn)換輸出電路以及電源模塊電路組成。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算機并行接口應(yīng)用模型機，其特征在于通過傳感器輸入接口(5)將電阻性傳感器(10)的輸出，經(jīng)過擴壓和AD轉(zhuǎn)換后將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，經(jīng)1248總線輸入到計算機中，計算機程序處理后的輸出數(shù)據(jù)再經(jīng)過1248總線輸出到DA轉(zhuǎn)換器，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成it擬信號經(jīng)擴流后，驅(qū)動負(fù)載(ll);模型機采用USB口(6)供電；1248總線數(shù)據(jù)信號用控制面板(3)上的發(fā)光二級管顯示陣列顯示，擴壓后模擬輸入及輸出信號，由模型機的輸入模擬量電壓顯示表(1)和輸出模擬量電壓顯示表(2)顯示。3、根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的計算機并行接口應(yīng)用模型機，其特征在于所述AD轉(zhuǎn)換采用ADC0809芯片，ADC0809的地址A與1248總線的控制寄存器C2相連，控制地址B、C接地，ADC0809的地址鎖存信號ALE和AD轉(zhuǎn)換啟動信號START與1248總線的控制寄存器C0相連，ADC0809的數(shù)據(jù)輸出信號OE與1248總線的控制寄存器Cl相連，ADC0809的AD轉(zhuǎn)換結(jié)束信號與1248總線的狀態(tài)寄存器S6、S7相連。DA轉(zhuǎn)換采用DAC0832芯片，DAC0832的讀寫信號WR1與1248總線的控制寄存器C3相連，WR2和XFER接地，ILE接+5V。專利摘要本實用新型提供一種計算機并行接口應(yīng)用模型機，為了克服現(xiàn)有的微機實驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，耗電大，造價高制等不足，提供如下解決方案計算機并行接口應(yīng)用模型機的盒體(9)前面板由總線數(shù)據(jù)顯示面板(3)和電源總開關(guān)(4)組成，后面板由USB接口(6)、并行總線接口(8)、傳感器輸入接口(5)和模擬量輸出負(fù)載接口(7)組成；上面板由兩塊輸入模擬量電壓顯示表(1)和輸出模擬量電壓顯示表(2)組成；盒體(9)的內(nèi)部電路板由模型機1248總線LED顯示電路和模型機AD轉(zhuǎn)換輸入電路和模型機DA轉(zhuǎn)換輸出電路以及電源模塊電路組成。本實用新型的有益效果實驗設(shè)計方案新穎，設(shè)計和研制時充分考慮技術(shù)的先進性和通用性，安全省電、價格便宜，體積小，方便實用。文檔編號G09B25/02GK201060588SQ200720013229公開日2008年5月14日申請日期2007年7月11日優(yōu)先權(quán)日2007年7月11日發(fā)明者張海龍,胡明玉申請人:沈陽師范大學(xué)