专利名称：：计算机并行接口应用模型机的制作方法
技术领域：
：本实用新型涉及一种PC机并行接口应用的外部设备，尤其涉及一种能直接应用PC机接口进行实验教学及实时闭环工业控制的模型机。技术背景目前，最接近本实用新型的设备是微机实验系统或训练器。这类设备都使用PCI总线或者4吏用ISA总线，将总线扩流后引出，接一些零散的PPI芯片等，以此搭建一个实验平台，所釆用的是将交流电转成直流供电。这种设备在教学使用时，结构复杂，耗电大，造价高，仅适用于单个芯片，只能提供对总线的实验学习，不能直接应用于实时闭环工业控制。
发明内容本实用新型为了克服现有的微机实验系统结构复杂，耗电大，造价高，不能直接应用于实时闭环工业控制等不足，提供一种计算机并行接口应用模型机，它包括盒体(9),盒体(9)前面板由总线数据显示面板(3)和电源总开关(4)组成，后面板由USB接口(6)、并行总线接口(8)、传感器输入接口(5)和模拟量输出负载接口(7)组成；上面板由两块输入模拟量电压显示表(1)和输出模拟量电压显示表(2)组成；盒体(9)的内部电路板由模型机1248总线LED显示电路和带有振荡电路的模型机AD转换输入电路和模型机DA转换输出电路以及电源才莫块电路组成。本实用新型的有益效果实验设计方案新颖，设计和研制时充分考虑技术的先进性和通用性，安全省电、价格便宜，体积小，方便实用。1、模型机采用USB口供电，不用外接电源，也不用打开机箱使用内总线，省电又安全；2、模型机内部电路，显示、输入与输出各部分独立。一旦输入输出电压显示表头和总线显示二极管阵列有故障，不影响输入与输出功能；3、同时表头显示与二极管阵列总线显示互为备份；输入电路故障不影响输出功能；输出电路故障不影响输入功能；4、自带输入输出电压显示表头和总线显示二极管阵列显示，控制的距离可调；5、该模型机是一种充分利用计算机的已有资源，能完成模拟信号计算机的输入和输出，并且可进行并口总线(1248总线)的控制切换进行实时的闭环控制。在教学中，可通过一步一步模仿这一模型机的研制过程，系统地完成计算机应用系统的实验学习。实验成果可直接用于实时控制。图l模型机正面结构图图2模型机后面结构图图3模型机内部电路板功能模块图图4模型机AD转换电路图图5模型机DA转换电路图图6模型机显示面板电路图具体实施方式参看图1-3，计算机并行接口应用模型机，它包括盒体9，盒体9前面板由总线数据显示面板3和电源总开关4组成，后面板由USB接口6、并行总线接口8、传感器输入接口5和模拟量输出负载接口7组成；上面板由两块输入模拟量电压显示表1和输出模拟量电压显示表2组成；盒体9的内部电路板由模型机1248总线LED显示电路和带有振荡电路的模型机AD转换输入电路和才莫型机DA转换输出电路以及电源模块电路组成。通过传感器输入4妄口5将电阻性传感器10的输出，经过扩压和AD转换，将模拟信号转换为数字信号后，经1248总线输入到计算机中，计算机程序处理后的输出数据再经过1248总线输出到DA转换器，将数字信号转换成模拟信号经扩流后，驱动负载11;模型机采用USB口6供电；1248总线数据信号用控制面板3上的发光二级管显示阵列显示，扩压后模拟输入及输出信号，由模型机的输入模拟量电压显示表1和输出模拟量电压显示表2显示。参看图4、5、6，所述AD转换采用ADC0809芯片，ADC0809的地址A与1248总线的控制寄存器C2相连，控制地址B、C接地，ADC0809的地址锁存信号ALE和AD转换启动信号START与1248总线的控制寄存器CO相连，ADC0809的数据输出信号OE与1248总线的控制寄存器CI相连，ADC0809的ADC转换结束信号与1248总线的状态寄存器S6、S7相连。DA转换采用DAC0832芯片，DAC0832的读写信号WRl与1248总线的控制寄存器C3相连，WR2和XFER接地，ILE接+5V。1248总线信号通过1248总线数据寄存器、控制寄存器、状态寄存器分别经独立的緩沖器7札S244放大后由LED陈列显示。电路工作原理AD转换部分，参看图4:1、AD转换采用ADC0809芯片，温湿度传感器传过来的电压信号分别接入到ADC0809的INO、INI,LM555时基电路为ADC0809提供转换时钟脉冲(频率为20—500KHZ可调，电压《%^值为2.5V),ADC0809的25脚地址A由1248总线的控制寄存器C2控制，24脚地址B、23脚地址C接地，可根据需要选择温度传感器或湿度传感器的信号做为输入信号。ADC0809的22脚地址锁存信号ALE和6脚AD转换启动信号START由1248总线的控制寄存器CO控制，ADC0809的9脚数据输出信号OE由1248总线的控制寄存器Cl控制，ADC0809的7脚AD转换结束信号与1248总线的状态寄存器S6、S7相连，ADC0809的16脚与13脚接地，12脚与11脚接+5V,ADC0809的数据输出端脚17，14,15,8,18,19,20,21分别接1248总线的D0—D7，模型机工作时利用程序启动ADC0809,首先输出地址A，并使ALE为1，将地址存入地址锁存器中，此地址经译码选通电路，模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位，下降沿启动AD转换之后，EOC输出信号变低，指示转换正在进行，直到转换结束EOC变为高电平，结果已存入锁存器，这个信号供程序查询时使用。当OE输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。2、LM555振荡电路采用直接反馈型无稳电路，LM555芯片1脚接地，2脚与R1与6脚相连，Rl另一端与3脚相连，3脚与ADC0809的IO脚相连，6脚再与Cl相连，Cl另一端接地，5脚与C2相连，C2另一端接地，4脚与8脚连接+5V,其特点是"R1—6，2—C1"Rl与3相连，公式T1=T2=0.693R1*C1、T=0.722/Rl*Cl。3、传感器信号放大采用差动放大电路与桥路相配合的方法，R6与R7相连接+5v,NTC传感器与R8相连接地，R6的另一端与NTC传感器的另一端相连再与R4相连，R7的另一端与R8的另一端相连再与R3相连，组成桥^各，R3的另一端与R2与uA741的3脚同相输入端相连，R2的另一端与6脚、ADC0809的26脚的INO相连，R4的另一端与R5、uA741的2脚反相输入端相连，R5的另一端接地，4脚接-12V,7脚接+12V,电阻型传感器的阻值随被测物理量的大小变化，因而Ux也随之变化。Ux和参考电压Ur分别送到差动放大电路的两个输入端，由uA741进行放大后送给ADC0809的模拟量输入端。此电压信号也由模型机表头直接显示。DA转换部分，参看图5:1、DA转换电路采用MC0832芯片，使用单緩沖方式、单极性输出放大电路，DAC0832的8位输入端脚7,6,5,4,16,15,14,13分别接1248总线的DO一D7，1脚与10脚接地，20脚接+12V，2脚读写信号WR1由1248总线的控制寄存器C3控制，由于采用的是单緩冲方式，使输入寄存器工作在锁存状态，而DAC寄存器工作在不锁存状态。具体的说就是18脚WR2和17脚XFER都接地是低电平，这样，DAC寄存器的锁存端得不到有效电平；另一方面，使输入寄存器的有关控制信号中，19脚ILE接+5V处于高电平，这样，当被控信号WR1端来一个负脉冲时，就可以完成一次DA变换。2、DA转换放大电路中DAC0832的11脚与LM324的2脚相连，12脚与LM324的3脚相连再接地，9脚与LM324的1脚、Rl相连，Rl的另一端与LM324的6脚、R2相连，R2的另一端与LM324的7脚、R3相连，R3的另一端与9013的2脚基极相连，LM324的5脚接地，9013的1脚接地，3脚接风扇的负极，风扇的正极接12V,DA转换过来的电压信号经过小功率三^f及管9013电流放大驱动风扇、步进电机等外部负栽，此信号也同时由模型机所带表头显示。1248总线信号LED显示部分，参看图6:1248总线数据寄存器、控制寄存器、状态寄存器分别经独立的緩冲器74LS244放大后由LED陈列显示。实施例模型机显示面板的制作将模型机上的两个74LS244緩冲区芯片从其座上拔下，放到逻辑设计面板上，选择电阻等散件，按图6在面板上模拟连接好；模型机模拟/数字转换部分的制作将模型机上的ADC0809芯片、uA741芯片、LM555芯片从其座上拔下，放到逻辑设计面板上，选择电阻电容等散件，按图4在面板上模拟连接好；模型机数字/模拟转换部分的制作将模型机上的DAC0832芯片、LM324芯片从其座上拔下，放到逻辑设计面板上，选择电阻等散件，按图5在面板上模拟连接好；将模型机附件温度传感器、风扇与模型机的传感器输入接口5和模拟量输出负载接口7相连，通过并行接口8数据线、USB接口6电源线与计算机连接好后，打开电源开关4，启动模型机自带程序，通过传感器输入接口5将传感器测量的物理量，经过扩压和AD转换后，进入1248总线输入到计算机中，计算机可以用定时、查询、中断方式输入凝:据，程序处理后的输出数据再经过1248总线输出到DA转换器，随着物理量的变化，将DA转换器的输出扩流后，经模拟量输出负载接口7，对风扇负载进行闭环控制。1248总线数据信号用控制面板3上的发光二级管显示阵列直观显示，扩压后模拟输入及输出信号，由模型机的输入模拟量电压显示表1和输出模拟量电压显示表2显示。输入模拟量电压显示表1和输出;f莫拟量电压显示表2以及显示器上的;f企测曲线，随着物理量的变化而随之进行相应变化。模型机主要性能参数1模型机I/0特征曲线图<image>imageseeoriginaldocumentpage9</image><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>2主要参数和电路特性DAC电流建立时间lusDAC数据允许程序可控DAC分辨率8位DAC数据选通程序可控DAC扩流扩压可调DAC输出方式定时ADC转换速度最高100usADC时钟最高640kHz可调ADC数据三态输出程序可控ADC的扩流扩压可调ADC输入方式中断、査询、定时三种可选权利要求1、计算机并行接口应用模型机，它包括盒体(9)，其特征在于盒体(9)前面板由总线数据显示面板(3)和电源总开关(4)组成，后面板由USB接口(6)、并行总线接口(8)、传感器输入接口(5)和模拟量输出负载接口(7)组成；上面板由两块输入模拟量电压显示表(1)和输出模拟量电压显示表(2)组成；盒体(9)的内部电路板由模型机1248总线LED显示电路和带有振荡电路的模型机AD转换输入电路和模型机DA转换输出电路以及电源模块电路组成。2、根据权利要求1所述的计算机并行接口应用模型机，其特征在于通过传感器输入接口(5)将电阻性传感器(10)的输出，经过扩压和AD转换后将模拟信号转换为数字信号后，经1248总线输入到计算机中，计算机程序处理后的输出数据再经过1248总线输出到DA转换器，将数字信号转换成it拟信号经扩流后，驱动负载(ll);模型机采用USB口(6)供电；1248总线数据信号用控制面板(3)上的发光二级管显示阵列显示，扩压后模拟输入及输出信号，由模型机的输入模拟量电压显示表(1)和输出模拟量电压显示表(2)显示。3、根据权利要求l或2所述的计算机并行接口应用模型机，其特征在于所述AD转换采用ADC0809芯片，ADC0809的地址A与1248总线的控制寄存器C2相连，控制地址B、C接地，ADC0809的地址锁存信号ALE和AD转换启动信号START与1248总线的控制寄存器C0相连，ADC0809的数据输出信号OE与1248总线的控制寄存器Cl相连，ADC0809的AD转换结束信号与1248总线的状态寄存器S6、S7相连。DA转换采用DAC0832芯片，DAC0832的读写信号WR1与1248总线的控制寄存器C3相连，WR2和XFER接地，ILE接+5V。专利摘要本实用新型提供一种计算机并行接口应用模型机，为了克服现有的微机实验系统结构复杂，耗电大，造价高制等不足，提供如下解决方案计算机并行接口应用模型机的盒体(9)前面板由总线数据显示面板(3)和电源总开关(4)组成，后面板由USB接口(6)、并行总线接口(8)、传感器输入接口(5)和模拟量输出负载接口(7)组成；上面板由两块输入模拟量电压显示表(1)和输出模拟量电压显示表(2)组成；盒体(9)的内部电路板由模型机1248总线LED显示电路和模型机AD转换输入电路和模型机DA转换输出电路以及电源模块电路组成。本实用新型的有益效果实验设计方案新颖，设计和研制时充分考虑技术的先进性和通用性，安全省电、价格便宜，体积小，方便实用。文档编号G09B25/02GK201060588SQ200720013229公开日2008年5月14日申请日期2007年7月11日优先权日2007年7月11日发明者张海龙,胡明玉申请人:沈阳师范大学