第3次课程教案（2.1-2.2）授课方式：（V）理论课（）实验课、周次：第2周第1次课程星学时：2学时第二章输入输出接口与过程通道授课章节2.1工控机的总线技术2.2输入输出接口与过程通道设计原理：数字量输入输出通道1.掌握工控机总线技术的定义、分类及常用总线作用。教学目的及2.掌握数字量输入/输出通道的作用及结构。要求3.能够根据控制要求，设计数字量输入和输出通道。教学重点：1.工控机总线技术的定义、分类及常用总线作用。教学重点与2.数字量输入/输出通道的作用及结构。难点教学难点：根据控制要求，设计数字量输入和输出通道。1.理论讲授与多媒体演示相结合教学方法与2.案例分析法手段3.启发式教学方法教学过程（新章节导1.（新章节导入）说明本章节学习内容及学习要求入，15分钟左知识目标：右)（1）工控机的总线技术：掌握定义、分类及常用总线作用。（2）输入输出通道：掌握数字量输入/输出通道和模拟量输入/输出通道的功能、结构及每部分作用。（3）基于系统总线的计算机控制系统硬件设计：掌握基于研华板卡的控制系统硬件设计方法和。（4）基于外部总线的计算机控制系统硬件设计：掌握基于RS485控制系统硬件设计方法。能力目标：（1）根据控制要求，能够进行控制系统硬件设计。（2）利用Proteus实现CPU，数入/数出，模入/模出和通信的综合设计。2.（本节导入）说明本节课所学内容及学习要求。教学过2.1工控机的总线技术程2.1.1总线的定义、层次结构及种类（新课授1.总线定义课)计算机各模块之间互联和传送信息（指令、地址和数据）的一组信号2.1工控机的线。总线技术，2.总线分类学时左右内部总线：分为片级总线和系统总线。片级总线：包括数据总线、地址总线、控制总线、I2C总线、SPI总线、SCI总线等
第 3 次 课程教案（2.1-2.2） 授课方式：（√）理论课（）实验课 周次： 第 2 周 第 1 次 课程 学时： 2 学时 授课章节 第二章 输入输出接口与过程通道 2.1 工控机的总线技术 2.2 输入输出接口与过程通道设计原理：数字量输入输出通道 教学目的及 要求 1.掌握工控机总线技术的定义、分类及常用总线作用。 2.掌握数字量输入/输出通道的作用及结构。 3.能够根据控制要求，设计数字量输入和输出通道。 教学重点与 难点 教学重点： 1.工控机总线技术的定义、分类及常用总线作用。 2.数字量输入/输出通道的作用及结构。 教学难点：根据控制要求，设计数字量输入和输出通道。 教学方法与 手段 1.理论讲授与多媒体演示相结合 2.案例分析法 3.启发式教学方法 教学过程 （新章节导 入，15 分钟左 右） 1.（新章节导入）说明本章节学习内容及学习要求 知识目标： （1）工控机的总线技术：掌握定义、分类及常用总线作用。 （2）输入输出通道：掌握数字量输入/输出通道和模拟量输入/输出通道的 功能、结构及每部分作用。 （3）基于系统总线的计算机控制系统硬件设计：掌握基于研华板卡的控制 系统硬件设计方法和。 （4）基于外部总线的计算机控制系统硬件设计：掌握基于 RS485 控制系统 硬件设计方法。 能力目标： （1）根据控制要求，能够进行控制系统硬件设计。 （2）利用 Proteus 实现 CPU，数入/数出，模入/模出和通信的综合设计。 2.（本节导入）说明本节课所学内容及学习要求。 教 学 过 程 （ 新 课 授 课） 2.1工控机的 总线技术，1 学时左右 2.1 工控机的总线技术 2.1.1 总线的定义、层次结构及种类 1.总线定义 计算机各模块之间互联和传送信息（指令、地址和数据）的一组信号 线。 2.总线分类 内部总线: 分为片级总线和系统总线。 片级总线：包括数据总线、地址总线、控制总线、I2C 总线、SPI 总线、 SCI 总线等
系统总线：包括ISA总线、EISA总线、VESA总线、PCI总线、PCI-E总线等。外部总线：包括RS-232C、RS-485、IEEE-488、USB等总线。2.1.2系统总线简介简要介绍，说明其作用。2.1.3串行外部总线简介1.RS-232RS-232-C是美国电子工业协会EIA（ElectronicIndustryAssociation）制定的一种串行物理接口标准。国RS是英文“推荐标准"的缩写，232为00000标识号，C表示修改次数。0000目前RS-232是PC机与通信工业中应国RS232DB-9ConnectorPinOut用最广泛的一种串行接口。被定义为Pin #Signal Name Signal Description一种在低速率串行通讯中增加通讯CDCarrierDetectRXDReceivre Data距离的单端标准。TXDTransmit Data→采取不平衡传输方式，即所谓单端通DTRData Teminal Ready讯。GNDSignal Ground / CommonDSRData Set Ready一RS-232-C物理接口连接器一般使用RTSRequest To Send型号为DB-9插头座，通常插头在DCECTSClearTo SendRIRing IndicatorJ端，孔插座在DTE端。PC机的RS-232为9芯针插座。-RS-232传输线采用屏蔽双绞线。?RS-232-C电平与TTL/CMOS电平不兼容，故两者连接时，必须进行电平转换。2.RS485总线RS-485是一种多发送器的电路标准，是RS-422A改进。其性能指标：最大传输距离可达1200m，传输速率可达100kbps(1200m）～10Mbps(12m)。目前在控制系统中得到了广泛的应用。1113.USB总线（1）具有热插拔功能（2）USB采用级联"方式连接各个外部设备（3）适用于低速外设连接2.2输入输出接口与过程通道设计原理通过数字量输入输出通道结构图，掌握设计原理，及电路设计方法
系统总线：包括 ISA 总线、EISA 总线、VESA 总线、PCI 总线、 PCI-E 总线等。 外部总线：包括 RS-232C、RS-485、IEEE-488、USB 等总线。 2.1.2系统总线简介 简要介绍，说明其作用。 2.1.3 串行外部总线简介 1.RS-232 RS-232-C是美国电子工业协会EIA（Electronic Industry Association）制定 的一种串行物理接口标准。 RS是英文“推荐标准”的缩写，232为 标识号，C表示修改次数。 目前RS-232是PC机与通信工业中应 用最广泛的一种串行接口。被定义为 一种在低速率串行通讯中增加通讯 距离的单端标准。 采取不平衡传输方式，即所谓单端通 讯。 RS-232-C物理接口连接器一般使用 型号为DB-9插头座，通常插头在DCE 端，孔插座在DTE端。PC机的RS-232 为9芯针插座。 RS-232传输线采用屏蔽双绞线。 RS-232-C电平与TTL/CMOS电平不兼容，故两者连接时，必须进行电平 转换。 2.RS485 总线 RS-485 是一种多发送器的电路标准，是 RS-422A 改进。其性能指标： 最大传输距离可达 1200m，传输速率可达 100kbps(1200m)～10Mbps(12m)。 目前在控制系统中得到了广泛的应用。 3.USB 总线 （1）具有热插拔功能 （2）USB 采用“级联”方式连接各个外部设备 （3）适用于低速外设连接 2.2 输入输出接口与过程通道设计原理 通过数字量输入输出通道结构图，掌握设计原理，及电路设计方法
简单分析D/A转换器及其与PC总线工业控制机接口技术，接口电路与工作2.2输入输出时序，以此为基础，设计数字量输入/出通道。接口与过程通道设计原1.数字量输入接口2.数字量输出接口理74L.S27374LS244DI000Do（1学时左AIIY-DopD11A2IYO右)卓草心D2A3IYD2A输三D37IYD输入A4D00CaIY0人信号AsPC4.QT家A6DsIYD1Q8IYIA7D6CLKTCLRIYASD200中国CSRESET-OR汇编：MOVDX,220HMOVAL,8FHIN AL,DXMOV DX,221HOUTDX,ALC语言：a=inportb(0x220)outportb(0x221,0x8f)2.2.1数字量输入接口与过程通道2.2.1数字量1.数字量输入通道结构输入接口与S先说明作用然后讲解结构输入调理器过程通道PC总线<电路2.输入调理电路（简要说明，仅说明过程作用即可）地址译码器(1)小功率输入调理电路(2)大功率输入调理电路2.2.2数字量2.2.2数字量输出接口与过程通道输出接口与1.数字量输出通道的结构过程通道搜季输出粥先说明作用然后讲解结构PC总线动电路过程3.输出驱动电路（简要说明，说明作用）地址译码电路(1)小功率直流驱动电路①功率晶体管输出驱动继电器电路②达林顿阵列输出驱动继电器电路(2)大功率交流驱动电路2.2.3拓展案2.2.3拓展案例：按键显示例利用单片机proteus仿真软件演示按键的显示，并进行讲解。9002.30
2.2 输入输出 接 口 与 过 程 通 道 设 计 原 理 （ 1 学 时 左 右） 2.2.1 数字量 输 入 接 口 与 过程通道 2.2.2 数字量 输 出 接 口 与 过程通道 2.2.3 拓 展 案 例 简单分析D/A转换器及其与PC总线工业控制机接口技术，接口电路与工作 时序，以此为基础，设计数字量输入/出通道。 1.数字量输入接口 2.数字量输出接口 汇编： MOV DX,220H MOV AL,8FH IN AL,DX MOV DX,221H OUT DX,AL C语言： a=inportb(0x220) outportb(0x221,0x8f) 2.2.1 数字量输入接口与过程通道 1.数字量输入通道结构 先说明作用然后讲解结构 2.输入调理电路（简要说明，仅说明 作用即可） (1)小功率输入调理电路 (2)大功率输入调理电路 2.2.2 数字量输出接口与过程通道 1.数字量输出通道的结构 先说明作用然后讲解结构 3. 输出驱动电路 （简要说明，说明作用） (1)小功率直流驱动电路 ①功率晶体管输出驱动继电器电路 ②达林顿阵列输出驱动继电器电路 (2)大功率交流驱动电路 2.2.3拓展案例：按键显示 利用单片机proteus仿真软件演示按键的显示，并进行讲解
基本知识点练习题测试1.计算机与外设交换数据分为答案：数字量；模拟量；开关量。和2.过程通道是在之间设置的信息传送和转换的连接通道，它包括答案：在计算机；生产过程；模拟量输入通道；模拟量输出通道；数字量（开关量）输入通道：数字量（开关量）输出通道和等组成。3.数字量输入通道主要由答案：输入缓冲器：输入调理电路；输入口地址译码电路和4.数字量输出通道主要由等组成。答案：输出锁存器；输出驱动电路；输出口地址译码电路思政讲解【集成电路：爱国报国】介绍我国集成电路行业的发展及现有的芯片企业和半导体企业，让学生了解我国这方面的发展，增强爱国意识和学习报国意识。集成电路产业链生能铁精0EDAP半导体设备制造IC设计IC制造封装测试整机厂商拖膜制造半导体材料、化学品三迎光N店1总结教学过程（总结、作总结本节课程所讲内容业)1.要求掌握总线定义，作用和分类。2.要求了解系统总线作用及都有哪些。3.要求了解外部总线作用及都有哪些。其中要求掌握RS232和RS485特点及区别。4.要求掌握数字量输入输出接口作用及结构，并可以进行设计。作业1.完成线上平台内容的学习。2.采用74LS244和74LS273与PC/ISA总线工业控制机接口，设计8路数字量（开关量）输入接口和8路数字量（开关量）输出接口，请画出接口电路原
基 本 知 识 点 测试 思政讲解 练习题 1.计算机与外设交换数据分为_、_、。 答案：数字量；模拟量；开关量。 2.过程通道是在_和_之间设置的信息传送和转换的连接通 道，它包括_、_、_、_。 答案：在计算机；生产过程；模拟量输入通道；模拟量输出通道；数字量 （开关量）输入通道；数字量（开关量）输出通道 3.数字量输入通道主要由_、_和_等组成。 答案：输入缓冲器；输入调理电路；输入口地址译码电路 4.数字量输出通道主要由_、_和_等组成。 答案：输出锁存器；输出驱动电路；输出口地址译码电路 【集成电路：爱国报国】 介绍我国集成电路行业的发展及现有的芯片企业和半导体企业，让学 生了解我国这方面的发展，增强爱国意识和学习报国意识。 教学过程 （总结、作 业） 总结 总结本节课程所讲内容 1.要求掌握总线定义，作用和分类。 2.要求了解系统总线作用及都有哪些。 3.要求了解外部总线作用及都有哪些。其中要求掌握 RS232 和 RS485 特点 及区别。 4.要求掌握数字量输入输出接口作用及结构，并可以进行设计。 作业 1.完成线上平台内容的学习。 2.采用 74LS244 和 74LS273 与 PC/ISA 总线工业控制机接口，设计 8 路数字 量(开关量) 输入接口和 8 路数字量(开关量)输出接口，请画出接口电路原
理图，并分别编写数字量输入和数字量输出程序2.1工控机的总线技术（第1课时）板书1.定义，作用和分类2.系统总线：PCI等3.外部总线：RS232，RS485，USB等2.2输入输出接口与过程通道设计原理（第2课时）1.数字量输入：作用，结构2.数字量输出：作用，结构
理图，并分别编写数字量输入和数字量输出程序。 板书 2.1 工控机的总线技术（第 1 课时） 1.定义，作用和分类 2.系统总线：PCI 等 3.外部总线：RS232，RS485，USB 等 2.2 输入输出接口与过程通道设计原理（第 2 课时） 1.数字量输入：作用，结构 2.数字量输出：作用，结构