PLC控制系统中，虽然接线工作占的比例较小，但它是编程设计的基础，只有接线正确后，才能顺利的进行编程工作。而要确保接线的正确性，就必须对PLC内部的输入输出电路有一个清晰的定位。

如上图所示，为直流输入电路的一种形式（只画出一路输入电路）。当外部线路的开关闭合时，PLC内部光耦的发光二极管点亮，光敏三极管饱和导通，该导通信号再传送给处理器，从而CPU认为该路有信号输入：外界开关断开时，光耦中发光二极管熄灭，光敏三极管截止，CPU认为该路没有信号。

如上图所示，可以看出交流输入电路与直流输入电路的区别：主要增加了一个整流的环节。交流输入的输入电压一般为AC120V或230V，交流电经过电阻R的限流和电容C的隔离，再经过桥式整流为直流电，其后工作原理和直流输入电路一样。

从以上看出，由于甲流输入电路中增加了限流、隔离和整流三个环节。因此，输入信号的延迟时间要比直流输入电路的要长，这是其不足之处。但由于其输入端是高压电，因此输入信号的可靠性要比直流输入电路要高。

如上图所示，此时电流从PLC公共端（COM端或M端）流进，从而输入端流出，即PLC公共端外接DC电源的正极。

如上图所示，此图只是画出了一路的情形，如果输入有多路，所有输入的二极管阳极相连，就构成了共阳极电路。

如图3所示的电路也是源型输入电路的形式，此时，电流的流向正好和漏型的电路相反。原型输入电路的电路是从PLC的输入端流进，而从公共端流出，即公共端接外接电源的负极。

如果所有输入回路的二极管的阴极相连，就构成了供阴极电路，如下图所示

三菱A系列PLC的AX80/81/82及Q系列的QX80/81的输入模块均属于此类输入电路。

因为此类型的PLC公共端口既可以接外接电源的正极也可以接负极，同时具有源输入电路和漏输入电路的特点，所以我们可以姑且把这种输入电路成为混合型输入电路，如下图所示：

作为源输入时，公共端接电源的负极；作为漏输入时，公共端接电源的正极。这样可以根据现场的需要来接线，带来了极大的灵活。

这里需要注意的是，三菱和SIEMENS关于“源输入”和“漏输入”电路的划分正好相反，以上是按三菱的划分方法来介绍的。

外接开关量信号和PLC输入电路的连接

PLC外接的输入信号，除了像按钮一些干节点信号外，现在一些传感器还提供NPN和PNP集电极开路输出信号。干节点和PLC输入模块的连接比较简单。而对于不同的PLC输入电路，到底是使用NPN输入和PNP输入有时感到无所下手。

下面主要介绍一下这两种输入和PLC输入电路的连接。如下图所示，分别是NPN和PNP输出电路的一种形式

可以看出，NPN集电极开路输出电路的输出OUT端通过开关管和OV连接，当传感器动作时，开关管饱和导通，OUT端和OV相同，输出OV低电平信号；PNP集电极开路输出电路的输出OUT端通过开关管和+V高电平信号。

NPN和PNP输出电路和PLC输入模块的连接

由以上分析可知，NPN集电极开路输出为OV，当输出OUT端和PLC输入相连时，电流从PLC的输入端流出，从PLC的公共端流入，此即为PLC的漏型电路的形式，即：NPN集电极开路输出只能接漏型或混合式输入电路形式的PLC，连接图如下图所示

为+V高电平，当输出OUT端和PLC输入相连时，电流从PLC的输入端流入，从PLC的公共端流出，此即为PLC的漏型电路的形式，即：PNP集电极开路输出只能接源型或混合式输入电路形式的PLC，连接图如下图所示

正是因为PLC输入模块电路形式和外接传感器输出信号是多样性，我们在PLC输入模块接线前才要充分了解PLC输入电路的类型和传感器输出信号的形式，只有这样，才能确保PLC输入模块接线正确，为后面的PLC编程和调试工作做准备。

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DTS003差分转换模块实现3路差分信号到单端信号的转换。可将旋转编码器、光栅尺、磁栅尺、伺服驱动器、变频器等输出差分信号转换为单端信号。

当您的设备（PLC、运动控制器等）不具备差分输入功能，又需要接收差分信号时，可选用本产品。

注：差分信号输入端子排0V端子与单端信号输出端子排0V端子内部相连。

本产品典型应用接线图如下图所示。

电源接线：使用本产品时，需接入24V直流电源电源。电源范围为16V~32V。

差分信号接线：差分信号接入产品的差分输入端子。差分输入端子共有3组(A+,A-；B+B-；C+,C-)，可根据需要接入1~3路差分信号。

单端信号接线：单端输出为HTL推挽信号，图中输出端子连接到光耦驱动二极管正端，3路光耦负端共地。

屏蔽与接地：为屏蔽电磁干扰，差分信号需采用屏蔽双绞线，且屏蔽层单点接地（大地，也称机架地）。另外，将产品接地端子（）良好接地（大地），可提高产品防浪涌性能。

标准35mm导轨安装。

一、设计目标：”简易数字合成信号发生器”，产生正弦波信号

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1. 频率范围10Hz-1KHz，递进控制；幅度0.2V-2V P-P，递进控制；能驱动100Ω负载。
2. 频率数值和幅度数值的设定可以采用加、减按键步进控制或者直接输入数字完成，幅度和频率通过LED数码管显示。

• 对于频率和幅度的控制如果能在前面指定范围（10Hz-1KHz，2V P-P）内输入任意数值且测试结果较为精确，可酌情加分。
• 如果能增加标准AM幅度调制功能，要求调制信号频率为100Hz，载频为1KHz，调制度为50%，可酌情加分。

二、电子系统设计实验平台板原理图

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一、程序实现的整体功能介绍

本程序采用同时显示AM与FM的显示方法，数码管L5、L4显示AM的值，其他的数码管显示FM的值。总共用了五个按键，分别为KEY11、KEY12、KEY13、KEY14和KEY21，它们的功能为：

KEY11：AM与FM切换键，即在频率与幅度之间切换。

KEY12：更新DAC输出按键，就是使DAC输出当前数码管显示的幅度与频率的正弦信号。

KEY13：加键，如果是处于AM可调状态，则加的对象即为AM 的值并同步在数码管上显示。

KEY14：减键，如果是处于AM可调状态，则减的对象即为AM 的值并同步在数码管上显示。

KEY21：模式切换键，即在正弦信号输出与标准AM幅度调制之间切换。

除了这些基本的功能之外，我们还进行了一些优化和容错处理：

1、我们用LED灯提示当前处于哪个状态，这样看到那边的LED灯亮就知道是在什么状态下了。比如最左边的灯亮（就是与数码管显示AM的那一侧），则处于AM可调状态，此时的加减按键是对AM进行操作，若是最右边的灯亮，则为FM可调状态。

2、在按下KEY12按键的时候，我们做了一个动态的LED灯光效果，当看到这个效果的时候就表示DAC的输出已经更新了。

3、我们对AM与FM的取值进行了限定，即当AM的值小于0.2V或者大于2.0V时，我们的四个LED灯会闪烁来提示出错了，当FM的值小于10HZ或者大于1KHZ时也会同样报错。

4、在DAC的输出处理中，我们采用了缓冲机制，即数码管上的值与DAC的输出并不同步，这样在我们调节AM或者FM的时候DAC不会胡乱的输出并不是我们想要的信号，并且采用了这样的缓冲机制可以防止在其他按键按下的时候会对波形产生影响的情况，这个缓冲的实现利用的便是局部变量与全局变量的原理了。

通过这些优化与容错处理，我们可以不用示波器只看实验板就能知道当前的状态，输出的是什么信号了，这样真的的达到了一个独立的数字合成信号发生器的设计要求。

从任务脚本四我们可以知道DAC的原理，DAC的最大输出为2.4V，间隔为256个。让DAC0H或者DAC1H等于某一个值则DAC就可以输出对应的电压了。因此，我们对正弦函数进行采样，采了若干点（可根据自己的需求，我们采了256个点，原因见频率原理的分析），然后对这些点进行量化，使样值的大小最大为256，然后将这些样值除以2.4，这样便可以得到DAC输出幅度为1V的正弦函数采样表。我们是用matlab实现的，具体代码如下：

同样的，标准AM幅度调制的波形也可以这么实现，matlab代码如下：

在波形实现原理中我们已经得到了DAC输出幅度为1V的正弦函数采样表，因此只要我们将AM的值乘以这个表便可以得出对应幅度的正弦信号输出。

由任务脚本四可知我们的硬件系统使用了 24MHz 晶体振荡器，经12分频后作为定时器 0 的计数时钟，即每计数一次用0.5us的时间。所以我们一个正弦信号的周期为T=X*N*T0，其中T0为两个数值输出之间的间隔，X为寄存器产生中断的计数次数，N为输出的正弦函数采样表中的数据个数。在这里我们的X=78，若将整个正弦函数采样表全部输出，每中断一次输出一个数值，则T=78*256*0.5=10000us，因此F=100HZ。

1、对于频率大于100HZ的频率，我们只需要减小N的值即可实现，因此我们设置了一个采样间隔DACFM=FM/100，每次中断输出一个数值。

2、对于频率小于100HZ的频率，我们只需要增大T0的值即可实现，采样间隔DACFM=FM/10，每10次中断输出一个数值。

1、延时函数Loop_Delay()会随着频率的改变延时时间也会改变，从而导致按键在一些频率下不能响应。解决的办法是自己写了一个延时10ms的程序Delay10ms用在按键程序的去抖动中。

2、（256-X）中的X过小时，频率最小只能达到200多HZ，原因是中断中的程序执行也需要时间，而这个时间大于了下一次中断进入的时间。解决方法是将中断程序中的计算过程写到主程序中或者增大X的值。

1、在我们的第一个电路中，滤波后小于50HZ的信号毛刺很多，原因是模拟的滤波是在10~1KHZ而实际电路是50~1KHZ，我们的解决办法是从新设计了电路。

2、放大后的信号出现负峰切割失真，解决的办法是调整三极管的静态工作点使VBE=0.6~0.7V之间，此时三极管工作在放大状态

3、F4测试点的信号幅度正常但F5的幅度值只有正常值的一半，原因是两个100欧的电阻之间的电容过小，更换了更大的电容后便可以解决。

  1）测试方法说明（使用的设备、连接图、基本原理）

     测量方法：通过直流稳压电源接入10V直流电压，用数字万用表的直流电压挡测量三极管发射极电压，为9.68V，满足要求。

     测量方法：将PC机与单片机相连，在PC机上运行程序，载入至单片机中，使用示波器测量DAC输出波形，观察不同频率的波形是否为阶梯波。

     测量方法：在上述测量的基础上，将硬件电路板与单片机相连，使用示波器测量滤波电路的输出端，观察不同频率的输出波形是否为无失真的正弦波。

     测量方法：在上述测量的基础上，使用示波器测量电路输出端，观察不同频率的正弦波幅度是否放大，波形是否稳定。

  2）实测数据表格或曲线

C. AM调制：调制信号频率为100Hz，载频为1KHz，调制度为50%

调制信号频率为200Hz，载频为2KHz

调制信号频率为500Hz，载频为5KHz

a. 从表格可看出，测得的信号频率和频率响应与真实值基本相差不大，较大或较小频率条件下，误差较大。这是由于电路本身的衰减造成的

b. 从波形图中可以看出，波形没有失真，其中100Hz的波形最好。

a. 从表格可看出，测得的信幅度与真实值相差不大，在误差允许范围内。

b. 从波形图中显示的数据可以看出，测得的信号频率和频率响应与真实值相差不大，由于电路本身的衰减，频率与，各幅度的波形无明显失真。

从波形图中可以看出，调制信号基本无失真。信号幅度超过一定范围时，波形将产生失真。

1、延时函数Loop_Delay()会随着频率的改变延时时间也会改变，从而导致按键在一些频率下不能响应。解决的办法是自己写了一个延时10ms的程序Delay10ms用在按键程序的去抖动中。

2、（256-X）中的X过小时，频率最小只能达到200多HZ，原因是中断中的程序执行也需要时间，而这个时间大于了下一次中断进入的时间。解决方法是将中断程序中的计算过程写到主程序中或者增大X的值。

1、在我们的第一个电路中，滤波后小于50HZ的信号毛刺很多，原因是模拟的滤波是在10~1KHZ而实际电路是50~1KHZ，我们的解决办法是从新设计了电路。

2、放大后的信号出现负峰切割失真，解决的办法是调整三极管的静态工作点使VBE=0.6~0.7V之间，此时三极管工作在放大状态

3、F4测试点的信号幅度正常但F5的幅度值只有正常值的一半，原因是两个100欧的电阻之间的电容过小，更换了更大的电容后便可以解决。

电子系统设计平台实验板演示程序 /* 用户代码（定时器0中断服务,100us周期） */ TP1=1; // TP1 置高，TP1的高电平持续时间代表中断服务程序执行时间 // 每十次中断执行一次以下代码，扫描一位LED TP1=0; // TP1 置低，TP1的高电平持续时间代表中断服务程序执行时间 /* 用户代码（主循环）*/ // 前台程序完成，进入中断事件驱动状态