pci总线数控光隔io板的设计(附件)
本文详细介绍了基于PCI数控光隔I/O板的设计，通过研究输入信号输入输出问题来设计电路，考虑到信号会被许多因素干扰，需要选取合适的芯片来完成设计。通信功能的设计着重于外界输入信号与上位机之间通过PCI总线进行的数据传送。本次设计在于用比较容易掌握的模拟电路来实现PCI控制器的功能，在PCI总线的简单运用场合，大大简化了设计的复杂程度。利用单片机的I/O口和PCI总线的控制信号线和地址/数据信号线等直接相连接，通过用对单片机的程序即来控制数据的传输来完成设计。在本文中介绍了PCI总线的基本概念，一些重要信号的定义，以及PCI总线事务的时序。单片机部分介绍了型号的选择，选择了ULN2804单片机的理由和ULN2804单片机的基本知识。设计的结果是成功的完成了原理图绘制和PCB版图的设计。关键词 PCI总线, 数控, 模拟电路目 录
1. 绪论 1
1.1 选题背景 2
1.2 选题意义 2
1.3 国内外研究现状 2
2. 总体方案设计 3
2.1 I/O板在数控系统中的作用 3
2.2 I/O板设计总体流程 4
2.3 方案的初步构造 5
3 输入电路 6
3.1 光隔输入 6
3.2数据输入 7
3.2 输入缓冲 7
4. 输出电路 9
4.1数据锁存器电路 9
4.2 输出驱动电路 10
4.3信号输出 14
5. PCI总线接口设计 15
5.1 PCI总线概述 15
5.2 PCI总线的连接 15
5.3 PCI版图设计 16
5.4中断申请输入 17
5.5 地址选择 18
5.6 输入输出信号 19
结论 23
致谢 24
参考文献 25
1. 绪论
1.1 选题背景
随着现代技术的高度发展，我国工业也呈现出自动化，和智能化，相关产业结构，相关设备也出现高精度的对应的升级。科学技术的迅速发展，社会商品竞争的日
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
入 17
5.5 地址选择 18
5.6 输入输出信号 19
结论 23
致谢 24
参考文献 25
1. 绪论
1.1 选题背景
随着现代技术的高度发展，我国工业也呈现出自动化，和智能化，相关产业结构，相关设备也出现高精度的对应的升级。科学技术的迅速发展，社会商品竞争的日趋激烈，机械产品更新换地也相当的频繁。伴随着其越来越精密复杂，就给这些生产这些产品的各种加工设备提出了精度与效率的要求。进入二十一世纪以来，随着改革开放的不断深入发展，我国的经济渐渐地开始进入世界强国之列，迎来了经济、科学、社会发展的高速时期。在制造业方面，机械加工制造既面临着因时代发展而产生的机遇与进步，同时，经济全球化的发展潮流也给我国带来了巨大的压力与冲击，所以，加速推进制造业尤其是数控技术方面的发展与突破已经成为我国制造业稳步持续发展的重中之重[4]。数控机床在近些年里随着制造业的发展，需求量不断的增大对落、新版本的兴起速度越来越迅速。伴随着社会、经济的发展,现代制造工业也在急速的取代换新,而效率,经济便是其中的主流之一。由于数控机床的需求不断增加，其相关技术的发展创新也得到了显著的提高，这使得数控机床的计数愈发的完善，工作效率也愈发的高[5]，其在制造业中的地位也显得愈来愈重要，数控机床的飞速发展和多领域的应用是现代制造业进步的必然趋势[6]，并且扩大了计算机技术和现代工业技术应运范围，融合了以往版本的特点，数控技术在这样的条件下不断进步，其对于高精度，外形丰富的单件适用，对于小批机械产品加工设备的控制技术同样适用。数控技术综合运用了自动控制理论，电子技术，计算和计算机技术，精密测量技术和机械机构知识等方面的最新成就并应运于基础工业，它是随机电一体化应运而生及其发展的一个重要方面 研究和设计出适应工厂设备升级更新的条件下的控制软件[1]。PCI总线是一种高性能的局部总线，是为了满足外设间以及外设与主机间高速数据传输而提出来的。PCI总线能够为系统提供了一个高速的数据传输通道，系统的各个设备可以直接或者间接的连接其上，这样设备彼此间通过局部总线就可以完成数据的快速传递。在进行收集和处理各种信号，且在快速数据采集与立即处理等对精度高的数据传输率的工作中，应用PCI总线来进行数据传输，可以极大的增加传输率，推陈出新，满足了当前数控数据传输的要求，更好地发展数控技术。
在现阶段，PCI总线是个人电脑中使用最为宽泛的接口，即使后续上来的PCI Express总线一步一步的取代PCI总线成为PC局部总线的主流，在这种趋势下，也不能掩盖PCI总线的光芒。我们从软件方面上看，尽管PCI -E可以与PCI兼容，但PCI依旧有自己的优势。近年来，新技术不断涌现，使人类科学技术水平每天都在发生急剧的变化。比如说重点发展工业机器人、高性能数控金属切削加工机床、多轴联动加工中心、柔性制造单元的高档数控机床和基础制造设备等[15]，因此也对插口的要求越来越高。因为数控驱动控制电路插口要求变高，不仅具备数控插槽构造简单、运转可靠的特点[16]，而且还有效率高、PCI的优点，是以目前越来越多的机械传动已普遍应用于数控系统条件下显现出来的，总之，PCI总线工程师们都必须要掌握的一条总线，只有这样才能开发出好的产品。对于我们而言，研究PCI总线是有着尤为必要的现实意义的。如果利用软硬件，具体实现了通过PCI总线进行的通信的目标，就可以熟练掌握PCI总线的通信过程，对PCI总线就能够有更深层次的理解。
1.2 选题意义
当今的社会发展速度迅猛，能够提高生产效率。机床的数控改造同购置新机床相比一般可节省30%左右的时间，大型及特殊设备尤为明显当今制造业的发展是在飞速发展的数控技术上进行的，数控技术的革命与创新，引领了当今制造业发展的潮流，使各个国家制造业的水平和地位的发生了巨大变化。性能安全稳定。机器长时间运行，可能会因磨擦发热产生变形损耗，利用此项技术可以降低摩擦损耗。降低生产成本，保护环境。利用PCI插槽可以充分保证拓展口的使用，有利于未来升级与未来设备拓展，原材料，减少原材料的浪费，对于环境保护尤为显著。
1.3 国内外研究现状
计算机控制系统（CNC）是从20世纪70年代开始逐渐发展起来的一种新颖的控制系统。随着系统的越来越完善，迄今为止，人们对它的要求也越来越高。目前，世界各个国家都在投入非常大的资源来发展计算机控制系统，并致力于研究如何更好地发展数控，努力提高数控技术。
1.3.1 国内研究现状
我国数控技术起步于二十世纪五十年代，由于起步较晚，落后于众多发达国家。但从国家实施工业产业化的研究后，开始进入了市场竞争阶段。在此阶段，我国国产数控装备的产业化得到了长足的发展，数控机床无论从产品种类、技术水平、质量和产量上都获得了充分的发展，在一些关键技术领域方面也取得了重大突破。在“九五末期”国产数控机床的国内市场占有率达到总额的一半，配国产数控系统（普及型）也达到了总额的一成。然而，经过半个世纪的开发和发展，产品的性能越来越好，相较于以往有了很大的提高，慢慢的被大家所接受，开始打出自己的市场。我国跟随世界发展的
1. 绪论 1
1.1 选题背景 2
1.2 选题意义 2
1.3 国内外研究现状 2
2. 总体方案设计 3
2.1 I/O板在数控系统中的作用 3
2.2 I/O板设计总体流程 4
2.3 方案的初步构造 5
3 输入电路 6
3.1 光隔输入 6
3.2数据输入 7
3.2 输入缓冲 7
4. 输出电路 9
4.1数据锁存器电路 9
4.2 输出驱动电路 10
4.3信号输出 14
5. PCI总线接口设计 15
5.1 PCI总线概述 15
5.2 PCI总线的连接 15
5.3 PCI版图设计 16
5.4中断申请输入 17
5.5 地址选择 18
5.6 输入输出信号 19
结论 23
致谢 24
参考文献 25
1. 绪论
1.1 选题背景
随着现代技术的高度发展，我国工业也呈现出自动化，和智能化，相关产业结构，相关设备也出现高精度的对应的升级。科学技术的迅速发展，社会商品竞争的日
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
入 17
5.5 地址选择 18
5.6 输入输出信号 19
结论 23
致谢 24
参考文献 25
1. 绪论
1.1 选题背景
随着现代技术的高度发展，我国工业也呈现出自动化，和智能化，相关产业结构，相关设备也出现高精度的对应的升级。科学技术的迅速发展，社会商品竞争的日趋激烈，机械产品更新换地也相当的频繁。伴随着其越来越精密复杂，就给这些生产这些产品的各种加工设备提出了精度与效率的要求。进入二十一世纪以来，随着改革开放的不断深入发展，我国的经济渐渐地开始进入世界强国之列，迎来了经济、科学、社会发展的高速时期。在制造业方面，机械加工制造既面临着因时代发展而产生的机遇与进步，同时，经济全球化的发展潮流也给我国带来了巨大的压力与冲击，所以，加速推进制造业尤其是数控技术方面的发展与突破已经成为我国制造业稳步持续发展的重中之重[4]。数控机床在近些年里随着制造业的发展，需求量不断的增大对落、新版本的兴起速度越来越迅速。伴随着社会、经济的发展,现代制造工业也在急速的取代换新,而效率,经济便是其中的主流之一。由于数控机床的需求不断增加，其相关技术的发展创新也得到了显著的提高，这使得数控机床的计数愈发的完善，工作效率也愈发的高[5]，其在制造业中的地位也显得愈来愈重要，数控机床的飞速发展和多领域的应用是现代制造业进步的必然趋势[6]，并且扩大了计算机技术和现代工业技术应运范围，融合了以往版本的特点，数控技术在这样的条件下不断进步，其对于高精度，外形丰富的单件适用，对于小批机械产品加工设备的控制技术同样适用。数控技术综合运用了自动控制理论，电子技术，计算和计算机技术，精密测量技术和机械机构知识等方面的最新成就并应运于基础工业，它是随机电一体化应运而生及其发展的一个重要方面 研究和设计出适应工厂设备升级更新的条件下的控制软件[1]。PCI总线是一种高性能的局部总线，是为了满足外设间以及外设与主机间高速数据传输而提出来的。PCI总线能够为系统提供了一个高速的数据传输通道，系统的各个设备可以直接或者间接的连接其上，这样设备彼此间通过局部总线就可以完成数据的快速传递。在进行收集和处理各种信号，且在快速数据采集与立即处理等对精度高的数据传输率的工作中，应用PCI总线来进行数据传输，可以极大的增加传输率，推陈出新，满足了当前数控数据传输的要求，更好地发展数控技术。
在现阶段，PCI总线是个人电脑中使用最为宽泛的接口，即使后续上来的PCI Express总线一步一步的取代PCI总线成为PC局部总线的主流，在这种趋势下，也不能掩盖PCI总线的光芒。我们从软件方面上看，尽管PCI -E可以与PCI兼容，但PCI依旧有自己的优势。近年来，新技术不断涌现，使人类科学技术水平每天都在发生急剧的变化。比如说重点发展工业机器人、高性能数控金属切削加工机床、多轴联动加工中心、柔性制造单元的高档数控机床和基础制造设备等[15]，因此也对插口的要求越来越高。因为数控驱动控制电路插口要求变高，不仅具备数控插槽构造简单、运转可靠的特点[16]，而且还有效率高、PCI的优点，是以目前越来越多的机械传动已普遍应用于数控系统条件下显现出来的，总之，PCI总线工程师们都必须要掌握的一条总线，只有这样才能开发出好的产品。对于我们而言，研究PCI总线是有着尤为必要的现实意义的。如果利用软硬件，具体实现了通过PCI总线进行的通信的目标，就可以熟练掌握PCI总线的通信过程，对PCI总线就能够有更深层次的理解。
1.2 选题意义
当今的社会发展速度迅猛，能够提高生产效率。机床的数控改造同购置新机床相比一般可节省30%左右的时间，大型及特殊设备尤为明显当今制造业的发展是在飞速发展的数控技术上进行的，数控技术的革命与创新，引领了当今制造业发展的潮流，使各个国家制造业的水平和地位的发生了巨大变化。性能安全稳定。机器长时间运行，可能会因磨擦发热产生变形损耗，利用此项技术可以降低摩擦损耗。降低生产成本，保护环境。利用PCI插槽可以充分保证拓展口的使用，有利于未来升级与未来设备拓展，原材料，减少原材料的浪费，对于环境保护尤为显著。
1.3 国内外研究现状
计算机控制系统（CNC）是从20世纪70年代开始逐渐发展起来的一种新颖的控制系统。随着系统的越来越完善，迄今为止，人们对它的要求也越来越高。目前，世界各个国家都在投入非常大的资源来发展计算机控制系统，并致力于研究如何更好地发展数控，努力提高数控技术。
1.3.1 国内研究现状
我国数控技术起步于二十世纪五十年代，由于起步较晚，落后于众多发达国家。但从国家实施工业产业化的研究后，开始进入了市场竞争阶段。在此阶段，我国国产数控装备的产业化得到了长足的发展，数控机床无论从产品种类、技术水平、质量和产量上都获得了充分的发展，在一些关键技术领域方面也取得了重大突破。在“九五末期”国产数控机床的国内市场占有率达到总额的一半，配国产数控系统（普及型）也达到了总额的一成。然而，经过半个世纪的开发和发展，产品的性能越来越好，相较于以往有了很大的提高，慢慢的被大家所接受，开始打出自己的市场。我国跟随世界发展的
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