電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)04ppt課件

1、第四章第四章: :數(shù)字量輸入輸出通道數(shù)字量輸入輸出通道n1.1.光電耦合隔離器的結(jié)構(gòu)原理及其隔離電路光電耦合隔離器的結(jié)構(gòu)原理及其隔離電路 n2.2.數(shù)字量輸入通道中幾種典型電路數(shù)字量輸入通道中幾種典型電路n3.3.數(shù)字量輸出通道幾種典型驅(qū)動(dòng)電路數(shù)字量輸出通道幾種典型驅(qū)動(dòng)電路本章要點(diǎn)：本章要點(diǎn)：: 本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容v 引言引言v 4.1 4.1 光電耦合隔離技術(shù)光電耦合隔離技術(shù)v 4.2 4.2 數(shù)字量輸入通道數(shù)字量輸入通道 v 4.3 4.3 數(shù)字量輸出通道數(shù)字量輸出通道 v 4.4 DI/DO 4.4 DI/DO模板模板v 思考題思考題 引言引言n 在微機(jī)控制系統(tǒng)中，除了要處理模擬在

2、微機(jī)控制系統(tǒng)中，除了要處理模擬量信號(hào)以外，還要處理數(shù)字信號(hào)，包括開量信號(hào)以外，還要處理數(shù)字信號(hào)，包括開關(guān)信號(hào)、脈沖信號(hào)。如開關(guān)觸點(diǎn)的閉合和關(guān)信號(hào)、脈沖信號(hào)。如開關(guān)觸點(diǎn)的閉合和斷開斷開,指示燈的亮和滅，繼電器或接觸器的指示燈的亮和滅，繼電器或接觸器的吸合和釋放，馬達(dá)的啟動(dòng)和停止，晶閘管吸合和釋放，馬達(dá)的啟動(dòng)和停止，晶閘管的通和斷，閥門的打開和關(guān)閉，儀器儀表的通和斷，閥門的打開和關(guān)閉，儀器儀表的的 BCD 碼，以及脈沖信號(hào)的計(jì)數(shù)和定時(shí)等碼，以及脈沖信號(hào)的計(jì)數(shù)和定時(shí)等等等 。4.1 4.1 光電耦合隔離技術(shù)光電耦合隔離技術(shù) 主要知識(shí)點(diǎn)主要知識(shí)點(diǎn)v 4.1.1 光電耦合隔離器光電耦合隔離器 v 4.1

3、.2 光電耦合隔離電路光電耦合隔離電路 4.1.1 4.1.1 光電耦合隔離器光電耦合隔離器 圖圖 光電耦合隔離器的幾種類型光電耦合隔離器的幾種類型現(xiàn)以三極管型光電耦合隔離器為例來說明它的結(jié)構(gòu)現(xiàn)以三極管型光電耦合隔離器為例來說明它的結(jié)構(gòu)原理原理 端入輸端出輸V5+V5+舉例舉例4.1.2 4.1.2 光電耦合隔離電路光電耦合隔離電路 圖 光電耦合隔離電路分類：數(shù)字量同相傳遞與數(shù)字量反相傳遞兩種。分類：數(shù)字量同相傳遞與數(shù)字量反相傳遞兩種。同相傳遞光耦的輸入輸出同相，即輸入為低高輸出為低高）；同相傳遞光耦的輸入輸出同相，即輸入為低高輸出為低高）；反相傳遞光耦的輸入輸出反相，即輸入為高低輸出為低高）

4、；反相傳遞光耦的輸入輸出反相，即輸入為高低輸出為低高）；4.2 4.2 數(shù)字量輸入通道數(shù)字量輸入通道 主要知識(shí)點(diǎn)v 引言引言v 4.2.1 開關(guān)輸入電路開關(guān)輸入電路 v 4.2.2 脈沖計(jì)數(shù)電路脈沖計(jì)數(shù)電路 引言引言 數(shù)字量輸入通道數(shù)字量輸入通道DIDI通道的任務(wù)通道的任務(wù)-是把是把生產(chǎn)過程中的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)易于接受生產(chǎn)過程中的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)易于接受的形式。的形式。 信號(hào)調(diào)理電路信號(hào)調(diào)理電路-雖然都是數(shù)字信號(hào)，不需雖然都是數(shù)字信號(hào)，不需進(jìn)行進(jìn)行A/DA/D轉(zhuǎn)換，但對(duì)通道中可能引入的各種干轉(zhuǎn)換，但對(duì)通道中可能引入的各種干擾必須采取相應(yīng)的技術(shù)措施，即在外部信號(hào)與擾必須采取相應(yīng)的技術(shù)措施

5、，即在外部信號(hào)與單片機(jī)之間要設(shè)置輸入信號(hào)調(diào)理電路。單片機(jī)之間要設(shè)置輸入信號(hào)調(diào)理電路。l 在開關(guān)輸入電路中，主要考慮：（1電平轉(zhuǎn)換用電阻分壓法把電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。（2RC濾波用RC濾波器濾出高頻干擾。（3過電壓保護(hù)用穩(wěn)壓管和限流電阻作過電壓保護(hù)；用穩(wěn)壓管或壓敏電阻把瞬態(tài)尖峰電壓箝位在安全電平上。（4反電壓保護(hù)串聯(lián)一個(gè)二極管防止反極性電壓輸入。（5光電隔離用光耦隔離器實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與外部的完全電隔離。4.2.1 4.2.1 開關(guān)輸入電路開關(guān)輸入電路圖圖 開關(guān)量輸入信號(hào)調(diào)理電路開關(guān)量輸入信號(hào)調(diào)理電路圖 4-5 脈 沖 計(jì) 數(shù) 輸 入 電 路+12VCCV8253/8254C L K0O U T0G

6、 AT E1C L K1O U T1C L K2O U T2G AT E0G AT E2系 統(tǒng) 時(shí) 鐘TSTWC RC EO L+5V計(jì) 數(shù) 通 道 1PC 總 線RCR光 耦Dz4.2.2 4.2.2 脈沖計(jì)數(shù)電路脈沖計(jì)數(shù)電路圖圖 脈沖計(jì)數(shù)電路脈沖計(jì)數(shù)電路4.3 4.3 數(shù)字量輸出通道數(shù)字量輸出通道主要知識(shí)點(diǎn)v 引言引言v 4.3.1 4.3.1 三極管驅(qū)動(dòng)電路三極管驅(qū)動(dòng)電路 v 4.3.2 4.3.2 繼電器驅(qū)動(dòng)電路繼電器驅(qū)動(dòng)電路 v 4.3.3 4.3.3 晶閘管驅(qū)動(dòng)電路晶閘管驅(qū)動(dòng)電路 v 4.3.4 4.3.4 固態(tài)繼電器驅(qū)動(dòng)電路固態(tài)繼電器驅(qū)動(dòng)電路 引引 言言 數(shù)字量輸出通道簡(jiǎn)稱數(shù)字量

7、輸出通道簡(jiǎn)稱 DO DO 通道。通道。 任務(wù)任務(wù) 把計(jì)算機(jī)輸出的微弱數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成能對(duì)生產(chǎn)過把計(jì)算機(jī)輸出的微弱數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成能對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行控制的數(shù)字驅(qū)動(dòng)信號(hào)。程進(jìn)行控制的數(shù)字驅(qū)動(dòng)信號(hào)。 常用電路三極管輸出驅(qū)動(dòng)電路、繼電器輸出驅(qū)動(dòng)電路、常用電路三極管輸出驅(qū)動(dòng)電路、繼電器輸出驅(qū)動(dòng)電路、晶閘管輸出驅(qū)動(dòng)電路、固態(tài)繼電器輸出驅(qū)動(dòng)電路等。晶閘管輸出驅(qū)動(dòng)電路、固態(tài)繼電器輸出驅(qū)動(dòng)電路等。 選擇根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)負(fù)荷的不同，如指示燈、繼電器、接觸器選擇根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)負(fù)荷的不同，如指示燈、繼電器、接觸器、電機(jī)、閥門等，可以選用不同的功率放大器件構(gòu)成不同的開、電機(jī)、閥門等，可以選用不同的功率放大器件構(gòu)成不同的開關(guān)量驅(qū)動(dòng)輸出通道。

8、關(guān)量驅(qū)動(dòng)輸出通道。 對(duì)于低壓情況下的小電流開關(guān)量，用功率三極管就可作開關(guān)驅(qū)動(dòng)組件，其輸出電流就是輸入電流與三極管增益的乘積。 分類： 1 .普通三極管驅(qū)動(dòng)電路 2. 達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)電路4.3.1 4.3.1 三極管驅(qū)動(dòng)電路三極管驅(qū)動(dòng)電路1 .1 .普通三極管驅(qū)動(dòng)電路普通三極管驅(qū)動(dòng)電路 6047K3.3管極三DELV5+033圖4-6 小功率三極管輸出電路Di圖圖 小功率三極管輸出電路小功率三極管輸出電路 2. 2.達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)電路達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)用場(chǎng)合當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流需要達(dá)到幾百毫安時(shí)，如驅(qū)應(yīng)用場(chǎng)合當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流需要達(dá)到幾百毫安時(shí)，如驅(qū) 動(dòng)中功率繼電器、電磁開關(guān)等裝置，動(dòng)中功率繼電器、電磁開關(guān)等裝置， 輸出電

9、路必須采取多級(jí)放大或提高三輸出電路必須采取多級(jí)放大或提高三 極管增益的辦法。極管增益的辦法。構(gòu)成多對(duì)兩個(gè)三極管組成的達(dá)林頓復(fù)合管構(gòu)成構(gòu)成多對(duì)兩個(gè)三極管組成的達(dá)林頓復(fù)合管構(gòu)成特點(diǎn)具有高輸入阻抗、高增益、輸出功率大及特點(diǎn)具有高輸入阻抗、高增益、輸出功率大及 保護(hù)措施完善的特點(diǎn)，同時(shí)多對(duì)復(fù)合管保護(hù)措施完善的特點(diǎn)，同時(shí)多對(duì)復(fù)合管 適用于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的多路負(fù)荷。適用于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的多路負(fù)荷。 1C2C3C4C5C6C7CC O M161514131211109G N D7B6B5B4B3B2B1B1234567810.5kBR07.2kR1D1R2T1T2D3CED2C O M3k(a)M C

10、14716結(jié) 構(gòu) 圖（ b） 復(fù) 合 管 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu)圖 4-7 M C 1416達(dá) 林 頓 陣 列 驅(qū) 動(dòng) 器圖 達(dá)林頓陣列驅(qū)動(dòng)器MC1416 2.達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)電路(續(xù))圖圖 4-8 達(dá)達(dá) 林林 頓頓 陣陣 列列 驅(qū)驅(qū) 動(dòng)動(dòng) 電電 路路7406達(dá)達(dá) 林林 頓頓 復(fù)復(fù) 合合 管管負(fù)負(fù) 荷荷 線線 圈圈+24VDi1B1CGNDMC1416MC1416一路驅(qū)動(dòng)電路一路驅(qū)動(dòng)電路圖圖 達(dá)林頓陣列驅(qū)動(dòng)電路達(dá)林頓陣列驅(qū)動(dòng)電路4.3.2 4.3.2 繼電器驅(qū)動(dòng)電路繼電器驅(qū)動(dòng)電路D DL LK K控控制制電電流流外外部部設(shè)設(shè)備備線線圈圈鐵鐵芯芯觸觸點(diǎn)點(diǎn)銜銜鐵鐵cVpV耦耦光光6047KA220V圖圖 4-9

11、 繼繼電電器器輸輸出出驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)電電路路Di 繼電器的驅(qū)動(dòng)電路繼電器的驅(qū)動(dòng)電路 圖圖 繼電器輸出驅(qū)動(dòng)電路繼電器輸出驅(qū)動(dòng)電路4.3.3 4.3.3 晶閘管驅(qū)動(dòng)電路晶閘管驅(qū)動(dòng)電路 分類單向晶閘管、雙向晶閘管分類單向晶閘管、雙向晶閘管 構(gòu)造陽極構(gòu)造陽極A A、陰極、陰極K K、控制極門極、控制極門極G G三三個(gè)極個(gè)極AGKT2T1G單向晶閘管單向晶閘管雙向晶閘管雙向晶閘管+5V6047180400470.01FT2GT1KSMOC3041220V圖圖 4-11 雙雙向向晶晶閘閘管管輸輸出出驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)電電路路RLDi圖圖 雙向晶閘管輸出驅(qū)動(dòng)電路雙向晶閘管輸出驅(qū)動(dòng)電路 4.3.4 4.3.4 固態(tài)繼電器驅(qū)動(dòng)

12、電路固態(tài)繼電器驅(qū)動(dòng)電路固態(tài)繼電器固態(tài)繼電器SSRSSRSolid State RelaySolid State Relay）是一種新型的無）是一種新型的無觸點(diǎn)開觸點(diǎn)開關(guān)的電子繼電器，它利用電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)了控制關(guān)的電子繼電器，它利用電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)了控制回路與負(fù)載回路之間的回路與負(fù)載回路之間的電隔離和信號(hào)耦合，而且沒有電隔離和信號(hào)耦合，而且沒有任何可動(dòng)部件或觸點(diǎn)，卻能實(shí)現(xiàn)電磁繼任何可動(dòng)部件或觸點(diǎn)，卻能實(shí)現(xiàn)電磁繼電器的功能。電器的功能。優(yōu)點(diǎn)體積小、開關(guān)速度快、無機(jī)械噪聲、無抖動(dòng)和回優(yōu)點(diǎn)體積小、開關(guān)速度快、無機(jī)械噪聲、無抖動(dòng)和回 跳、壽命長(zhǎng)。跳、壽命長(zhǎng)。6047cVLRRSS_圖 4-13固態(tài)繼電器輸出驅(qū)

13、動(dòng)電路交流電源+Di常用的固態(tài)繼電器驅(qū)動(dòng)電路常用的固態(tài)繼電器驅(qū)動(dòng)電路總線接口邏輯I/O功能邏輯I/O電氣接口輸入片址 譯碼圖 4-14 數(shù)字量I/O模板結(jié)構(gòu)框圖基址譯碼輸出片址 譯碼 數(shù)據(jù)緩沖器輸出片址輸入片址 輸入緩沖器 輸出緩沖器來自外部設(shè)備 去外部設(shè)備輸入調(diào)理電路輸出驅(qū)動(dòng)電路基址A2A0A7A3D7D0IOW PC總線NEAIOR4.4 DI/DO4.4 DI/DO模板模板 思考題思考題 1. 1. 畫圖分析說明三極管型光電耦合隔離器的工作原理。畫圖分析說明三極管型光電耦合隔離器的工作原理。2. 2. 分析說明光耦隔離器的兩種特性及其隔離電磁干擾的作用機(jī)理。分析說明光耦隔離器的兩種特性及其隔離電磁干擾的作用機(jī)理。3. 3. 結(jié)合圖結(jié)合圖 4-4 4-4，簡(jiǎn)述信號(hào)調(diào)理電路的構(gòu)成及其各元器件的作用。，簡(jiǎn)述信號(hào)調(diào)理電路的構(gòu)成及其各元器件的作用。4. 4. 分析說明圖分析說明圖 4-5 4-5脈沖計(jì)數(shù)電路的工作過程及其用途。脈沖計(jì)數(shù)電路的工作過程及其用途。5. 5. 簡(jiǎn)述數(shù)字量輸出通道的功能及其常用的輸出驅(qū)動(dòng)電