開關(guān)量信號的輸入輸出

1、第四章第四章 開關(guān)信號的輸入開關(guān)信號的輸入/ /輸出輸出 1 1開關(guān)和開關(guān)量信號的區(qū)別？開關(guān)和開關(guān)量信號的區(qū)別？ 開關(guān)是一種有二個可選擇的、有固定位置的裝置，主要用于向單片機(jī)輸入電平信號。開關(guān)量信號就是通過撥動開關(guān)的位置，使單片機(jī)得到的一個固定不變的電平信號。在智能儀器中用于向單片機(jī)輸入控制命令或數(shù)據(jù)，開關(guān)信號可以通過機(jī)械式開關(guān)、電子式開關(guān)、溫度開關(guān)等方式產(chǎn)生。 2開關(guān)量信號的特點是什么？開關(guān)量信號的特點是什么？ 只有開和關(guān)、通和斷、高電平和低電平兩種狀態(tài)的信號叫開關(guān)量信號，在智能儀器的電子電路中，通常用二進(jìn)制數(shù)0和1來表示。 智能儀器原理與設(shè)計智能儀器原理與設(shè)計-第第4章章 開關(guān)量信號的輸入

2、輸出開關(guān)量信號的輸入輸出3開關(guān)量信號的作用？開關(guān)量信號的作用？ 開關(guān)量輸入、輸出部分是智能儀器與外部設(shè)備的聯(lián)系部件，智能儀器通過接受來自外部設(shè)備的開關(guān)量輸入號和向外部設(shè)備發(fā)送開關(guān)量信號，實現(xiàn)對外部設(shè)備狀態(tài)的檢測、識別和對外部執(zhí)行元器件的驅(qū)動和控制。4常見電子開關(guān)都有哪些？常見電子開關(guān)都有哪些？ 常見電子開關(guān)有：扳鍵開關(guān)、BCD碼拔盤開關(guān)、磁性開關(guān)、光敏器件開關(guān)（光電開關(guān)、光纖開關(guān)等）、溫度超限開關(guān)。5.電子開關(guān)的缺點是什么？如何解決該缺點？電子開關(guān)的缺點是什么？如何解決該缺點？ 由于外部裝置輸入的開關(guān)量信號的形式一般是電壓、電流和開關(guān)的觸點，這些信號經(jīng)常會產(chǎn)生瞬時高壓、過電流或接觸抖動等現(xiàn)象。

3、因此為使信號安全可靠，在輸入到單片機(jī)之前必須接入信號輸人電氣接口電路，對外部的輸入信號進(jìn)行濾波、電平轉(zhuǎn)換和隔離保護(hù)等.智能儀器原理與設(shè)計智能儀器原理與設(shè)計-第第4章章 開關(guān)量信號的輸入輸出開關(guān)量信號的輸入輸出 外界的開關(guān)量信號在一般情況下可直接連入以單片機(jī)為核心的智能儀器中。但當(dāng)外界的開關(guān)量信號的電平幅度與單片機(jī)外界的開關(guān)量信號的電平幅度與單片機(jī)IO端口的信號電平不相符時端口的信號電平不相符時（由于這些電平信號功率有限，加上外界還存在各種干擾和影響），應(yīng)在電平轉(zhuǎn)換電平轉(zhuǎn)換后(采用各種緩沖、放大、隔離和驅(qū)動電路等措施），再輸入到單片機(jī)的IO端口上。智能儀器原理與設(shè)計智能儀器原理與設(shè)計-第第4章章

4、 開關(guān)量信號的輸入輸出開關(guān)量信號的輸入輸出4.14.1開關(guān)量信號的輸入開關(guān)量信號的輸入 開關(guān)量信號和單片機(jī)的電氣接口有TTL電平、電平、CMOS電平電平、非標(biāo)準(zhǔn)電平、開關(guān)或繼電器的觸點等，請說請說明明TTL電平和電平和CMOS電平的特征？電平的特征？ TTL電平（晶體管-晶體管邏輯電平）,通常數(shù)據(jù)表示采用二進(jìn)制規(guī)定，+5V等價于邏輯“1”，0V等價于邏輯“0”， 這是計算機(jī)處理器控制的設(shè)備內(nèi)部各部分之間通信的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。TTL輸出高電平2.4V，輸出低電平0.4V。TTL電路的速度快，傳輸延遲時間短(5-10ns)，但是功耗大。CMOS電平：CMOS電平+12V等價于邏輯“1”，0V等價于邏輯“

5、0”， COMS電路速度慢，傳輸延遲時間長(25-50ns),但功耗低。 5V的電平不能觸發(fā)CMOS電路，12V的電平會損壞TTL電路，因此不能互相兼容匹配智能儀器原理與設(shè)計智能儀器原理與設(shè)計-第第4章章 開關(guān)量信號的輸入輸出開關(guān)量信號的輸入輸出7474系列芯片的特征，類別功能和區(qū)別系列芯片的特征，類別功能和區(qū)別 在外設(shè)接口電路中，經(jīng)常需要對傳輸過程中的信息進(jìn)行放大、隔離以及鎖存，能實現(xiàn)上述功能的接口芯片最簡單的就是緩沖器、數(shù)據(jù)收發(fā)器和鎖存器。 74系列器件是一種中小規(guī)模TTL集成電路芯片，這是一種低成本、工業(yè)和民用產(chǎn)品，工作溫度為070，以功耗和速度分類有如下幾類，對于相同編號（XXX）、不

6、同類型的芯片，其邏輯功能完全一樣。（1）74 X X X標(biāo)準(zhǔn)TTL；（2）74LX X X低功耗TTL；（3）74SX X X肖特基型TTL；（4）74LSX X X低功耗肖特基型TTL；（5）74ALSX X X高性能型TTL；（6）74FX X X高速型TTL。智能儀器原理與設(shè)計智能儀器原理與設(shè)計-第第4章章 開關(guān)量信號的輸入輸出開關(guān)量信號的輸入輸出 74LS244是一種三態(tài)輸出的八位緩沖器，該緩沖器有8個輸入端，分為兩路1A11A4，2A12A4，同時8個輸出端，也分為兩路1Y11Y4，2Y12Y4，分別由2個門控信號1G和2G控制，當(dāng)記為低電平時，1Y11Y4的電平與1A11A4的電平

7、相同，即輸出反映輸入電平的高低；同樣，當(dāng)2G為低電平時，2Y12Y4的電平與2A12A4的電平和同。而當(dāng)1G（或2G）為高電平時，輸出1A11A4（或2A12A4）為高阻態(tài)。經(jīng)74LS244緩沖后，輸入信號被驅(qū)動，輸出信號的驅(qū)動能力加大了。4LS244緩沖器主要用于三態(tài)輸出的存儲地址驅(qū)動器、時鐘驅(qū)動器和總線定向接收器和定向發(fā)送器等。 74LS245是一種三態(tài)輸出的8總線收發(fā)器，該收發(fā)器有16個雙向傳送的數(shù)據(jù)端，即A1A8，B1B8，另有兩個控制端使能端G，方向控制端DIR，74LS245通常用于數(shù)據(jù)的雙向傳送、緩沖和驅(qū)動。 74LS06：六高壓輸出反相緩沖器/驅(qū)動器。智能儀器原理與設(shè)計智能儀器

8、原理與設(shè)計-第第4章章 開關(guān)量信號的輸入輸出開關(guān)量信號的輸入輸出 74LS273是帶公共時鐘復(fù)位八路觸發(fā)器；74LS373是三態(tài)同相八路鎖存器；273與373的引腳排列是相同的,唯一的差別是兩者1、11腳的功能不同。 74LS273 1腳是復(fù)位CLR,低電平有效,當(dāng)1腳是低電平時,輸出腳全部輸出0,即全部復(fù)位 ；當(dāng)1腳為高電平時,11(CLK)腳是鎖存控制端,并且是上升沿觸發(fā)鎖存,當(dāng)11腳有一個上升沿,立即鎖存輸入腳的電平狀態(tài),并且立即呈現(xiàn)在在輸出腳 上。 74LS373 1腳是輸出使能(OE),是低電平有效,當(dāng)1腳是高電平時,不管輸入如何,也不 管11腳(鎖存控制端,G)如何,輸出全部呈現(xiàn)高

9、阻狀態(tài)(或者叫浮空狀態(tài))；當(dāng)1腳是低電平時,只要11腳(鎖存控制端,G)上出現(xiàn)一個下降沿,輸出立即呈現(xiàn)輸入腳的狀態(tài) 。 所以,如果分別用273和373來作為單片機(jī)的地址鎖存器的話,對273來說,1(CLR)腳必須接高電平,ALE信號經(jīng)過反相后接11腳(因為單片機(jī)的ALE信號是以下降沿方式出現(xiàn))；對373來說,1腳接低電平,保證使能,11腳直接接單片機(jī)的ALE信號 。智能儀器原理與設(shè)計智能儀器原理與設(shè)計-第第4章章 開關(guān)量信號的輸入輸出開關(guān)量信號的輸入輸出 開關(guān)量輸入通道通常由單片機(jī)(接受和處理開關(guān)信號)、信號輸入調(diào)理電氣接口（信號濾波電平轉(zhuǎn)換、隔離保護(hù)等）、信號輸入緩沖器（緩沖和選通外部輸入信

10、號）、輸入輸出地址譯碼器（將外部開關(guān)信號轉(zhuǎn)換為0，1信號）和讀寫控制電路（外部輸入信號的讀寫控制）組成。 圖4-1 開關(guān)量信號輸入通道結(jié)構(gòu)智能儀器原理與設(shè)計智能儀器原理與設(shè)計-第第4章章 開關(guān)量信號的輸入輸出開關(guān)量信號的輸入輸出圖4-2 扳鍵開關(guān)與單片機(jī)的接口電路 圖中， 扳鍵開關(guān)將高電平或低電平經(jīng)單片機(jī)的IO引腳輸入緩沖器74LS244，74LS244的數(shù)據(jù)輸入端與單片機(jī)89C51的P0口相連接，用于8位數(shù)據(jù)的傳送，89C51的P1.7和/RD作為74LS244的選通信號 。當(dāng)扳鍵開關(guān)合上時，將向P0口的相應(yīng)引腳送入低電平；反之，當(dāng)開關(guān)打開時，將向P0口送入高電平。 1 扳鍵開關(guān)與單片機(jī)的接

11、口電路扳鍵開關(guān)與單片機(jī)的接口電路 智能儀器原理與設(shè)計智能儀器原理與設(shè)計-第第4章章 開關(guān)量信號的輸入輸出開關(guān)量信號的輸入輸出 軟件上，采用了JC指令逐個移位順序判別方法編程和用CJNE指令采取字節(jié)比較的判斷方法編程?？刂妻D(zhuǎn)移類指令的本質(zhì)是改變程序計數(shù)器PC的內(nèi)容，從而改變程序的執(zhí)行方向。以下是本節(jié)用到的MS51匯編語言指令介紹：MOVX：外部數(shù)據(jù)傳送指令；外部RAM只能通過累加器A進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。累加器A與外部RAM之間傳送數(shù)據(jù)時只能間接尋址方式，間接尋址寄存器為DPTR，R0，R1；RET：子程序返回指令JC：有進(jìn)位時轉(zhuǎn)移指令RLC：循環(huán)左移指令CPL：按位取反指令LJMP addr16：程序

12、跳轉(zhuǎn)到地址為addr16開始的地方執(zhí)行CJNE A,#data,rel：若A#data, 則PCPC+rel，否則順序執(zhí)行；若 A#data，則CY=1，否則CY=0（以上指令結(jié)果影響程序狀態(tài)字寄存器PSW的CY標(biāo)志）智能儀器原理與設(shè)計智能儀器原理與設(shè)計-第第4章章 開關(guān)量信號的輸入輸出開關(guān)量信號的輸入輸出2 BCD碼拔盤開關(guān)與單片機(jī)的接口電路碼拔盤開關(guān)與單片機(jī)的接口電路 圖4-3 BCD碼拔開關(guān)與單片機(jī)的接口電路 在智能儀器應(yīng)用中，經(jīng)常需要輸入少量的控制參數(shù)和數(shù)據(jù)，有時可采用BCD碼撥盤開作為輸入設(shè)備。BCD碼撥盤開關(guān)0-9十個位置，設(shè)置時可以通過撥動表面的齒輪圓盤調(diào)到所需位置，每個位置對應(yīng)

13、一個數(shù)字指示。一個BCD碼撥盤開關(guān)可以輸入1位十進(jìn)制數(shù)。如果需2位十進(jìn)制數(shù)據(jù)，則需要兩個BCD碼撥盤開關(guān)。BCD碼撥盤開關(guān)與單片機(jī)的接口如左圖所示智能儀器原理與設(shè)計智能儀器原理與設(shè)計-第第4章章 開關(guān)量信號的輸入輸出開關(guān)量信號的輸入輸出 圖4-3中，撥盤開關(guān)的控制引腳A接+5V，4位數(shù)據(jù)線分別通過電阻接地，再與4位并行輸入線相連，BCD碼撥盤開關(guān)處于某個位置時，就是撥盤開關(guān)所指示的BCD碼。 當(dāng)80C51單片機(jī)的P0口總線負(fù)載達(dá)到或超過P0最大負(fù)載能力時，必須接入74LS245等總線驅(qū)動器。當(dāng)片選端/G低電平有效時，DIR=“0”，接收信號；DIR=“1”，發(fā)送信號；當(dāng)/G為高電平時，A、B均

14、為高阻態(tài)。這樣，通過74LS245緩沖驅(qū)動器將2位十進(jìn)制數(shù)輸入單片機(jī)。智能儀器原理與設(shè)計智能儀器原理與設(shè)計-第第4章章 開關(guān)量信號的輸入輸出開關(guān)量信號的輸入輸出3 磁性開關(guān)與單片機(jī)的接口電路磁性開關(guān)與單片機(jī)的接口電路 磁性開關(guān)一般由霍爾元磁性開關(guān)一般由霍爾元件型、干簧管型等，常用于件型、干簧管型等，常用于監(jiān)測門窗是否打開及各種脈監(jiān)測門窗是否打開及各種脈沖式水表氣表。此時，需在沖式水表氣表。此時，需在普通轉(zhuǎn)盤計數(shù)的儀表中加裝普通轉(zhuǎn)盤計數(shù)的儀表中加裝霍爾元件和磁鐵，即可構(gòu)成霍爾元件和磁鐵，即可構(gòu)成基于磁電轉(zhuǎn)換技術(shù)的傳感器。基于磁電轉(zhuǎn)換技術(shù)的傳感器。 圖4-4 霍爾元件差動放大電路圖圖4-4所示的電

15、路中，若有磁場作用，則霍爾元件會輸所示的電路中，若有磁場作用，則霍爾元件會輸出出120mV電壓信號，經(jīng)過約電壓信號，經(jīng)過約40倍的差動放大器放大整形后，在倍的差動放大器放大整形后，在Vout上輸出高電平；否則輸出低電平。霍爾元件和運放電路一上輸出高電平；否則輸出低電平?；魻栐瓦\放電路一起，構(gòu)成了開關(guān)型霍爾傳感器，將這個信號輸送到單片機(jī)的起，構(gòu)成了開關(guān)型霍爾傳感器，將這個信號輸送到單片機(jī)的IO口或外部中斷引腳，即可實現(xiàn)霍爾檢測開關(guān)控制口或外部中斷引腳，即可實現(xiàn)霍爾檢測開關(guān)控制 智能儀器原理與設(shè)計智能儀器原理與設(shè)計-第第4章章 開關(guān)量信號的輸入輸出開關(guān)量信號的輸入輸出圖4-4 霍爾元件與單片機(jī)

16、接口若不外加一個固定磁場，而是一個帶永久磁鋼的物體若不外加一個固定磁場，而是一個帶永久磁鋼的物體接近或通過，那么在磁場的作用下，也會改變傳感器的輸接近或通過，那么在磁場的作用下，也會改變傳感器的輸出電平狀態(tài)。因此，當(dāng)有一個金屬物體或帶磁鋼的物體通出電平狀態(tài)。因此，當(dāng)有一個金屬物體或帶磁鋼的物體通過或接近開關(guān)型霍爾傳感器時，會引起輸出電平的變化過或接近開關(guān)型霍爾傳感器時，會引起輸出電平的變化,霍霍爾傳感器的輸出端與單片機(jī)的爾傳感器的輸出端與單片機(jī)的P1.0端口相連接，單片機(jī)就端口相連接，單片機(jī)就會接收到一個開關(guān)信號會接收到一個開關(guān)信號 .在圖中，霍爾傳感在圖中，霍爾傳感器在器在5V5V電壓的作用

17、下，外加一電壓的作用下，外加一個磁場會在霍爾傳感器的個磁場會在霍爾傳感器的3 3端輸端輸出一個電平信號。當(dāng)開關(guān)型霍出一個電平信號。當(dāng)開關(guān)型霍爾傳感器在固定電平的作用下，爾傳感器在固定電平的作用下，若外加一個固定的磁場，則一若外加一個固定的磁場，則一個金屬類物體接近或通過時，個金屬類物體接近或通過時，會改變磁場對傳感器的作用，會改變磁場對傳感器的作用，隨之改變它的輸出電平。隨之改變它的輸出電平。智能儀器原理與設(shè)計智能儀器原理與設(shè)計-第第4章章 開關(guān)量信號的輸入輸出開關(guān)量信號的輸入輸出 光敏器件開關(guān)與單片機(jī)的接口電路光敏器件開關(guān)與單片機(jī)的接口電路 光敏器件是一種將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的器件，主要光敏

18、器件是一種將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的器件，主要有光敏二極管、光敏晶體管和光敏電阻等，具有亮阻低、有光敏二極管、光敏晶體管和光敏電阻等，具有亮阻低、暗阻高的特點。在光的照射下，光敏器件吸收光子能量暗阻高的特點。在光的照射下，光敏器件吸收光子能量產(chǎn)生電流和輸出電壓。產(chǎn)生電流和輸出電壓。圖4- 脈沖電表計數(shù)電路圖圖4-5a中采用光敏二極管將中采用光敏二極管將電度表鋁盤的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換成電度表鋁盤的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換成脈沖數(shù)，光敏管產(chǎn)生的電脈沖數(shù)，光敏管產(chǎn)生的電脈沖輸入到光電耦合隔離脈沖輸入到光電耦合隔離器器01，經(jīng)光電耦合隔離器送，經(jīng)光電耦合隔離器送至至89C2051單片機(jī)的外部中單片機(jī)的外部中斷中進(jìn)行計數(shù)處理。斷中進(jìn)

19、行計數(shù)處理。 智能儀器原理與設(shè)計智能儀器原理與設(shè)計-第第4章章 開關(guān)量信號的輸入輸出開關(guān)量信號的輸入輸出工業(yè)上應(yīng)用很廣泛的是光電傳感器，比如光電計數(shù)開關(guān)、光電工業(yè)上應(yīng)用很廣泛的是光電傳感器，比如光電計數(shù)開關(guān)、光電位置檢測開關(guān)。位置檢測開關(guān)。 圖4-b 光電開關(guān)和單片機(jī)的接口電路圖圖4-5B中的中的D為紅外發(fā)光二極管，為紅外發(fā)光二極管，R1為限流電阻，為限流電阻，T是光電接收三極是光電接收三極管，管，R2為取樣電阻。為取樣電阻。D在在+5V的作的作用下，產(chǎn)生紅外光線，當(dāng)紅外光線用下，產(chǎn)生紅外光線，當(dāng)紅外光線沒有被擋住時，沒有被擋住時，T導(dǎo)通飽和向單片導(dǎo)通飽和向單片機(jī)輸入一個機(jī)輸入一個O電平信號，

20、當(dāng)紅外光電平信號，當(dāng)紅外光線被擋住時，線被擋住時，T截止向截止向CPU輸入一輸入一個個1電平信號。向單片機(jī)輸入開關(guān)電平信號。向單片機(jī)輸入開關(guān)信號信號,就能對紅外光線進(jìn)行控制。就能對紅外光線進(jìn)行控制。根據(jù)發(fā)光二極管與接收三極管的不根據(jù)發(fā)光二極管與接收三極管的不同位置設(shè)計的開關(guān)接口電路，可以同位置設(shè)計的開關(guān)接口電路，可以應(yīng)用于計數(shù)、位置狀態(tài)、轉(zhuǎn)速等多應(yīng)用于計數(shù)、位置狀態(tài)、轉(zhuǎn)速等多方面測試。方面測試。 智能儀器原理與設(shè)計智能儀器原理與設(shè)計-第第4章章 開關(guān)量信號的輸入輸出開關(guān)量信號的輸入輸出圖圖4-5C中，紅外發(fā)光二極中，紅外發(fā)光二極管和紅外接收三極管分別管和紅外接收三極管分別安裝在產(chǎn)品流水線傳送帶

21、安裝在產(chǎn)品流水線傳送帶的二邊，每當(dāng)傳送帶上有的二邊，每當(dāng)傳送帶上有一個產(chǎn)品經(jīng)過，就會遮擋一個產(chǎn)品經(jīng)過，就會遮擋紅外光線一次，使紅外接紅外光線一次，使紅外接收三極管的輸出一個脈沖收三極管的輸出一個脈沖電平信號。單片機(jī)對輸入電平信號。單片機(jī)對輸入的脈沖信號進(jìn)行計數(shù)，就的脈沖信號進(jìn)行計數(shù)，就可以對產(chǎn)品的產(chǎn)量進(jìn)行統(tǒng)可以對產(chǎn)品的產(chǎn)量進(jìn)行統(tǒng)計計 。圖圖4-5C生產(chǎn)線上的產(chǎn)品計數(shù)模型生產(chǎn)線上的產(chǎn)品計數(shù)模型智能儀器原理與設(shè)計智能儀器原理與設(shè)計-第第4章章 開關(guān)量信號的輸入輸出開關(guān)量信號的輸入輸出圖圖4-5D 光電傳感器位置檢測光電傳感器位置檢測 圖圖4-5B中當(dāng)移動的物中當(dāng)移動的物體一旦擋住紅外光線，體一旦擋

22、住紅外光線，紅外接收三極管就會輸紅外接收三極管就會輸出一個脈沖信號。此裝出一個脈沖信號。此裝置可以用來檢測物體的置可以用來檢測物體的有或無，可以作為運動有或無，可以作為運動物體的限位檢測電路，物體的限位檢測電路，可以作為外人侵入的報可以作為外人侵入的報警檢測電路，也可以作警檢測電路，也可以作為自動門的控制電路為自動門的控制電路。智能儀器原理與設(shè)計智能儀器原理與設(shè)計-第第4章章 開關(guān)量信號的輸入輸出開關(guān)量信號的輸入輸出5溫度超限檢測開關(guān)與單片機(jī)的接口溫度超限檢測開關(guān)與單片機(jī)的接口圖圖4-6 溫度超限開關(guān)電路溫度超限開關(guān)電路 一般溫度測量是想得到一般溫度測量是想得到溫度值即模擬量，但也有溫度值即模

23、擬量，但也有很多時候用到開光量。很多時候用到開光量。 熱敏電阻或集成溫度傳熱敏電阻或集成溫度傳感器測量得到設(shè)備的溫度感器測量得到設(shè)備的溫度后，與某一設(shè)定的臨界值后，與某一設(shè)定的臨界值相比較，根據(jù)比較的結(jié)果相比較，根據(jù)比較的結(jié)果輸出高電平或輸出低電平，輸出高電平或輸出低電平，從而實現(xiàn)溫度電子開關(guān)的從而實現(xiàn)溫度電子開關(guān)的方法。方法。智能儀器原理與設(shè)計智能儀器原理與設(shè)計-第第4章章 開關(guān)量信號的輸入輸出開關(guān)量信號的輸入輸出 圖圖4-6中，中，LM35是集成溫度傳感器可提供正是集成溫度傳感器可提供正比于溫度的電流，這樣在比于溫度的電流，這樣在R1兩端可以產(chǎn)生約兩端可以產(chǎn)生約3.2V電壓，該電壓隨溫度的

24、升、降而改變。調(diào)電壓，該電壓隨溫度的升、降而改變。調(diào)節(jié)節(jié)R4電位器到某一特定值時，就可以檢測到溫電位器到某一特定值時，就可以檢測到溫度高于或低于對應(yīng)于度高于或低于對應(yīng)于R4的臨界溫度信號。信號的臨界溫度信號。信號經(jīng)過經(jīng)過LM339比較器比較，即可輸出比較器比較，即可輸出TTL電平開電平開關(guān)信號。將這個信號輸送到單片機(jī)的關(guān)信號。將這個信號輸送到單片機(jī)的IO口或口或外部中斷引腳處理，即可實現(xiàn)溫度超限控制。外部中斷引腳處理，即可實現(xiàn)溫度超限控制。 智能儀器原理與設(shè)計智能儀器原理與設(shè)計-第第4章章 開關(guān)量信號的輸入輸出開關(guān)量信號的輸入輸出4.2 開關(guān)量信號的輸出開關(guān)量信號的輸出 開關(guān)量輸出是數(shù)字化驅(qū)動

25、輸出的一種方式，可通過控制開關(guān)量輸出是數(shù)字化驅(qū)動輸出的一種方式，可通過控制外部對象處于外部對象處于“開開”或或“關(guān)關(guān)”狀態(tài)的時間來達(dá)到運行控制的狀態(tài)的時間來達(dá)到運行控制的目的。開關(guān)量輸出通道主要由目的。開關(guān)量輸出通道主要由鎖存器、輸出驅(qū)動器和地址譯鎖存器、輸出驅(qū)動器和地址譯碼器碼器等電路組成。等電路組成。當(dāng)對外部設(shè)備進(jìn)行控制時，當(dāng)對外部設(shè)備進(jìn)行控制時，控制狀態(tài)一般需要保持到下控制狀態(tài)一般需要保持到下一個新狀態(tài)值給出為止，可一個新狀態(tài)值給出為止，可以采用以采用74LS273、74LS373等等器件作開關(guān)量信號鎖存器。器件作開關(guān)量信號鎖存器。由于被控設(shè)備需要一定的電由于被控設(shè)備需要一定的電壓和電流

26、，鎖存器的驅(qū)動能壓和電流，鎖存器的驅(qū)動能力有限，不能直接驅(qū)動被控力有限，不能直接驅(qū)動被控設(shè)備，因此，在鎖存器后級設(shè)備，因此，在鎖存器后級必須配接有足夠驅(qū)動能力的必須配接有足夠驅(qū)動能力的輸出驅(qū)動電路。輸出驅(qū)動電路。智能儀器原理與設(shè)計智能儀器原理與設(shè)計-第第4章章 開關(guān)量信號的輸入輸出開關(guān)量信號的輸入輸出 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，常常會遇到外界強(qiáng)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，常常會遇到外界強(qiáng)電磁的干擾和工頻電壓信號的串?dāng)_，導(dǎo)致電磁的干擾和工頻電壓信號的串?dāng)_，導(dǎo)致系統(tǒng)工作不穩(wěn)定。為了消除干擾，使系統(tǒng)系統(tǒng)工作不穩(wěn)定。為了消除干擾，使系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，一般需要采用工作穩(wěn)定可靠，一般需要采用通道隔離技通道隔離技術(shù)術(shù)，把單片

27、機(jī)系統(tǒng)與干擾源隔開。輸出通，把單片機(jī)系統(tǒng)與干擾源隔開。輸出通道的這種隔離常用道的這種隔離常用光電耦合器件光電耦合器件來實現(xiàn)。來實現(xiàn)。 智能儀器原理與設(shè)計智能儀器原理與設(shè)計-第第4章章 開關(guān)量信號的輸入輸出開關(guān)量信號的輸入輸出圖4-9 三極管驅(qū)動接口電路小功率直流負(fù)載類型小功率直流負(fù)載類型:發(fā)光二極管、發(fā)光二極管、LED數(shù)碼顯示數(shù)碼顯示器、小功率繼電器和晶閘管等器、小功率繼電器和晶閘管等,驅(qū)動電流為驅(qū)動電流為540 mA,通常采用小功率三極管、集成電路作驅(qū)動電路。通常采用小功率三極管、集成電路作驅(qū)動電路。圖圖4-9中，中，9013三極管三極管做開關(guān)用，驅(qū)動電流做開關(guān)用，驅(qū)動電流100MA，可驅(qū)動

28、負(fù)載電，可驅(qū)動負(fù)載電流不大元器件流不大元器件 。智能儀器原理與設(shè)計智能儀器原理與設(shè)計-第第4章章 開關(guān)量信號的輸入輸出開關(guān)量信號的輸入輸出圖4-10 75451驅(qū)動器接口電路智能儀器原理與設(shè)計智能儀器原理與設(shè)計-第第4章章 開關(guān)量信號的輸入輸出開關(guān)量信號的輸入輸出圖4-11雙向晶閘管驅(qū)動器接口電路 圖圖4-11中，單片機(jī)通過中，單片機(jī)通過MOC3041光隔離器件光隔離器件和雙向晶閘管和雙向晶閘管VT(如如BTAl2)驅(qū)動交流負(fù)載驅(qū)動交流負(fù)載K。這。這里晶閘管只工作在導(dǎo)通或截止?fàn)顟B(tài)。選擇晶閘管里晶閘管只工作在導(dǎo)通或截止?fàn)顟B(tài)。選擇晶閘管時，其額定電流和額定電壓必須是交流負(fù)載線圈時，其額定電流和額定

29、電壓必須是交流負(fù)載線圈工作電流的工作電流的3倍以上。倍以上。智能儀器原理與設(shè)計智能儀器原理與設(shè)計-第第4章章 開關(guān)量信號的輸入輸出開關(guān)量信號的輸入輸出 驅(qū)動功率較大的繼電器和電磁開關(guān)等控制驅(qū)動功率較大的繼電器和電磁開關(guān)等控制對象時，驅(qū)動電流要求達(dá)到對象時，驅(qū)動電流要求達(dá)到50500mA, 可采可采用達(dá)林頓管、中功率三極管來驅(qū)動。對達(dá)林用達(dá)林頓管、中功率三極管來驅(qū)動。對達(dá)林頓管，其特點是高輸入阻抗、極高的增益和頓管，其特點是高輸入阻抗、極高的增益和大功率出，只需較小的輸入電流就能獲得較大功率出，只需較小的輸入電流就能獲得較大的輸出功率大的輸出功率,常用的達(dá)林頓管有常用的達(dá)林頓管有MCl412、M

30、Cl413和和MCl416,其集電極電流可達(dá)其集電極電流可達(dá)500mA，輸出端的耐壓可達(dá)輸出端的耐壓可達(dá)10OV，很適合驅(qū)動繼電器，很適合驅(qū)動繼電器或接觸器?；蚪佑|器。 智能儀器原理與設(shè)計智能儀器原理與設(shè)計-第第4章章 開關(guān)量信號的輸入輸出開關(guān)量信號的輸入輸出 固體繼電器固體繼電器(SSR)是一種采用固體元件組是一種采用固體元件組裝而成的新型電子繼電器，其輸入端輸入控裝而成的新型電子繼電器，其輸入端輸入控制電流較小，只要用制電流較小，只要用TTL、HTL或或CMOS集集成器件或晶體三極管就可以直接驅(qū)動。成器件或晶體三極管就可以直接驅(qū)動。固體固體繼電器繼電器(SSR)內(nèi)含晶體管或晶閘管輸出驅(qū)動，

31、內(nèi)含晶體管或晶閘管輸出驅(qū)動，特別適用于控制大功率設(shè)備的場合。特別適用于控制大功率設(shè)備的場合。 優(yōu)勢：優(yōu)勢：無觸點接觸控制無觸點接觸控制 ； 無機(jī)械觸點噪聲不會產(chǎn)生抖動和回跳無機(jī)械觸點噪聲不會產(chǎn)生抖動和回跳 開關(guān)速度快，體積小，質(zhì)量輕，壽命長開關(guān)速度快，體積小，質(zhì)量輕，壽命長 智能儀器原理與設(shè)計智能儀器原理與設(shè)計-第第4章章 開關(guān)量信號的輸入輸出開關(guān)量信號的輸入輸出類型類型1：直流固體繼電器（：直流固體繼電器（DC-SSR） 輸入端驅(qū)動：輸入端驅(qū)動：光電耦合電路，采用邏輯門光電耦合電路，采用邏輯門電路或三極管直接驅(qū)動電路或三極管直接驅(qū)動 驅(qū)動電流：驅(qū)動電流：330 mA，輸入電壓：輸入電壓：53

32、0V。輸出電壓：輸出電壓：30180V輸出控制類型輸出控制類型：晶體管型。：晶體管型。應(yīng)用場合：應(yīng)用場合：直流大功率控制場合直流大功率控制場合注意：注意：當(dāng)控制感性負(fù)載時，要加保護(hù)二極當(dāng)控制感性負(fù)載時，要加保護(hù)二極管，以防止管，以防止DCSSR因突然截止產(chǎn)生的高因突然截止產(chǎn)生的高電壓而損壞繼電器。電壓而損壞繼電器。智能儀器原理與設(shè)計智能儀器原理與設(shè)計-第第4章章 開關(guān)量信號的輸入輸出開關(guān)量信號的輸入輸出類型：交流固體繼電器（類型：交流固體繼電器（C-SSR） 過零型過零型ACSSR：影響因素：影響因素：負(fù)載電源電壓的相位負(fù)載電源電壓的相位首先首先：輸入控制信號有效（或無效）：輸入控制信號有效（或無效）其次其次：負(fù)載電源電壓過零：負(fù)載電源電壓過零結(jié)果結(jié)果：接通輸出端的負(fù)載電源（或關(guān)斷）：接通輸出端的負(fù)載電源（或關(guān)斷）非過零型非過零型ACSSR：輸入控制信號有效（無效），立即接通（關(guān)斷）輸入控制信號有效（無效），立即接通（關(guān)斷）輸出端的負(fù)載電源輸出端的負(fù)載電源智能儀器原理與設(shè)計智能儀器原理與設(shè)計-第第4章章 開關(guān)量信號的輸入輸出開關(guān)量信號的輸入輸出補(bǔ)充補(bǔ)充總結(jié)弱電控制強(qiáng)電的方法和抗干擾措施?？偨Y(jié)弱電控制強(qiáng)電的方法和抗干擾措施。 1）PLC很簡單，如果工作模式很簡單可以用數(shù)很簡單，如果工作模式很簡單可以用數(shù)字電路實現(xiàn)字電路實現(xiàn) 2）固態(tài)繼電器）固態(tài)繼電器+接觸器等接觸器等 3） 可控硅