微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化

1、第一篇:微機(jī)及接口技術(shù) 概述 地址譯碼器、I / O口與CPU的接口 機(jī)電接口 功率接口微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化 概述I / O 口是CPU輸入接口和輸出接口。最簡(jiǎn)單的接口僅僅是連接二個(gè)設(shè)備的一組導(dǎo)線，或是一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)連接件I / O 口可分為簡(jiǎn)單 I / O 口和可編程 I / O 口(又分為并行接口和串行接口) 。常用的簡(jiǎn)單輸入接口有 74 xx 244 、245簡(jiǎn)單輸出接口有 74 xx 273、373 可編程并行接口有 8255、8155 等，可編程串行接口有 8251。微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化 機(jī)電一體化產(chǎn)品基本組成及接口 人機(jī)對(duì)話輸出設(shè)備I / O口 出接口控制輸執(zhí)行元

2、件 微 機(jī)人機(jī)對(duì)話輸入設(shè)備I / O口集接口信息采傳感器機(jī)械分系統(tǒng)人機(jī)接口機(jī)電接口微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化從上圖看出，人機(jī)對(duì)話輸入和輸出設(shè)備沒(méi)有和 CPU 直接連接，而是通過(guò) I / O 口與 CPU 連接在一起 外設(shè)和 CPU 不能直接連接的原因有下面兩個(gè)：人機(jī)對(duì)話設(shè)備和 CPU 的阻抗不匹配；CPU 不能直接控制人機(jī)對(duì)話設(shè)備（鍵盤、LED等）的接通和關(guān)閉。CPU 通過(guò)地址譯碼器、RD和WR等控制 I / O 口的接通和關(guān)閉，從而控制外設(shè)的接通和關(guān)閉。 概述微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化 138 和 139的引腳名稱 地址譯碼器、I / O口與CPU的接口 地址譯碼器與 CPU 的

3、接口微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化 地址譯碼器與 CPU 的接口 微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化 139 的功能表 微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化 138 的 功 能 表 微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化控制微機(jī)8031、地址碼譯碼器、接口芯片與輸入、輸出設(shè)備的連線總圖例一：微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化01000100000按鍵的數(shù)據(jù)微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化100001001001微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化00100100+5V111100000001D7 =1特征位為1D6D5 =00A組工作方式為0D4 =0PA口作輸出D3 =0PC

4、口高四位作輸出D2 =0B組工作方式為0D1=0PB口作輸出D3 =0PC口高四位作輸出00對(duì)8255進(jìn)行預(yù)定義微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化00100100+5V00000000000100數(shù)據(jù)微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化00100100+5V10100000000100數(shù)據(jù)微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化00100100+5V01010000000100數(shù)據(jù)微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化 人機(jī)接口在機(jī)電一體化產(chǎn)品中，常用的輸入設(shè)備有開關(guān)、BCD二十進(jìn)制碼撥盤、鍵盤等；常用的輸出設(shè)備有指示燈、LED（發(fā)光二極管）、液晶顯示器、微型打印機(jī)、CRT（陰極射線管）、揚(yáng)聲器等。人機(jī)接口分為輸

5、入接口和輸出接口。人機(jī)接口有下述二個(gè)特點(diǎn)：專用性。根據(jù)對(duì)人機(jī)接口的專門要求，人機(jī)接口的設(shè)計(jì)方案要根據(jù)產(chǎn)品的要求而定。低速性。外設(shè)的工作速度是較低的，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮微機(jī)與外設(shè)的速度配合，提高制微機(jī)的工作效率 微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化采用8031做控制微機(jī)，通過(guò)簡(jiǎn)單輸入口74LS245設(shè)計(jì)出四位十進(jìn)制輸入、BCD碼輸出的撥盤，若輸入1357這個(gè)數(shù),試畫出接口電路.例二: 撥盤與微機(jī)接口電路圖微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化輸入“1”則 B1 B2 B3 B4分別對(duì)應(yīng)為 0 0 0 1 輸入“3”則 B5 B6 B7 B8分別對(duì)應(yīng)為 0 0 1 1 輸入“5”則 B1 B2 B3 B4分別對(duì)應(yīng)

6、為 0 1 0 1 輸入“7”則 B5 B6 B7 B8分別對(duì)應(yīng)為 0 1 1 1 A0A1A2A3A4A5A6A7WRRDA8A9A10A11A12A13A14A158031Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7ABCG2AG2BG1B1B2B3B4B5B6B7B8A1A2A3A4A5A6A7A8DIR GB1B2B3B4B5B6B7B8A1A2A3A4A5A6A7A8DIR GGNDGNDA8421A8421A8421A8421+5VY1Y2+RD+RD74LS13874LS245()74LS245().微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化 矩陣式鍵盤的結(jié)構(gòu)及接口電路 微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體

7、化（1）LED顯示器的接口設(shè)計(jì) 發(fā)光二極管的接口方法發(fā)光二極管具有體積小、亮度高、壽命長(zhǎng)、價(jià)格低、接口電路簡(jiǎn)單可靠等優(yōu)點(diǎn)。下圖是二個(gè)實(shí)際接口電路。 人機(jī)接口微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化 發(fā)光二極管的接口電路 微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化八段LED顯示器的結(jié)構(gòu)圖及與I / O口的接口電路 人機(jī)接口 八段LED的接口設(shè)計(jì)微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化采用8031做控制機(jī)，要求通過(guò)74LS164串行通訊芯片控制八位LED靜態(tài)顯示器,試畫出接口電路。串行通訊、多位靜態(tài)顯示LED接口電路 微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化共陽(yáng)極微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化 GP16與CPU的接口電路 人機(jī)接

8、口（2）與GP16微型打印機(jī)接口微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化蜂鳴器電路 微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化蜂鳴器音量較小，在噪聲較大的環(huán)境中通常采用揚(yáng)聲器做聲音輸出，揚(yáng)聲器要求以音頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)。以集成電路產(chǎn)生音頻信號(hào)，經(jīng)放大后驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器工作。人機(jī)接口微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化在機(jī)電一體化產(chǎn)品中，被控對(duì)象所需要的驅(qū)動(dòng)功率一般都比較大，而計(jì)算機(jī)發(fā)出的數(shù)字控制信號(hào)或經(jīng)D / A轉(zhuǎn)換后得到的模擬控制信號(hào)的功率都很小，因而必須經(jīng)過(guò)功率放大后才能用來(lái)驅(qū)動(dòng)被控對(duì)象。實(shí)現(xiàn)功率放大的接口電路被稱為功率接口電路。在控制微機(jī)和 功率放大電路之間，人們常常使用光電隔離技術(shù)，下面首先介紹光電隔離器件。 功率接口微

9、機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化1、光電耦合隔離器的結(jié)構(gòu)原理及其隔離電路； 2、數(shù)字量輸入通道中幾種典型電路；3、數(shù)字量輸出通道幾種典型驅(qū)動(dòng)電路；學(xué)習(xí)要點(diǎn)微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化 在微機(jī)控制系統(tǒng)中，除了要處理模擬量信號(hào)以外，還要處理另一類數(shù)字信號(hào)，包括開關(guān)信號(hào)、脈沖信號(hào)。它們是以二進(jìn)制的邏輯“1”和“0”或電平的高和低出現(xiàn)的。如開關(guān)觸點(diǎn)的閉合和斷開，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，晶閘管的通和斷，閥門的打開和關(guān)閉，儀器儀表的 BCD 碼，以及脈沖信號(hào)的計(jì)數(shù)和定時(shí)等等 。引言微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化1 光電耦合隔離技術(shù) 主要知識(shí)點(diǎn) （1） 光電耦合隔離

10、器 （2） 光電耦合隔離電路 微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化光電耦合隔離器按其輸出級(jí)不同可分為三極管型、單向晶閘管型、雙向晶閘管型等幾種，如圖1所示。它們的原理是相同的，即都是通過(guò)電光電這種信號(hào)轉(zhuǎn)換，利用光信號(hào)的傳送不受電磁場(chǎng)的干擾而完成隔離功能的。微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化 現(xiàn)以最簡(jiǎn)單的三極管型光電耦合隔離器為例來(lái)說(shuō)明它的結(jié)構(gòu)原理，如圖 2 所示。 圖2 光電耦合隔離器的結(jié)構(gòu)原理微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化光電耦合隔離器的輸入輸出類似普通三極管的輸入輸出特性，即存在著截止區(qū)、飽和區(qū)與線性區(qū)三部分。利用光耦隔離器的開關(guān)特性（即光敏三極管工作在截止區(qū)、飽和區(qū)），可傳送數(shù)字信號(hào)而隔離電

11、磁干擾，簡(jiǎn)稱對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行隔離。例如在數(shù)字量輸入輸出通道中，以及在模擬量輸入輸出通道中的A/D轉(zhuǎn)換器與CPU或CPU與D/A轉(zhuǎn)換器之間的數(shù)字信號(hào)的耦合傳送，都可用光耦的這種開關(guān)特性對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行隔離。微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化 要注意的是，用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光管的電源與驅(qū)動(dòng)光敏管的電源不應(yīng)是共地的同一個(gè)電源，必須分開單獨(dú)供電，才能有效避免輸出端與輸入端相互間的反饋和干擾.因此，利用光耦隔離器可用來(lái)傳遞信號(hào)而有效地隔離電磁場(chǎng)的電干擾。 為了適應(yīng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的需求，目前已生產(chǎn)出各種集成的多路光耦隔離器，如TLP系列就是常用的一種。微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化 數(shù)字量同相傳遞如圖3（a）所示，光

12、耦的輸入正端接正電源，輸入負(fù)端接到與數(shù)據(jù)總線相連的數(shù)據(jù)緩沖器上，光耦的集電極c端通過(guò)電阻接另一個(gè)正電源，發(fā)射極e端直接接地，光耦輸出端即從集電極c端引出。當(dāng)數(shù)據(jù)線為低電平“0”時(shí)，發(fā)光管導(dǎo)通且發(fā)光，使得光敏管導(dǎo)通，輸出c端接地而獲得低電平“0”；當(dāng)數(shù)據(jù)線為高電平“1”時(shí)，發(fā)光管截止不發(fā)光，則光敏管也截止使輸出c端從電源處獲得高電平“1”。如此，完成了數(shù)字信號(hào)的同相傳遞。2 光電耦合隔離電路 微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化 數(shù)字量反相傳遞如圖3（b）所示，與（a）不同的是光耦的集電極 c 端直接接另一個(gè)正電源，而發(fā)射極 e 端通過(guò)電阻接地，則光耦輸出端從發(fā)射極 e 端引出。從而完成了數(shù)字信號(hào)的

13、反相傳遞。微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化3 數(shù)字量輸入通道主要知識(shí)點(diǎn)（1） 開關(guān)輸入電路 （2） 脈沖計(jì)數(shù)電路 微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化 凡在電路中起到通、斷作用的各種按鈕、觸點(diǎn)、開關(guān)，其端子引出均統(tǒng)稱為開關(guān)信號(hào)。在開關(guān)輸入電路中，主要是考慮信號(hào)調(diào)理技術(shù)，如電平轉(zhuǎn)換，RC濾波，過(guò)電壓保護(hù)，反電壓保護(hù)，光電隔離等。 （1）電平轉(zhuǎn)換是用電阻分壓法把現(xiàn)場(chǎng)的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。 （2）RC濾波是用RC濾波器濾出高頻干擾。 （3）過(guò)電壓保護(hù)是用穩(wěn)壓管和限流電阻作過(guò)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)是串聯(lián)一個(gè)二極管防止反極性電壓輸入。 （5）光電隔

14、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。（1） 開關(guān)輸入電路 微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化 典型的開關(guān)量輸入信號(hào)調(diào)理電路如圖4所示。點(diǎn)劃線右邊是由開關(guān)S與電源組成的外部電路，（a）是直流輸入電路，（b）是交流輸入電路。交流輸入電路比直流輸入電路多一個(gè)降壓電容和整流橋塊，可把高壓交流(如380VAC)變換為低壓直流(如5VDC)。開關(guān)S的狀態(tài)經(jīng)RC濾波、穩(wěn)壓管D1箝位保護(hù)、電阻R2限流、二極管D2防止反極性電壓輸入以及光耦隔離等措施處理后送至輸入緩沖器，主機(jī)通過(guò)執(zhí)行輸入指令便可讀取開關(guān)S的狀態(tài)。比如,當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，輸入回路有電流流過(guò)，光耦中的發(fā)光管發(fā)光，

15、光敏管導(dǎo)通，數(shù)據(jù)線上為低電平，即輸入信號(hào)為“0”對(duì)應(yīng)外電路開關(guān)S的閉合；反之，開關(guān)S斷開，光耦中的發(fā)光管無(wú)電流流過(guò)，光敏管截止，數(shù)據(jù)線上為高電平，即輸入信號(hào)為“1”對(duì)應(yīng)外電路開關(guān)S的斷開。微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化 （2 ） 脈沖計(jì)數(shù)電路 有些用于檢測(cè)流量、轉(zhuǎn)速的傳感器發(fā)出的是脈沖頻率信號(hào)，對(duì)于大量程可以設(shè)計(jì)一種定時(shí)計(jì)數(shù)輸入接口電路，即在一定的采樣時(shí)間內(nèi)統(tǒng)計(jì)輸入的脈沖個(gè)數(shù)，然后根據(jù)傳感器的比例系數(shù)可換算出所檢測(cè)的物理量。微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化 圖5為一種定時(shí)計(jì)數(shù)輸入接口電路，傳感器發(fā)出的脈沖頻率信號(hào)，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的信號(hào)調(diào)理，引到8254芯片的計(jì)數(shù)通道

16、1的CLK1口。8254是具有3個(gè)16位計(jì)數(shù)器通道的可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器。圖中，計(jì)數(shù)通道0工作于模式3，CLK0用于接收系統(tǒng)時(shí)鐘脈沖，OUT0輸出一個(gè)周期為系統(tǒng)時(shí)鐘脈沖N倍（N為通道0的計(jì)數(shù)初值）的連續(xù)方波脈沖，其高、低電平時(shí)段是計(jì)數(shù)通道1的采樣時(shí)間和采樣間隔時(shí)間，分別記為TS、TW；計(jì)數(shù)通道1和2均選為工作模式2，且OUT1串接到CLK2，使兩者構(gòu)成一個(gè)計(jì)數(shù)長(zhǎng)度為232的脈沖計(jì)數(shù)器，以對(duì)TS內(nèi)的輸入脈沖計(jì)數(shù)。 如果獲得TS時(shí)間內(nèi)的輸入脈沖個(gè)數(shù)為n，則單位時(shí)間內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)即脈沖頻率為n/TS，從而可換算出介質(zhì)的流量或電機(jī)的轉(zhuǎn)速值。比如，發(fā)出脈沖頻率信號(hào)的是渦輪流量計(jì)或磁電式速度傳感器，它們的脈

17、沖當(dāng)量(即一個(gè)脈沖相當(dāng)?shù)牧髁炕蜣D(zhuǎn)數(shù))為K，則介質(zhì)的流量或電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)就為n/TSK。微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化4 數(shù)字量輸出通道主要知識(shí)點(diǎn) 引言 （1） 三極管驅(qū)動(dòng)電路 （2） 繼電器驅(qū)動(dòng)電路 （3） 晶閘管驅(qū)動(dòng)電路 （4） 固態(tài)繼電器驅(qū)動(dòng)電路 微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化引言 數(shù)字量輸出通道簡(jiǎn)稱 DO 通道，它的任務(wù)是把計(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(guò)程進(jìn)行控制的數(shù)字驅(qū)動(dòng)信號(hào)。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)成不同的開關(guān)量驅(qū)動(dòng)輸出通道。常用的有三極管輸出驅(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)

18、電路等。微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化 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。（1） 三極管驅(qū)動(dòng)電路微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化1 .普通三極管驅(qū)動(dòng)電路 當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流只有十幾 mA或幾十 mA時(shí)，只要采用一個(gè)普通的功率三極管就能構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路，如圖 6所示。微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化2. 達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)電路 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，輸出電路必須采取多級(jí)放大或提高三極管增益的辦法。達(dá)林頓陣列驅(qū)動(dòng)器是由多對(duì)兩個(gè)三極管組成的達(dá)林頓復(fù)合管構(gòu)成，它具有高輸入阻抗、高增益、輸出功率大及保護(hù)措施完

19、善的特點(diǎn)，同時(shí)多對(duì)復(fù)合管也非常適用于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的多路負(fù)荷。 微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化圖7給出達(dá)林頓陣列驅(qū)動(dòng)器MC1416的結(jié)構(gòu)圖與每對(duì)復(fù)合管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，MC1416內(nèi)含7對(duì)達(dá)林頓復(fù)合管，每個(gè)復(fù)合管的集電極電流可達(dá)500mA，截止時(shí)能承受100V電壓，其輸入輸出端均有箝位二極管，輸出箝位二極管D2抑制高電位上發(fā)生的正向過(guò)沖，D1、D3可抑制低電平上的負(fù)向過(guò)沖。微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化 圖 8為達(dá)林頓陣列驅(qū)動(dòng)中的一路驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng)CPU數(shù)據(jù)線Di 輸出數(shù)字“0”即低電平時(shí)，經(jīng)7406反相鎖存器變?yōu)楦唠娖剑惯_(dá)林頓復(fù)合管導(dǎo)通，產(chǎn)生的幾百毫安集電極電

20、流足以驅(qū)動(dòng)負(fù)載線圈，而且利用復(fù)合管內(nèi)的保護(hù)二極管構(gòu)成了負(fù)荷線圈斷電時(shí)產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)的泄流回路。微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化3. 繼電器驅(qū)動(dòng)電路 電磁繼電器主要由線圈、鐵心、銜鐵和觸點(diǎn)等部件組成，簡(jiǎn)稱為繼電器，它分為電壓繼電器、電流繼電器、中間繼電器等幾種類型。繼電器方式的開關(guān)量輸出是一種最常用的輸出方式，通過(guò)弱電控制外界交流或直流的高電壓、大電流設(shè)備。微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化繼電器原理圖 繼電器驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)要根據(jù)所用繼電器線圈的吸合電壓和電流而定，控制電流一定要大于繼電器的吸合電流才能使繼電器可靠地工作。微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化 常用的繼

21、電器有電壓繼電器、電流繼電器、中間繼電器等幾種類型。由于繼電器線圈需要一定的電流才能動(dòng)作，所以必須采取措施加以驅(qū)動(dòng)。 繼電器的驅(qū)動(dòng)電路 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)要根據(jù)所用繼電器線圈的吸合電壓和電流而定，一定要大于繼電器的吸合電流才能使繼電器可靠地工作。微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化 圖9為經(jīng)光耦隔離器的繼電器輸出驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng)CPU數(shù)據(jù)線Di輸出數(shù)字“1”即高電平時(shí)，經(jīng)7406反相驅(qū)動(dòng)器變?yōu)榈碗娖?，光耦隔離器的發(fā)光二極管導(dǎo)通且發(fā)光，使光敏三極管導(dǎo)通，繼電器線圈KA得電，動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，從而驅(qū)動(dòng)大型負(fù)荷設(shè)備。 由于繼電器線圈是電感性負(fù)載，當(dāng)電路突然關(guān)斷時(shí)，會(huì)出現(xiàn)較高的電感性浪涌電壓，為了保護(hù)驅(qū)動(dòng)器件，應(yīng)在繼

22、電器線圈兩端并聯(lián)一個(gè)阻尼二極管，為電感線圈提供一個(gè)電流泄放回路。 微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化4 晶閘管驅(qū)動(dòng)電路 晶閘管又稱可控硅（SCR），是一種大功率的半導(dǎo)體器件，具有用小功率控制大功率、開關(guān)無(wú)觸點(diǎn)等特點(diǎn)，在交直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、調(diào)功系統(tǒng)、隨動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化 晶閘管是一個(gè)三端器件，其符號(hào)表示如圖4-10所示，（a）為單向晶閘管，有陽(yáng)極A、陰極K、控制極（門極）G三個(gè)極。當(dāng)陽(yáng)、陰極之間加正壓時(shí)，控制極與陰極兩端也施加正壓使控制極電流增大到觸發(fā)電流值時(shí)，晶閘管由截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通；只有在陽(yáng)、陰極間施加反向電壓或陽(yáng)極電流減小到維持電流

23、以下，晶閘管才由導(dǎo)通變?yōu)榻刂?。單向晶閘管具有單向?qū)щ姽δ埽诳刂葡到y(tǒng)中多用于直流大電流場(chǎng)合，也可在交流系統(tǒng)中用于大功率整流回路。圖4-10晶閘管的結(jié)構(gòu)符號(hào)微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化 雙向晶閘管也叫三端雙向可控硅，在結(jié)構(gòu)上相當(dāng)于兩個(gè)單向晶閘管的反向并聯(lián)，但共享一個(gè)控制極，結(jié)構(gòu)如圖（b）所示。當(dāng)兩個(gè)電極T1、T2之間的電壓大于1.5V時(shí)，不論極性如何，便可利用控制極G觸發(fā)電流控制其導(dǎo)通。雙向晶閘管具有雙向?qū)üδ埽虼颂貏e適用于交流大電流場(chǎng)合。微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化 晶閘管常用于高電壓大電流的負(fù)載，不適宜與CPU直接相連，在實(shí)際使用時(shí)要采用隔離措施。

24、圖4-11為經(jīng)光耦隔離的雙向晶閘管輸出驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng)CPU數(shù)據(jù)線Di輸出數(shù)字“1”時(shí)，經(jīng)7406反相變?yōu)榈碗娖?，光耦二極管導(dǎo)通，使光敏晶閘管導(dǎo)通，導(dǎo)通電流再觸發(fā)雙向晶閘管導(dǎo)通，從而驅(qū)動(dòng)大型交流負(fù)荷設(shè)備RL。微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化 5. 固態(tài)繼電器驅(qū)動(dòng)電路 固態(tài)繼電器SSR Solid State Relay是一種新型的無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)的電子繼電器，它利用電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)了控制回路與負(fù)載回路之間的電隔離和信號(hào)耦合，而且沒(méi)有任何可動(dòng)部件或觸點(diǎn)，卻能實(shí)現(xiàn)電磁繼電器的功能，故稱為固態(tài)繼電器。它具有體積小、開關(guān)速度快、無(wú)機(jī)械噪聲、無(wú)抖動(dòng)和回跳、壽命長(zhǎng)等傳統(tǒng)繼電器無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中得到廣泛的

25、應(yīng)用，大有取代電磁繼電器之勢(shì)。微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化 固態(tài)繼電器SSR是一個(gè)四端組件，有兩個(gè)輸入端、兩個(gè)輸出端，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)類似于圖11中的晶閘管輸出驅(qū)動(dòng)電路。圖12所示為其結(jié)構(gòu)原理圖，共由五部分組成。光耦隔離電路的作用是在輸入與輸出之間起信號(hào)傳遞作用，同時(shí)使兩端在電氣上完全隔離；控制觸發(fā)電路是為后級(jí)提供一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，使電子開關(guān)（三極管或晶閘管）能可靠地導(dǎo)通；電子開關(guān)電路用來(lái)接通或關(guān)斷直流或交流負(fù)載電源；吸收保護(hù)電路的功能是為了防止電源的尖峰和浪涌對(duì)開關(guān)電路產(chǎn)生干擾造成開關(guān)的誤動(dòng)作或損害，一般由RC串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和壓敏電阻組成；零壓檢測(cè)電路是為交流型SSR過(guò)零觸發(fā)而設(shè)置的。微機(jī)及其接口技術(shù)6

26、學(xué)時(shí)機(jī)電一體化圖12 SSR結(jié)構(gòu)原理及符號(hào)微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化 SSR的輸入端與晶體管、TTL、CMOS電路兼容，輸出端利用器件內(nèi)的電子開關(guān)來(lái)接通和斷開負(fù)載。工作時(shí)只要在輸入端施加一定的弱電信號(hào)，就可以控制輸出端大電流負(fù)載的通斷。 SSR的輸出端可以是直流也可以是交流，分別稱為直流型SSR和交流型SSR。直流型SSR內(nèi)部的開關(guān)組件為功率三極管，交流型SSR內(nèi)部的開關(guān)組件為雙向晶閘管。而交流型SSR按控制觸發(fā)方式不同又可分為過(guò)零型和移相型兩種，其中應(yīng)用最廣泛的是過(guò)零型。微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化 過(guò)零型交流SSR是指當(dāng)輸入端加入控制信號(hào)后，需等待負(fù)載電源電壓過(guò)零時(shí)，SSR才為導(dǎo)

27、通狀態(tài)；而斷開控制信號(hào)后，也要等待交流電壓過(guò)零時(shí)，SSR才為斷開狀態(tài)。移相型交流SSR的斷開條件同過(guò)零型交流SSR，但其導(dǎo)通條件簡(jiǎn)單，只要加入控制信號(hào)，不管負(fù)載電流相位如何，立即導(dǎo)通。 直流型SSR的輸入控制信號(hào)與輸出完全同步。直流型SSR主要用于直流大功率控制。一般取輸入電壓為4-32V，輸入電流5-10mA。它的輸出端為晶體管輸出，輸出工作電壓為30-180 V。微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化 交流型SSR主要用于交流大功率控制。一般取輸入電壓為4-32V，輸入電流小于500mA。它的輸出端為雙向晶閘管，一般額定電流在1A-10A范圍內(nèi)，電壓多為380V或220V。圖13為一種常用的固態(tài)繼電器驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng)數(shù)據(jù)線Di輸出數(shù)字“0”時(shí)，經(jīng)7406反相變?yōu)楦唠娖?，使NPN型三極管導(dǎo)通, SSR輸入端得電則輸出端接通大型交流負(fù)荷設(shè)備RL。 微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化微機(jī)及其接口技術(shù)6學(xué)時(shí)機(jī)電一體化 當(dāng)然，在實(shí)際使用中，要特別注意固