第5章+輸出通道技術(shù)課件

1、第五章 輸出通道技術(shù)o 主要內(nèi)容 n 5.1 輸出通道基本結(jié)構(gòu) n 5.2 輸出接口隔離技術(shù)n 5.3 繼電器輸出驅(qū)動(dòng)技術(shù)n 5.4 輸出顯示技術(shù)n 5.5 模擬儀表驅(qū)動(dòng)技術(shù) 輸出通道技術(shù)n 5.6 語(yǔ)音技術(shù)n 5.7 步進(jìn)電機(jī)控制技術(shù)n 5.8 直流伺服電機(jī)n 5.9 微型打印機(jī)n 5.10 水阻極板控制輸出電路實(shí)例5.1 輸出通道基本結(jié)構(gòu)o 主要內(nèi)容n 5.1.1 結(jié)構(gòu)n 5.1.2 各結(jié)構(gòu)應(yīng)用舉例輸出通道基本結(jié)構(gòu)o 單片機(jī)開(kāi)關(guān)量光耦隔離功放開(kāi)關(guān)量控制裝置(開(kāi)關(guān)量控制照明燈)o 單片機(jī)數(shù)字量光耦隔離D/A模擬控制裝置(模擬量驅(qū)動(dòng)的各種模擬儀表)o 單片機(jī)數(shù)字量光耦隔離數(shù)字量調(diào)節(jié)數(shù)字量控制裝

2、置(為其他的數(shù)字（智能）設(shè)備提供的數(shù)字信息)輸出通道基本結(jié)構(gòu)o 單片機(jī)頻率量光耦隔離F/V功放模擬控制裝置(用PWM或HSO口驅(qū)動(dòng)模擬儀表)o 單片機(jī)頻率量光耦隔離頻率信號(hào)調(diào)節(jié)頻率調(diào)節(jié)系統(tǒng)(變頻調(diào)速器)5.2 輸出接口隔離技術(shù)o主要內(nèi)容n 5.2.1正向驅(qū)動(dòng)n 5.2.2反向驅(qū)動(dòng)（輸出為0C門）5.2.1正向驅(qū)動(dòng)正向輸出驅(qū)動(dòng)輸出信號(hào)從光耦“”端加入，要求輸出口具有正向驅(qū)動(dòng)能力光耦接法和前向通道相似，注意原邊和次邊電阻以及前后電平邏輯關(guān)系圖5.1 輸出口正向驅(qū)動(dòng)光耦5.2.1正向驅(qū)動(dòng)正向驅(qū)動(dòng)能力的提供方法（必須有反向吸收能力）上拉電阻提高正向驅(qū)動(dòng)能力正向輸出驅(qū)動(dòng)反向器進(jìn)行反向驅(qū)動(dòng)光耦圖5.3 兩

3、種不同驅(qū)動(dòng)電路的連接圖5.2.2反向驅(qū)動(dòng)（輸出為OC門）內(nèi)置續(xù)流二極管，其K端接電源圖5.4 MC1413/16引腳原理圖5.3 繼電器輸出驅(qū)動(dòng)技術(shù)o主要內(nèi)容n 5.3.1電流和電壓及電器n 5.3.2時(shí)間繼電器n 5.3.3熱（溫度）繼電器n 5.3.4固態(tài)繼電器n 5.3.5晶閘管n 5.3.6繼電器選用及驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)5.3.1電流和電壓及電器o 電流和電壓繼電器屬于常用的電磁繼電器之一。o 銜鐵剛產(chǎn)生吸合動(dòng)作時(shí)加給線圈的最小電壓（或電流）值稱為吸合值；銜鐵剛產(chǎn)生釋放動(dòng)作時(shí)加給線圈的最大電壓（或電流）稱為釋放值。o 欲使繼電器工作，吸合值要總是大于釋放值，也就是說(shuō)繼電器具有持之特性圖5.5

4、 電磁繼電器基本結(jié)構(gòu)1-活動(dòng)觸點(diǎn) 2、3-固定觸點(diǎn)4-鐵心 5-線圈 6-線圈引線7-彈簧 8-非磁性墊片 9-銜鐵 10-鐵軛5.3.2時(shí)間繼電器o 時(shí)間繼電器是在電路中對(duì)動(dòng)作時(shí)間起控制作用的繼電器。按延時(shí)方式可分為通電延時(shí)型和斷電延時(shí)型兩種。o 通電延時(shí)型時(shí)間繼電器獲得輸入信號(hào)后，立即開(kāi)始延時(shí)，延時(shí)完畢后執(zhí)行部分才輸出信號(hào)；輸入信號(hào)消失后，立即恢復(fù)到動(dòng)作前狀態(tài)。o 斷電延時(shí)型繼電器在獲得輸入信號(hào)后，執(zhí)行部分立即輸出信號(hào)，輸入信號(hào)消失后，需延時(shí)時(shí)間t才能恢復(fù)到動(dòng)作前狀態(tài)。5.3.3熱（溫度）繼電器o 熱繼電器是一種通過(guò)電流間接反映被控電器發(fā)熱狀態(tài)的防護(hù)器件。o 熱繼電器中雙金屬片的加熱方式有

5、三種：間接加熱、直接加熱和復(fù)合加熱。圖5.6 熱繼電器的工作原理1-加熱元件 2-雙金屬片 3-扣板 4-壓動(dòng)螺釘5-鎖扣機(jī)構(gòu) 6-支點(diǎn) 7-復(fù)位按鈕8-動(dòng)觸點(diǎn) 9-靜觸點(diǎn)5.3.4固態(tài)繼電器o特點(diǎn)：體積小、對(duì)外界干擾小，能與邏輯電路兼容，抗干擾能力強(qiáng)等。o分類：直流和交流（DC-SSR、AC-SSR）n 直流SSR（原邊和次邊都有方向性，次邊的續(xù)流問(wèn)題）n 交流SSR（次邊無(wú)續(xù)流，注意選取合適的負(fù)載電壓和電流）交流SSRo 隨機(jī)導(dǎo)通型（控制端有了控制信號(hào)、負(fù)載端馬上就通斷）圖5.8 隨機(jī)導(dǎo)通型交流固態(tài)繼電器原理圖交流SSRo 過(guò)零型（有了控制信號(hào)，只有當(dāng)負(fù)載端電壓為0V使才通斷）圖5.9 過(guò)

6、零觸發(fā)型交流固態(tài)繼電器原理圖直流SSR圖5.10 三線制直流固態(tài)繼電器圖5.11 兩線制直流固態(tài)繼電器5.3.5晶閘管o 單向晶閘管n加上Vak不通 有了Vga才會(huì)通 無(wú)Vga有Vak不斷 無(wú)Vak才斷o 可關(guān)斷晶閘管（GTO）n在控制極加正向脈沖電流就導(dǎo)通，加負(fù)向脈沖電流就關(guān)斷o 雙向晶閘管n相當(dāng)于兩個(gè)反向并聯(lián)的單向晶閘管圖5.12 晶閘管的符號(hào)5.3.6繼電器選用及驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)o繼電器的選用原則：n 需根據(jù)需要選用不同組合的常開(kāi)和常閉觸電繼電器n 需要事先確定一次側(cè)所需驅(qū)動(dòng)電壓和電流n 需要考慮二次側(cè)可驅(qū)動(dòng)的電流和電壓n 有些繼電器的一次側(cè)具有方向性，接反無(wú)效n 常閉觸點(diǎn)通常用于連鎖控制5

7、.3.6繼電器選用及驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)圖5.15 繼電器電路連接圖MC1413、16是常用的達(dá)靈頓管式反向驅(qū)動(dòng)器5.4 輸出顯示技術(shù)o主要內(nèi)容n 5.4.1 LED數(shù)碼管定義及掃描方式n 5.4.2 LED顯示器驅(qū)動(dòng)實(shí)例n 5.4.3 FYD12864液晶顯示模塊5.4.1 LED數(shù)碼管定義及掃描方式圖5.17 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖a-共陰極8段數(shù)碼管 b-共陽(yáng)極8段數(shù)碼管c-8段數(shù)碼管顯示5.4.1 LED數(shù)碼管定義及掃描方式o靜態(tài)LED顯示n 各位數(shù)碼管獨(dú)立驅(qū)動(dòng)（實(shí)時(shí)顯 示 ） , 占 用I/O口線多，一個(gè)數(shù)碼管需要一個(gè)8位的并口。圖5.18 LED靜態(tài)驅(qū)動(dòng)電路示意圖5.4.1 LED數(shù)碼管定義及掃描方

8、式動(dòng)態(tài)LED顯示圖5.19 LED動(dòng)態(tài)掃描電路示意圖5.4.2 LED顯示器驅(qū)動(dòng)實(shí)例o Intel 8255擴(kuò)展的LED接口電路圖5.20 8255擴(kuò)展的LED接口電路示意圖新型數(shù)碼驅(qū)動(dòng)芯片MAX7219及應(yīng)用圖5.23 MAX7219顯示驅(qū)動(dòng)器原理圖新型數(shù)碼驅(qū)動(dòng)芯片MAX7219及應(yīng)用o串行數(shù)據(jù)格式表5-1 MAX7219發(fā)送的16位串行數(shù)據(jù)格式D15、D14、D13、D12D11、D10、D9、D8D7、D6、 D5、D4、 D3、D2、 D1、D0任意值（0或1）地址數(shù)據(jù)新型數(shù)碼驅(qū)動(dòng)芯片MAX7219及應(yīng)用數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)序圖（高位在前、低位在后）圖5.22 MAX7219數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)序圖寄存器

9、地址分配及定義定義定義D15-D12D11D10D9D8D7-D0空操作0000DIGIT0(01H）0001顯示的數(shù)字（BCD或BIN碼）DIGIT1(02H)0010顯示的數(shù)字DIGIT7(08H)1000顯示的數(shù)字譯碼模式(09H)1001對(duì)應(yīng)位為0不譯碼1BCD譯碼亮度(0AH)1010031級(jí)亮度軟件可控掃描界限(0BH)101107位數(shù)字可選（從0開(kāi)始）掉電(0CH)1100D0:0SHUTDOWN,1NORMAL OP顯示測(cè)試(0FH)1111D0:0“N-O”,1“TEST”全亮新型數(shù)碼驅(qū)動(dòng)芯片MAX7219及應(yīng)用o寄存器地址分配及定義oBCD譯碼表n “09”“09” “A”

10、“” “B”“E” “C”“H”“D”“L” “E”“P” “F”BLACK（全黑）oB碼方式 直接譯碼方式o小數(shù)點(diǎn)n 無(wú)論是BCD碼還是B碼方式，將顯示數(shù)值A(chǔ)L或上#80H即可（ORB AL, #80H）5.4.3 FYD12864液晶顯示模塊oFYD12864概述o模塊接口o模式選擇o指令說(shuō)明5.5 模擬儀表驅(qū)動(dòng)技術(shù)o主要內(nèi)容n 5.5.1 D/A變換器AD558n 5.5.2 MAX528/529串行D/A變換器5.5.1 D/A變換器AD558通過(guò)此引腳監(jiān)測(cè)反饋此腳接地輸出10V,接輸出時(shí)為2.56V圖5.25 AD558連接圖5.5.2 MAX528/529串行D/A 變換器o 一般

11、說(shuō)明:MAX528帶輸出緩沖器的八路，8位串行D/A轉(zhuǎn)換器o 封裝圖5.26 MAX528/529引腳圖5.6 語(yǔ)音技術(shù)o主要內(nèi)容n 5.6.1 概述n 5.6.2 串行大容量ISD語(yǔ)音芯片的功能原理n 5.6.3 ISD4003系列語(yǔ)音芯片分段錄放功能的開(kāi)發(fā)n 5.6.4 基于PC的ISD語(yǔ)音開(kāi)發(fā)裝置簡(jiǎn)介n 5.6.5 ISD語(yǔ)音芯片的應(yīng)用5.6.1 概述o美國(guó)ISD公司利用本公司的專利“直接模擬存儲(chǔ)技術(shù)”（DAST），把模擬數(shù)據(jù)成功的存入半導(dǎo)體存儲(chǔ)器中。這種突破性的EEPROM存儲(chǔ)方法可以在每次取樣后，將數(shù)據(jù)暫存在取樣保持電路中，并最終將數(shù)據(jù)寫(xiě)入EEPROM存儲(chǔ)單元，而不需要A/D或D/A

12、的轉(zhuǎn)換。5.6.2串行大容量ISD語(yǔ)音芯片的功能原理圖5.27 ISD串行接口產(chǎn)品的基本框圖5.6.3 ISD4003系列語(yǔ)音芯片分段錄放功能的開(kāi)發(fā)oISD4003芯片特點(diǎn)n ISD4003系列工作電壓3V5.5V，單片錄放語(yǔ)音時(shí)間4至8分鐘，音質(zhì)好n 芯片采用CMOS技術(shù)，內(nèi)含振蕩器、濾波器、自動(dòng)靜噪、音頻放大器及高密度多電平閃爍存儲(chǔ)陣列n 能夠非常真實(shí)、自然地再現(xiàn)語(yǔ)音，音樂(lè)、音調(diào)和效果聲n 操作命令通過(guò)串行通信接口（SPI）送入5.6.3 ISD4003系列語(yǔ)音芯片分段錄放功能的開(kāi)發(fā)o SPI接口協(xié)議圖5.28 SPI接口協(xié)議時(shí)序圖ISD串行控制指令表指指令令5 5位位控控制制碼碼 1 1

13、1 1位位地地址址操操作作摘摘要要POWERUP00100上電：等待TPUD后可以工作SET PLAY11100從指定地址放音，后須PLAY繼續(xù)PLAY11110從當(dāng)前地址開(kāi)始放音SET REC10100從指定地址錄音，后須REC繼續(xù)REC10110從當(dāng)前地址開(kāi)始錄音SET MC11101從指定地址快進(jìn)，后須MC繼續(xù)MC11111執(zhí)行快進(jìn)STOP0 x110停止當(dāng)前操作STOP PWRDN0 x01x停止當(dāng)前操作并掉電RINT0 x110讀狀態(tài):OVF和EOM5.6.4 基于PC的ISD語(yǔ)音開(kāi)發(fā)裝置簡(jiǎn)介圖5.29 語(yǔ)音芯片錄/放開(kāi)發(fā)系統(tǒng)5.6.5 ISD語(yǔ)音芯片的應(yīng)用圖5.30 語(yǔ)音芯片ISD

14、4003和語(yǔ)音放大電路3865.7 步進(jìn)電機(jī)控制技術(shù)o主要內(nèi)容n 5.7.1 步進(jìn)電機(jī)的工作原理n 5.7.2 步進(jìn)電機(jī)的方向控制n 5.7.3 步進(jìn)電機(jī)控制的軟件設(shè)計(jì)n 5.7.4 步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)n 5.7.5 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)5.7.1步進(jìn)電機(jī)的工作原理o 設(shè)轉(zhuǎn)子為40個(gè)齒，齒則齒角為360/40=9度o 設(shè)與A相磁極中心對(duì)齊的轉(zhuǎn)子齒為0號(hào)齒o 由于B相磁極與A相磁極相差120度，且120度/9度=13+3/9不為整數(shù)。圖5.34 三項(xiàng)步進(jìn)電機(jī)原理圖5.7.2 步進(jìn)電機(jī)的方向控制o工作方式n 三相單三拍，通電順序?yàn)锳BCAn 三相雙三拍，通電順序?yàn)锳BBCCAABn 三相六拍，通電順序AAB

15、BBCCCAA5.7.3 步進(jìn)電機(jī)控制的軟件設(shè)計(jì)o步進(jìn)電機(jī)控制速度的確定o步進(jìn)電機(jī)步數(shù)的確定n用需要轉(zhuǎn)動(dòng)的角度除以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角即可求得步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步數(shù)o步進(jìn)電機(jī)的變速控制步進(jìn)電機(jī)的變速控制圖5.35 三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制驅(qū)動(dòng)電路5.7.4 步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)o 定子相繞組的供電脈沖頻率n f相=f/No 齒距角t和步距角bn 齒距角 步距角o 轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)向n 轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)角 轉(zhuǎn)向：通電脈沖的順序o 自鎖能力ktZ360NkbZ360kmCZfn60 Nb5.7.5 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)o 基于分立元件的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)n單電壓驅(qū)動(dòng)n雙電壓驅(qū)動(dòng)n高低壓驅(qū)動(dòng)n斬波恒流驅(qū)動(dòng)n調(diào)頻調(diào)壓驅(qū)動(dòng)o 基于集成芯片的驅(qū)

16、動(dòng)電路設(shè)計(jì)nL2975.8 直流伺服電機(jī)o主要內(nèi)容n 5.8.1 直流伺服電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性n 5.8.2 直流伺服電動(dòng)機(jī)接口n 5.8.3 與執(zhí)行機(jī)構(gòu)配用的接口集成電路5.8.1 直流伺服電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性圖5.44 直流伺服電動(dòng)機(jī)的特性a 機(jī)械特性 b 調(diào)節(jié)特性02aaaaeeeTeTURURnTTnTCKK KC C5.8.2 直流伺服電動(dòng)機(jī)接口o 伺服電動(dòng)機(jī)的任務(wù)是按控制要求帶動(dòng)機(jī)械調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)o 電動(dòng)機(jī)是控制回路的一個(gè)組成部分o 伺服電動(dòng)機(jī)應(yīng)按照給定值與實(shí)際值的差來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)械調(diào)整環(huán)節(jié)，使被調(diào)量的實(shí)際值及時(shí)跟隨給定值變化5.8.3 與執(zhí)行機(jī)構(gòu)配用的接口集成電路L293，L293E，L298等圖5.4

17、5 L293控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)示意圖 5.9 微型打印機(jī)o主要內(nèi)容n 5.9.1 TPup-40T串行微型打印機(jī)n 5.9.2 RD-T系列微型打印機(jī)5.9.1 TPup-40T串行微型打印機(jī)o 超小型的臺(tái)式點(diǎn)陣打印機(jī)o 每行打印88點(diǎn)陣字符18個(gè)5 ，打印功能豐富，可打印240個(gè)字符o TPup-40T微型打印機(jī)是使用RS-232串行接口兼容的通用微型打印機(jī)，可以作為各種智能儀器儀表、各種微型計(jì)算機(jī)的打印輸出設(shè)備漢字點(diǎn)陣圖o TAB_CHE: DCB 00H,20H,23H,25H,29H,31H,0E1H,2FHDCB 21H,21H,23H,21H,60H,20H,00H,00HDCB 20H,20H,20H,20H,20H,20H,20H,0FFHDCB 20H,20H,20H,20H,20H,60H,20H,00H ;車注：漢字和各種字符以及數(shù)據(jù)的點(diǎn)陣可以用UCDOS的MKHZ程序獲得。圖5.47 “車”字的點(diǎn)陣圖5.9.2 RD-T系列微型打印機(jī)o 小型的臺(tái)式點(diǎn)陣打印機(jī)o 可打印448個(gè)字符、圖塊及32個(gè)