第5章+輸出通道技術(shù)課件

第五章輸出通道技術(shù)主要內(nèi)容§5.1輸出通道基本結(jié)構(gòu)

§5.2

輸出接口隔離技術(shù)§5.3

繼電器輸出驅(qū)動(dòng)技術(shù)§5.4

輸出顯示技術(shù)§5.5模擬儀表驅(qū)動(dòng)技術(shù)第五章輸出通道技術(shù)主要內(nèi)容輸出通道技術(shù)§5.6語音技術(shù)§5.7步進(jìn)電機(jī)控制技術(shù)§5.8直流伺服電機(jī)§5.9微型打印機(jī)§5.10水阻極板控制輸出電路實(shí)例輸出通道技術(shù)§5.6語音技術(shù)§5.1輸出通道基本結(jié)構(gòu)主要內(nèi)容5.1.1結(jié)構(gòu)5.1.2各結(jié)構(gòu)應(yīng)用舉例§5.1輸出通道基本結(jié)構(gòu)主要內(nèi)容輸出通道基本結(jié)構(gòu)單片機(jī)→開關(guān)量→光耦隔離→功放→開關(guān)量控制裝置(開關(guān)量控制照明燈)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)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)單片機(jī)→開關(guān)量→光耦隔離→功放→開關(guān)量控制裝輸出通道基本結(jié)構(gòu)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)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)輸出通道基本結(jié)構(gòu)§5.2輸出接口隔離技術(shù)主要內(nèi)容5.2.1正向驅(qū)動(dòng)5.2.2反向驅(qū)動(dòng)（輸出為0C門）§5.2輸出接口隔離技術(shù)主要內(nèi)容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)正向輸出驅(qū)動(dòng)輸出信號(hào)從光耦“＋”端加入，要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5.3兩種不同驅(qū)動(dòng)電路的連接圖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5.4MC1413/16引腳原理圖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§5.3繼電器輸出驅(qū)動(dòng)技術(shù)主要內(nèi)容5.3.1電流和電壓及電器5.3.2時(shí)間繼電器5.3.3熱（溫度）繼電器5.3.4固態(tài)繼電器5.3.5晶閘管5.3.6繼電器選用及驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)§5.3繼電器輸出驅(qū)動(dòng)技術(shù)主要內(nèi)容5.3.1電流和電壓及電器電流和電壓繼電器屬于常用的電磁繼電器之一。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。欲使繼電器工作，吸合值要總是大于釋放值，也就是說繼電器具有持之特性圖5.5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5.3.1電流和電壓及電器電流和電壓繼電器屬于常用的電磁繼電5.3.2時(shí)間繼電器時(shí)間繼電器是在電路中對動(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。通電延時(shí)型時(shí)間繼電器獲得輸入信號(hào)后，立即開始延時(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)。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)。5.3.2時(shí)間繼電器時(shí)間繼電器是在電路中對動(dòng)作時(shí)間起控制作用5.3.3熱（溫度）繼電器熱繼電器是一種通過電流間接反映被控電器發(fā)熱狀態(tài)的防護(hù)器件。熱繼電器中雙金屬片的加熱方式有三種：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)5.3.3熱（溫度）繼電器熱繼電器是一種通過電流間接反映被控5.3.4固態(tài)繼電器特點(diǎn)：體積小、對外界干擾小，能與邏輯電路兼容，抗干擾能力強(qiáng)等。分類：直流和交流（DC-SSR、AC-SSR）直流SSR（原邊和次邊都有方向性，次邊的續(xù)流問題）交流SSR（次邊無續(xù)流，注意選取合適的負(fù)載電壓和電流）5.3.4固態(tài)繼電器特點(diǎn)：體積小、對外界干擾小，能與邏輯電路交流SSR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SSR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）交流SSR過零型（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過零觸發(fā)型交流固態(tài)繼電器原理圖交流SSR過零型（有了控制信號(hào)，只有當(dāng)負(fù)載端電壓為0V使才通直流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)繼電器直流SSR圖5.10三線制直流固態(tài)繼電器圖5.11兩線制5.3.5晶閘管單向晶閘管加上Vak不通有了Vga才會(huì)通無Vga有Vak不斷無Vak才斷可關(guān)斷晶閘管（GTO）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)斷雙向晶閘管相當(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)5.3.5晶閘管單向晶閘管圖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)繼電器的選用原則：需根據(jù)需要選用不同組合的常開和常閉觸電繼電器需要事先確定一次側(cè)所需驅(qū)動(dòng)電壓和電流需要考慮二次側(cè)可驅(qū)動(dòng)的電流和電壓有些繼電器的一次側(cè)具有方向性，接反無效常閉觸點(diǎn)通常用于連鎖控制5.3.6繼電器選用及驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)繼電器的選用原則：5.3.6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5.3.6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§5.4輸出顯示技術(shù)主要內(nèi)容5.4.1LED數(shù)碼管定義及掃描方式5.4.2LED顯示器驅(qū)動(dòng)實(shí)例5.4.3FYD12864液晶顯示模塊§5.4輸出顯示技術(shù)主要內(nèi)容5.4.1LED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-共陽極8段數(shù)碼管c-8段數(shù)碼管顯示5.4.1LED數(shù)碼管定義及掃描方式圖5.17數(shù)碼管結(jié)構(gòu)5.4.1LED數(shù)碼管定義及掃描方式靜態(tài)LED顯示各位數(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5.18LED靜態(tài)驅(qū)動(dòng)電路示意圖5.4.1LED數(shù)碼管定義及掃描方式靜態(tài)LED顯示圖5.15.4.1LED數(shù)碼管定義及掃描方式動(dòng)態(tài)LED顯示圖5.19LED動(dòng)態(tài)掃描電路示意圖5.4.1LED數(shù)碼管定義及掃描方式動(dòng)態(tài)LED顯示圖5.15.4.2LED顯示器驅(qū)動(dòng)實(shí)例Intel8255擴(kuò)展的LED接口電路圖5.208255擴(kuò)展的LED接口電路示意圖5.4.2LED顯示器驅(qū)動(dòng)實(shí)例Intel8255擴(kuò)展的L新型數(shù)碼驅(qū)動(dòng)芯片MAX7219及應(yīng)用圖5.23MAX7219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)用圖5.23MAX721新型數(shù)碼驅(qū)動(dòng)芯片MAX7219及應(yīng)用串行數(shù)據(jù)格式表5-1MAX7219發(fā)送的16位串行數(shù)據(jù)格式新型數(shù)碼驅(qū)動(dòng)芯片MAX7219及應(yīng)用串行數(shù)據(jù)格式表5-1M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5.22MAX7219數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)序圖新型數(shù)碼驅(qū)動(dòng)芯片MAX7219及應(yīng)用數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)序圖（高位在前寄存器地址分配及定義寄存器地址分配及定義新型數(shù)碼驅(qū)動(dòng)芯片MAX7219及應(yīng)用寄存器地址分配及定義BCD譯碼表“0～9”→“0～9”

“A”→“－”

“B”→“E”

“C”→“H”

“D”→“L”

“E”→“P”

“F”→BLACK（全黑）B碼方式直接譯碼方式小數(shù)點(diǎn)無論是BCD碼還是B碼方式，將顯示數(shù)值A(chǔ)L或上#80H即可（ORBAL,#80H）新型數(shù)碼驅(qū)動(dòng)芯片MAX7219及應(yīng)用寄存器地址分配及定義5.4.3FYD12864液晶顯示模塊FYD12864概述模塊接口模式選擇指令說明5.4.3FYD12864液晶顯示模塊FYD12864概述§5.5模擬儀表驅(qū)動(dòng)技術(shù)主要內(nèi)容5.5.1D/A變換器AD5585.5.2MAX528/529串行D/A變換器§5.5模擬儀表驅(qū)動(dòng)技術(shù)主要內(nèi)容5.5.1D/A變換器AD558通過此引腳監(jiān)測反饋此腳接地輸出10V,接輸出時(shí)為2.56V圖5.25AD558連接圖5.5.1D/A變換器AD558通過此引腳監(jiān)測反饋此腳接地5.5.2MAX528/529串行D/A變換器一般說明:MAX528帶輸出緩沖器的八路，8位串行D/A轉(zhuǎn)換器封裝圖5.26MAX528/529引腳圖5.5.2MAX528/529串行D/A變換器一般說明:§5.6語音技術(shù)主要內(nèi)容5.6.1概述5.6.2串行大容量ISD語音芯片的功能原理5.6.3ISD4003系列語音芯片分段錄放功能的開發(fā)5.6.4基于PC的ISD語音開發(fā)裝置簡介5.6.5ISD語音芯片的應(yīng)用§5.6語音技術(shù)主要內(nèi)容5.6.1概述美國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)寫入EEPROM存儲(chǔ)單元，而不需要A/D或D/A的轉(zhuǎn)換。5.6.1概述美國ISD公司利用本公司的專利“直接模擬存儲(chǔ)5.6.2串行大容量ISD語音芯片的功能原理圖5.27ISD串行接口產(chǎn)品的基本框圖5.6.2串行大容量ISD語音芯片的功能原理圖5.27IS5.6.3ISD4003系列語音芯片分段錄放功能的開發(fā)ISD4003芯片特點(diǎn)ISD4003系列工作電壓3V～5.5V，單片錄放語音時(shí)間4至8分鐘，音質(zhì)好芯片采用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)陣列能夠非常真實(shí)、自然地再現(xiàn)語音，音樂、音調(diào)和效果聲操作命令通過串行通信接口（SPI）送入5.6.3ISD4003系列語音芯片分段錄放功能的開發(fā)IS5.6.3ISD4003系列語音芯片分段錄放功能的開發(fā)SPI接口協(xié)議圖5.28SPI接口協(xié)議時(shí)序圖5.6.3ISD4003系列語音芯片分段錄放功能的開發(fā)SPISD串行控制指令表ISD串行控制指令表5.6.4基于PC的ISD語音開發(fā)裝置簡介圖5.29語音芯片錄/放開發(fā)系統(tǒng)5.6.4基于PC的ISD語音開發(fā)裝置簡介圖5.29語音5.6.5ISD語音芯片的應(yīng)用圖5.30語音芯片ISD4003和語音放大電路3865.6.5ISD語音芯片的應(yīng)用圖5.30語音芯片ISD4§5.7步進(jìn)電機(jī)控制技術(shù)主要內(nèi)容5.7.1步進(jìn)電機(jī)的工作原理5.7.2步進(jìn)電機(jī)的方向控制5.7.3步進(jìn)電機(jī)控制的軟件設(shè)計(jì)5.7.4步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)5.7.5步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)§5.7步進(jìn)電機(jī)控制技術(shù)主要內(nèi)容5.7.1步進(jìn)電機(jī)的工作原理設(shè)轉(zhuǎn)子為40個(gè)齒，齒則齒角為360/40=9度設(shè)與A相磁極中心對齊的轉(zhuǎn)子齒為0號(hào)齒由于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5.7.1步進(jìn)電機(jī)的工作原理設(shè)轉(zhuǎn)子為40個(gè)齒，齒則齒角為365.7.2步進(jìn)電機(jī)的方向控制工作方式三相單三拍，通電順序?yàn)锳→B→C→A三相雙三拍，通電順序?yàn)锳B→BC→CA→AB三相六拍，通電順序A→AB→B→BC→C→CA→A5.7.2步進(jìn)電機(jī)的方向控制工作方式5.7.3步進(jìn)電機(jī)控制的軟件設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)控制速度的確定步進(jìn)電機(jī)步數(shù)的確定用需要轉(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)步進(jìn)電機(jī)的變速控制5.7.3步進(jìn)電機(jī)控制的軟件設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)控制速度的確定步進(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)定子相繞組的供電脈沖頻率f相=f/N齒距角θt和步距角θb齒距角步距角轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)向：通電脈沖的順序自鎖能力5.7.4步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)定子相繞組的供電脈沖頻率5.7.5步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)基于分立元件的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)單電壓驅(qū)動(dòng)雙電壓驅(qū)動(dòng)高低壓驅(qū)動(dòng)斬波恒流驅(qū)動(dòng)調(diào)頻調(diào)壓驅(qū)動(dòng)基于集成芯片的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)L2975.7.5步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)基于分立元件的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)§5.8直流伺服電機(jī)主要內(nèi)容5.8.1直流伺服電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性5.8.2直流伺服電動(dòng)機(jī)接口5.8.3與執(zhí)行機(jī)構(gòu)配用的接口集成電路§5.8直流伺服電機(jī)主要內(nèi)容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)5.8.2直流伺服電動(dòng)機(jī)接口伺服電動(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)電動(dòng)機(jī)是控制回路的一個(gè)組成部分伺服電動(dòng)機(jī)應(yīng)按照給定值與實(shí)際值的差來驅(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5.8.2直流伺服電動(dòng)機(jī)接口伺服電動(dòng)機(jī)的任務(wù)是按控制要求帶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5.45L293控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)示意圖5.8.3與執(zhí)行機(jī)構(gòu)配用的接口集成電路L293，L293E§5.9微型打印機(jī)主要內(nèi)容5.9.1TPup-40T串行微型打印機(jī)5.9.2RD-T系列微型打印機(jī)§5.9微型打印機(jī)主要內(nèi)容5.9.1TPup-40T串行微型打印機(jī)超小型的臺(tái)式點(diǎn)陣打印機(jī)每行打印8×8點(diǎn)陣字符18個(gè)5 ，打印功能豐富，可打印240個(gè)字符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5.9.1TPup-40T串行微型打印機(jī)超小型的臺(tái)式點(diǎn)