机电一体化系统接口技术的分析
基于机电一体化系统接口技术的分析
基于机电一体化系统接口技术的分析摘要：目前，在我国社会经济的快速发展进程中，使机电设备的整体水平得到了不断的进步和提升，在机电一体化系统中的接口技术也得到了极为广泛的应用。
本文将根据接口技术的概述，深入分析基于机电一体化系统接口技术的相关问题。
关键词：机电一体化；接口技术；系统一、接口技术概述接口技术是一项系统性的技术，其主要内容包括了人机接口技术、输入接口技术、输出接口技术等内容。
以下从几个方面出发，对接口技术进行了分析。
1.人机接口技术人机接口技术是接口技术的主要组成部分。
通常来说人机接口技术的操作者往往是与机电系统如控制微机之间通过接口来进行信息的有效交换，而在这一过程中接口会依照信息的传递方向来形成不同的信息数据。
除此之外，在人机接口技术中，根据运行参数、数据结果、状态信息的不同，操作者常常可以得到不同程度的进行反馈，因此在这一前提下工作人员应当注重通过人机接口来向机电系统传输各种不同控制指令来更好地干预和纠正系统的运行状态，最终有效的实现系统功能自身的工作要求。
2.输入接口技术输入接口技术有许多种类型，目前在我国比较常见的输入设备就是拨盘口。
在该输入设备的使用过程中，要输入相关的参数，确保其具有修正控制目标的作用。
操作人员在操作时可方便的进行拨盘，具有很高的应用效率。
保持性拨盘有多个种类，现阶段，使用频率最高、并操作最为简便的就是人机接口方式。
在输入信息过程中，操作人员可直接采用相关技术连接微机控制的并行口和扩展口，适当的利用条形码输入信息，可以很方便的对程序进行启动、或者进行数据扫描等，其应用效率很高。
3.输出接口技术输出接口技术是与输入接口技术相对应的接口技术，这一技术较为典型的输出设备是发光二极管显示器，并且这一显示器往往具有可靠性较高、寿命较长、应用简单、体积较小、价格便宜等优越性，因此被广泛的使用在机电一体化系统中。
除此之外，输出接口技术的应用可以更好地显示表格字母及复杂符号等，同时能够显示大屏幕及智能化仪器段显示器的应用原理，从而在此基础上促进接口技术应用可靠性的不断提升。
机电一体化系统中的接口技术分析
球 土案 技术
２ ２
机 电一体化 系统 中的接 口技术分析
丁大为 ． 刘 海 亮
（ 潍坊工程职业学院 ， 山东 青州 ２ ６ ２ ５ ０ ０）
摘 要 ：随着我 国经济水平 的有效提升和机 电设备 整体 水平的不断进 步，在机 电一体化 系统中的接 口技术得到 了越来越 广泛的应 用。本文从对
接 口技 术进行 简析入 手，时机 电一体化 系统 中的接 口技 术进行 了分析 关键词 ：机 电一体化 ；接 口技 术； 系统分析
在 我国的机 电设备 发展 过程中机 电一体化系统有 着极为重要的意 和 能量的过程中接 口技术 随着 机电一体化技术的发展而变得越 来越重
义， 而 机 电一体化系统 的应用则离不开接 口技术 的有效支持 。因此在 要 ， 这意 味着接 口技术设计是极其 重要的功能并且接 口的好往往 会直 这 一前提下对于机 电一体化 系统中的接 口技术进 行研 究与分析就具有 接涉 及到机电一体化系统 的控 制性 能 同时影 响系统运行 的稳定 性和可 极 为重 要的经济意义与现实意义。 靠性 。另外 ，在传递信息和 能量的过程中工作人员应 当注 重将 重要信
能化仪 器段显示器 的应用原 理 ，从而在此基础上促进接 口技术应用可 靠性 的不 断提升 。
参考文献 ：
２ 机 电一体化 系统 中的接 口技术
［ １ ］ 郑刚 ，费仁元 ，张慧慧 ， 孙树文 ． 机 电接 口技 术的 内涵与机 电一
用效率 的持续进 步。 １ ． ３ 输 出接 口技 术 输 出接 口技术是与输入接 口技术相对应的接 口技术 ， 这 一技术较
３ 结束语
随着 我国国 民经济整体水平 的持 续进 步和机 电设备发展速度 的不
机电接口技术的内涵与机电一体化发展
机 电接 口技术的 内涵 与机 电一体化发展
潘 浩 彬
（ 广 东广招招标采购有限公 司， 广东 广州 ５ １ ０ ０ ８ ０ ） 摘 要： 在工业发展过程 中， 机 电一体化技术是非常重要的技术 ， 其对工业技术的进步有 着直接 的影响。在机 电一体化 中， 电子 技术和机械技 术是非常重要的组成部分 ， 其在发展过程 中形成 了机 电接 口， 对机 电一体化的发展有很 大的影响。在对机电一体 化 系统进 行研 究时 ， 机 电接 口技 术是 非 常 关键 的 技 术 ， 同时 ， 连 接 系统 的 主要 作 用就是 实现 信 息 的传 递 和 转换 ， 能够 让 系统 的各 个 部 分都 连接 在 一起 ， 形成 一 个整 体 的 系统 。文 章对 机 电接 口技 术 的 内涵 以及 机 电一 体 化 的发 展 进 行 了分析 ， 希 望 能 够更 好 的
推 动机 电一体 化技 术的 发展 。 关键词： 机 电接 口技 术 ； 机 电一 体化 ； 发展 ； 电子技 术 ； 机械 技 术 前 言
近年来 ， 经 济 社 会取 得 了很 大 的 发 展 ， 在 科 学 技 术 方 面 也 取 得 了很 大 的成 绩 ， 科 学技 术 的不 断 发 展 实现 了不 同学 科 之 间 的有 效 渗 透 和融 合 。科 学 技 术 的不 断 渗 透 和 融合 在 研 究 方 向方 面 会 发 生 改 变， 因 而出 现新 的 技术 。 例如 ， 机 电一 体化 技术 就 是 多种 学 科融 为 一 体 的学科 。 在 机 电一 体化 技 术 中包 含 着 自动 控制 技 术 、 机械 技 术 、 网 络技术 、 计算机技术以及传感技术等 ， 因此 ， 在对机 电一体化产 品进 行设计时 ， 要对 多 种学 科 之 间 的特性 进 行 研 究 ， 同时 ， 对 这些 特 性 之 间 的各 种 物 理 关 系 要进 行 清 楚 ， 正 确 处 理 好 各 种关 系 ， 对 各 个 学科 特性 之 间 的耦 合关 系 和 内在 联 系进 行 正 确分 析 ， 能够 更 好 的解 决 机 电一 体 化 产 品在设 计 方 面 出现 的 问题 。在这 种 情 况下 ， 机 电接 口技 术应运而生， 运用这项技术能够更好的将机电和其他领域技术融合 在一 起 ， 同时 ， 在这 个 过程 中也 能对 出现 的 问题 进 行有 效 的解 决 ， 并 且 将 更好 的机 电产 品研究 出来 。 １机 电接 口技 术 的 内涵 机 电 接 口是机 电一 体 化 产 品 中控 制 微 机 和 机 械 装 置 之 间 的 接 口， 其产生的基础是机 电一体化技术。机 电接 口根据信息传递 的方 向不 同可以分为控制输量输出接 口和信息采集接 口。 机 电一体化产 品中比较常用的设备是传感器 ， 在信号输出时 ， 其通常采用的是模 拟量 的形 式 ， 实现 一些 检 测 功能 ， 主要 是 对发 电机 的转 速 进 行 掌握 ， 同时， 对 差 动变 压 器 的位 置进 行 检测 。 但是 ， 在对 控 制量 进 行输 出时 还存 在 着 一个 特殊 的形式 ， 就是 数字 系 统 。 机 电接 口技术 是 对 机 电 系 统 中 的各 项 组 成 技 术 和 各 项 组 成 部 分 的子 系统 的 连 接 问题 进 行 研 究 ， 其 中包 含 着对 电子 技 术 、 机 械技 术、 信息技术等功能技术进行融合 的综合系统 ， 这些系统在应用过 程 中实 现 了信 息 能 量 的融 合 和 交 互 ， 同时 ， 对 机 电系 统 的 设计 方 面 也 实 现 了最 优 化 。 机电接 口包含着硬件以及 软件两个部分 ， 机 电系统在运行过程 中 和环 境 以及 操作 者 之 间建 立 了一 种 非 常有 效 的 连接 ， 相应 的物 理 通道在运行过程中要进行能量和信息的输入 、 转换 以及传 递。系统 信 息在 转 换 过 程 中 ， 要 进 行交 互 和 调 整 ， 并 且 对 机 电 一 体 化 组 成技 术要进行综合和协调 ， 促 进各 个 系统 能 够 形 成 整体 ， 保 证 各 种 功 能 能够实现。 现 阶段 ， 机 电接 口主要 分 为 智能 接 口 、 人 机 接 口、 机 电接 口和动 力接 口。智能系统在应用方面比较复杂 ， 不同的技术会形成不同的 信息形式 ， 同时 ， 在使用过程中要根据不同的要求进行相应的改变 ， 智 能 接 口在 进行 各 种信 息 传递 和转 换 的过 程 中 ， 要 保 证不 同的 技术 和子 系统 能 够 有机 的结 合 在 一起 ， 形 成 一 个 完整 的系 统 。人 机 接 口 是 操 作 人 员 和 机 电 系统 之 间 存 在 的接 口， 利 用这 个 接 口 ， 系 统 的运 行状态能够很好的显示在操作者的眼前 ， 同时 ， 操作者能够对 系统 进 行 很 好 的监 控 ， 系统 在 运行 过 程 中 实现 了更 加人 性 化 的操 作 。机 电接 口 的主 要 作用 就 是 有 效 的 连 接各 种 驱 动 系 统 ， 同时 ， 能够 将 驱 动 信 号转 换 为 执行 结构 要 求 的信 号 ， 在 转 换 过程 中满 足 了传 感 器 的 要 求 。动 力 接 口能 够将 动 力 源 和机 电 系统 进 行 有效 的连 接 ， 然 后 给 机 电系统 一 定 的驱 动 动力 。 在机 电系 统 中 ， 动 力存 在 着 不 同的类 型 ， 包括交流电、 直 流 电和 液压 等 ， 系统 在 运行 过 程 中 动力 的类 型不 同 ， 与之相应 的动力接 口形式也要不 同， 这样才能保证系统运行的可靠 性。 ２机 电一体 化 发展 现 状 所 谓 机 电一 体 化 指 的是 将 电子 技 术 与 机 械 技 术 有 机 地结 合 在 起并运用的一种综合技术 ，在综合应用的过程中需要运用 到机 械， 自动监控 、 接Ｅ ｌ 、 传感测试 、 信息 、 电力电子 以及 电力等多项技 术。 伴随科学技术的不断发展 ， 计算机技术 已经逐渐得到普及 ， 并广 泛 应 用 于 各 个 领 域 与行 业 中 ， 在 各 领 域 与 各行 业 中 ， 机 电 一体 化 的
机电一体化接口技术探讨
李 小林
ｆ 摘 （ 成都联帮氧气工程有 限公司 ６ ０ ０） １ ２０ 要】 随着机 电一体化技术的迅速发展， 并很好的为人类 生产 生活服 务， 但是在机 电一体化技术的迅速发展 中， 电接 口问题 也表现 出， 机 本文将
接 口 技 术
加深对机电一体化接 口技术探讨 ， 使其机 电一体化技术 中信息和能量 的传递和转换更加顺畅 。
【 键 词】 机 电 一体 化 关
前 言
当现代科学技术 的快速发展， 尤其是计算机技术 、 控制技术、 通信技术 的发展 ， 导致 了工程领域 发生 了技术性革命， 即工业生产 由“ 机械 电气化” 转变为“ 电一体化” 机 的技术性革命 ， 从此使工程机械进入 了全新的一个发 展阶段 ， 而在产品性 能方面也得到了极大 的提高 。机 电一体化是一个系统 化工程技术， 是集聚机械技术、 自动控制技术、 计算机技术、 微电子技术、 电 力电子技术、 信息技术 、 传感测试技术 、 口技术及软件编程技术等等群体 接 技术 。使其功能特点朝智能化 ， 绿色化， 网络化， 微型化方面在发展 。 机 电一体化接口技术认识 机 电一体化技术不是机械技术、 电子技术 以及其它新技 术的简单 组 微
结 果等 信 息 的作 用 。 ３ 机 电智 能 化 接 口。 由于 现 代 通 信技 术 、 算机 网络 技 术 、 业 技 术 、 、 计 行
软件接 口和硬件接 口， 软件接 口的作用是起着对系统信息的转换、 交互、 调 整的过程和方法 ， 且还起 着协 调和综合机 电一体化 的组成技术 ， 并 最终实 现使各子系统集成并融合为一个整体的过程。 硬件接 口的作用是对子系统 之 间或人与机 电一体化系统之 间建立起着连接 ， 达到对信 息和能量 的输入 ／输 出、 递和 转 换 并 提 供物 理 通 道 的 硬 件接 口 。 传 １ 机～ 电接 口。 、 机一 电接口就是我们通常看见 的执行机构与驱动系统 和传感器之 间的接 口， 其原因是由于机械系统 与电子计算机系统在性质上 有 很 大差 异 ， 需 要机 一 电接 口来进 行 匹配 、 整 、 冲 。使 其 将 驱 动 信 号 就 调 缓 转换成执行机构机械所 需的信 号， 或者是把执行机构 的机械信 号， 通过接 口转换成传感器所 需的信号。 其具体的作用表现为 ： 一是抗干扰 隔离作用。 由于不 同设备仪表 ， 常会带有不同共模 的信 号输入到 Ｄ Ｓ ＰＣ等控制系统 Ｃ、Ｌ 中去 。 于这种不同信号不加 以处理 ， 对 直接接入控制系统 中， 就会出现共模 不同的干扰。共模不同是信号问的参考点电位差 。 么只要在每路外部信 那 号和控制系统 的采集板之 间插入隔离端 子， 因为隔离端子 的输入或者是输 出电气隔离特性使它抑制共模信号的能力变得 很强， 以至于将带有共模的 信 号 通过 隔离 输 出 变 成 为不 含 共 模 的信 号 ，这 样 的干 扰 问题 就 得 以解 决 。
机电一体化技术第5章计算机控制及接口技术
1
安全性
解释计算机控制系统面临的安全挑战，如网络攻击、数据泄露等，以及相应的解 决方案。
2
可靠性
讨论计算机控制系统的可靠性问题，如故障率、备份策略等，以及提高可靠性的 方法。
3
维护与升级
介绍计算机控制系统的维护和升级，如软件更新、硬件维修等的注意事项。
自动化
自动化程度高，能够减少人 力投入，提高生产效率。
计算机控制系统的应用领域
工厂自动化
解释计算机控制系统在工业生产 中的应用，如流水线控制、机器 人控制等。
家庭自动化
讨论计算机控制系统在家庭中的 应用，如智能家居控制、安防系 统等。
交通控制
介绍计算机控制系统在交通管理 中的应用，如智能交通信号控制 等。
1
传感器检测
解析传感器如何检测物理量，并将其转换为电信号。
2
控制算法计算
说明控制器如何根据传感器反馈的信号，进行计算并生成控制命令。
3
执行设备控制
阐述控制命令如何驱动执行设备，实现自动控制。
计算机控制系统的优势
高精度
计算机控制系统能够实现高 精度的控制，提高机电一体 化系统的性能。
灵活性
计算机控制系统具有较强的 灵活性，可以根据需求进行 快速调整和改变。
计算机控制系统的未来发展趋势
1 人工智能
讨论计算机控制系统与人工智能的结合，以及对未来发展的影响。
2 互联网 of Things (IoT)
解释计算机控制系统与物联网的融合，打造智能化的生活和工作环境。
3 虚拟现实
探讨计算机控制系统与虚拟现实技术的结合，创造更加沉浸式的交互体验。
计算机控制系统的挑战及解决方案
机电一体化技术第5章计 算机控制及接口技术
机电接口技术与机电一体化的发展毕业论文【范本模板】
Xxx学校Xx办学点毕业论文课题名称:机电接口技术与机电一体化的发展专业：班级:学籍号：学生姓名：导师姓名:提交日期：机电接口技术与机电一体化的发展（姓名)摘要：机电一体化是现代科学技术发展的必然结果。
文章概述机电一体化的核心技术,分析机电一体化发展进程,提出机电一体化向智能化迈进的趋势，以及由机电一体化发展而来的机电接口技术。
关键词:机电一体化；核心技术；发展进程；发展趋势；发展对策；机电接口技术一、机电一体化的核心技术及发展(一)机电一体化的核心技术1.机械技术：是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应,利用其高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上变更,满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能要求。
2。
计算机与信息技术：其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术.3.系统技术：即以整体概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，是实现系统各部分有机连接的保证。
4。
自动控制技术：其范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试,控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。
5.传感检测技术：是系统的感受器官,是实现自动控制、自动调节的关键环节。
其功能越强，系统的自动化程序就越高.6.伺服传动技术：包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置，伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件、对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响.（二）机电一体化的发展进程1.数控机床问世：自从1952年美国第1台数控铣床问世至今已50个年头.我国数控机床制造业在80年代曾有过高速发展阶段,尤其是在1999年后,国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金,使数控设备制造市场一派繁荣.2.微电子技术的发展：我国的集成电路产业起步于1965年,经过30多年发展，已初步形成包括设计、制造、包装业共同发展的产业结构。
浅谈机电一体化中的接口技术
浅谈机电一体化中的接口技术摘要:接口技术是在机电一体化技术的基础上发展起来的,随着机电一体化技术的发展而变得越来越重要。
文章以机电一体化控制系统(微电子系统)为例,将接口分为人机接口与机电接口两大类进行探讨。
关键词:机电一体化;接口技术;人机接口;机电接口机电一体化系统可分为机械和微电子系统两大部分,各部分连接须具备一定条件,这个联系条件通常称为接口。
各分系统又由各要素(子系统)组成。
本文以机电一体化控制系统(微电子系统)为例,将接口分为人机与机电接口两大类。
一、机电接口由于机械系统与微电子系统在性质上有很大差别,两者间的联系须通过机电接口进行调整、匹配、缓冲,因此机电接口起着非常重要的作用:(1)行电平转换和功率放大。
一般微机的I/O芯片都是TTL电平,而控制设备则不一定,因此必须进行电平转换;另外,在大负载时还需要进行功率放大;(2)抗干扰隔离。
为防止干扰信号的串入,可以使用光电耦合器、脉冲变压器或继电器等把微机系统和控制设备在电器上加以隔离;(3)进行A/D或D/A转换。
当被控对象的检测和控制信号为模拟量时,必须在微机系统和被控对象之间设置A/D和D/A转换电路,以保证微机所处理的数字量与被控的模拟量之间的匹配。
1、模拟信号输入接口。
在机电一体化系统中,反映被控对象运行状态信号是传感器或变送器的输出信号,通常这些输出信号是模拟电压或电流信号(如位置检测用的差动变压器、温度检测用的热偶电阻、温敏电阻、转速检测用的测速发电机等)计算机要对被控对象进行控制,必须获得反映系统运行的状态信号,而计算机只能接受数字信号,要达到获取信息的目的,就应将模拟电信号转换为数字信号的接口——模拟信号输入接口。
2、模拟信号输出接口。
在机电一体化系统中,控制生产过程执行器的信号通常是模拟电压或电流信号,如交流电动机变频调速、直流电动机调速器、滑差电动机调速器等。
而计算机只能输出数字信号,并通过运算产生控制信号,达到控制生产过程的目的,应有将数字信号转换成模拟电信号的接口——模拟信号输出接口。
机电接口技术的内涵与机电一体化发展
的功率 。
②机 一电接 口
１ ． 机 电一体化 接 口的作 用
首先 ， 机 电一 体 化 能够 实 现 行 电平 转 换 和功 率 放 大， 由于控制 设备 的 电平 具有 不 定 性 ， 而微 机 芯 片 一 般 是固定的电平 ， 故此需要进行必要的电平转换 ， 在大负 载的 条件下 ， 机 电接 口需 要 进 行 功 率 放 大 ； 其次， 机 电 体化能够对干扰信号进行隔离 ， 可以开用光 电耦合 器等将 微机 系 统和控 制 系统 加 以隔 离 ； 最后 ， 机 电 体 化能 够实 现微 机 系统和 被控 对象 之 间设 置 Ａ ／ Ｄ和 Ｄ ／ Ａ 转换 电路 ， 当被 控 对 象 的检 测 控 制 信 号 刚 好 为 模 拟 量 的时候 ， 保 证危 机处 理量 与模 拟量 之 间 的相 互 吻合 。
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ５ ． ２ ０ １ ３ ． １ ０ ． ０ ０ ３
中图分类号 ： Ｆ ４ ０ ３ ． ６
一
文献标志码 ： Ｂ
文章编号 ： １ ０ ０ ８ —０ １ ５ ５ （ ２ ０ １ ３ ） １ ０—０ ０ ０ ４— ０ ２
３ ． 机 电一 体 化 接 口的 内涵
２ ． 机 电 一 体 化 接 口的 分 类
① 动力 接 口 动 力接 口是 指 动 力 源 连接 到 驱 动 系 统 的接 口， 主 要 是为 了提 供相 应 的动 力 给驱 动 系统 。根 据 系统 所 需 的动力 类 型不 同 ， 因而也 有 不 同种 类 形 式 的动 力 接 口 ， 例如 交 流电 、 直流 电、 液压 、 气 动 等 。所 有 的 动 力 接 口 都有一个共同点就是能够 承载较 大的负荷 ， 通过较 大
机电 接口 技术的内 涵与 机电一 体化发展
机电一体化系统的设计和接口技术分析
机电一体化系统的设计和接口技术分析摘要：机电一体化产品的性能在很大程度上取决于接口的性能，即各要素和各子系统之间的接口性能是综合系统性能优劣的决定性因素。
因此，机电接口技术是解决如何把机电及相关领域技术有机地融为一体，从而设计出最优的机电一体化产品的研究领域。
关键词：机电一体化；接口技术；动力接口；智能接口1前言机电接口技术是研究机电一体化系统中的接口问题，使系统中信息和能量的传递和转换更加顺畅，使系统各部分有机的结合在一起，形成完整的系统。
文章分析了机电一体化系统的设计及内涵，并探讨机电接口技术对机电一体化发展的影响。
2机电一体化系统的设计机电一体化是建立在机械、电子、计算机、自动控制、传感与测试等现代高新群体基础上的一种先进技术。
机电一体化产品由机械分系统和微电子分系统两大部分组成，二者又分别由若干要素构成。
要构成一个完整的系统，就必须在系统各要素、各子系统之间顺利地进行物质、能量和信息的传递与交换。
即各要素和子系统的相接处必须具备一定的联系条件，这个联系条件即机电一体化系统接口。
在早期的机电一体化系统中，机械部分的设计是系统设计的中心。
电能仅用于驱动，为系统提供动力。
利用直流电动机的变速功能，虽然可以简化机械系统的传动结构，但因为无法控制运动部件的行程，因而程序自动化仍然是系统控制设计的主要目标。
伺服电动机的运动、速度和方向可控，运动部件位置和轨迹的单独/联动控制使得柔性自动化成为可能。
驱动电动机不再是机械运动链的起点，而成为联结机械运动和动力以及控制的接口。
机电一体化系统设计已从“纯”机械的设计延伸到控制领域。
计算机、数字电路、传感器以及自动控制理论已成为系统设计师不可或缺的知识基础。
信息技术和软件设计已经成为表达系统设计思想和协调自动化工作的重要工具。
机电一体化技术是一个不断发展和完善的过程。
产品精度和生产效率对机电一体化系统提出了不断改进伺服驱动性能和发展控制算法的要求，而性能优良的伺服驱动既拓展了机械系统的功能、简化了传统的机构，又要求机械系统具有合理的惯量和更好的系统动态性能。
机电一体化系统接口技术的分析
机电一体化系统接口技术的分析摘要:文章对机电一体化系统接口的定义与接口的方式进行了较全面的论述,重点阐述微机系统的接口技术,着重详细地分析了A/D转换扩展接口技术和D/A 转换扩展接口技术以及光电耦合器接口技术。
在此基础上提出了以步进电机为例,详细说明了微型计算机与机械装置间的连接技术。
关键词:机电一体化;系统;接口技术机电一体化系统是机械、电子和信息等各种技术融合为一体的综合系统,其构成要素与子系统之间的接口部分就显得极为重要。
在机械系统和电子系统各种技术的复合过程中,接口技术很重要,其性能的好坏对整个系统的综合性能起着决定性作用。
1接口的定义与接口的方式1.1 接口的定义机电一体化系统是一个有机的整体,各要素之间与各子系统之间必须能够顺利地进行物质、能量和信息的传递与交换。
因此,各要素与子系统相连处必须具备一定的联系条件,从而实现相互间的物质、能量和信息的传递与交换,以满足系统正常工作的需要。
把连接不同要素或子系统的连接和转换部分称为接口。
1.2 接口的方式系统接口可分为直接式接口和间接式接口两种基本方式。
(1)直接式接口借助要素本身或子系统具有接口性能的那一部分进行连接,这种连接方式的接口称为直接式接口。
直接式接口只能传递信息而不能进行信息转换。
例如,电气连接中的插座、插头、电缆等;机械连接中的铆钉、销、螺钉等都是直接接口方式。
如图1所示:图1直接式接口(2)间接式接口图2间接式接口利用中间系统的接口部分与相应子系统或要素进行连接,这种连接方式的接口称为间接式接口。
间接式接口不仅能够传递数据和信息,而且可以对数据和信息进行处理。
从而使相连接的子系统形成一个有机的整体。
它可以是具有一定功能的部件,也可以是一台设备。
在机电一体化系统中,这种类型的接口居多。
如图2所示:例如,各个电子设备之间的各种接口电路板;机械与电机之间的联轴器、减速器等。
此外,接口还可以是计算机的程序。
接口程序是用来连接计算机的各个子程序的。
机电接口技术的内涵与机电一体化发展
【 关键词】 机 电接 口技术 ； 机 电一体化发展 ； 电子机械技术 ０ 前 言
随着 社会经济的不断发展 ． 在科 学技 术方面 ． 我 国取得 了较为突 出的成就 ． 很多学科之间都实现了有效地渗透与融合 当科学之间实 现 了渗透与融合之后 ． 新 的研究方 向就会产生 ． 比如机电一体化技术 就是融众多学科 为一体 的学科 伺服驱动技术 、 自动控制技术 、 机械技 术、 网络通讯技术 、 计算机技术 、 检测 传感 技术 、 系统 整体 技术等都是 机电一体化技术 中融合 的技术 内容 因此 ． 在设计机 电一体化产 品的 时候 ． 要对多种学科技术 中各相关 学科的特性展开研究 ， 其特性参量 之间的各种物理关系都要理清楚 ． 各 学科 特性参量间 的关 系 、 要求 以 及耦合条件都要正确地处理好 ． 并正确分析 与研究各学科特性之间 的 耦合关系及 内在联 系． 这样可 以有效地解决好在设计机电一体化产 品 系统工程 中出现 的具体问题 在这种状况下 ． 机 电接 口技术便应运而 生． 运用这一项技术 ． 可 以很好地将机 电及其相关领域技 术融为一体 过程中出现的具体 问题进行有效地解决 ． 并将最好 的机电化产品 的研 究领域设计 出来 学技术的不断发展 ， 计算机技 术已经逐渐得 到普 及 、 并广泛应用 于各 个领域与行业 中． 在各领域 与各行业 中． 机 电一 体化的运用也逐 渐增 多 。比如机床 、 量具 、 低压 电器 、 机器人 、 量仪 、 电动传 动装置 、 军事装 备、 电站控制系统 、 焊接设备 、 急用电器等都对机电化一体技 术进 行了 较 为广泛 的应用 ． 在这种 状况下 ． 机电一体 化也正朝着 网络化 、 微 型 化、 智能化 、 模块化 、 绿色化 、 系统化等方 向发展
3机电一体化第三章接口技术
第三章 接口技术第一节 概 述一、接口定义及作用如第一章所述，机电一体化产品或系统由机械本体、检测传感系统、电子控制单元、执行器和动力源等部分组成，各子系统又分别由若干要素构成。
若要将各要素、各子系统有机地结合起来，构成一个完整的机电一体化系统，各要素、各子系统之间需要进行物质、能量和信息的传递与交换，如图3-1所示。
为此，各要素和子系统的相接处必须具备一定的联系条件，这个联系条件，通常被称为接口，简单地说就是各子系统之间以及子系统内各模块之间相互联接的硬件及相关协议软件。
因此，也可以把机电一体化产品看成是由许多接口将组成产品的各要素的输入/输出联系为一体的机电系统。
从某种意义上讲，机电一体化产品的设计， 就是在根据功能要求选择了各要素后，所进行的接口设计。
从这一观点出发，机电一体化产品的性能很大程度上取决于接口的性能，即各要素和各子系统之间的接口性能是机电一体化系统性能好坏的决定性因素。
因此，接口设计是机电一体化产品设计的关键环节。
图 3-1 接口在机电一体化系统中的作用二、接口的分类和特点从不同的角度及工作特点出发，机电一体化系统的接口有多种分类方法。
根据接口的变换和调整功能，可将接口分为零接口、被动接口、主动接口和智能接口；根据接口的输入/输出对象，可将接口分为机械接口、物理接口、信息接口与环境接口等；根据接口的输入/输出类型，可将接口分为数字接口、开关接口、模拟接口和脉冲接口。
本章根据接口所联系的子系统不同，以信息处理系统( 微电子系统)为出发点，将接口分为人机接口与机电接口两大类，对各子系统内部接口不作具体介绍。
人机接口实现人与机电一体化系统的信息交流、信息反馈，保证对机电一体化系统的实时监测、有效控制；由于机械与电子系统工作形式、速率等存在极大的差异，机电接口还起着调整、匹配、缓冲的作用。
人机接口又包括输入接口与输出接口两类。
通过输入接口，操作者向系统输入各种命令及控制参数，对系统运行进行控制；通过输出接口，操作者对系统的运行状态、各种参数进行监测，按照信息和能量的传递方向，机电接口又可分为信息采集接口（传感器接口）与控制输出接口。
浅谈机电接口技术的特点以及发展方向
杨 国珍 福 建省 建峰 建设 有 限公 司 ３ １ ０ ６０ ４ 【摘 要 】机 械 系统和 电子 系统 是 机 电一 体 化 的 两 大 组成 部 分 ，连 接 两 大 系统 的 机 电接 口及 － ＋ ｇ ｔ术 对 机 电一 体 化 的 整 体 功 能有 着 重 － 要 的 影 响 。 为 了从 部 分 到 整 体 地 对 机 电 系 统 进 行 细 致 分 析 和 可 靠 控 制 ， 本 文 将 对 机 电 一 体 化 中 的 接 口 技 术 特 点 和 发 展 方 向 做 分 析 和
结论
从某 种 意 义 上 来说 ， 电一 体 化将 成为 未 来 各个 行 业 的主 导 理念 。 机 人 们需 要在各 个行 业节 省 时 间并创 造高 效率 的工作 模 式 。 电接 口的发展 将 更 机 加符 合人性 化 的理论 ， 因为 无论 是从 国家 的政 策还 是世界 资 源能 源 的现状来
阐述 。
【 键词 】机 电接 １ 技 术 机 电一体 化 人 机 接 口 特 点 关 ２ 中图 分 类 号 ：ＴＨ． ９ 文 献 标 识 码 ：Ｂ 文 章 编 号 ： １ ０ ・ ０ ７ ２ ０ ０ ・ １ ０ ３ ９ ４ ６ （ ０１ ） ６ ３ — １ ０ ５
机 电一体 化是 现 代 高科 技 革命 的产 物 。 随着 计算 机 技 术 的高 速发 展 它 被广 泛运 用于 现代社 会 的各个 行业 ， 代 电子计 算机技 术 的 日新 月异 的 发展 现 让机 电一体化 技 术更 加成 熟 ， 也让 机 器拥 有 了更 加人 性和 智 能 的特征 。 它 要 将机 电产 品视 为一 个 整 体 系统 ， 究 如何 将 机 械 、 研 电子 、 能 等版 块 密 切而 智 和谐 地 结 合在 一起 ， 统一 设 计 目的而 合作 。 为 因此 ， 电一 体 化 的接 口技术 机 对机 电一 体化 的 分析 和研 究起着 举 足轻 重 的作用 。
基于机电一体化系统接口技术的研究
接 口技 术 主 要 研 究 机 电一 体 化 系 统 当 中的 关 于接 口的 一 些 问 题 ， 使 系统 中 的 能 能 量 与 信 息的 转 换 与 传递 更 顺畅 以 及 能 使 各 个 部 分 能 有 机 结 合 起 来 形 成 统 一 的 整 体 。 口技 术 既 可 以 促 进 机 电一 体 化 的 发 接 展 ， 可 以 使 机 电 一 体 化 技 术 得 到 迅 速 的 又 发 展 。 可 以 说 对机 电 一 体 化 系统 进 行 设 也 计 也就 是 按 功 能要 求先 对 各 个 部 分 进行 选 择 ， 进 行 接 口设 计 。 后 之所 以 说 接 口技 术 是 机 电一 体 化 系 统 的 关键 的部 分 是 因 为接 口 的好 坏 会 对 系 统 的运 行 以 及 机 电一 体化 系 统的性能控制产生重要的直接的影响 。
一
机 的 存 储 器接 口 ， 其 将 程 序 、 始 数 据 、 使 原 计 算 机处 理 结 果 送 到输 出设 备 ， 便显 示 、 以 打 印 和 实 现 各 种 控 制 。 算 机 的输 入 设 备 计 和 输 出设 备均 通 过 计 算 机 接 １ 交 换 信 息 。 ： １ 在 微 型 计 算 机 与 外 部 设 备 间 的接 口中 ， 数 据 寄 存 器 、 态 寄 存 器 和 控 制 寄 存 器分 别 状 对 应 于数 据 端 口、 态 端 口和 控 制端 口。 状 为 了便 于 访 问 ， 每个 寄 存 器 都 设有 端 口地 址 。 Ｃ Ｕ通过 对 Ｉ 接 口的端 口地 址 的寻 址 ， Ｐ Ｐ 来 与 外 设 交 换 信 息 。 型 计 算 机 就 是 采用 这 微 种传 递 方式 实 现输 入 ／ 出 。 Ｐ 输 Ｃ Ｕ都 要通 过 接 口才 能 与 外 设 连 接 ， 上 驱 动 接 口所 需 加 的软 件 ， 构成 了计 算 机 系统 的接 口技 术 。 （ ） 算 机 系统 的 接 口 ， 功 能 可 分 为 ２计 按 通 用 接 口和 专 用 接 口两 大 类 。 ①计算机 系统的通 用接 口。 用接 口 通 适 用 于 大 部 分 外 设 ， 分 为 串行 接 口和 并 可 行 接 口两种 。 串行 接 口中 ， 在 ＣＰＵ与接 口之 间的 数 据 是并 行 传 送 的 ， 接 口与 外 设 之 而 间的 数 据 则是 一 位 接 一 位 串行 传 送 的 。 在 并 行 接 口 中 ， 同 时 从 接 口输 入 与 输 出 一 可 个 字 节 的 信 息 （ 一 个 ８ 二进 制数 ） 在 机 即 位 。 电 一 体 化 系统 中 ， 用 最 普 遍 的 通 用 接 口 使 是 可 编程 接 口Ｐ Ｉ 如 可编 程 并 行接 口芯 片 Ｐ， ８ ５ Ａ。 Ｐ 的输 入／ 出动 作 由微 机的程 序 ２５ Ｐ Ｉ 输 控制 ， 感 器 、 行 元 件 与微 机 之 间通 过 转 传 执 换 接 口电路 与Ｐ Ｉ Ｐ 相连 ， 信息 的输 入 ／ 出 输 非 常方便。 ②计算机 系统专用 的接 口。 类接 口 此 知 识 用 于 某微 处 理 器 以 及某 台 外 设 。 如 ： 例 面 向外 设 的 接 口有 可 编 程 的 Ｃ ＲＴ 制 器 控 ８ ７ 以及 可 编 程 的 软 盘 控 制 器 ８ １ ， ２５ ２７ 等 面 向微 机 的 可 编程 计 数 器等 一 般都 是 用 来 对 中央 处理 器 的 功 能进 行 加 强。 此外 ， 实 时 在 控 制 系 统 中专 为 某 个 被 控制 对 象 而 设 计 的 接 口 ， 属于 专 用 接 口范 畴 。 也
机电一体化系统的接口机电一体化
机电一体化系统的接口 - 机电一体化在机电一体化系统中，系统总体技术主要争辩内容是：系统方案设计和评价；接口技术；精度设计；牢靠性分析和设计；人机工程设计。
一、接口的定义和分类定义：狭义接口是指计算机接口；广义接口：在系统各要素或子系统之间，必需平稳地进行物质、能量和信息的输入和输出。
因此在相互连接要素的交接面上必需具备相应的某些条件，才能连接，该交接面称为接口。
接口可分为直接接口和接口系统两种形式。
图1 直接接口与接口系统常用接口的分类方法：1.依据接口的变换和调整功能，可将接口分为零接口、被动接口、主动接口和智能接口；2.依据接口的输入/输出对象，可将接口分为机械接口、电气接口、信息接口与环境接口等；3.依据接口的输入/输出类型，可将接口分为数字接口、开关接口、模拟接口和脉冲接口。
二、电气接口依据在系统中所起的作用，分为输入接口、输出接口；信号转换与隔离接口；设备专用接口；通信显示接口。
（一）、异步串行通信接口RS-232C；接口信号、电气特性、电平转换RS-499，RS-422A，RS-423A，RS-485；20mA电流环（二）常用接口元件1.光电耦合器在把握微机和功率放大电路之间，经常使用光电耦合器。
光电耦合器由发光二极管和光敏晶体管组成，当在发光二极管二端加正向电压时，发光二极管点亮，照射光敏晶体管使之导通，产生输出信号。
光电耦合器的信号传递实行电-光-电形式，发光部分和受光部分不接触，因此其绝缘电阻可高达1010W以上，并能承受200OV以上的高压，被耦合的两个部分可以自成系统，能够实现强电部分和弱电部分隔离，避开干扰由输出通道窜入把握微机。
光电耦合器的发光二极管是电流驱动器件，能够吸取尖峰干扰信号，所以具有很强的抑制干扰力量。
光电耦合器作为开关应用时，具有耐用、牢靠性高和高速等优点，响应时间一般为数微秒以内，高速型光电耦合器的响应时间有的甚至小于10ns 。
图2 光电耦合器件图b是光电耦合器的接口电路，图中的VT1是大功率晶体管，W是步进电动机、接触器等的线圈，VD2 是续流二极管。
基于机电一体化系统接口技术的研究
基于机电一体化系统接口技术的研究机电一体化系统是指基于电子控制技术实现机械、电气、电子、信息技术的一体化应用系统，集控制、测量、通信于一身，具有智能化、高效能、精确性高等特点。
机电一体化系统是现代制造工业中的重要组成部分，其应用范围涉及到诸如工业制造、交通运输、医疗卫生、环保等领域。
机电一体化系统涉及到多种技术领域，其中接口技术是重要的组成部分。
接口技术是指不同设备之间的数据传输与通信。
机电一体化系统在应用过程中，不同设备之间需要进行数据传输、控制信号传递等功能才能协同工作。
通过接口技术，不同设备之间可以进行数据、控制信号等的交换，从而实现协同工作。
机电一体化系统接口技术主要包括硬件接口技术和软件接口技术两个方面。
硬件接口技术主要包括电气接口、机械接口和光纤接口等，其中电气接口是最为常见的一种。
电气接口是指通过电缆、插头等物理连接方式实现不同设备之间电气信号的传输。
机械接口是指通过不同的连接方式实现机械设备之间的刚性连接。
光纤接口是指通过光纤传输数据和信息，相比于电气接口，光纤接口具有传输速度更快、传输距离更远等优点。
在机电一体化系统应用中，接口技术的设计和实现直接影响着系统的性能和稳定性。
因此，机电一体化系统设计人员需要考虑不同设备之间接口技术的兼容性、通信效率、数据传输稳定性等因素。
在系统架构设计时，需要对不同设备之间接口技术进行分析和研究，从而确保系统的稳定性和可靠性。
总之，机电一体化系统接口技术是机电一体化系统中的重要组成部分，涉及到硬件接口技术和软件接口技术两个方面。
在机电一体化系统的设计和实现中，接口技术的设计和优化是确保系统性能和稳定性的关键。
简述机电一体化接口技术的具体应用
简述机电一体化接口技术的具体应用机电一体化接口技术是指将机械和电子技术有机结合起来的一种技术，它可以使机器更加智能化、自动化和高效化。
机电一体化接口技术的具体应用非常广泛，以下是几个典型的例子：
1. 工业机器人
工业机器人是一种使用机电一体化接口技术的典型应用。
它可以根据程序预设进行自动化控制，实现高效率、高精度和高可靠性的操作。
工业机器人可广泛应用于汽车、电子、机械加工等行业。
2. 家用电器
家用电器也是机电一体化接口技术的一个典型应用。
例如，智能家庭中的智能洗衣机、智能冰箱、智能烤箱等，这些产品都采用了机电一体化接口技术，使得家庭生活更加便捷、智能和舒适。
3. 医疗设备
医疗设备也是机电一体化接口技术的一个重要应用领域。
例如，心脏起搏器、人工呼吸机、血糖仪等，这些设备都采用了机电一体化接口技术，实现了更加准确和可靠的医疗治疗效果。
4. 交通运输
交通运输领域也是机电一体化接口技术的一个重要应用领域。
例如，智能交通灯、自动驾驶汽车、高速铁路等，这些设备都采用了机电一体化接口技术，实现了更加安全、高效和节能的交通运输。
可以看出，机电一体化接口技术的应用非常广泛，涵盖了工
业、家庭、医疗、交通等各个领域，它的应用将会进一步促进社会的科技进步和发展。
机电一体化中的接口技术韩江玉
机电一体化中的接口技术韩江玉发布时间：2022-10-20T07:27:33.691Z 来源：《国家科学进展》2022年4期作者：韩江玉[导读] 在机电一体化的设计过程中，接口的技术问题是一个很需要特别关注的技术问题，要对机电一体化的接口问题进行具体的分析，在科技飞速发展的今天，机电一体化技术通过不断发展已逐渐成熟，接口技术也在快速发展。
本文探讨了机电一体化控制系统中的接口问题，阐述了机电一体化系统的接口设计以及在应用中的注意事项。
身份证：65280119730604xxxx摘要：在机电一体化的设计过程中，接口的技术问题是一个很需要特别关注的技术问题，要对机电一体化的接口问题进行具体的分析，在科技飞速发展的今天，机电一体化技术通过不断发展已逐渐成熟，接口技术也在快速发展。
本文探讨了机电一体化控制系统中的接口问题，阐述了机电一体化系统的接口设计以及在应用中的注意事项。
关键词：机电一体化；接口问题；应用引言在机电一体化系统的各个功能模块中，接口是一个很重要的组成部分，接口发挥的作用对于促进机电一体化技术向纵深发展有着很大的影响。
从类型上划分，机电接口可以分为很多种，为了保证机电一体化系统可以正常稳定的运行，就要对接口的类型进行科学选择，针对接口在应用中的技术问题进行详细的分析，还需要关注接口的应用部位，实现机电一体化实现技术和其它技术的兼容发展。
1.接口的分类机电一体化系统在层次上，每一个相对独立的子系统之间的通讯都需要借助接口发挥作用。
大量的实践研究表明，机电一体化系统在完成设计前，先要实施接口的设计，要其将接口的设计和机电一体化的系统设计进行统一，以保证系统在应用时的稳定性。
近年来，机械和电气通过一体化设计，在技术上实现了很大的突破，由此产生接口技术。
接口技术主要的作用对系统实施功能上的连接，并实现数据信息的相互交换。
接口技术在机电一体化系统中的广泛应用，使得系统的优化设计和设备的稳定运行得到了保证。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
机电一体化系统接口技术的分析作者：陈葆青来源：《科技经济市场》2010年第03期摘要:文章对机电一体化系统接口的定义与接口的方式进行了较全面的论述,重点阐述微机系统的接口技术,着重详细地分析了A/D转换扩展接口技术和D/A转换扩展接口技术以及光电耦合器接口技术。
在此基础上提出了以步进电机为例,详细说明了微型计算机与机械装置间的连接技术。
关键词:机电一体化;系统;接口技术机电一体化系统是机械、电子和信息等各种技术融合为一体的综合系统,其构成要素与子系统之间的接口部分就显得极为重要。
在机械系统和电子系统各种技术的复合过程中,接口技术很重要,其性能的好坏对整个系统的综合性能起着决定性作用。
1接口的定义与接口的方式1.1 接口的定义机电一体化系统是一个有机的整体,各要素之间与各子系统之间必须能够顺利地进行物质、能量和信息的传递与交换。
因此,各要素与子系统相连处必须具备一定的联系条件,从而实现相互间的物质、能量和信息的传递与交换,以满足系统正常工作的需要。
把连接不同要素或子系统的连接和转换部分称为接口。
1.2 接口的方式系统接口可分为直接式接口和间接式接口两种基本方式。
(1)直接式接口借助要素本身或子系统具有接口性能的那一部分进行连接,这种连接方式的接口称为直接式接口。
直接式接口只能传递信息而不能进行信息转换。
例如,电气连接中的插座、插头、电缆等;机械连接中的铆钉、销、螺钉等都是直接接口方式。
如图1所示:图1直接式接口(2)间接式接口图2间接式接口利用中间系统的接口部分与相应子系统或要素进行连接,这种连接方式的接口称为间接式接口。
间接式接口不仅能够传递数据和信息,而且可以对数据和信息进行处理。
从而使相连接的子系统形成一个有机的整体。
它可以是具有一定功能的部件,也可以是一台设备。
在机电一体化系统中,这种类型的接口居多。
如图2所示:例如,各个电子设备之间的各种接口电路板;机械与电机之间的联轴器、减速器等。
此外,接口还可以是计算机的程序。
接口程序是用来连接计算机的各个子程序的。
若系统(或产品)是由许多要素或子系统构成的,那么每一个要素或子系统都可以看作是前、后两个要素或子系统间的接口。
2微机系统的接口技术在机电一体化系统中,处理微机系统的接口技术是很重要的。
它是保证产品具有高性能、高质量的必要条件。
2.1计算机接口计算机的接口是构成计算机系统的一个重要逻辑部件,又是计算机与外部设备交换信息(数据、命令、地址、状态等)的桥梁。
计算机的“接口”泛指中央处理器 (CPU)与所有外部设备相连的那部分电路和器件。
严格地说,接口也包括计算机的存储器接口,使其将程序、原始数据、计算机处理结果送到输出设备,以便显示、打印和实现各种控制。
在微型计算机与外部设备间的接口中,数据寄存器、状态寄存器和控制寄存器分别对应于数据端口、状态端口和控制端口。
计算机的输入设备和输出设备均通过计算机接口交换信息。
如图3所示。
为了便于访问,每个寄存器都设有端口地址。
CPU通过对IP接口的端口地址的寻址,来与外设交换信息。
微型计算机就是采用这种传递方式实现输入/输出。
CPU都要通过接口才能与外设连接,加上驱动接口所需的软件,构成了计算机系统的接口技术。
图3微型计算机与外部设备间的接口2.2 计算机系统的接口类型计算机系统的接口类型,按功能可分为通用接口和专用接口两大类。
(1)计算机系统的通用接口计算机系统的通用接口可分为串行接口和并行接口两种。
在串行接口中,CPU与接口之间的数据是并行传送的,而接口与外设之间的数据则是一位接一位串行传送的。
在并行接口中,可以同时从接口输入与输出一个字节的信息。
在机电一体化系统中,使用最普遍的通用接口是可编程接口PPI,它在机电一体化系统中的作用,如图4所示。
PPI的输入/输出动作由微机的程序控制,传感器、执行元件与微机之间通过转换接口电路与PPI相连,信息的输入/输出非常方便。
图4 PPI的功能图(2)计算机系统的专用接口计算机系统的专用接口仅是用于某台外设或某个微处理器。
例如,面向外设的专用接口有可编程的软盘控制器8271、可编程的CRT控制器8275等;面向微机的专用接口有可编程的定时/计数器8253等,它们都是用来增强CPU功能的。
此外,在实时控制系统中专为某个被控制对象而设计的接口,也属于专用接口范畴。
2.3 A/D转换扩展接口技术A/D转换是微型机控制系统及检测系统的重要接口之一。
在检测系统中,当测量温度、压力、流量、重量、电压、位移、转速等未知参数时,A/D转换器的任务就是把传感器输出的电流或电压信号变换成数字量,以便进行控制和计算。
图5所示为A/D转换器的连接示意图。
图5A/D转换器的连接示意图如下图6所示为典型的8位模数转换芯片ADC0809与8031单片机的接口电路图。
由于A/D芯片在系统中相当于一个外围芯片,现取P2.7低电平有效作为片选信号,则IN0～IN7 的8个通道地址号分别为7FF8H～7FFFH。
当片选信号与WR有效信号相配合时,利用WR下降沿时刻使START及ALE信号变为高电平有效,来锁存地址信号。
在WR在上升沿时刻,START信号由高电平变为低电平,启动A/D转换。
ADC0809芯片从启动A/D转换到转换结束需要100μs。
A/D转换结束时,EOC输出高电平,此信号可供查询方式作为状态信号或作为中断请求信号,通知CPU来读取A/D转换之数值。
图6中,把EOC信号与8031外部中断请求信号INT连接,CPU启动A/D转换后,当EOC为高电平时,8031在响应中断后,在中断服务程序中CPU即可从ADC0809中读取转换结果。
图6ADC0809与8031单片机的接口电路图2.4 D/A转换扩展接口技术D/A转换也是微型机控制系统的重要接口之一。
在微机数控系统中,机电一体化产品的执行元件大多数只受模拟量的控制,D/A转换器的任务就是把数控装置产生的数字信号变换为连续的电流或电压信号,以便控制电机等执行元件按要求进行工作。
下图7所示为DAC0832与8031相连的接口电路图。
由于DAC0832有两个分别控制的数据寄存器,故可根据应用需要接成多种工作方式,使用时有较大的灵活性。
图(a)为DAC0832单缓冲型工作方式时与单片机的连接方法。
P2.6作为片选信号,故D/A芯片的地址可取为BFFFH。
图(b)为DAC0832双缓冲型工作方式时与单片机的连接方法。
它利用两个地址码(P2.5低电平有效及P2.6低电平有效),进行二次输出操作完成数据的传送及启动转换:第一次当CS有效(P2.5低电平)时,完成将P0口数据线上的数据锁存入DAC0832的数入数据寄存器中;第二次当XFER有效(P2.6低电平)时,完成将输入寄存器中的内容锁存入0832的DAC寄存器中进行D/A转换。
XFER控制信号也可以由外部控制。
这种二阶缓冲型的连接方法,可以满足多路D/A 转换时实现同步转换输出的要求。
图(a) DAC0832单缓冲型工作方式图(b) DAC0832双缓冲型工作方式图7DAC0832与8031相连的接口电路图2.5光电耦合器接口技术光电耦合器是用光传递信号,一种比较理想的计算机与外部控制伺服系统连接的I/O接口件。
常用的光电耦合器如图8所示。
图(a)为普通的用作信号隔离的光电耦合器,它以发光二极管为输入端,当发光二极管导通并发光时,光电三极管接收发光二极管发出的光而导通,其输出端电压的大小变化据不同的光电隔离电路而跟随发光二极管输入端电压大小变化。
这种光电耦合器一般用来传递频率在100KHz以下的信号。
图(b)所示的光电耦合器,其输出部分由光敏二极管和放大三极管构成的达林顿管输出,使其增益得到较大提高,因此它可以用来直接驱动中、小功率的负载。
图(c)所示的光电耦合器,其输出部分由光敏三极管和放大三极管构成达林顿管输出,使其增益得到很大提高,因而可以用它直接驱动中、小功率的负载。
图(d)所示的光电耦合器,其输出部分为光控晶闸管(分为有源、双向两种形式),常用它在交流大功率的隔离驱动中应用。
图(a)普通型图(b)光敏二极管型图(c)光敏三极管型图(d)光控晶闸管型图8 常用的光电耦合器图3微型计算机与机械装置间的连接技术微型计算机与机械装置之间的连接,机械装置上装有检测位置、速度、加速度、力、力矩或温度等参数的传感器,传感器输出的信号通过接口电路变换成为数字信号,送入微机,微机经过处理后输出控制信号,再经过接口传送给执行元件,从而完成要求的动作或功能。
以图9所示步进电机与MCS-51的接口为例,讲述微型计算机与安装有机械装置的执行元件之间的接口技术。
在此接口电路中,包括光电耦合和功率驱动两部分。
VT1为推动管,VT2为大功率晶体管(简称GTR)。
VT1与VT2都工作在开关状态。
为了获得初始基流,基极电路中接入加速电容C1,反相基流由C1经VT1放电得到。
当VT1截止时,GTR通过C1注入强基流导通;当VT1导通时,电流由C1经VT1放电,形成反相基流,使VT2关断。
步进电机绕组上串联有限流电阻R。
由于绕组对于交流和直流呈现的阻抗有较大差别,绕组的静态电流较大,故采用限流电阻。
VD为续流二极管,由于电机绕组属于电感性负载,若大电感负载的负载端不加接续流二极管,当突然地切换P1.0电平时,这时负载上的电压较大,必需切断交流电源,为了避免这种现象,在三相电路中带电感性负载时,必须并联续流管。
为了使电路能真正起到续流效果,要选用维持电流较大的续流管,输出端与续流管之间的连接线应愈短愈好。
当P1口的某一位输出如P1.0为高电平时,光电耦合器导通,VT1截止,功放管VT2导通,U相绕组通电。
当P1口的某一位输出如P1.0为低电平时,光电耦合器截止,VT1导通,功放管VT2截止,U相绕组不通电。
这样就实现了P1.0的输入脉冲对U相绕组的控制。
从而实现了微机MCS-51经过处理后输出控制信号,通过光电耦合器接口传送给功率驱动执行元件,控制U相绕组通电或不通电,完成要求步进电机的动作。
图9步进电机与MCS-51的接口电路图从上述分析可知,机电一体化系统是由各许多要素和各种不同的子系统组成的,它是一个机械、电子和信息等各种技术融合为一体的综合有机的整体,各要素之间与各子系统之间必须能够顺利地进行物质、能量和信息的传递与交换。
因此,在机电一体化系统中,各要素与子系统相连处的接口技术是很重要的,接口技术是实现相互间的物质、能量和信息的传递与交换,以满足系统正常工作的需要,从而完成要求的动作或功能。
参考文献:[1]郑萍.现代电气控制技术[M].重庆:重庆大学出版社,2001.[2]陈汝全.微机与单片机接口技术及应用[M].成都:成都电汛工程学院出版社,1989.[3]陈渝光.电气自动控制原理与系统[M].北京:机械工业出版社,2000.[4]黄筱调.赵松单.机电一体化技术基础及应用[M].北京:机械工业出版社,1996.[5]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京:机械工业出版社,1992.。