开关量输出通道教学案例

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2.3 开关量输入输出通道

2.3 开关量输入输出通道

接控 制设 备 7406 图2-3-7 典型继电器驱动电路
五、固态继电器驱动电路
1
3
1
3
2 (a) DC-SSR
4
2
(b) AC-SSR
4
图2-3-8 直流SSR与交流SSR
DC-SSR
AC-SSR
(a)
(b)
图2-3-9 基本的SSR驱动电路
2.3.3 开关量输入/输出通道设计举例
一、步进电机正反转控制
三、输入缓冲器(通常采用三态门)
三态,是指输出端来说的。 三态门缓冲器可以在引脚上输出1、0,这是两个常规的 逻辑状态。 三态门缓冲器还可以在引脚上什么也不输出,这称为高 阻态。 高阻态,就是说,门电路内部和引脚之间,电阻无穷大, 什么也不输出了。 引脚上的电平,可由其它电路来控制。 具有高阻态输出能力的门电路,就可以并联使用了。
TTL集电极 T 开路门
(a)功率晶体管驱动器
(b)达林顿驱动器
(b)MOSFET驱动器
图2-3-5 直流电源负载驱动电路
三、晶闸管交流负载驱动电路
+5v
+
D1
D2
交流 负载 ~
SKZ
LD
T
D3
D4
P1.0
-
74LS244
图2-3-6 交流负载驱动电路
四、继电器驱动电路
+12V
P1.0 8031 P1.1
2.3 开关量输入/输出通道 2.3.1 开关量输入通道
一、开关量输入通道的结构
微 机 总 线 输入 缓冲 器 输入 调理 电路 来 自 生 产 过 程
地址译码器 图2-3-1 开关量输入通道结构
二、输入调理电路 1.小功率输入调理电路

实验一 IO开关量输入输出实验

实验一  IO开关量输入输出实验

单片机原理实验报告实验一:IO开关量输入输出实验学院: 物理与机电工程学院专业: 电子科学与技术班级: 2013 级 2 班学号: 201310530208姓名: 何丽丽指导老师: 柳妮实验一IO开关量输入输出实验目的:学习单片机读取IO引脚状态的的方法。

内容:编程读取IO引脚状态。

设备:EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53 CPU板。

编程:首先要把相关的引脚设置在IO的输入状态,然后写一个循环,不停地检测引脚的状态。

步骤:1、将CPU板正确安放在CPU接口插座上,跳线帽JP2短接在上侧。

2、连线:用导线将试验箱上的的IO1--- IO8分别连接到SWITCH 的8个拨码开关的K1---K8的输出端子K1---K8上,连接好仿真器。

3、实验箱上电,在PC机上打开Keil C环境,打开实验程序文件夹IO_INPUT下的工程文件IO_INPUT.Uv2编译程序,上电,在程序注释处设置断点,进入调试状态,打开窗口Peripherals-->IO-Port-->P0,改变开关状态,运行程序到断点处,观察窗口的数值与开关的对应关系。

程序:ORG 0000HLJMP MAINORG 0030HMAIN:MOV P0,#0FFHMOV A,P0SWAP AMOV P0,ASJMP MAINEND程序分析:从上面的程序可以看出我们需要用导线将试验箱上的的IO1--- IO8分别连接到SWITCH的8个拨码开关的K1---K8的输出端子K1---K8上,连接好仿真器。

在通过SWAP A MOV P0,A这组指令来对P0口所接的对应的发光二极管对应的状态通过拨码开关的开关来控制发光二极管。

结论:通过上面这段程序,我们实现了用拨码开关来控制P0口所接的发光二极管的亮灭。

通过I\O口P0.0—P0.3接拨码开关,P0.4—P0.7一一对应的接发光二极管。

开关量输入输出通道与顺序控制(2-8h)

开关量输入输出通道与顺序控制(2-8h)

DO 接 线 端
DI
光电对管控制绿灯状态,对应DI通道输入
训练内容—开关量通道演示
1、 运行演示程序
(桌面test.exe演示程序) 说明: 演示程序位置:桌面→test.exe 进入“开关量通道” DI:遮挡光电对管,观察接收的输入状态 DO:置0或1控制输出,观察红色发光二极管的亮 暗状态
体会DI和DO通道的意义和作用
2
DI通道程序
int BASE_ADDRESS=0x220; int creat_DI(int *DI_NUM, int num) { 指针变量 int i=0; for(i=0;i<6;i++) DI_NUM[i]=(num>>i)&0x01; return; }
DI通道程序
int BASE_ADDRESS=0x220; /*设置板卡基地址*/ int creat_DI(int *DI_NUM, int num) { 指针变量 int i=0; for(i=0;i<6;i++) DI_NUM[i]=(num>>i)&0x01; /*取第i位数*/ return; /*返回到调用函数*/ } /*DI子函数,目的是把字节中的每一位取出,放 入数组*/
键盘控制
bioskey(int cmd) 它在bios.h头文件中进行了说明该函数实际上调 用了BIOS的INT16H中断,参数用来确定bioskey()如何操作 cmd 操作
0
1
返回按键的键值,若没有键按下,则该函数一 直等待,直到有键按下。
该函数则用来查询是否有键按下。若返回非0值, 则表示有键按下,若为0,表示没键按下。 当bioskey(1)时,等效于kbhit() 该函数将返回一些控制键是否被按过,按过的 状态由该函数返回的低8位的各位值来表示。

开关量的输出(共5张PPT)

开关量的输出(共5张PPT)

电隔离提高抗干扰能力。
D1
图3 装置开关开关输量出输出回回路路图接线图
开关量的输出
2、开关量输出电路 开关量输出主要包括自动装置的跳闸出口以及信号等,一般采用并行接口的输出来控制有接点继电器的方法,同时采用光
电隔离提高抗干扰能力。
1、开关量的输出:将控制某个接点接通或断开的数字从微机保护送出,简称开出。
开关量的输出
ห้องสมุดไป่ตู้
开关量的输出
1、开关量的输出:将控制某个接点接通或断开的数字从微机保护送出,简称开出。
接通相应控制回路
0
1
开关量的输出电路
由软件使CPU并2行、口开PB关0及量P输B1输出出电数路字0、1开关量输出主要包括自动装置的跳闸出口以及信号等,一般采用并行接
2、开关量输出电路 开关量输出主要包括自动装置的跳闸出口以及信号等,一般采用并行接口的输出来控制有接点继电器的方法,同时采用光
谢谢欣赏!
2、开关量输出电路 开关量输出主要包括自动装置的跳闸出口以及信号等,一般采用并行接口的输出来控制有接点继电器的方法,同时采用光
电隔离提高抗干扰能力。
2电 2、 、隔开开离关关提由量量高软输输抗件出出干使电电扰并路路能行口力开开。关关量量输输出出主主P要要B0包包括括1 自自动动装装B置置1的的跳跳1闸闸出出口口以以及及信信号号等等,,一一般般采采用用并并行行接接口口的的输输出出来来K控控制制有有接接点点继继电电继电器器器的的返方方回法法成,,功!同同时时采采用用光光
2、开关量输出电路 开关量输出主要包括自动装置的跳闸出口以及信号等,一般采用并行接口的输出来控制有接点继电器的方法,同时采用光
电隔离提高抗干扰能力。
1、开关量的输出:将控制某个接点接通或断开的数字从微机保护送出,简称开出。

《开关量输出》课件 (2)

《开关量输出》课件 (2)

分类
数字输出
根据输出电平的数值区分,可以是0-5V、0-10V或0-24V等。
开关输出
根据开关的状态区分,可以是常开(NO)或常闭(NC)。
PWM输出
通过脉宽调制(PWM)技术实现输出电平的变化。
模块构成
输入端口
• 接收数字信号输入 • 具有保护电路,防止过
压或过流
控制电路
输出端口
• 控制开关的导通和断开 • 根据输入信号决定输出状态
通过开关控制器产生,用于开关其他设备的 电流或电压。
应用
智能家居
开关量输出常用于智能家居系统 中,控制灯光、电器等设备的开 关。
工业自动化
在工业生产中,开关量输出被广 泛应用于控制各种机械设备的启 停。
安防系统
开关量输出用于触发安防设备, 如报警器、门禁系统等。
原理和工作原理
开关量输出的原理基于电子元器件的开关特性,通过控制开关的导通和断开 来实现信号传输和设备控制。
3 测试和调试
在实现电路之后,进行测试和调试,确保正常工作。
优缺点
优点
快速响应、精确控制、可靠性高、适应性强、体积小、成本低。
缺点
功耗较大、存在开关瞬间干扰、输出受负载影响。
• 输出开关信号控制其他 设备或系统
• 可调节电压或电流
电路设计与实现
开关量输出电路设计需要考虑输入信号源、控制器、输出负载和保护电路等因素,以实现准确的 信号传输和设备控制。
1 选择适合的控制器
根据输出要求和信号源选择合适的开关量输出控制器。
2 设计保护电路
为了保护控制器和输出负载,需设计相应的过压、过流和短路保护电路。
《开关量输出》PPT课件 (2)
本节课我们将介绍开关量输出的相关知识,包括概述、应用、原理和工作原 理、分类、模块构成、电路设计与实现以及优缺点。

数控机床开关量输入输出通道

数控机床开关量输入输出通道
加工高达2GB 的G 代码程序;
华中数控 • 具有直线、圆弧、螺纹切削、刀具补偿、宏程 序等功能; • 支持硬盘、电子盘等程序存储方式以及软驱、
DNC、以太网等程序交换功能; • 反向间隙和单双向螺距误差补偿功能有效提高
加工精度
华中数控
共可以接四个
“世纪星” HNC-21的连接图
其他类型进给装置
华中数控 DC24V AC24V
《数控原理与数控系统》
武汉软件工程职业学院
8.1.2 模拟量接口电路
• 机床数控系统中,有许多模拟信号,如一 些检测反馈信号、伺服电动机速度电压调 节信号等。对于输入模拟信号,要通过模 数(A/D)转换器将其转换成数字信号后, MPU才能处理;同时通过数模(D/A)转换 器将MPU输出的数字信号转换成模拟信号 才能控制设备运行。
华中数控
共可以接四个
华中数控 “世纪星” HNC-21的接口
“世纪星” HNC-21的接口
说明
• XS1:电源接口
XS2:外接PC键盘接口
• XS3:以太网接口
XS4:软驱接口,
• XS5:RS232接口
XS6:远程I/O板接口
华中数控 • XS8:手持单元接口 XS9:主轴控制接口
• XS10、XS11:输入开关量接口 • XS20,XS21:输出开关量接口
刀架电机控制
220A
刀架正转
刀架反转
K10 K9 K8 K7
继电器板KA4 +T-KM2
继电器板KA5 +T-KM11 +T-RC1
2
《数控原理与数2控20系B 统》
113
A1 +T-KM1
1
+T-RC2

第三章开关量输入输出通道1讲解

第三章开关量输入输出通道1讲解
以微量稀土元素掺杂而半导化的BaTiO3 陶瓷在室温至一定温度范围电阻很小,到一定 温度(相变温度)后电阻急剧上升,电阻变化 可达105以上,这一特性称为正温热敏电阻效 应,简称PTC效应,用该陶瓷制成的元件称为 PTCR热敏电阻芯片。 PTC突变温度可以从-30℃到400℃范围调
整,其应用遍及温度测量与控制,热保护,热
补偿,恒温发热,限流,过流保护,液面,气 流测量,电机启动,彩电彩显消磁,延时控制, 非线性振荡等方面。
四、隔离保护
当信号源和仪表之间距离较大时,两地间地电位差会比较大,形成
很大的共模电压。所以应在信号源和仪表之间采取隔离措施以保护仪表
电路的安全。
如图,当两地之间的地电位相差ΔV时,信号源的12V电压对于仪表来 说就成为12V+ ΔV了。而Δ V可能很大。
P1.3
P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
3.2.3 中断控制式DI
89C51
P1.0 P1.1
DI信号经过隔
隔离保 护、电 平变换 电路
P1.2
P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
INT1
离保护、电平变换
电路后送到MCU的
外设
某个I/O端口,外部 设备通过一条信号
线通知MCU外部信
口应采取适当的保护。常用的保护措施有: •电平匹配 •限幅(电压) •限流
•隔离
一、电平匹配
1 常用IC和现场信号逻辑电平
•TTL:5V(±5~10%)
•CMOS:3~18V •其它:24V,3.3V,3V,…… 2 逻辑信号电平的匹配 •三极管 •电平转换芯片 如74LVXC4245
V1
V2
二、限电压保护
第三章 智能仪表的I/O接口

《开关量输出器》PPT课件教学内容

《开关量输出器》PPT课件教学内容
当智能仪器的输出模拟信号需要传输给多个其他 仪器仪表时,一般采用直流电压信号 。
2、开关量输出信号
智能仪器的开关量输出信号具有下列用处:
(1)越限报警 (2)开关量控制
• 用于控制的开关信号的电气接口形式又分为无源和有源两类。 • 无源是指智能仪器只提供输出电路的通、断状态,负载电源由
外电路提供。 • 有源的开关量输出信号往往表示为电平的高低或电流的有无,
由智能仪器为负载提供全部或部分电源。
(3)反映智能仪器本身的工作状态
3、数字量输出信号
数字量输出信号分为串行和并行两种。 串行用于较远距离的数据传输和信息交换,
例如智能仪器与上位机之间通信多位串行。 并行方式传输速度快,但所需导线条数多,
只适合于近距离传输,例如智能仪器与周围 的其他智能设备之间。
(2)、电磁继电器的特性参数
额定工作电压或额定工作电流:指继电器工作时线圈 需要的电压或电流。电磁式继电器的驱动电源可能是 交流的,也可能是直流的。为了适应不同电压的电路 应用,一种型号的继电器通常有多种额定工作电压或 额定工作电流,并用规格型号加以区别。 直流电阻:指线圈的直流电阻。 吸合电流:它是指继电器能够产生吸合动作的最小电 流。在实际使用中,要使继电器可靠吸合,给定电压 可以等于或略高于额定工作电压。一般不要大于额定 工作电压的1.5倍。否则会烧毁线圈。
2、画出用OC 门驱动发光二极管 LED 的显示电路, 说明工作原理。
结束
• 目前,光电耦合器件和继电器al coupler--OC) 光电耦合器件是以光为媒介传输信号的电路
(1)、光电耦合器件的类型
(a)通用型(无基极引线);(b)通用型(有基极引线);
(c)达林顿型;(d)高速型; (e)光集成电路;(f)光纤型; (g)光敏晶闸管型;(h)光敏场效应管型。
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3)固态继电器应用实例 ①下图为单片机通过固态继电器驱动小功率交流电动 机的典型应用实例。
小功率交流电动机的控制
②单片机通过固态继电器驱动大功率交流电动机的典 型应用实例。
大功率交流电动机的控制
③用光敏电阻和SSR控制路灯开关 如下图所示
光控路灯开关示意图
④用温度器和SSR控制炉温 温度控制示意图
②随机开启型(P型非过零型):
随机开启型输入端施加控制电压后输出端立即导通。 在输入电压撤消后,当负载电流低于双向可控硅的维 持电流时,SSR输出才关断。大功率负载的随机开启 有可能对电网造成污染,导致局部供电系统波形的变 形。 SSR的输入控制:
SSR的输入电路与TTL,CMS电路兼容,输入控制十 分方便,任何可以给出TTL电平的开关电路都可以用 来驱动SSR,例如晶体管开关电路,按钮开关电路及 各种电源为+5V的TTL或CMS熟数字逻辑IC卡。例如 下图所示:
如果负载为直流电感式而负载电源为交流电源,可 外接整流全桥将其变为直流。如下图所示:
如果负载为交流电感式,必须使用AC SSR, SSR 的输出端并联压敏电阻以保护SSR。如下图所示:
压敏电阻的阀值电压可按电源电压的有效值1.6~1.9 倍选取。压敏电阻不但为电感式负载的感应电流提供
了一个通路,而且可以避免工频市电电源夹杂的尖蜂 电压施加在SSR的输出端。 工频市电电源夹杂的尖蜂电压是很频繁的,它虽然宽 度很窄,但幅度有高有低,高的可达千伏。当尖蜂电 压的幅度超过了SSR的阻端电压或其变化速度超出了 SSR在关闭状态下的d v/d t特性容限时,就会使SSR 在没有选通的情况下开启,造成执行机构的误动作。
2)电磁继电器的接口电路 继电器动作时,对电源有一定的干扰,为了提高单 片机系统的可靠性,在单片机和继电器、接触器之 间都用光耦合器隔离。
直流继电器接口
3.固态继电器隔离器件(大功率驱动接口) 1)电路原理
固态继电器结构框图 a)外部接线图 b)内部结构图
固态继电器(SSR)是一种无触点通断功率型电子开关。 它即有放大作用又有隔离作用,适合于驱动大功率管 式执行器件。 SSR是一个四端有源器件,其中二端为输入控制端, 输入功耗很低,与TTL电路兼容;另外二端是输出端, 内部设有输出保护电路。
②电感式负载 对于电感式负载,当SSR关断时,因为流过电感
式负载的电流不能突变,有可能在电感二端产生很高 的感应电压,导致SSR输出电路被烧坏,必须用续流 二极管(直流负载)或压敏电阻(交流负载)保护 SSR的安全。
如果负载为直流电感式,应当使用DC SSR,负载 上并联续流二极管保护SSR如下图所示:
⑤电动机驱动电路 电动机驱动电路示意图
思考题: 1.微处理器处理开关量信号时应考虑哪些
问题? 2.固态寄电器有哪几类?各有什么特点?
2)数字隔离: 在输出通道中,为防止现场强电磁干扰或工频电压
通过输出通道反串到CPU系统中,一般需要采用通道 隔离技术。(光-电隔离技术)
使用光电隔离器时,要注意以下4点:
3)输出驱动:
①要把计算机输出的微弱数字信号转换成能对生产过 程进行控制的驱动信号,关键在于输出通道中的功 率驱动电路。
②根据现场开关器件功率的不同,可有多种数字量驱 动电路的构成方式。
智能仪器
17-18学时
第2章 智能仪器的输入/输出通道及接口技术
(八) 开关量输出通道
主要讲解内容:
1)开关量输出的一般结构 2) 数字隔 离器件 3) 接口电路
一.开关量输出通道的结构与特点
开关量输出通道一般结构如下图所示:
1)输出锁存: 当对生产过程进行控制时,控制量往往 需要保持,直到输出新的控制量,所 以,每次输出的控制量就需要保存(锁存)。输出锁 存器可用可编程接口电路8255,也可用简单接口电路 如244,273,373等来实现。
2)固态继电器的接口电路 根据负载端所加电压的不同,SSR可分为直流型
和交流型两种,如果是单向直流固态继电器(DC SSR)的输出端与直流负载匹配;如果是双向交流 固态继电器(AC SSR)的输出端与交流负载匹配。 输入电路和输出电路之间采用光电隔离,绝缘电压 可达2500V以上

例1)输入端4接低电平,输 入端3接控制信号,控制信号 为高电平则SSR导通,控制 信号为低电平则SSR关断。
例2)输入端3接正电源,输入端4接控制信号,控制 信号为高电平则SSR关断,控制信号为低电平则SSR 导通。
SSR的输出负载:
①小电流负载 由于SSR内部除去输入电路外的所有其它电路都
是由输出端供电的,因此即使在输出端关断情况下, SSR仍维持一个关断状态电流,为了使负荷可靠地关 断,流过负载的开启电流至少应该是SSR关断状态电 流的10倍。如果负载电流低于这个值,负载上需要并 联一个电阻,以提高开启电流的数值。
AC SSR又分为二种类型 ①过零触发型(Z型),
过零触发型在输入信号有效后,必须在负载电源电压过 零时才接通输出端的负载电源,当输入端的控制信号撤 消后,必须等到交流负载电源电压的过零时刻才能断开 输出端的负载电源,具有零电压开启,零电流关断特性, 使用中对电网污染小,但它的输入端施加控制电压后, 要等交流电压过零输出时才能导通,这有可能造成最 大为半个市电周期的延迟。
总的来看输出通道的特点
1)小信号输出,大功率控制。 2)D/A转换。 3)输出通道距干扰源近,干扰大。
二.数字隔离器件
1. 光耦合隔离器件(小功率驱动接口) 2. 1)电路原理 光耦合器件是一种常用的以光为媒介传输信号的电 路,如下图所示:
图(a)是它的结构,图中发光二极管和光敏三极管 封装在同一个管壳内,发光二极管的作用是将电信 号变为光信号,光敏三极管接收光信号,再将它转 变为电信号。图(b)是它的输入特性。
图(c)是它的输出特性。(伏安特性)
2) 光耦合器件特点: ①输出信号与输入信号没有公共地,在电气上完全隔离. ②无触点,寿命长,可靠性高。 ③响应速度快,易与TTL电路配合使用。 3)光耦合器驱动接口
光耦合器4N25的接口电路
2.电磁继电器隔离器件(中功率驱动接口) 1)电路原理
Y
继电器工作原理图 继电器隔离器件主要是采用电磁式继电器组成的电路 来完成。它是由小电流的通断控制大电流的通断的常 用的开关控制器件。当它的电磁线圈Y通过一定数值 的电流时,使输出回路中的常开触点闭合,常闭触点 打开。
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