第5讲 开关量的输入输出与逻辑控制

机电系统的微机控制

杨绪剑

哈工大（威海）船舶学院

第五讲开关量的输入输出与逻辑控制z本讲讨论如下内容：

z一、光电耦合器

z二、开关量的输入通道

z三、开关量的输出通道

z四、逻辑控制的实例

z五、脉冲量的输入与输出通道

第五讲开关量的输入输出与逻辑控制z本讲讨论如下内容：

¾一、光电耦合器

z二、开关量的输入通道

z三、开关量的输出通道

z四、逻辑控制的实例

z五、脉冲量的输入与输出通道

一、光电耦合器

1.原理与用途

L+VCC R1R2

GND L-

P1.0原理：发光二极管+光敏三极管

作用：

1）隔离输入/输出通道的噪声；

2）实现电平的转换；

主要参数：

1）正向电流I F ，正向压降V F ；

2）饱和压降V CE(sat)，耐压V CE(max)；3）电流传输比CTR ；

一、光电耦合器

2.常用器件

一般用光耦交流用光耦高速光耦TLP5214N2525056N137

第五讲开关量的输入输出与逻辑控制z本讲讨论如下内容：

9一、光电耦合器

z二、开关量的输入通道

z三、开关量的输出通道

z四、逻辑控制的实例

z五、脉冲量的输入与输出通道

第五讲开关量的输入输出与逻辑控制z本讲讨论如下内容：

9一、光电耦合器

¾二、开关量的输入通道

z三、开关量的输出通道

z四、逻辑控制的实例

z五、脉冲量的输入与输出通道

二、开关量输入通道

1.开关量常用输入形式

二、开关量输入通道

1.开关量常用输入形式

二、开关量输入通道

2.输入调理电路

VCC

R1 R2

施密特触发C

电路参数典型值：

R1=4.7kΩ；R2=300Ω；C=10uF（106）

二、开关量输入通道

2.输入调理电路

5V R1

R2

1

S

C

电路参数典型值：

R1=3.9k Ω（392）；R2=560Ω（561）；R3=10k Ω（103）；R4=4.7k Ω（472）；

24V

S

R1

R2

C

R3

5V

R4

二、开关量输入通道

2.输入调理电路

注：调理电路只针对机械式按钮或行程开

关输入，对于有源触点，如接近开关、光

电开关等，一般不需输入调理，但可保留

光电隔离。对于高速输入的数字信号一般

也不能进行调理。另外按键的去抖也可用

软件延时的方法实现。

第五讲开关量的输入输出与逻辑控制z本讲讨论如下内容：

9一、光电耦合器

9二、开关量的输入通道

z三、开关量的输出通道

z四、逻辑控制的实例

z五、脉冲量的输入与输出通道

第五讲开关量的输入输出与逻辑控制z本讲讨论如下内容：

9一、光电耦合器

9二、开关量的输入通道

¾三、开关量的输出通道

z四、逻辑控制的实例

z五、脉冲量的输入与输出通道

三、开关量输出通道

1.小电流输出

VCC P1.x

R

D

R1

R2

R L

P0.x

VCC V+

V CC T2

T1

P0.x

V CC

T

P1.x

三、开关量输出通道

2.继电器输出

R2

V+

V+

K

D T

R1

VCC

注：

若继电器触点切换的负载为电感性负载，且切换频率较高时，应为继电器的触点接入浪涌保护电路，常用的方法是CR 法。

R ：0.5~1Ω/V C ：0.5~1uF/A

三、开关量输出通道

2.继电器输出

机械式继电器采用电磁吸合方式，速

度慢，在开合瞬间容易产生火花，触

点容易老化。固态继电器用晶体管和

可控硅代替触点开关，并可以实现触

点电源与控制电源的完全隔离。

第五讲开关量的输入输出与逻辑控制z本讲讨论如下内容：

9一、光电耦合器

9二、开关量的输入通道

9三、开关量的输出通道

z四、逻辑控制的实例

z五、脉冲量的输入与输出通道

第五讲开关量的输入输出与逻辑控制z本讲讨论如下内容：

9一、光电耦合器

9二、开关量的输入通道

9三、开关量的输出通道

¾四、逻辑控制的实例

z五、脉冲量的输入与输出通道

四、逻辑控制的实例

1.继电器控制电路

某机床有两台电机，主轴

电机15KW，需Y-Δ启动

，润滑泵电机1.1KW，可

直接启动，要求在未开启

润滑泵电机前，不准开启

主轴电机。

作业：

要求将该电路改造为单片

机控制系统，完成输入输

出电路的设计（直接用其

IO口，不必进行单片机的

IO扩展）。注意急停按钮

仍直接切断控制电源而非

作为输入后由程序控制。