第5章+输出通道技术课件

第五章输出通道技术主要内容§5.1输出通道基本结构

§5.2

输出接口隔离技术§5.3

继电器输出驱动技术§5.4

输出显示技术§5.5模拟仪表驱动技术输出通道技术§5.6语音技术§5.7步进电机控制技术§5.8直流伺服电机§5.9微型打印机§5.10水阻极板控制输出电路实例§5.1输出通道基本结构主要内容5.1.1结构5.1.2各结构应用举例输出通道基本结构单片机→开关量→光耦隔离→功放→开关量控制装置(开关量控制照明灯)单片机→数字量→光耦隔离→D/A→模拟控制装置(模拟量驱动的各种模拟仪表)单片机→数字量→光耦隔离→数字量调节→数字量控制装置(为其他的数字（智能）设备提供的数字信息)输出通道基本结构单片机→频率量→光耦隔离→F/V→功放→模拟控制装置(用PWM或HSO口驱动模拟仪表)单片机→频率量→光耦隔离→频率信号调节→频率调节系统(变频调速器)§5.2输出接口隔离技术主要内容5.2.1正向驱动5.2.2反向驱动（输出为0C门）5.2.1正向驱动正向输出驱动输出信号从光耦“＋”端加入，要求输出口具有正向驱动能力光耦接法和前向通道相似，注意原边和次边电阻以及前后电平逻辑关系图5.1输出口正向驱动光耦5.2.1正向驱动正向驱动能力的提供方法（必须有反向吸收能力）上拉电阻提高正向驱动能力正向输出驱动反向器进行反向驱动光耦图5.3两种不同驱动电路的连接图5.2.2反向驱动（输出为OC门）内置续流二极管，其K端接电源图5.4MC1413/16引脚原理图§5.3继电器输出驱动技术主要内容5.3.1电流和电压及电器5.3.2时间继电器5.3.3热（温度）继电器5.3.4固态继电器5.3.5晶闸管5.3.6继电器选用及驱动电路设计5.3.1电流和电压及电器电流和电压继电器属于常用的电磁继电器之一。衔铁刚产生吸合动作时加给线圈的最小电压（或电流）值称为吸合值；衔铁刚产生释放动作时加给线圈的最大电压（或电流）称为释放值。欲使继电器工作，吸合值要总是大于释放值，也就是说继电器具有持之特性图5.5电磁继电器基本结构1-活动触点2、3-固定触点4-铁心5-线圈6-线圈引线7-弹簧8-非磁性垫片9-衔铁10-铁轭5.3.2时间继电器时间继电器是在电路中对动作时间起控制作用的继电器。按延时方式可分为通电延时型和断电延时型两种。通电延时型时间继电器获得输入信号后，立即开始延时，延时完毕后执行部分才输出信号；输入信号消失后，立即恢复到动作前状态。断电延时型继电器在获得输入信号后，执行部分立即输出信号，输入信号消失后，需延时时间t才能恢复到动作前状态。5.3.3热（温度）继电器热继电器是一种通过电流间接反映被控电器发热状态的防护器件。热继电器中双金属片的加热方式有三种：间接加热、直接加热和复合加热。图5.6热继电器的工作原理1-加热元件2-双金属片3-扣板4-压动螺钉5-锁扣机构6-支点7-复位按钮8-动触点9-静触点5.3.4固态继电器特点：体积小、对外界干扰小，能与逻辑电路兼容，抗干扰能力强等。分类：直流和交流（DC-SSR、AC-SSR）直流SSR（原边和次边都有方向性，次边的续流问题）交流SSR（次边无续流，注意选取合适的负载电压和电流）交流SSR随机导通型（控制端有了控制信号、负载端马上就通断）图5.8随机导通型交流固态继电器原理图交流SSR过零型（有了控制信号，只有当负载端电压为0V使才通断）图5.9过零触发型交流固态继电器原理图直流SSR图5.10三线制直流固态继电器图5.11两线制直流固态继电器5.3.5晶闸管单向晶闸管加上Vak不通有了Vga才会通无Vga有Vak不断无Vak才断可关断晶闸管（GTO）在控制极加正向脉冲电流就导通，加负向脉冲电流就关断双向晶闸管相当于两个反向并联的单向晶闸管图5.12晶闸管的符号5.3.6继电器选用及驱动电路设计继电器的选用原则：需根据需要选用不同组合的常开和常闭触电继电器需要事先确定一次侧所需驱动电压和电流需要考虑二次侧可驱动的电流和电压有些继电器的一次侧具有方向性，接反无效常闭触点通常用于连锁控制5.3.6继电器选用及驱动电路设计图5.15继电器电路连接图MC1413、16是常用的达灵顿管式反向驱动器§5.4输出显示技术主要内容5.4.1LED数码管定义及扫描方式5.4.2LED显示器驱动实例5.4.3FYD12864液晶显示模块5.4.1LED数码管定义及扫描方式图5.17数码管结构图a-共阴极8段数码管b-共阳极8段数码管c-8段数码管显示5.4.1LED数码管定义及扫描方式静态LED显示各位数码管独立驱动（实时显示）,占用I/O口线多，一个数码管需要一个8位的并口。图5.18LED静态驱动电路示意图5.4.1LED数码管定义及扫描方式动态LED显示图5.19LED动态扫描电路示意图5.4.2LED显示器驱动实例Intel8255扩展的LED接口电路图5.208255扩展的LED接口电路示意图新型数码驱动芯片MAX7219及应用图5.23MAX7219显示驱动器原理图新型数码驱动芯片MAX7219及应用串行数据格式表5-1MAX7219发送的16位串行数据格式D15、D14、D13、D12D11、D10、D9、D8D7、D6、D5、D4、D3、D2、D1、D0任意值（0或1）地址数据新型数码驱动芯片MAX7219及应用数据发送时序图（高位在前、低位在后）图5.22MAX7219数据发送时序图寄存器地址分配及定义定义D15-D12D11D10D9D8D7-D0空操作×0000DIGIT0(01H）×0001显示的数字（BCD或BIN码）DIGIT1(02H)×0010显示的数字…………………DIGIT7(08H)×1000显示的数字译码模式(09H)×1001对应位为0→不译码1→BCD译码亮度(0AH)×10100～31级亮度软件可控扫描界限(0BH)×10110～7位数字可选（从0开始）掉电(0CH)×1100D0:0→SHUTDOWN,1→NORMALOP显示测试(0FH)×1111D0:0→“N-O”,1→“TEST”全亮新型数码驱动芯片MAX7219及应用寄存器地址分配及定义BCD译码表“0～9”→“0～9”

“A”→“－”

“B”→“E”

“C”→“H”

“D”→“L”

“E”→“P”

“F”→BLACK（全黑）B码方式直接译码方式小数点无论是BCD码还是B码方式，将显示数值AL或上#80H即可（ORBAL,#80H）5.4.3FYD12864液晶显示模块FYD12864概述模块接口模式选择指令说明§5.5模拟仪表驱动技术主要内容5.5.1D/A变换器AD5585.5.2MAX528/529串行D/A变换器5.5.1D/A变换器AD558通过此引脚监测反馈此脚接地输出10V,接输出时为2.56V图5.25AD558连接图5.5.2MAX528/529串行D/A变换器一般说明:MAX528带输出缓冲器的八路，8位串行D/A转换器封装图5.26MAX528/529引脚图§5.6语音技术主要内容5.6.1概述5.6.2串行大容量ISD语音芯片的功能原理5.6.3ISD4003系列语音芯片分段录放功能的开发5.6.4基于PC的ISD语音开发装置简介5.6.5ISD语音芯片的应用5.6.1概述美国ISD公司利用本公司的专利“直接模拟存储技术”（DAST），把模拟数据成功的存入半导体存储器中。这种突破性的EEPROM存储方法可以在每次取样后，将数据暂存在取样保持电路中，并最终将数据写入EEPROM存储单元，而不需要A/D或D/A的转换。5.6.2串行大容量ISD语音芯片的功能原理图5.27ISD串行接口产品的基本框图5.6.3ISD4003系列语音芯片分段录放功能的开发ISD4003芯片特点ISD4003系列工作电压3V～5.5V，单片录放语音时间4至8分钟，音质好芯片采用CMOS技术，内含振荡器、滤波器、自动静噪、音频放大器及高密度多电平闪烁存储阵列能够非常真实、自然地再现语音，音乐、音调和效果声操作命令通过串行通信接口（SPI）送入5.6.3ISD4003系列语音芯片分段录放功能的开发SPI接口协议图5.28SPI接口协议时序图ISD串行控制指令表5.6.4基于PC的ISD语音开发装置简介图5.29语音芯片录/放开发系统5.6.5ISD语音芯片的应用图5.30语音芯片ISD4003和语音放大电路386§5.7步进电机控制技术主要内容5.7.1步进电机的工作原理5.7.2步进电机的方向控制5.7.3步进电机控制的软件设计5.7.4步进电机的特点5.7.5步进电机的驱动5.7.1步进电机的工作原理设转子为40个齿，齿则齿角为360/40=9度设与A相磁极中心对齐的转子齿为0号齿由于B相磁极与A相磁极相差120度，且120度/9度=13+3/9不为整数。图5.34三项步进电机原理图5.7.2步进电机的方向控制工作方式三相单三拍，通电顺序为A→B→C→A三相双三拍，通电顺序为AB→BC→CA→AB三相六拍，通电顺序A→AB→B→BC→C→CA→A5.7.3步进电机控制的软件设计步进电机控制速度的确定步进电机步数的确定用需要转动的角度除以步进电动机的步距角即可求得步进电动机的步数步进电机的变速控制步进电机的变速控制图5.35三相步进电动机的控制驱动电路5.7.4步进电机的特点定子相绕组的供电脉冲频率f相=f/N齿距角θt和步距角θb齿距角步距角转速、转角和转向转速转角转向：通电脉冲的顺序自锁能力5.7.5步进电机的驱动基于分立元件的驱动电路设计单电压驱动双电压驱动高低压驱动斩波恒流驱动调频调压驱动基于集成芯片的驱动电路设计L297§5.8直流伺服电机主要内容5.8.1直流伺服电动机运行特性5.8.2直流伺服电动机接口5.8.3与执行机构配用的接口集成电路5.8.1直流伺服电动机运行特性图5.44直流伺服电动机的特性a机械特性b调节特性5.8.2直流伺服电动机接口伺服电动机的任务是按控制要求带动机械调节环节电动机是控制回路的一个组成部分伺服电动机应按照给定值与实际值的差来驱动机械调整环节，使被调量的实际值及时跟随给定值变化5.8.3与执行机构配用的接口集成电路L293，L293E，L298等图5.45L293控制电机正反转示意图§5.9微型打印机主要内容5.9.1TPup-40T串行微型打印机5.9.2RD-T系列微型打印机5.9.1TPup-40T串行微型打印机超小型的台式点阵打印机每行打印8×8点阵字符18个5 ，打印功能丰富，可打印240个字符T