信号输出电路-

第六章信号输出电路2内容一、LED二、LCD三、常用功率开关驱动电路四、继电器五、步进电机

3一、LED1、LED概述2、LED数码管驱动与接口电路3.LED点阵显示器驱动与接口电路41.LED概述LED（LightEmittingDiode,发光二极管）由GaAs(砷化镓)、GaP(磷化镓)、GaAsP(磷砷化镓)、InGaN（氮化铟钾）AlGaInP(磷化铝镓铟)等半导体制成的,其核心是PN结。具有高亮度、色彩鲜艳、稳定性好、功耗低、响应时间短、光效高、寿命长等优点。(汽车\照明\LCD背光)种类发光二极管数码管专用显示模块LED点阵显示器显示颜色可分为:单基色（红色或绿色等）、双基色（红色、绿色）、三基色（红色、绿色、蓝色）.用控制二极管的点亮时间、亮度等方法,可实现256或更高级灰度显示,即可实现真彩色显示按显示性能可分为:文本屏、图文屏、计算机视频、电视视频、行情显示屏像素间距可分为3mm、5mm、8mm、10mm等52.LED驱动与接口电路LED驱动LM2623StepupDC-DC62.LED驱动与接口电路LM2623StepupDC-DC73.LED数码管驱动与接口电路七段LED数码管显示器

8静态显示与动态显示方式显示单元通常由多位LED数码管构成。把点亮LED某一段的控制称为段选,而把点亮LED某一位的控制称为位选或片选。根据LED数码管的段选线、位选线与控制端口的连接方式不同,LED数码管显示器有静态显示与动态显示两种方式。在静态显示方式中,与各数码管接口的I/O口线是专用的,各数码管持续得到被送显的信号。其工作特点是显示稳定,无闪烁,不需要扫描电路,但用元器件多,占用I/O线多。在系统运行过程中需要更新显示内容时,CPU才去执行显示更新子程序,占用CPU时间少,编程简单。在动态显示方式中,与各位数码管段选线相连的I/O口线是共用的,而与公共极相连的I/O口线是专用的,需要一位一位地轮流点亮每位显示器。其特点是有闪烁,需要扫描,占用CPU时间多,编程复杂,但用元器件少,占用I/O线少,因此,一般采用动态显示方式。9移位寄存器74LS164组成的静态显示接口电路

3个共阳极数码管的公共端均接Vcc,CPU在时钟信号（或I/O口）作用下,通过移位寄存器74LS164将串行数据转换为三个74LS164芯片的并行输出,并作为3个数码管的段码（先送出的段码字节在LED2数码管上显示）,图中的电阻值取300左右。当74LS164没有时钟信号作用时,并行输出不变,3个数码管的段码不变,因此,显示数值保持不变。10大家应该也有点累了,稍作休息大家有疑问的,可以询问和交流11MC14495组成的静态显示接口电路

BCD码并行数据通过MC14495依次锁存、译码并输出到各位的a、b、c、d、e、f、g段,使各位显示相应的数字。a12MC14495和7406组成的动态显示接口电路13MAX7221为LED数码管专用显示驱动芯片,芯片内部集成了BCD译码器、驱动电路、静态RAM,兼容SPI、QSPI和MicrowireSerialInterface串行接口,可以驱动8位LED数码管或64个LED。若微处理器无SPI等串行接口,则可以用普通I/O线控制MAX7221的串行数据输入端DIN、时钟信号CLK和数据转载控制端LOAD。MAX7221组成的显示接口电路

144.LED点阵显示器驱动与接口电路每一行所有的LED连在一起形成共阳级,每一列所有的LED连在一起形成共阴级。大屏幕显示系统一般是将由多个LED点阵组成的小模块以搭积木的方式组合而成的,每一个小模块都有自己的独立的控制系统,组合在一起后只要引入一个总控制器控制各模块的命令和数据即可,这种方法既简单而且具有易扩展和维修。LED点阵显示系统中各模块的显示方式有静态和动态显示两种。静态显示原理简单、控制方便,但硬件接线复杂,在实际应用中一般采用动态显示方式。15典型的LED点阵显示系统一般由控制单元（单片机、计算机或计算机/单片机主从系统）、扫描单元、驱动单元和LED点阵显示屏组成。扫描单元一般由译码器完成LED阵列各行的扫描,每一行的数据由串行输入并行输出寄存器和锁存器提供,列驱动电路一般由三极管或驱动芯片提供大电流。动态显示采用扫描的方式工作。首先输出第一行的数据,并且由扫描单元选通第一行,持续一段时间,接着从上到下逐次不断地对显示屏的各行进行选通,同时又向各列送出表示图形或文字信息的脉冲信号,反复循环以上操作,就可显示各种图形或文字信息。根据人眼的视觉暂留时间,整屏幕刷新速度20帧/秒以上,观察时就基本没有闪烁感。在动态显示时,LED点阵显示屏的发光亮度与扫描时间内发光时间成正比,因此,调节扫描时间内发光时间的长短就可以实现不同灰度的显示。16从单片机I/O口送出的信号经过内部带锁存的4-16译码器74HCT4514译码、三极管驱动后选通某一行而从单片机I/O口送出的每一行要显示的数据通过串行输入、并行输出芯片74HC595分配和三极管驱动后送到LED点阵列的所有列上,其中,74HC595采用级联方式。从上到下逐次不断地对显示屏的各行进行选通,同时又向各列送出信号,反复循环以上操作,就可显示各种图形或文字信息。通过增加74HC595可以扩大列数,增加I/O口或译码输出线可以扩大行数。主从控制方式LED点阵显示电路

17二、LCD1.LCD2.LCD显示器电路接口段位式LCD显示器接口电路字符式LCD液晶显示器接口电路点阵式LCD液晶显示器接口电路181.LCD20世纪70年代初:第一台液晶显示器LCD(LiquidCrystalDisplay)，被称之为TN-LCD（扭曲向列）液晶显示器。尽管是单色显示，它仍被推广到了电子表、计算器等领域。具有功耗低、体积小、重量轻、抗干扰能力强、价格低、接口控制方便等特点，目前已广泛应用在各种显示领域，尤其在袖珍仪表和低功耗应用系统中。LCD显示器可分为段式液晶显示器、字符型液晶显示器、图形点阵式液晶显示器、带汉字字库图形点阵式液晶显示器、专用型液晶显示器、彩色液晶显示器等。另外，按照采光分为:自然采光、背光源采光(CCFL（冷阴极荧光灯）和LED)。按照驱动方式分为:静态驱动、动态驱动。LED内部驱动电压远低于CCFL，功耗和安全性均好于CCFL，\寿命更长、短小轻薄（厚度大约为CCFL的一半）以及环保等特性。192.LCD显示器电路接口常见的点阵式LCD液晶显示器驱动芯片SED1330、SED1335、SED1336.MSM6255和T6963C等。20内藏T6963C控制器的液晶显示模块与单片机直接访问方式的典型接口电路

21三、常用功率开关驱动器件晶体管场效应管晶闸管绝缘栅双极晶体管（IGBT）22晶体管直流负载功率驱动电路

满足IbIL/,可确保V导通时工作于饱和区,以降低V的导通电阻及减小功耗。高压、大电流23场效应晶体管直流负载功率驱动电路

用于功率驱动电路的场效应晶体管称为功率场效应晶体管。功率场效应晶体管是电压控制器件,具有很高的输入阻抗,所需的驱动功率很小,对驱动电路要求较低。功率场效应晶体管具有较高的开启阈值电压,有较高的噪声容限和抗干扰能力。功率小、速度快b)24绝缘栅双极晶体管（IGBT）

功率小、速度快,电压高、电流大25晶闸管交流负载功率驱动电路

交流负载的功率驱动电路,通常采用晶闸管来构成。晶闸管有单向晶闸管（单向可控硅）（SCR）双向晶闸管（TRIAC）两种类型。在阳极A与阴极K之间加正向电压,同时在门极G与阴极K之间加正向电压（触发）,这样阳极A与阴极K之间即进入导通状态。晶闸管一旦导通,只要阳极A与阴极K之间的电流不小于其维持电流,门极G与阴极K之间是否还存在正向电压,对已经导通的晶闸管完全没有影响。主电极阳极A与阴极K之间的电流小于其维持电流,晶闸管即进入关断状态。单向晶闸管26双向晶闸管与单向晶闸管相比较，双向晶闸管的主要区别是:在触发之后是双向导通的；触发电压不分极性，只要绝对值达到触发门限值即可使双向晶闸管导通。

27四、继电器继电器是一种当输入量达到一定值时,使输出电路导通或断开的电器,是一种二值逻辑自动控制器件。输入量可以是电气量（如电流、电压、功率、阻抗、频率等）或非电气量（如磁、声、光、温度、压力、速度等）。特点:可以用较小的输入信号去控制较大输出电流；继电器具有输入和输出隔离功能；多触点继电器可以同时控制多路输出；多个继电器组合可以完成比较复杂的控制任务；可以通过程序实现自动控制。28四、继电器分类按作用原理分类电磁式继电器。电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。通过控制线圈的电流,利用电磁效应,使衔铁在电磁力作用下带动触点动作。固态继电器。输入、输出功能由电子元件完成而无机械运动部件的一种继电器。时间继电器。当加上或除去输入信号时,需到规定的时间才闭合或断开继电器。其它类型的继电器。如磁继电器、光继电器、声继电器、温度继电器、风速继电器、和加速度继电器等。按触点负载分类微功率继电器、小功率继电器、中功率继电器、大功率继电器和节能功率继电器等。按保护形式分类可以分为密封继电器、塑封继电器、防尘罩继电器和敞开继电器等。按用途分类可以分为电力系统继电器、通讯继电器、机床继电器、家电用继电器和汽车继电器等。29电磁式继电器广泛用于生产控制和电力系统中,具有接触电阻小、流通电流大和耐压高等优点,至今仍无法用无触点器件取代对继电器或接触器的驱动,实际上是对其励磁线圈电流通断的控制。继电器励磁线圈所需的励磁电源有直流与交流两种。固态继电器驱动四、继电器30直流输入继电器的控制

31交流继电器的控制32五、步进电动机步进电机、伺服电机和测速电机等各种控制电机要求有较高的控制性能，能量的转换是次要的.对控制电机的主要要求为:反应快、精度高、重量轻、体积小、耗电少和运行可靠等。步进电机是一种用电脉冲信号进行控制、并将电脉冲信号转变为相应角位移或线位移的控制电机。给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。在负载能力的范围内，可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机适合于速度、位置等控制领域，作为数字控制系统的执行元件。如各种数控机床、自动绘图仪、自动记录仪、印刷设备和机器人等。步进电机种类按步进电机的运行方式，可以将步进电机分为旋转式和直线式两类。步进电机按结构特点进行分类反应式（磁阻式）步进电机（VR）\永磁式步进电机（PM）\混合式（感应子式）步进电机（HB）步进电机按绕组中电流方向进行分类:单极性步进电机:每极有两个绕组，每个绕组中电流仅沿一个方向流动，它也被称为两线步进电机。双极性步进电机:每极只有单一的绕组，每个绕组都可以两个方向通电和通用步进电机331.反应式步进电机工作原理定子上有三对磁极

则齿距角为Z=40,则齿距角为

34当只有A相绕组通电时，步进电机建立如图a所示以AA′为轴线的磁场。当转子齿与定子齿对齐时，磁极的磁导率最大（磁阻最小）。磁力线总是力图从磁阻最小的路径通过，因此，只有A相绕组通电时，转子处于A相转子齿与定子齿对齐位置。注意:此时B相和C相的转子齿与定子齿都处于不对齐状态。B相绕组的轴线与A相绕组的轴线的夹角为120o，中间包含的齿数为120o/9o=13+1/3，当A相转子齿与定子齿对齐时，B相转子齿与定子齿错开了1/3齿。C相绕组的轴线与A相绕组的轴线的夹角为240o，中间包含的齿数为240o/9o=26+2/3，即当A相转子齿与定子齿对齐时，C相转子齿与定子齿错开了2/3齿。35A相绕组通电：A相转子齿与定子齿对齐位置B相转子齿与定子齿错开了1/3齿在A相绕组断电，B相绕组通电时，转子的位置与A相绕组通电时的平衡位置相比，沿ABC方向转了1/3齿距，即3o空间角在B相绕组断电，C相绕组通电时，则建立以CC′为轴线的磁场。转子沿ABC方向又转了1/3齿距。当以A-B-C-A-的顺序不断地给各个绕组轮流通电时，步进电机内的磁场沿ABC方向不断转动。每改变一次通电状态，磁场轴线沿ABC方向旋转120o，转子沿ABC方向转1/3齿距。当A、B.C各绕组轮流通电完成一个循环时，磁场沿ABC方向旋转360o，转子沿ABC方向转过一个齿距。同理，当以A-C-B-A-的顺序不断地给各个绕组轮流通电时，步进电机内的磁场沿ACB方向不断转动，步进电机这种工作方式为三相单三拍工作方式。。36三相反应式步进电机也可以按三相六拍方式（A-AB-B-BC-C-CA-A-）工作。每改变一次通电状态，磁场轴线转过60o，转子转过1/6齿距。以上分析可知，三相反应式步进电机可以有不同的通电状态和运行拍数，每改变一次通电状态时转子转过的角度称为步距角，表达式为:其中，m为拍数，Z为转子齿数。37脉冲分配电路亦称环行分配器，用来对输入的步进脉冲进行逻辑变换，产生给定工作方式所需的各相脉冲序列信号。环形分配器主要类型有:专用集成芯片、EPROM电路、数字电路、可编程器件和软件产生方法。功率放大电路对脉冲分配电路输出的信号进行放大，产生使电动机旋转所需的激磁电流。步进方向信号指定各相导通的先后次序，用以改变步进电机旋转方向。功率放大电路有单电压、双电压、斩波稳流、步距细分等类型。2.步进电机控制与驱动383.基于MC3479的步进电机控制与驱动电路随着集成电路技术的发展,出现了步进电机驱动电路和控制电路的集成化,简化了步进电机电路的设计工作,提高了电路的可靠性。在小功率步进电机应用领域,出现了许多专门的集成芯片。如PMM8713三相或四相步进电机的脉冲分配器、双H桥驱动器L298、斩波控制器L297、单H桥电路3717、三相桥电路IR2130、PWM恒流斩波控制芯片SI7200E（双极性）、PWM恒流斩波控制芯片SI7230E（双极性）、PWM恒流斩波控制芯片SI7115B（单极性）,单片正弦细分PWM斩波方式二相步进电机驱动专用芯片TA8435H和两相步进电机双极多功能驱动集成电路UDN2916LB等。

MC3479是两相双极性小功率步进电机控制与驱动芯片,每相电流驱动能力为350mA。39stepper

motordriverMC3479

two–phasesteppermotorinthebipolarmodeSingleSupplyOperation:7.2to16.5V350mA/CoilDriveCapabilitySelectableCW/CCWandFull/HalfStepOperationTTL/CMOSCompatibleInputsInputHysteresi