单片机常用测控电路.ppt

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1、第8章单片机常用测控电路本章主要内容1、开关量输入/输出接口电路2、A/D转换接口电路3、D/A转换接口电路4、步进电机接口电路开关量输入/输出驱动接口电路在单片机的测控系统中，常常用到开关量的输入输出。所谓开关量，是指系统中某个测控对象相反的两种状态，输入单片机时对应输入0和1，单片机输出控制时分别输出0和1来对应。下面介绍几种常用的开关量的输入输出驱动接口电路。一、光电隔离输入/输出接口电路在工业控制领域的现场应用中，对于单片机而言，往往有一些远距离开关量信号的输入和输出，如果直接接入单片机的

2、I/O口，会有以下一些问题：1)信号不匹配，输入的信号可能是交流信号、高压信号、按键接点等信号；2)比较长的连接线路容易引进干扰、雷击、感应电等；3)单片机的I/O口驱动能力有限，或者驱动的是交流强电回路。对于这些问题的解决，最直接有效的办法就是利用光电耦合器进行隔离。光电耦合器件是个什么样的器件呢？图8-1三极管型光电耦合器原理图光电耦合器件就是把发光器件（如发光二极管）和光敏器件（如光敏三极管）组装在一起，通过光实现耦合，构成电—光和光—电的转换的器件。图8-1所示为常用的三极管型光电耦合器原

3、理图。在利用光电耦合器实现隔离时应注意：（1）在光电耦合器的输入部分和输出部分必须分别采用独立的电源，若两端共用一个电源，则光电耦合器的隔离作用将失去意义。（2）当用光电耦合器来隔离输入输出通道时，必须对所有的信号（包括数字量信号、控制量信号、状态信号）全部隔离，使得被隔离的两边没有任何电气上的联系，否则这种隔离是没有意义的。二、继电器驱动接口电路继电器是个什么样的东西？继电器是一种当输入量（电、磁、声、光、热、时间）达到一定值时，输出量将发生跳跃式变化的自动控制器件。继电器的种类很多有电磁继电器

4、、固态继电器 、时间继电器、温度继电器、风速继电器、加速度继电器、其它类型的继电器（如光继电器、声继电器、热继电器）等图8-5常用继电器驱动接口电路3三、可控硅驱动接口电路可控硅又称晶闸管，它是由四层半导体材料组成的，有三个PN结，对外有三个电极〔图8-6(a)〕：第一层P型半导体引出的电极叫阳极A，第三层P型半导体引出的电极叫控制极G，第四层N型半导体引出的电极叫阴极K。电路符号如图8-6（b）。图8-6可控硅符号及内部原理结构图8-7双向可控硅隔离驱动A/D转换接口电路一、A/D转换的基本概念

5、在单片机的应用系统中，总是要对许多连续变化的模拟量（如温度、压力等）进行测量，而这些模拟量对于单片机来说是无法直接进行测量的，单片机能够直接接受和处理的是数字信号，因此，必须将这些模拟量数字化才能为单片机所处理。我们把将模拟量转换成数字量的过程称为Ａ／Ｄ转换。本教材中主要介绍典型的并行A/D转换芯片ADC0809和串行A/D转换芯片TLC1549及其与单片机的接口技术。A/D转换器的主要性能指标：（1）分辨率A/D转换器的分辨率是指A/D转换器转换输出的数字量最低位变化一个字所对应的被转换模拟电压

6、的变化量。通常会用A/D转换器的位数来表示分辨率。（2）转换时间转换时间指的是A/D转换器完成一次A/D转换所需要的时间。A/D转换器的种类：根据内部转换原理的不同，主要可分为比较型和积分型两种。（1）比较型比较型A/D转换属于直接的A/D转换，经过几次的逐次比较逼近就可以直接得到A/D转换的结果，转换的速度快，精度较高，是目前使用最为广泛的一种A/D转换。（2）积分型积分型的A/D转换是一种间接的A/D转换，经过两次积分的过程得到A/D转换的结果，这种A/D转换的时间长，但精度高，抗干扰能力强，

7、适用于速度要求不高且有较多干扰但精度要求较高的场合。二、并行A/D（ADC0809）及其接口电路DAC0809是8通道8位CMOS逐次逼近式A/D转换器，是目前国内应用最广泛的8位通用并行A/D芯片。如图为该芯片内部原理结构框图。ADC0809主要性能指标：1）分辨率为8位。2）单电源+5V供电，参考电压由外部提供，典型值为+5V。3）具有锁存控制的8路模拟选通开关。4）具有可锁存三态输出，输出电平与TTL电平兼容。5）功耗为15mW。6）转换时间取决于芯片的时钟，是芯片时钟周期的64倍。时钟的频

8、率范围为10~1280KHz。ADC0809引脚图、时序图图8-9ADC0809引脚图、时序图10µsALE地址信号STARTOEEOCDATA图8-10为ADC0809与89S51的实用连接电路。根据图8-9中的时序图，ADC0809转换过程分为以下几步：（1）通道选择。用单片机I/O口输出通道信息控制A、B、C。只有一路模拟信号需要转换时，可以将通道地址A、B、C接固定的电平（高电平或低电平），选择某一固定通道，如图8-10选择0通道。（2）所存通道地址（ALE）和启动A/D转