1、重點： 掌握輸入輸出接口與過程通道的硬件和軟件的設(shè)計。難點： 輸入輸出接口設(shè)計技術(shù)。目標：解決微型計算機和外部的連接問題，使計算機和外部構(gòu)成一個整體，能正確、可靠、高效率的交換信息，這是設(shè)計一個微機控制系統(tǒng)必須解決的基本問題。第3章 接口與過程通道配置技術(shù)主要內(nèi)容： 輸入輸出接口及過程通道的設(shè)計方法。 輸入輸出接口與過程通道的硬件和軟件的設(shè)計。 硬件抗干擾技術(shù)。本講重點與難點數(shù)字量輸入接口與過程通道配置隔離抗干擾數(shù)字量輸出接口與過程通道配置隔離驅(qū)動3.5 數(shù)字量輸入輸出通道與過程通道數(shù)字量I/O通道簡介數(shù)字量開關(guān)量 數(shù)字量 脈沖量數(shù)字量I/O接口一般采用并行I/O接口嵌入式處理器本身的并行接口

2、TTL數(shù)字集成電路輸入口 74LS244 8三態(tài)緩沖器 （三態(tài)）輸出口 74LS273 8D觸發(fā)器 （鎖存）可編程并行I/O接口Intel 8255 Intel 81553.5.1 數(shù)字量輸入通道1. 數(shù)字量輸入通道的結(jié)構(gòu)輸 入 調(diào) 理 電 路輸 入 緩 沖 器地 址 譯 碼 器P C 總 線生產(chǎn)過程數(shù)字量輸入通道結(jié)構(gòu)數(shù)字量輸入通道要解決的問題隔離抗干擾（去抖動）4光電隔離光電耦合器光電耦合電路圖2-14繼電器隔離隔離技術(shù)5在理想狀態(tài)下，按鍵引腳電壓變化如上圖所示。但實際上，在按鍵被按下或放開的瞬間，由于機械觸點存在彈跳現(xiàn)象，實際按鍵電壓波形如下圖所示，即機械按鍵在按下和釋放瞬間存在抖動現(xiàn)象，

3、抖動時間的長短與按鍵的機械特性有關(guān)，一般在5ms10ms之間，而按鍵穩(wěn)定閉合期長短與按鍵時間有關(guān)，從數(shù)百毫秒到數(shù)秒不等。為了保證按鍵由“按下”到“松手”之間僅視為一次或數(shù)次輸入（對于具有重復輸入功能的按鍵），必須在硬件或軟件上采取去抖動措施，避免一次按鍵輸入一串數(shù)碼。按鍵去抖動技術(shù)6硬件去抖動積分電路 RS觸發(fā)器軟件延時去抖動按鍵去抖動技術(shù)7 數(shù)字量輸入接口技術(shù) 三態(tài)門緩沖器74LS244MOV DX, port IN AL,DX 數(shù)字量輸入接口83.5.2 數(shù)字量輸出通道數(shù)字量輸出通道的結(jié)構(gòu)數(shù)字量輸出通道結(jié)構(gòu)框圖輸 出驅(qū) 動器輸 出鎖 存器地址譯碼器生產(chǎn)過程PC總線數(shù)字量輸出通道要解決的問題

4、隔離驅(qū)動9一、微型計算機驅(qū)動能力與外圍電路二、微型計算機開關(guān)型功率接口 1、與光電耦合器的接口 2、與繼電器的接口 3、與晶閘管的接口 4、與固態(tài)繼電器的接口3.5.3 數(shù)字量輸出與接口技術(shù)10用微型計算機控制各種各樣的高壓、大電流負載，如電動機、電磁鐵、繼電器、燈泡等，不能用微型計算機（單片機）的I/O線來直接驅(qū)動，必須通過各種驅(qū)動電路和開關(guān)電路來驅(qū)動。一、微型計算機的驅(qū)動能力與外圍電路11121314二、微型計算機開關(guān)型功率接口常用的開關(guān)型驅(qū)動器件有： 光電耦合器、繼電器、晶閘管、功率MOS管、集成功率電子開關(guān)、固態(tài)繼電器等。15161. MCS-51與光電耦合器的接口1）晶體管輸出型光電

5、耦合器驅(qū)動接口 光電晶體管除沒有使用基極外,跟普通晶體管一樣。取代基極電流的是以光作為晶體管的輸入。當光電耦合器的發(fā)光二極管發(fā)光時，光電晶體管受光的影響在cb間和ce間有電流流過，這兩個電流基本上受光的照度控制，常用ce極間的電流作為輸出電流，輸出電流受Vce的電壓影響很小。17圖4是使用4N25的光電耦合器接口電路圖。 4N25使兩部分的電流信號獨立。輸出部分的地線接機殼或接大地，而8031系統(tǒng)的電源地線浮空，不與交流電源的地線相接?？杀苊廨敵霾糠蛛娫醋兓瘜纹瑱C電源的影響，減少系統(tǒng)所受的干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。4N25輸入輸出端的最大隔離電壓2500V。7407-緩沖驅(qū)動器，起到輸出更大電

6、流的作用。圖418圖5圖5用光電耦合器組成的電流環(huán)發(fā)送和接收電路。圖5電路可以用來傳輸數(shù)據(jù)，最大速率為50Kb/s，最大傳輸距離為900米。環(huán)路連線的電阻對傳輸距離影響很大，此電路中環(huán)路連線電阻不能大于30，當連線電阻較大時，100的限流電阻要相應(yīng)減小。光電耦合管使用TIL110，開關(guān)速度比4N25快。光電耦合器也常用于較遠距離的信號隔離傳送。192） 晶閘管輸出型光電耦合器驅(qū)動接口輸出端是光敏晶閘管或光敏雙向晶閘管。當光電耦合器的輸入端有一定的電流流入時，晶閘管即導通。有的光電耦合器的輸出端還配有過零檢測電路，用于控制晶閘管過零觸發(fā)，以減少用電器在接通電源時對電網(wǎng)的影響。4N40是常用的單向

7、晶閘管輸出型光電耦合器。當輸入端有1530mA電流時,輸出端的晶閘管導通。輸出端的額定電壓為400V，額定電流有效值為300mA。隔離電壓為15007500V。4N40的6腳是輸出晶閘管的控制端，不使用此端時，此端可對陰極接一個電阻。MOC3041是常用的雙向晶閘管輸出的光電耦合器，帶過零觸發(fā)電路，輸入端的控制電流為15mA，輸出端額定電壓為400V，輸入輸出端隔離電壓為7500V。20圖6是4N40和MOC3041的接口驅(qū)動電路。4N40常用于小電流用電器的控制，如指示燈等，也可以用于觸發(fā)大功率的晶閘管。MOC3041一般不直接用于控制負載，而用于中間控制電路或用于觸發(fā)大功率的晶閘管。圖62

8、1222. 與繼電器的接口231）直流電磁式繼電器功率接口24二極管D的作用是保護晶體管T。原理如下：當繼電器J吸合時，二極管D截止，不影響電路工作。繼電器釋放時，由于繼電器線圈存在電感，這時晶體管T已經(jīng)截止，所以會在線圈的兩端產(chǎn)生較高的感應(yīng)電壓，極性是上負下正。 圖71）直流電磁式繼電器功率接口圖7是直流繼電器的接口電路。繼電器的動作由單片機8031的P1.0端控制。P1.0端輸出低電平時，繼電器J吸合；P1.0端輸出高電平時，繼電器J釋放。采用這種控制邏輯可以使繼電器在上電復位或單片機受控復位時不吸合。（復位：P1=0ffh） 25262）交流電磁式接觸器的功率接口圖8MOC3041的輸入端接7407，由單片機8031的P1.0端控制。P1.0輸出低電平時，雙向晶閘管KS導通,接觸器C吸合。P1.0輸出高電平時,雙向晶閘管KS關(guān)斷，接觸器C釋放。圖8是交流接觸器的接口電路圖。2728圖9光耦合雙向可控硅（晶閘管）驅(qū)動器MOC 3030/31/32（用于115V交流），OC3040/41（用于