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传统电气设备采用的各种控制信号,必须转换到与单片机输入/输出口相匹配的数字信号。用户设备须输入到单片机的各种控制信号,如限位开关,操作按钮、选择开关、行程开关以及其他一些传感器输出的开关量等,通过输入电路转换成单片机能够接收和处理的信号。输出电路则应将单片机送出的弱电控制信号转换、放大到现场需要的强输出信号,以驱动功率管、电磁阀和继电器、接触器、电动机等被控制设备的执行元件,能方便实际控制系统使用。
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单片机的常见输入输出电路介绍单片机的常见输入输出电路介绍
传统电气设备采用的各种控制信号,必须转换到与单片机输入/输出口相匹配的数字信号。用户设备须输入到单
片机的各种控制信号,如限位开关,操作按钮、选择开关、行程开关以及其他一些传感器输出的开关量等,通
过输入电路转换成单片机能够接收和处理的信号。输出电路则应将单片机送出的弱电控制信号转换、放大到现
场需要的强输出信号,以驱动功率管、电磁阀和继电器、接触器、电动机等被控制设备的执行元件,能方便实
际控制系统使用。
引 言
传统电气设备采用的各种控制信号,必须转换到与传感器输出的开关量等,通过输入电路转换成单片机能够接收和处理的
信号。输出电路则应将单片机送出的弱电控制信号转换、放大到现场需要的强输出信号,以驱动功率管、电磁阀和继电器、接
触器、电动机等被控制设备的执行元件,能方便实际控制系统使用。
1 输入电路设计
一般输入信号最终会以开关形式输入到单片机中,以工程经验来看,开关输入的控制指令有效状态采用低电平比采用高电
平效果要好得多,如图1如示。当按下开关Sl时,发出的指令信号为低电平,而平时不按下开关S1时,输出到单片机上的电平
则为高电平。该方式具有较强的耐噪声能力。
若考虑到由于TTL电平电压较低,在长线传输中容易受到外界干扰,可以将输人信号提高到+24V,在单片机入口处将高
电压信号转换成TTL信号。这种高电压传送方式不仅提高了耐噪声能力,而且使开关的触点接触良好,运行可靠,如图2所
示。其中,D1为保护二极管,反向电压≥50V。
为了防止外界尖峰干扰和静电影响损坏输入引脚,可以在输入端增加防脉冲的二极管,形成电阻双向保护电路,如图3所
示。二极管D1、D2、D3的正向导通压降UF≈0.7 V,反向击穿电压UBR≈30 V,无论输入端出现何种极性的破坏电压,保护电
路都能把浚电压的幅度限制在输入端所能承受的范围之内。即:VI~VCC出现正脉冲时,D1正向导通; V1~VCC出现负脉冲
时,D2反向击穿;VI与地之间出现正脉冲时,D2反向击穿;V1与地之间出现负脉冲时,D3正向导通,二极管起钳位保护作用。
缓冲电阻RS约为1.5~2.5kΩ,与输入电容C构成积分电路,对外界感应电压延迟一段时间。若干扰电压的存在时间小于t,则
输入端承受的有效电压将远低于其幅度;若时间较长,则D1导通。电流在RS上形成一定的压降,从而减小输入电压值。
此外,一种常用的输入方式是采用光耦隔离电路。如图4所示,R为输入限流电阻,使光耦中的发光二极管电流限制在10
~20 mA。输入端靠光信号耦合,在电气上做到了完全隔离。同时,发光二极管的正向阻抗值较低,而外界干扰源的内阻一般
较高,根据分压原理,干扰源能馈送到输入端的干扰噪声很小,不会产生地线干扰或其他串扰,增强了电路的抗干扰能力。
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weixin_38697940
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