计算机测控技术5-1(04-12).ppt

第5章　测控系统的输入/输出接口 　　　　　　　 　　 　　　 　　 　 　 　　 　 　 　　　 　　 　　 5.1.3 开关接口 1 机械式开关接口的基本应用 2 电子式开关接口的基本应用 向单片机输入开关信号,就能对红外光线进行控制。根据发光二极管与接收三极管的不同位置设计的开关接口电路，可以应用于计数、位置状态、转速等多方面的测试。图3.4是转速测量电路。 　　　　 　　 　　　 　　　　 　　 　　　　 　　 　　　　 带透光方孔的转盘与要测量转速的传动轴相连结，轴转动时，带动带透光方孔的转盘一起转动，使红外接收三极管断续地接收到发光二极管发出的红外光，在其输出端产生一系列脉冲电平信号，单片机通过对输入的脉冲电平信号进行计数，就可以测量出该转动装置的转速了。设转速为S，转动盘上有N个方孔，单片机在l秒钟内的计数值为M，则S=M/N(转/秒)。很显然，N值越大，测量的转速越精确。 下面举一实例，说明光敏器件的具体应用。直射式光电转速传感器的结构见下图。 工作原理：开孔圆盘上有许多小孔，开孔圆盘旋转一周，光敏元件输出的电脉冲个数等于圆盘的开孔数，因此，可通过测量光敏元件输出的脉冲频率，得知被测转速。 开孔圆盘 红外发光二极管和红外接收三极管分别安装在产品流水线传送带的二边，每当传送带上有一个产品经过，就会遮挡红外光线一次，使红外接收三极管的输出一个脉冲电平信号。单片机对输入的脉冲信号进行计数，就可以对产品的产量进行统计。 图3.5 光电传感器在产量计数中的应用 光电传感器在位置检测中的应用 当移动的物体一旦挡住红外光线，红外接收三极管就会输出一个脉冲信号。此装置可以用来检测物体的有或无，可以作为运动物体的限位检测电路，可以作为外人侵入的报警检测电路，也可以作为自动门的控制电路。 除了光电传感器外，还有电感式接近开关。图3.7是电感式接近开关的应用原理图。 图3.7 电感式接近开关应用原理图 电感式接近开关由高频振荡器、检波放大器、输出电路和开关组成。由感应线圈产生高频振荡信号形成一交变磁场，当有金属类物体接近时，在金属物体内产生涡流并吸收振荡器的能量，使振荡信号变弱或停止振荡，在检波放大器和输出电电路的作用下，产生一个开关信号输入单片机的P1.0端口，用于有无物体接近的检测。因此电感式接近开关可以和红外光电管一样，用于有无物体接近或对经过物体进行计数，或者用于物体的位置状态进行检测。 图3.8 开关型霍尔传感器的应用 在5V电压的作用下，外加一个磁场会在霍尔传感器的3端输出一个电平信号。当开关型霍尔传感器在固定电平的作用下，当有一个金属物体或带磁钢的物体通过或接近开关型霍尔传感器时，会引起输出电平的变化,霍尔传感器的输出端与单片机的P1.0端口相连接，单片机就会接收到一个开关信号。开关型霍尔传感器同样可以应用于测量转速、计数、物体的位置和有无的检测。 图3.9 霍尔效应原理图 开关型霍尔传感器由霍尔元件、电压放大器、电压波形整形电路、集电极开路输出电路等部分组成。图3.10b是开关型霍尔传感器的工作特性，由图可知，开关型霍尔传感器的工作特性存在磁滞,B1点为工作点开状态的磁场强度，B2点为关状态的磁场强度。 图3.10 开关型霍尔传感器的结构和工作特性 5.1.4　可编程并行接口 从上节可见， 非可编程的并行接口电路简单， 使用方便。 但是， 这些芯片在硬件连接好之后， 其功能就无法改变了， 使用不够灵活， 功能也少。 而使用灵活、 功能强， 正是可编程接口电路的特点。 　　可编程并行接口芯片有多种， 下面介绍最常用的Intel 8255A可编程并行接口芯片。  1. 8255A的结构与特性 8255A的内部结构如图5-10所示。 外设接口部分有3个8位的输入/输出端口A、 B、 C， 并且都可以选择作为输入或输出。 通常将A口和B口作为数据口使用， 而将C口用作控制或状态口。 C口可分为2个4位端口， 分别可选择作为输入或输出。 A组、 B组控制电路可根据CPU的命令字控制8255A的工作方式， 每组控制电路从读/写控制逻辑接收命令， 根据从内部数据总线接收的控制字来决定两组的工作方式， 或对C口的任一位执行按位“置位”或“复位”操作。  内部设有一个控制字寄存器， 用于寄存来自CPU的控制字。内部的数据缓冲器是三态双向8位缓冲器， 是CPU的数据总线接口， 用于传输输入、 输出的数据以及CPU发出的控制字和外设的状态信息。  2.8255A的引脚 8255A与外部设备相连的引脚共24