在微机控制系统中，除了要处理模拟量信号以外，还要处理另一类数字.PDF

在微机控制系统中，除了要处理模拟 量信号以外，还要处理另一类数字信号， 包括开关信号、脉冲信号。它们是以二进 制的逻辑“1”和“0”或电平的高和低出现的 。如开关触点的闭合和断开，指示灯的亮 和灭，继电器或接触器的吸合和释放，马 达的启动和停止，晶闸管的通和断，阀门 的打开和关闭，仪器仪表的 BCD 码，以及 脉冲信号的计数和定时等等 。 学习要点 1、光电耦合隔离器的结构原理及其隔离电路; 2、数字量输入通道中几种典型电路； 3、数字量输出通道几种典型驱动电路； 4、数字量输出通道的几种应用； 第四章开关量输入/输出通道 第一节开关量输入/输出通道的作用 第二节开关量输入/输出通道的电路及原理 第三节开关量输入/输出通道的应用(PLC介 绍) 第一节开关量输入/输出通道的作用 开关量输入 监视输入过程 监视设备状态 监视参数状态 监控报警状态 第二节开关量输入/输出通道的电路及原理 光电耦合隔离器 光电耦合隔离电路 光电耦合隔离器 光电耦合隔离器按其输出级不同可分为三极管型、单向 晶闸管型、双向晶闸管型等几种，如图所示。它们的原 理是相同的，即都是通过电 光 电这种信号转换，利用光 信号的传送不受电磁场的干扰而完成隔离功能的。 现以最简单的三极管型光电耦合隔离器 为例来说明它的结构原理，如图 4-2 所示 + 5V + 5V 。 + 输入端 输出端 光电耦合隔离器的输入输出类似普通三极管 的输入输出特性，即存在着截止区、饱和区 与线性区三部分。 利用光耦隔离器的开关特性（即光敏三极管 工作在截止区、饱和区），可传送数字信号 而隔离电磁干扰，简称对数字信号进行隔离 。 例如在数字量输入输出通道中，以及在模拟 量输入输出通道中的A/D转换器与CPU或CPU 与D/A转换器之间的数字信号的耦合传送， 都可用光耦的这种开关特性对数字信号进行 隔离。 同样模拟量也可以用光电耦合器来隔离 例如在现场传感器与A/D转换器或D/A转换 器与现场执行器之间的模拟信号的线性传 送，可用光耦的这种线性区对模拟信号进 行隔离。 光耦的这两种隔离方法各有优缺点。 模拟信号隔离方法的优点是使用少量的光 耦，成本低；缺点是调试困难，如果光耦 挑选得不合适，会影响A/D或D/A转换的精 度和线性度。 数字信号隔离方法的优点是调试简单，不 影响系统的精度和线性度；缺点是使用较 多的光耦器件，成本较高。但因光耦越来 越价廉，数字信号隔离方法的优势凸现出 来，因而在工程中使用的最多。 光电耦合隔离电路 典型的光电耦合隔离电路有数字量同相传递与数字量反相 传递两种，如图 4-3 所示。 数字量同相传递如图4-3 （a ）所示，光耦的输入正 端接正电源，输入负端接到与数据总线相连的数据缓冲器 上，光耦的集电极 c端通过电阻接另一个正电源，发射极 e 端直接接地，光耦输出端即从集电极c端引出。当数据线 为低电平“0”时，发光管导通且发光，使得光敏管导通， 输出 c端接地而获得低电平“0” ；当数据线为高电平“1” 时，发光管截止不发光，则光敏管也截止使输出 c端从电 源处获得高电平“1” 。如此，完成了数字信号的同相传 递。 +5V +5V +5V +5V 74LS273 74LS273 c 数