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微机控制系统输入/输出的可靠性设计 微机控制系统以及各主要功能元件（部件）的输入/输出信号控制功能主要由硬件和软件设计来保证。 在硬件设计中，如何提高控制系统的工作可靠性，是微机控制系统设计的重要环节之一。主要包括： 1）能可靠地传递各类控制信息 有效保证输入/输出控制信号转换的运动状态。 2）能够进行有效的信息转换 满足微机对输入/输出信息类型的转换要求。如：A/D、D/A转换；平行数字信号与串行数字信号的转换；电平信号的转换与匹配；电量与非电量的转换；强电与弱点转换。 3）具有阻断干扰信号进入微机控制系统的能力 主要采用滤波技术、光电隔离技术、屏蔽技术等。 光电隔离电路设计 （1）光电隔离电路的基本工作原理与组成 （2）光电隔离电路的特点 光电隔离电路通过光敏转换实现信号的单向传递，可有效地阻断各类干扰信号，实现信号的电平转换（功率放大）和电平极性转换(+/-)。 （3）光电隔离电路的作用 1）可将输入/输出两部分的供电电源和电路的地线分离。光电耦合输入、输出端之间绝缘电阻很大（1011~1013Ω），寄生的电容很小（0.5~2pF），因而干扰信号很难从输入端反馈到输出端。 2）可进行电平转换，实现要求的电平输出，从而具有初级功率放大作用。 3）提高对负载的驱动能力。可直接驱动光控晶闸管工作。 如果光电隔离电路与滤波电路、屏蔽电路有效的结合起来，将会进一步提高微机控制系统的抗干扰能力。 （4）光电耦合隔离电路的应用 光电隔离电路在机电控制系统中的基本配置 请同学们注意： 在微机控制系统中，由于可采用的高功能集成元件端口（输入/输出接口）的性质常有所不同，因而所采用或设计的光电隔离电路也有所不同。在系统设计中，应依据实际情况而定。 1）8031芯片匹配的输入输出光电隔离接口电路 3）8155、8255芯片匹配光电隔离接口电路 特点：由于8155、8255输出口可释放和吸收的电流较大，故可直接用高点平推动晶体管驱动光电二极管。 在8155、8255上电复位（高阻抗状态）时，不使开机输出额外的信息，将晶体管硬拉成低电平。 信息转换电路设计1）弱电/强电转换电路 （2）数字/脉冲信号转换——并行转换为串行 （3）数/模(D/A)转换、模数(A/D)转换 计算机控制机电系统 重庆工商大学机械工程学院 李 平 corn_lee@ctbu.edu.cn 计算机 硬件系统 控制器 运算器 存储器 I/O 内部存储器（AT89c51 c52） 外部存储器 (6264) 输入设备 输出设备 软件系统 系统软件 应用软件 单板机 将CPU、存储器、I/O 接口电路、简单外设（键盘、发光二极管显示器），以及监控程序固件（ROM）等全部安装成在一块印刷电路板（PCB 板）上构成的低档微机。 将组成微型计算机的一些功能部件（如CPU、存储器、I/O 接口电路等）全部集成在一块集成电路芯片上的微机。 单片机 单片机组成 计算机控制机电系统 D/A 下位工控机 倾角传感器 滤波 右路伺服电机 D/A 伺服放大 可控硅 水下 电机 机 器 人 本 体 清洗装置 控制盒 电平转换 RS485 串口 光耦隔离 减速箱 滤波 右路伺服电机 D/A 伺服放大 减速箱 减速器 直流稳压电源 上位机 下位机 单相电源 D/A D/A DAC0832芯片通过两级运放扩展成双极性输出时， 对应的电压为： Vout = 其中，Vout — DAC0832通过两级放大输出电压(V) NB — 二进制码； Vref — 基准电压(V)。 光电隔离时域检测电路 时域响应特性 输出阻抗/ 时间响应特性 特点：P3口作为准双向接口，当P3输入口被拉成低电平时，可直接由TTL或MOS电路驱动；当外部信号为低电平时，P3可被拉成高电平直接与光电耦合器连接。 * *