2016上-微机控制技术-2.12.2数字量输入输出通道.ppt

固态继电器SSR是一个四端组件，有两个输入端、两个输出端。左图所示为其结构原理图，共由五部分组成。光耦隔离电路的作用是在输入与输出之间起信号传递作用，同时使两端在电气上完全隔离；控制触发电路是为后级提供一个触发信号，使电子开关（三极管或晶闸管）能可靠地导通；电子开关电路用来接通或关断直流或交流负载电源；吸收保护电路的功能是为了防止电源的尖峰和浪涌对开关电路产生干扰造成开关的误动作或损害，一般由RC串联网络和压敏电阻组成；零压检测电路是为交流型SSR过零触发而设置的。 SSR?的输入端与晶体管、TTL、CMOS?电路兼容，输出端利用器件内的电子开关来接通和断开负载。工作时只要在输入端施加一定的弱电信号，就可以控制输出端大电流负载的通断。 SSR的输出端可以是直流也可以是交流，分别称为直流型?SSR?和交流型?SSR?。直流型?SSR?内部的开关组件为功率三极管，交流型?SSR内部的开关组件为双向晶闸管。而交流型?SSR按控制触发方式不同又可分为过零型和移相型两种，其中应用最广泛的是过零型。 过零型交流?SSR是指当输入端加入控制信号后，需等待负载电源电压过零时，SSR才为导通状态；而断开控制信号后，也要等待交流电压过零时，SSR才为断开状态。移相型交流?SSR的断开条件同过零型交流?SSR，但其导通条件简单，只要加入控制信号，不管负载电流相位如何，立即导通。 交流型?SSR?主要用于交流大功率控制。一般取输入电压为4－32V，输入电流小于?500?mA。它的输出端为双向晶闸管，一般额定电流在1A?－100??A范围内，电压多为?380?V?或?220?V。下图?为一种常用的固态继电器驱动电路，当数据线Di?输出数字“0”时，经7406反相变为高电平，使NPN型三极管导通, ?SSR输入端得电则输出端接通大型交流负荷设备RL。 直流型SSR的输入控制信号与输出完全同步。直流型?SSR?主要用于直流大功率控制。一般取输入电压为?4?－32?V，输入电流5－10?mA。它的输出端为晶体管输出，输出工作电压为?30?－?180 V。 各元器件参数如何选择？ 教材中给出的交流型?SSR用法如下图； 图中零交叉电路在交流电过零时产生 触发信号，减少干扰。 器件中采用了高耐压的专用光电耦合器。(如：MOC3040/3041) 在实际使用中，要特别注意固态继电器的过电流与过电压保护以及浪涌电流的承受等工程问题，在选用固态继电器的额定工作电流与额定工作电压时，一般要远大于实际负载的电流与电压，而且输出驱动电路中仍要考虑增加阻容吸收组件。具体电路与参数请参考生产厂家有关手册。 把上述数字量输入通道或数字量输出通道设计在一块模板上, 就称为DI模板或DO模板，也可统称为数字量I/O模板。下图为含有DI通道和DO通道的PC总线数字量I/O模板的结构框图，由PC总线接口逻辑、I/O功能逻辑、I/O电气接口等三部分组成。如图所示。 2.2.4 数字（开关）量输入/输出通道模板举例 PC总线接口逻辑部分由8位数据总线缓冲器、基址译码器、输入和输出片址译码器组成。 I/O功能逻辑部分只有简单的输入缓冲器和输出锁存器。其中，输入缓冲器起着对外部输入信号的缓冲、加强和选通作用；输出锁存器锁存CPU 输出的数据或控制信号，供外部设备使用。I/O缓冲功能可以用可编程接口芯片如8255A构成，也可以用74LS240、244、373、273等芯片实现。 I/O电气接口部分的功能主要是：电平转换、滤波、保护、隔离、功率驱动等。 各种数字量I/O模板的前两部分大同小异，不同的主要在于I/O电气接口部分，即输入信号的调理和输出信号的驱动，这是由生产过程的不同需求所决定的。 研华PCL-730板卡组成框图 上图按总线接口逻辑， I/O功能逻辑，I/O电气接口三部分分析 程序设计举例(基地址设为220H)： PCL-730板卡的开关量输入/ 输出都只需要二条指令就可以完成。 C语言程序如下： outportb(0x220，Ox55) ；//奇数通道输出低电平，低8位。 outportb(Ox221，0x55)； //奇数通道输出低电平，高8位。 inportb(Ox220)； //输入通道0~7的电平状态。 inportb(Ox221)； //输入通道8~15的电平状态。 汇编语言程序如下： MOV DX， 220H MOV AL， 55H OUT DX， AL MOV DX， 221H  OUT DX， AL MOV DX， 220H IN AL， DX