单片机控制应用系统.docx

第7章单片机控制应用系统 在单片机控制系统中，需要通过单片机的T/0 口输出一些控制量去控制外部设备，但 是单片机的I/O 口的驱动能力有限，在驱动一些大功率设备的场合，如电机、电热丝、继 电器等，就不能满足要求了。并且一些大功率的设备要使用强电进行驱动，在开关过程屮 会产生电磁干扰，有可能会导致单片机系统执行误动作或者“死机”甚至损坏单片机。因 此，在单片机控制系统中，需要加上驱动电路，在强电的应用场合中还应该考虑强弱电的 隔离问题。本章介绍几种常见的功率驱动元件及其接口电路以及几个应用实例。 7. 1 功率驱动元件及接□电路 本节主要介绍几种常见的功率驱动元件及其接口电路。 7.1.1 74、75系列功率集成电路 7. 1. 1 74系列功率集成电路 74系列功率集成电路是集电极开路（0C）高压输出缓冲/驱动器，可用于与CMOS等 高逻辑电平接口、驱动指示灯和继电器，也可作为TTL输入的缓冲器。74系列功率集成电 路与大多数TTL族电路完全兼容，输入电路都有钳位二极管，可以把传输线的影响减到最 小。 由于这些驱动器都是集电极开路（0C）的结构，所以使用时输出端要加上上拉电阻。 1.7407/7417集电极开路同相输出驱动器（丫二A ） 其参数如表7-1所示，7407/7417集成电路的外部引脚及逻辑图如图7-1所示。 表7-1 7407/7417集成电路常用参数 型号 高电平输出电压 （Von） /V 低电平输出电流 仃 ol）/A 典型延迟时间 /ns 典型功耗 /（H ?mW） 7407 30 40 13 21 7417 15 40 13 21 7406/7416集电极开路反相输出驱动器（Y = A） 其参数如表7-2所示，7406/7416集成电路的外部引脚及逻辑图如图7-2所示。 表7-2 7406/7416集成电路常用参数 型号 高电平输出电压 （Vo.,） /V 低电平输出电流 （Iol）/A 典型延迟吋间 /ns 典型功耗 /（门? mW） 7406 30 40 12.5 26 7416 15 40 12.5 26 1A[ U 1 14 】VCC 1A[ u 1 14 】VCC 1Y 2 13 ]6A 1Y[ 2 13 ]6A 2A 3 12 ]6Y 2A[ 3 12 ]6Y 2Y[ 4 11 ]5A 2Y[ 4 11 ]5A 3A[ 5 10 ]5Y 3A[ 5 10 ]5Y 3Y [ 6 9 ]4A 3Y[ 6 9 ]4A GND [ 8 ]4Y GND [ 7 8 ]4Y A — —Y 1A 1 ~L^ 2 1Y 图7-1 7407/7417外部引脚及逻辑图 图7-2 7406/7416外部引脚及逻辑图 7. 1.2 75系列功率集成电路 75系列功率集成电路是采用TTL逻辑系统设计的通用器件，可用于高速逻辑缓冲、功 率驱动、总线驱动、存储器驱动等。该系列的集成电路也是输出端集电极开路的结构，通 过把逻辑门的输出端在芯片内部连接到一个NPN晶体管的基极来构成。 75系列功率集成电路的每个门输出电流都可达到300mA,输出电压30V。 75系列功率集成电路的引脚图如图7-3所示。 1A [ 1 u 8 ]vcc 1B 2 7 2B 1Y 3 6 ]2A GND 4 5 ]2Y 图7-3 75系列功率集成电路的引脚图 75系列功率集成电路各型号的逻辑关系如表7-3所示。 表7-3各型号的逻辑关系 型号 逻辑 75451 与 75452 与非 75453 或 75454 或非 7.1.2 光电耦合器驱动电路 工作原理 光电耦合器也称为光电隔离器或光耦合器，有时简称光耦，是把发光器件（如发光二 极管）和光敏器件（如光敏三极管）封装在一起，通过光线实现耦合构成电一光和光一电 的转换器件。广泛应用于计算机及其外设接口、工控、电信、仪器仪表、数据总线、高 速数字系统、数字I/O 口、模/数转换、数据发送、单片机接口、电平转换、信号及级 间隔离、脉冲放大等范闱，甚至在电源技术的线性隔离、电量反馈、电流传感、电量变换 等各个场合都有成功的应用。 光电耦合器的类型有很多种，性能参数也有所区别，但工作原理都一样，都是输入 端加电信号，发光器件将电转成光，受光器件再将光转成电，输出电信号，实现了电到光、 光再电的传输。图7—4列出了几种常用光电耦合器的原理图。图(R为光电二极管型光 电耦合器，图(b)为三极管输出型光电耦合器，图(c)达林顿型光电耦合器，图(d) 为双向晶闸管输出型光电耦合器，图(e)为光敏集成电路输出型光电耦合器，图(f)为 高速型光电耦合器。 O(e)— ——O、乙(b) O (e) — ——O 、乙 (b) 图7-4常用光电耦合器原理图 使用注意事项 使用光电耦合器实现隔离时，有以下注意事项： 在光电耦合