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浅谈基于51系列单片机对PNP型传感器输出的电路设计

摘要：51单片机是对所有兼容Intel8031指令系统的单片机的统

称，是一种带闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh

ProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能

CMOS8位微处理器。其代表型号是ATMEL公司的AT89系列，它广

泛应用于工业测控系统之中。很多公司都有51系列的兼容机型推出，

今后很长的一段时间内将占有大量市场。传统电气设备采用的各种控

制信号，必须转换到与单片机输入接口相匹配的数字信号。用户设备

须输入到单片机的各种控制信号，该文阐述的是PNP型传感器输出

的开关量，通过输入电路转换成单片机能够接收和处理的信号。

关键词：51单片机工业PNP型传感器

151系列单片机的基本管脚外围电路

其中包含了供电电路、复位电路、时钟电路、以及简单的输入输

出电路。而我们在实际的应用中，主要依靠的是P0.0～P0.7,P1.0～

P1.7,P2.0～P2.7,P3.0～P3.7的共32个管脚，做为单片机的输入输出

接口。当作为输入时由于管脚的特性它的吸附电流可以达到10mA左

右，而它的提拉电流只有不到1mA，所以我们应用时基本以低电平

0V时为“1信号，高电”平5V时为“0信号。”

2NPN类的传感器

NPN是指当有信号触发时，信号输出线out和电源线VCC连接，

相当于输出高电平的电源线。对于NPN-NO型，在没有信号触发时，

输出线是悬空的，就是VCC电源线和out线断开。有信号触发时，

发出与VCC电源线相同的电压，也就是out线和电源线VCC连接，

输出高电平VCC。对于NPN-NC型，在没有信号触发时，发出与VCC

电源线相同的电压，也就是out线和电源线VCC连接，输出高电平

VCC。当有信号触发后，输出线是悬空的，就是VCC电源线和out

线断开。对于NPN-NC+NO型，其实就是多出一个输出线OUT，根

据需要进行取舍。

3输入电路的设计

3.1电路主要元件选择

因是可控制的光电藕合器件可以用在电路之间的信号传输，使之

前端与负载完全隔离，优点是在于增加安全性，减小电路干扰，减化

电路设计。本次主要应用光耦隔离的思路进行开发。东芝TLP521－1，

－2和－4组成的砷化镓红外发光二极管耦合到光三极管。

该TLP521－2提供了两个孤立的光耦8引脚塑料封装，而

TLP521－4提供了4个孤立的光耦中16引脚塑料DIP封装。

其具体参数如下表1。

3.2电路限流的计算

依据东芝TLP521提供的推荐使用参数如上表1。

以典型值为准：正向电流限制在16MA左右，集电极电流限制在

1ma左右。由于在正向电压为DC24V所以根据欧姆定律，考虑PN

结压降，根据公式：

IF=(V源-V降)/RF转化RF=(V源-V降)IF

IF正向电流、V源传感器驱动电压、V降为PN结电压降、RF

限流电阻值。

RF=(V源-V降)/IF即RF=(24V-0.7V)/0.016A=1456Ω，根据市场

电阻标准选择为1.5KΩ电阻。

同理：RC=(V源-V降)/IC即Rc=(5V-0.7V)/0.001A=4300Ω，根据

市场电阻标准选择为4.7KΩ电阻。

3.3实际电路图：如图2

A:为PNP型传感器输入口，DC24V

N:为PNP型传感器输入口，DC0V

限流电阻为：RF=1.5KΩ

上拉（限流）电阻为：RC=4.7KΩ

VCC:DC5V+，经过上拉电阻后进入单片机输入管脚

4结束语

本次应用PNP型传