单片机接口电路-长沙民政职业技术学院课件.ppt

1、单片机接口电路单片机接口电路制冷设备故障检测与维修单片机与家用电器的接口电路 单片机要接受来自家用电器的各种状单片机要接受来自家用电器的各种状态信号，同时又将控制信号送出，以驱动态信号，同时又将控制信号送出，以驱动有关部件工作，因此接口非常重要。本节有关部件工作，因此接口非常重要。本节重点介绍单片机与家用电器之间的输入、重点介绍单片机与家用电器之间的输入、输出接口，显示接口，功率驱动接口和磁输出接口，显示接口，功率驱动接口和磁控管接口电路的工作原理。控管接口电路的工作原理。制冷设备故障检测与维修2.5.1输入信号接口输入信号接口 1.开关信号接口 (1)门或盖开关接口门或盖开关接口 开关信号主

2、要来自电冰箱、开关信号主要来自电冰箱、洗衣机、微波炉、电烤箱等的洗衣机、微波炉、电烤箱等的门开关或盖开关，其接口电路门开关或盖开关，其接口电路较为简单（如图所示）。当单较为简单（如图所示）。当单片机片机PD7566内部有上拉电阻内部有上拉电阻时，外部电阻时，外部电阻R可以不接。当单可以不接。当单片机检测到门开关或盖开关闭片机检测到门开关或盖开关闭合时合时,输入电平为输入电平为0，控制家用，控制家用电器工作。否则，输入电平为电器工作。否则，输入电平为1，家用电器停止工作。家用电器停止工作。制冷设备故障检测与维修(2)过压、过流信号接口过压、过流信号接口 在 家 电 产在 家 电 产品中，有时需对

3、品中，有时需对负载能力和输出负载能力和输出控制电路的电压控制电路的电压进行控制，以免进行控制，以免引起家电产品的引起家电产品的损坏。过压信号损坏。过压信号接口的原理图如接口的原理图如图，过流信号接图，过流信号接口与过压信号接口与过压信号接口的差别是过流口的差别是过流信号接口电路用信号接口电路用电流互感器电流互感器TB代代替了过压信号接替了过压信号接口的变压器口的变压器T。制冷设备故障检测与维修2.模拟信号接口 (1)温度信号接口温度信号接口 在电热器具、制冷空调等家电产品中，一般采用在电热器具、制冷空调等家电产品中，一般采用热敏三极管对温度进行检测。温度信号为模拟信号，热敏三极管对温度进行检测

4、。温度信号为模拟信号，需要转换为数字信号才能用单片机进行处理，因此通需要转换为数字信号才能用单片机进行处理，因此通常要选用含有常要选用含有AD转换器的单片机。某些单片机中，转换器的单片机。某些单片机中，用比较器的输入端接收检测到的模拟信号，若单片机用比较器的输入端接收检测到的模拟信号，若单片机中无中无AD转换和比较器时，可用定时计数器接收模拟转换和比较器时，可用定时计数器接收模拟温度信号，但温度检测电路需有模拟频率转换功能。温度信号，但温度检测电路需有模拟频率转换功能。制冷设备故障检测与维修2)温度信号的模拟接口电路温度信号的模拟接口电路 温度信号的模拟接口电路如图温度信号的模拟接口电路如图2

5、-30所示，所示，MTSl02为测温三极管，比较器为测温三极管，比较器A1为阻抗匹配器，比较器为阻抗匹配器，比较器A2为一反相为一反相放大器，这样放大器，这样A2输出端输出端UOUT就可接到单片机的就可接到单片机的AD输入端，利用单输入端，利用单片机内部的片机内部的AD转换器将模拟信号转换为数字信号。对于常用的单转换器将模拟信号转换为数字信号。对于常用的单片机片机pPD7566，其接口如左图所示。对于电冰箱、空调器的控制，可，其接口如左图所示。对于电冰箱、空调器的控制，可利用热敏电阻进行测温，热敏电阻直接连接在利用热敏电阻进行测温，热敏电阻直接连接在pPD7566的比较器的比较器Cin0Cin

6、3输入端输入端,如右图所示。如右图所示。制冷设备故障检测与维修 3)温度信号的频率接口温度信号的频率接口 温度信号的频率接口电路如图温度信号的频率接口电路如图2-33所示，在该电路中，所示，在该电路中，R4为为限流电阻，可使限流电阻，可使VT2(MTSl02)集电极电流为集电极电流为0.1mA，以保证，以保证VT2(MTSl02)处于较好的测温状态，脉冲发生器由电阻处于较好的测温状态，脉冲发生器由电阻R2、R3、电位器电位器RP1、RP2、电容、电容C1和单结晶体管和单结晶体管VT1组成组成,脉冲频率与脉冲频率与RC回路和单结晶体管回路和单结晶体管VT1的峰值电压有关，的峰值电压有关，MTSl

7、02对温度检测后，对温度检测后，将温度值转换成一定频率的脉冲，再送入单片机的将温度值转换成一定频率的脉冲，再送入单片机的IO接口或定接口或定时计数器。此种接口电路可在电冰箱、空调器中得到应用。时计数器。此种接口电路可在电冰箱、空调器中得到应用。制冷设备故障检测与维修 (2)(2)给定信号模拟接口给定信号模拟接口 用电位器用电位器RPRP选定给定值选定给定值,直接送入单片机直接送入单片机的的A/DA/D输入端输入端,如左图所示。如左图所示。(3)(3)过流信号模拟接口过流信号模拟接口 此接口与开关信号输入接口中的过流信此接口与开关信号输入接口中的过流信号接口相似号接口相似,如右图所示如右图所示,

8、图中图中OPOP为运算放大器。为运算放大器。制冷设备故障检测与维修2.5.2 输出信号接口输出信号接口 1.开关信号输出接口开关信号接口可直开关信号接口可直接驱动发光二极管、接驱动发光二极管、继电器、晶体管或继电器、晶体管或晶闸管等，如图所晶闸管等，如图所示。当 单 片 机示。当 单 片 机PD7566的的IO线线P90输出高电平时，输出高电平时，流经发光二极管流经发光二极管VD的电流极小，不能的电流极小，不能发光，当发光，当P90输出低输出低电平时，流经电平时，流经VD的的电流达电流达10mA，故，故VD发光。此端口灌发光。此端口灌入电流可达入电流可达15mA，输出电压输出电压9V，具有，具

9、有较强的负载能力。较强的负载能力。制冷设备故障检测与维修2.数字信号输出接口数字信号输出接口(1)数字显示码数字显示码的输出接口的输出接口 单片机单片机IO线直线直接到接到LED显示器显示器的阴极，的阴极，LED显显示器采用共阳极示器采用共阳极方式，如图所示。方式，如图所示。这是由于单片机这是由于单片机的的IO线可允许线可允许10mA的灌入电的灌入电流，而拉出电流流，而拉出电流仅仅5mA。制冷设备故障检测与维修(2)键盘扫描码的输出接口键盘扫描码的输出接口 在键盘扫描码的输出接口电路中，在键盘扫描码的输出接口电路中，Pl00P102 I/O线是线是扫描码的输出端，扫描码的输出端，P10P13I

10、O线用于接收键盘的按键信号，线用于接收键盘的按键信号，如左图所示。如左图所示。(3)DA转换的数字输出接口转换的数字输出接口 在单片机控制的家用电器中，在单片机控制的家用电器中，为进行数字模拟信号的转换，一般将数字送到为进行数字模拟信号的转换，一般将数字送到 IO接口，接口，而在端口外加电阻解码网络而在端口外加电阻解码网络(T型网络型网络)来产生模拟信号。在来产生模拟信号。在DA转换的数字输出接口中，转换的数字输出接口中，Pl00用于输出数字的最高位，用于输出数字的最高位，P103用于输出数字的最低位。如右图所示。用于输出数字的最低位。如右图所示。制冷设备故障检测与维修2.5.3功率驱动接口功

11、率驱动接口 单片机是微电子器件，输出的信号功率很小，单片机是微电子器件，输出的信号功率很小，要驱动大功率的加热元件要驱动大功率的加热元件(如电饭锅中的加热元件如电饭锅中的加热元件等等)和电动机和电动机(如洗衣机中的洗涤与脱水电动机，如洗衣机中的洗涤与脱水电动机，电冰箱与空调器的压缩机电动机等电冰箱与空调器的压缩机电动机等)，就需要两者，就需要两者相互匹配的中间电路，此种电路就是功率驱动接相互匹配的中间电路，此种电路就是功率驱动接口。口。制冷设备故障检测与维修1.电动机驱动接口(1)开关控制方式开关控制方式 电冰箱与空调器中，电冰箱与空调器中，压缩机的工作是由压缩机的工作是由电动机带动的，因电动

12、机带动的，因负载较大，在低速负载较大，在低速运行时易烧坏电动运行时易烧坏电动机。因而压缩机电机。因而压缩机电动机的控制采用开动机的控制采用开关方式。关方式。在压缩机电动机的在压缩机电动机的控制接口电路中，控制接口电路中，有两种控制接口电有两种控制接口电路；直接逻辑电平路；直接逻辑电平耦合电路和光电耦耦合电路和光电耦合电路，如右图所合电路，如右图所示示制冷设备故障检测与维修(2)调压控制方式调压控制方式 空调器中的风扇电动机、落地扇等，空调器中的风扇电动机、落地扇等，可以利用调压控制方式调节电动机可以利用调压控制方式调节电动机转速。此方式的接口电路如图所示。转速。此方式的接口电路如图所示。图中，

13、上面图中，上面种是典型的电容运转种是典型的电容运转电动机调速电路。主要由光电耦合电动机调速电路。主要由光电耦合器器OC1、双向晶闸管、双向晶闸管VS，和电动机，和电动机M1组成。下面一种接口同上面一种组成。下面一种接口同上面一种基本相同，但电动机启动电路不一基本相同，但电动机启动电路不一样：当样：当VS2导通后，流经电动机主绕导通后，流经电动机主绕组电流较大，在组电流较大，在R7上产生较大的压上产生较大的压降，使降，使VS2导通，副绕组得电，这时导通，副绕组得电，这时电机启动运行。电动机启动完成后，电机启动运行。电动机启动完成后，主绕组电流趋于稳定主绕组电流趋于稳定(比启动电流小比启动电流小)

14、，VS2截止，这时只有主绕组参与运行。截止，这时只有主绕组参与运行。制冷设备故障检测与维修2.加热器件驱动接口加热器件驱动接口 在加热器件的驱动接口中，如图所示，有以下三种接口形式：在加热器件的驱动接口中，如图所示，有以下三种接口形式：最上面一种接口形式最上面一种接口形式 当当IO输出低电平输出低电平“0”时，双向晶闸时，双向晶闸管管VS1导通，加热丝通电加热，当单片机输出高电平导通，加热丝通电加热，当单片机输出高电平“1”时，时，双向晶闸双向晶闸VS1截止，加热丝停止加热。截止，加热丝停止加热。中间一种接口形式中间一种接口形式 当单片机输出高电平时，晶体管当单片机输出高电平时，晶体管VT1导

15、通，导通，触发触发VS2导通，加热丝加热，当单片机输出低电平时，导通，加热丝加热，当单片机输出低电平时，VT1、VS2均截止，加热丝停止加热。均截止，加热丝停止加热。最下面一种接口形式最下面一种接口形式 单片机输出高电平时，发光二极管单片机输出高电平时，发光二极管VD2无电流通过，不发光，光敏三极管无电流通过，不发光，光敏三极管 VT2截止，双向晶闸管截止，双向晶闸管VS3导通，加热丝进行加热，单片机输出低电平时，导通，加热丝进行加热，单片机输出低电平时，VT2导通，导通，VS3截止，加热丝停止加热。截止，加热丝停止加热。制冷设备故障检测与维修加热器件的驱动接口电路加热器件的驱动接口电路制冷设

16、备故障检测与维修 2.5.4 显示器接口显示器接口在家电产品在家电产品(如空调器等如空调器等)中，中，有时需显示有关状态，如温有时需显示有关状态，如温度、时间等。现在广泛应用度、时间等。现在广泛应用的是发光二极管显示器的是发光二极管显示器(发光发光二极管七段显示器二极管七段显示器)。发光二极管显示器有共阴发光二极管显示器有共阴极和共阳极两种结构，如图极和共阳极两种结构，如图2-43所示。在不同的场合可所示。在不同的场合可以选择相应的结构，以组成以选择相应的结构，以组成较好的逻辑系统。当显示字较好的逻辑系统。当显示字形时，形时，ag各段相应段应通各段相应段应通过电流，如显示过电流，如显示“0”时，时，LED的的a、b、d、e、f段均段均应通过电流，而应通过电流，而g段不能通过段不能通过电流。电流。制冷设备故障检测与维修