单片机温度采集系统

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3) 电流传输比

光电耦合器光敏管的集电极电流IC与发光二极管的注入电流IF之比称为电流传输比CTR。对于微小变量输出电流?IC与注入电流?IF之比称为微变电流传输比。对于线性度比较好的光电耦合器,以上两者近似相等。晶体管输出光电耦合器的CTR可达150%。 4) 隔离性能

光电耦合器的发光二极管和晶体管之间的隔离电阻为1010~1011?,隔离电压为500~1000V,有的可达10KV,隔离电容小于2pF。光电耦合器可线性工作,也可工作于开关状态。在电源的驱动电路中,光电耦合器一般用来传递脉冲信号,所以光电耦合器工作于开关状态。在光电耦合器的电路中,负载电阻RL的大小影响光电耦合器的相应时间,RL越小,光电耦合器的响应时间越短,所以在实际应用中,在光电耦合器允许的集电极电流范围内,应尽量减小负载电阻以提高光电耦合器的响应速度。

2.6.2 继电器输出

继电器是利用电磁原理、机电原理或热电等方法实现自动接通、断开一个或一组触点,完成电路的通断功能。继电器的种类和型号很多,且有不同的分类方法,按继电器的原理或结构特征分,有电磁继电器、热继电器、舌簧管继电器、固体继电器等几十种。且有些类别的继电器又可分为不同种别,如电磁继电器按其控制电流的不同可分为:直流型、交流型和磁保持型三种。

电磁继电器是最常见的也是应用最广泛的一种继电器,工作原理如下:电信号通过线圈产生磁场,该磁场将衔铁吸合,衔铁带动触点使两触点断开或吸合,当电信号消失后,线圈磁场消失,衔铁在弹簧作用下恢复到原来位置,触点也随之复原。

电磁继电器的特点:

1)开关阻比大。触点闭合时,其接触电阻一般都在0.1?一下,非常小;其断开 时的绝缘电阻达10M?以上,因而,它的绝缘电阻与接触电阻比(开关阻比) 比其他类型的继电器大。所以电磁继电器有良好的通断性能。

2)负载特性好。负载特性是指当工作气隙不变时,继电器衔铁吸力和安匝间的 关系。因电磁继电器的输入部分和输出部分无电磁方面的直接联系,所以输入电路不受负载电路变化的影响。

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3)热稳定性好。因为输入回路的线圈参数受温度变化的影响小,故热稳定性好。

4)功率放大系数大。因电磁继电器可以用很小的输入功率直接控制被控回路的 输出功率,故输出功率与输入功率之比大。 电磁继电器使用注意事项:

1)电磁继电器的动作电流一般为几十毫安,应注意对它的驱动。利用晶体管等进行驱动时,必须在线圈两端反向接钳位二极管,以保护驱动器件。

2)电磁继电器选用时应考虑触点所带负载的性质与容量,其次要考虑驱动线圈的电源电压及驱动能力。

3)电磁继电器触点动作时有时会产生火花,必须注意此干扰对系统的影响,必要时应采取屏蔽等相应的抗干扰的措施。 图2-13所示电路为输出电路

图2-13 输出电路

上图为本设计的输出电路,由单片机的P3.4引脚来实现输出控制,当P3.4为低电平时,发光二极管两端加上正向电压,发光二极管有电流通过发光,使光敏三极管内阻减小而导通。给9031型三极管的基极提供了一个正向电压,使发射结处于正向偏置状态,继电器得电,其常开触点吸和,继电器动作,使外围加热设备进行加热。当P3.4为高电平时,发光二极管两端不加正向电压或所加的正向电压很小,发光二极管中无电流或通过电流很小,发光强度减弱,光敏三极管内阻增大而截止。9031型三极管处于截止状态,继电器不得电,其常开触点断开。图中二极管D1起到了限流的作用。

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2.7串行通信接口

“串行通信”是指外设和计算机使用一根数据线(另外需要地址线,可能还需要控制线),数据在数据线上一位一位地进行传输,每一位数据都占据一个固定的时间长度。这种通信方式使用的数据线少,在远距离通信中可以节约成本,但传输速度比并行传输慢。

2.7.1 RS485电气特性

RS-485的电气特性:逻辑“1”以两线的电压差为+(2-6)V表示;逻辑“0”以两线间的电压差为-(2-6)V表示。

在RS-485中有一个“使能”端,“使能”端是用于控制发送驱动器与传输线的切断与连接。当“使能”端起作用时,发送驱动器处于高阻状态。收、发端通过平衡双绞线将A、A与B、B对应相连,当在收端AB之间有大于+220mV的电平时,输出正逻辑电平,小于-220mV时,输出负逻辑电平。接口信号电平比RS-232-C降低了,就不易损坏接口电路的芯片,且该电平与TTL电平兼容,可方便与TTL电路连接。

RS-485的数据最高传输速率为10Mbps。RS-485接口采用平衡驱动器和差分接收器的组合,抗共模干能力增强,即抗噪声干扰性好。RS-485接口的最大传输距离为1200米,另外RS-232-C接口在总线上只允许连接1个收发器,即单站能力。而RS-485接口在总线上允许连接多达128个收发器。即具有多站能力,这样用户可以利用单一的RS-485接口方便的建立起设备网络。

RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性,长的传输距离和多站能力等上述优点就使其成为首选的串行接口。因为RS-485接口组成的半双工网络,一般只需要两根连线,所以RS-485接口均采用屏蔽双绞线传输。平衡传输方式都需要在传输线上接终端电阻等。RS-485可以采用二线与四线方式,二线制可实现真正的多点双向通信。而采用四线连接时,与RS-422一样只能实现点对多的通信,即只能有一个主设备,其余为从设备,但它比RS-422有改进,无论四线还是二线连接方式总线上可多接到32个设备(RS-422是10个)。

2.7.2电平转换MAX485芯片

在以单片机为基础的数据采集和实时控制系统中,通过计算机中的RS-232接口进行计算机与单片机之间的命令和数据传送,就可以利用计算机对生产现场

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进行监测和控制。由于计算机上的RS-232所传送的距离不超过30m,所以,在远距离的数据传送和控制时,采用RS-485协议进行远距离传送。

RS-485是串行通信接口标准,它是美国EIA(电子工业联合会)与BELL等公司一起开发制定的通信协议。由于EIA-RS-485采用负逻辑,且EIA电平与TTL电平不一样。因此,为了能使计算机接口或终端的TTL器件连接,需要进行电平转换。本设计采用MAX485接口转换芯片,将RS-232转换成RS-485协议进行远距离传送。

MAX485是用于RS-485和RS-422通信的小功率收发器,含有一个驱动器和一个接收器。收发器的工作电流在120~500μA之间。

MAX485是为半双工应用设计的。工作电源为单一方式+5V。具有限流和热敏控制电路为驱动器,提供过载保护。在这两种过载情况下,都将使驱动器的输出端置于高阻状态,接收器亦具有安全特性,以便当输入端开路时接收器的输出保持为高电平。

MAX485引脚结构如图2-14所示:

图2-14MAX485引脚结构 MAX485引脚说明如下:

1)RO: 接收器输出端。若A大于B200mV, RO为高;若A小于B200mV, RO

为低。

2)RE:接收器输出使能端。当RE为低时,EO有效;当RE为高时,EO为高

阻状态。

3)DE: 驱动器输出使能端。当DE为高时,启动器输出有效;DE为低时,为

高阻态。如果DE有效,器件将作为线驱动器,若A、B为高阻状态且RE为低,器件将作为线接收器。

4)DI: 驱动器输入端,DI为低时,则输出A低,输出B高;DI为高时,输出

A高,输出B低。

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