微型计算机控制技术第4章

第4章 常用控制程序的设 计4.1 报 警 程 序 的 设 计4.2 开 关 量 输 出 接 口 技 术 4.3 电 机 控 制 接 口 技 术 4.4 步 进 电 机 控 制 接 口 技 术 4.1报 警程序设 计 在 微 型 机 控 制 系 统 中 ， 为 了 安 全 ， 对 于 一 些 重 要 的 参 数 或 系 统 部 位 ， 都 设 有 紧 急 状 态 报 警 系 统 ， 以 便 提 醒 操 作 人 员 注 意 ， 或 采 取 紧 急 措 施 。 微 机 控 制 技 术 4.1报 警程序设 计4.1.1 常 用 报 警 方 式4.1.2 简 单 报 警 程 序 的 设 计4.1.3 越 限 报 警 程 序 的 设 计4.1.4 远 程 自 动 报 警 系 统 的 设 计 4.1.1 常用报 警方式在 控 制 系 统 中 通 常 可 采 用 声 音 如 电 铃 、 电 笛 发 出 ， 蜂 鸣 器 ， 集 成 电 子 音 乐 芯 片 ， 光 发 光 二 极 管 或 闪 烁 的 白 炽 灯 等 语 音 报 警 ， 语 音 芯 片 图 形 与 声 音 混 合 报 警 ， 显 示 报 警 画 面 （ 如 报 警 发 生 的 顺 序 、 报 警 发 生 的 时 间 、 报 警 回 路 编 号 、 报 警 内 容 及 次 数 等 ） 。 微 机 控 制 技 术 4.1.1常用报 警方式1 发 光 二 极 管 及 白 炽 灯 驱 动 电 路（ 1） 报 警 方 法 不 同 采 用 的 驱 动 电 路 方 式 也 不 同 。 发 光 二 极 管 的 驱 动 电 流 一 般 在 20 30mA， 不 能 直 接 由 TTL 电 平 驱 动 ， 常 采 用 OC 门 驱 动 器 。 如 74LS06/07 等 。 白 炽 灯 报 警 时 ， 应 该 使 用 交 流 固 态 继 电 器 进 行 控 制 。（ 2） 为 了 能 保 持 报 警 状 态 ， 常 采 用 带 有 锁 存 器 的 I/O接 口 芯 片 ， （ Intel 8155、 8255A ） 也 可 选 用 一 般 的 锁 存 器 ， （ 74LS273， 74LS373， 或 74LS377等 ） 微 机 控 制 技 术 4.1.1常用报 警方式图 4-1 LED报 警 接 口 电 路 微 机 控 制 技 术 4.1.1常用报 警方式 2. 声 音 报 警 驱 动 电 路 常 采 用 模 拟 声 音 集 成 电 路 芯 片 ， 如 KD-956X 系 列 ， 采 用 CMOS工 艺 ， 软 封 装 的 报 警 IC芯 片 。（ 1） 工 作 电 压 范 围 宽 ；（ 2） 静 态 电 流 低 ；（ 3） 外 接 振 荡 电 阻 可 调 节 模 拟 声 音 的 放 音 节 奏 ；（ 4） 外 接 一 只 小 功 率 三 极 管 ， 便 可 驱 动 扬 声 器 。 其 功 能 如 表 4.1（ P97） 所 示 。 微 机 控 制 技 术 4.1.1常用报 警方式型 号 声 光 性 能KD-9561 机 枪 、 警 笛 、 救 护 车 、 消 防 车 声KD-9561B 嘟 嘟 声KD-9562 机 枪 、 炮 弹 等 8声KD-9562B 光 控 报 警 声KD-9562C 单 键 8音KD-9563 3声 2闪 光KD-9565 6声 5闪 光 微 机 控 制 技 术 4.1.1常用报 警方式KD-956X系 列 IC芯 片 具 有 以 下 共 同 特 性 ：（ 1） 工 作 电 压 范 围 宽 ；（ 2） 静 态 电 流 低 ；（ 3） 外 接 振 荡 电 阻 可 调 节 模 拟 声 音 的 放 音 节 奏 ；（ 4） 外 接 一 只 小 功 率 三 极 管 ， 便 可 驱 动 扬 声 器 。 微 机 控 制 技 术 4.1.1常用报 警方式 模 拟 声 选 声 端 电 平SEL1 SEL2 机 器 声 空 VDD 警 备 声 VDD VSS 救 护 车 声 VSS VSS 消 防 车 声 空 VSS 微 机 控 制 技 术表 4.1 KD956X 系 列 报 警 芯 片 功 能 表 P96 4.1.1常用报 警方式 KD-9561 芯 片 内 设 ： 振 荡 器 、 节 拍 器 、 音 色 发 生 器 、 地 址 计 数 器 、 控 制 和 输 出 级 等 部 分 。 根 据 内 部 程 序 ， 设 有 两 个 选 声 端 SELl和 SEL2， 改 变 这 两 端 的 电 平 ， 便 可 发 出 各 种 不 同 的 音 响 。 详 见 表 4.2。 VDD提 供 电 源 正 端 电 压 ， VSS指 电 源 负 端 电 压 （ 地 ） 。 KD-9561能 发 出 4种 不 同 的 声 音 ， 且 体 积 小 ， 价 格 低 廉 ， 音 响逼 真 ， 控 制 简 便 ， 所 以 ， 广 泛 应 用 于 报 警 装 置 及 电 动 玩 具 。 外 形 及 报 警 器 电 路 图 ， 如 图 4.2所 示 。 微 机 控 制 技 术 4.1.1常用报 警方式图 4.2 KD-9561的 外 形 和 报 警 电 路 图 P97 微 机 控 制 技 术 4.1.1常用报 警方式 如 图 4.2（ b） 中 所 示 ， 当 系 统 检 查 到 报 警 信 号 以 后 ，使 三 极 管 9013导 通 ， 发 出 报 警 声 音 。 图 中 的 R1选 值 一般 在 180k 290k之 间 。 R1的 阻 值 愈 大 ， 报 警 声 音愈 急 促 ； 反 之 ， 报 警 声 音 节 凑 缓 慢 。 微 机 控 制 技 术 4.1.2 简 单 报 警程序的设 计（ 1） 软 件 报 警 程 序 这 种 方 法 的 基 本 作 法 是 把 被 测 参 数 如 温 度 、 压 力 、 流量 、 速 度 、 成 分 等 参 数 ， 经 传 感 器 ， 变 送 器 、 模 数 转换 器 ， 送 到 微 型 机 后 ， 再 与 规 定 的 上 、 下 限 值 进 行 比 较 ，根 据 比 较 的 结 果 进 行 报 警 或 处 理 ， 整 个 过 程 都 由 软 件 实现 。 这 种 报 警 程 序 又 可 分 简 单 上 、 下 限 报 警 程 序 ， 以 及上 、 下 限 报 警 处 理 程 序 。 微 机 控 制 技 术 4.1.2 简 单 报 警程序的设 计（ 2） 硬 件 申 请 、 软 件 处 理 报 警 程 序 报 警 要 求 直 接 由 传 感 器 产 生 。 例 如 ： 电 接 点 式 压 力 报 警 装 置 当 压 力 高 于 （ 或 低 于 ） 某 一 极 限 值 时 ， 接 点 即 闭 合 ， 正 常 时 则 打 开 。 利 用 开 关 量 信 号 ， 通 过 中 断 的 办 法 来 实 现 对 参 数 或 位 置 的 监 测 。 例 如 ， 行 车 系 统 、 电 接 点 压 力 表 等 。 微 机 控 制 技 术 4.1.2 简 单 报 警程序的设 计根 据 系 统 和 参 数 的 要 求 ，报 警 程 序 可 分 为 ： 简 单 的 越 限 报 警 程 序 ； 报 警 处 理 程 序 。 微 机 控 制 技 术 4.1.2 简 单 报 警程序的设 计1. 软 件 报 警 程 序 设 计锅 炉 水 位 自 动 调 节 系 统 ， 如 图 4.3所 示 。 汽 包 水 位 是 锅 炉 正 常 工 作 的 重 要 指 标 。 液 面 太 高 会 影 响 汽 包 的 汽 水 分 离 ， 产 生 蒸 汽 带 液 现 象 。水 位 过 低 ， 则 由 于 汽 包 的 水 量 较 少 ， 负 荷 又 很 大 ， 水的 汽 化 会 很 快 。 如 果 不 及 时 调 节 液 面 ， 就 会 使 汽 包 内液 体 全 部 汽 化 ， 可 能 导 致 锅 炉 烧 坏 以 至 发 生 严 重 的 爆炸 事 故 。 所 以 ， 锅 炉 液 面 是 一 个 非 常 重 要 的 参 数 ， 一般 采 用 双 冲 量 或 如 图 所 示 的 三 冲 量 自 动 调 节 系 统 。 微 机 控 制 技 术 4.1.2 简 单 报 警程序的设 计图 43锅 炉 三 冲 量 调 节 系 统 P98 微 机 控 制 技 术 4.1.2 简 单 报 警程序的设 计 系 统 设 计 有 3 个 报 警 参 数 ： 水 位 上 、 下 限 ， 炉 膛 温 度 上 、 下 限 ， 蒸 汽 压 力 下 限 。 如 图 4.4中 所 示 ： 要 求 当 各 参 数 全 部 正 常 时 ， 绿 灯 亮 。 若 某 一 个 参 数 不 正 常 ， 将 发 出 声 光 报 警 信 号 。 微 机 控 制 技 术 4.1.2 简 单 报 警程序的设 计 图 44 锅 炉 报 警 系 统 图 P99 微 机 控 制 技 术 内 存分配X1maxX1minX2maxX2mi n SAMPALAMLIMIT DPTR 8100H X1X2X3外 存内 存 20H 4.1.2 简 单 报 警程序的设 计 程 序 设 计 思 想 ： 设 置 一 个 报 警 模 型 标 志 单 元 ALARM， 把 各 参 数 的 采 样 值 分 别 与 上 、 下 限 值 进 行 比 较 。 若 某 一 位 需 要 报 警 ， 则 将 相 应 位 置 1， 否 则 ， 清 0。 所 有 参 数 判 断 完 毕 后 ， 看 报 警 模 型 单 元 ALARM 的 内 容 是 否 为 00H。 若 为 00H， 说 明 所 有 参 数 均 正 常 ， 使 绿 灯 发 光 。 不 等 于 00H， 则 说 明 有 参 数 越 限 ， 输 出 报 警 模 型 。 程 序 流 程 图 ， 如 图 4.5所 示 。 设 3个 参 数 的 采 样 值 ： X1（ 水 位 ） 、 X 2（ 炉 膛 温 度 ） 、 X3（ 蒸 汽 压 力 ） 依 次 存 放 在 以 SAMP 为 首 地 址 的 内 存 单 元 中 ， 相 应 的 允 许 极 限 值 依 次 放 在 以 LIMIT为 首 地 址 的 内 存 区 域 内 ， 报 警 标 志 位 单 元 为 ALARM。 微 机 控 制 技 术 4.1.2 简 单 报 警程序的设 计 微 机 控 制 技 术 图 45 软 件 报 警 程 序 模 块 流 程 图 P101 ORG 8000HALARM： MOV DPTR， #SAMP ； 采 样 值 存 放 地 址 DPTR MOVX A， DPTR ； 取 X1 MOV ALARM， #00H ； 报 警 模 型 单 元 清 0ALARM0: CJNE A， LIMIT， AA ； X1MAX1吗ALARM1: CJNE A， LIMIT+1， BB ； X1MAX2吗ALARM3: CJNE A， LIMIT+3， DD ； X2MIN2吗ALARM4: INC DPTR ； 取 X3 MOVX A， DPTR CJNE A， LIMIT+4， EE ； X3MAX1 转 AOUT1 AJMP ALARM1 BB： JC AOUT2 ； X1MAX2转 AOUT 3 AJMP ALARM3 DD： JC AOUT4 ； X2MIN2转 AOUT4 AJMP ALARM4 微 机 控 制 技 术 4.1.2 简 单 报 警程序的设 计EE： JC AOUT5 ； X3MIN3转 AOUT5 AJMP DONEAOUT1： SETB 00H ； 置 X1超 上 限 报 警 标 志AJMP ALARM2AOUT2： SETB 01H ； 置 X1超 下 限 报 警 标 志AJMP ALARM2AOUT3： SETB 02H ； 置 X2超 上 限 报 警 标 志AJMP ALARM4AOUT4： SETB 03H ； 置 X2超 下 限 报 警 标 志AJMP ALARM4AOUT5： SETB 04H ； 置 X1超 下 限 报 警 标 志 AJMP DONE 微 机 控 制 技 术 4.1.2 简 单 报 警程序的设 计2 硬 件 报 警 程 序 设 计某 些 根 据 开 关 量 状 态 进 行 报 警 的 系 统 ， 为 了 使 系 统 简化 ， 可 以 不 用 上 面 介 绍 的 软 件 报 警 方 法 ， 而 是 采 用 硬件 申 请 中 断 的 方 法 ， 直 接 将 报 警 模 型 送 到 报 警 口 中 。这 种 报 警 方 法 的 前 提 条 件 是 被 测 参 数 与 给 定 值 的 比 较是 在 传 感 器 中 进 行 的 。 例 如 ， 电 结 点 式 压 力 计 ， 电 结点 式 温 度 计 ， 色 带 指 示 报 警 仪 等 ， 都 属 于 这 种 传 感 器 。不 管 原 理 如 何 ， 它 们 的 共 同 点 是 ， 当 检 测 值 超 过 （ 或低 于 ） 上 、 下 限 值 时 ， 结 点 开 关 闭 合 ， 从 而 产 生 报 警信 号 。 这 类 报 警 系 统 电 路 图 ， 如 图 4.6所 示 。 微 机 控 制 技 术 4.1.2 简 单 报 警程序的设 计 图 46 硬 件 直 接 报 警 系 统 原 理 图微 机 控 制 技 术报 警 结 点 4.1.2 简 单 报 警程序的设 计 图 4.6中 ， SL1 和 SL2 分 别 为 液 位 上 、 下 限 报 警 结 点 ， SP 表 示 蒸 汽 压 力 下 限 报 警 结 点 ， ST 是 炉 膛 温 度 上 限 超 越 结 点 。 只 要 三 个 参 数 中 的 一 个 （ 或 几 个 ） 超 限 （ 即 结 点 闭 合 ） ， 管 脚 都 会 由 高 变 低 ， 向 CPU 发 出 中 断 申 请 。 CPU响 应 后 ， 读 入 报 警 状 态 P1.3 P1.0， 然 后 从 P1口 的 高 4 位 输 出 ， 完 成 超 限 报 警 的 工 作 。 采 用 中 断 工 作 方 式 ， 既 节 省 了 CPU计 算 的 宝 贵 时 间 ， 又 能 不 失 时 机 地 实 现 参 数 超 限 报 警 。 微 机 控 制 技 术 ORG 0000HAJMP MAIN ； 上 电 自 动 转 向 主 程 序ORG 0003H ； 外 部 中 断 方 式 0入 口 地 址AJMP ALARMORG 0200H MAIN： SETB IT0 ； 选 择 边 沿 触 发 方 式SETB EX0 ； 允 许 外 部 中 断 0SETB EA ； CPU允 许 中 断 HERE： SJMP HERE ； 模 拟 主 程 序ORG 0210H ALARM： MOV A， #0FFH ； 设 P1口 为 输 入 口MOV P1， AMOV A， P1 ； 取 报 警 状 态SWAP A ；MOV P1， A ； 输 出 报 警 信 号RETI根 据 图 4.6可 写 出 报 警 程 序 如 下 ： 微 机 控 制 技 术 4.1.3 越限报 警程序的设 计 为 了 避 免 测 量 值 在 极 限 值 附 近 摆 动 造 成 频 繁 报 警 ， 可 以 在 上 、 下 限 附 近 设 定 一 个 回 差 带 ， 如 图 4.7所 示 。 微 机 控 制 技 术 4.1.3 越限报 警程序的设 计 图 4.7 越 限 报 警 示 意 图 P103微 机 控 制 技 术 4.1.3 越限报 警程序的设 计在 图 4.7中 ， H是 上 限 带 ， L为 下 限 带 。 规 定 只 有当 被 测 量 值 越 过 A点 时 ， 才 认 为 越 过 上 限 ； 测 量 值 穿越 H带 区 ， 下 降 到 B点 以 下 才 承 认 复 限 。 同 样 道 理 ，测 量 值 在 L带 区 内 摆 动 均 不 做 超 越 下 限 处 理 ； 只 有 它回 归 于 D点 之 上 时 ， 才 做 超 越 下 限 后 复 位 处 理 。 这 样就 避 免 了 频 繁 的 报 警 和 复 限 ， 以 免 造 成 操 作 人 员 人 为的 紧 张 。 实 际 上 ， 大 多 数 情 况 下 ， 如 前 面 锅 炉 水 位 调节 系 统 中 所 述 ， 上 、 下 限 并 非 只 是 惟 一 的 值 ， 而 是 允许 一 个 “ 带 ” 。 在 带 区 内 的 值 都 认 为 是 正 常 的 。 带 宽构 成 报 警 的 灵 敏 区 。 上 、 下 限 带 宽 的 选 择 应 根 据 具 体的 被 测 参 数 而 定 。 微 机 控 制 技 术 4.1.3 越限报 警程序的设 计下 面 重 新 对 锅 炉 液 位 报 警 程 序 进 行 设 计 。 设 锅 炉水 位 采 样 并 经 滤 波 处 理 后 的 值 存 放 在 以 SAMP为 起 始地 址 的 内 存 单 元 中 （ 设 采 样 值 为 12位 数 ， 占 用 两 个 内存 单 元 ） 。 上 、 下 限 报 警 及 上 、 下 限 复 位 门 限 值 分 别存 放 在 以 ALADEG为 首 地 址 的 内 存 单 元 中 。 报 警 标 志单 元 为 FLAG， 其 中 D2位 为 越 上 限 标 志 位 ， D3位 为 越下 限 标 志 位 。 其 内 存 分 配 ， 如 图 4.8所 示 。 微 机 控 制 技 术 图 4.8 有 关 内 存 的 分 配 P103 微 机 控 制 技 术R0 R1 4.1.3 越限报 警程序的设 计越 限 报 警 程 序 的 基 本 思 路 是 将 采 样 、 数 字 滤 波 后的 数 据 与 该 被 测 点 上 、 下 限 给 定 值 进 行 比 较 ， 检 查 是否 越 限 ； 或 与 上 限 复 位 值 、 下 限 复 位 值 进 行 比 较 ， 检查 是 否 复 位 上 、 下 限 。 如 越 限 ， 则 分 别 置 位 越 上 、 下限 标 志 ， 并 输 出 相 应 的 声 、 光 报 警 模 型 。 如 已 复 位 上 、下 限 ， 则 清 除 相 应 标 志 。 当 上 述 报 警 处 理 完 之 后 ， 返回 主 程 序 。 如 图 4.9所 示 的 是 其 程 序 的 流 程 图 。 微 机 控 制 技 术 微 机 控 制 技 术 图 4.9 越 限 报 警 子 程 序 的 流 程 P104BRAN1 DONEBRAN4 BRAN2BRAN3 42H43H 2AH 计 数 ORG 8000H ACACHE: MOV R0， #SAMP ； 采 样 值 首 地 址 R0MOV A， R0 ； 取 采 样 值 低 8位MOV R1， #20H ； 取 上 限 报 警 值 低 8位ACALL DUBSUB ； 检 查 是 否 越 上 限JNC BRAN1 ； 越 上 限 ， 转 BRAN1MOV A， R0 ； 取 采 样 值 低 8位ACALL DUBSUB ； 检 查 是 否 复 位 上 限JNC DONE ； 不 复 位 上 限 ， 返 回 主 程 序JB 42H， BRAN2 ； 上 限 若 置 位 ， 则 转 BRAN2 MOV A， RO ； 取 采 样 值 低 8位ACALL DUBSUB ； 检 查 下 限 报 警 值 JC BRAN3 ； 越 下 限 ， 转 BRAN3 根 据 图 4.9 可 写 出 越 限 报 警 子 程 序 如 下 ： 微 机 控 制 技 术 MOV A， R0 ； 取 采 样 值 低 8位 ACALL DUBSUB ； 检 查 复 位 下 限 值 JC DONE ； 不 复 位 下 限 ， 返 回 主 程 序 JNB 43H， DONE CLR 43HBRAN4: INC 2AH ； 记 录 调 整 次 数DONE: RETSAMP: EQU 30HBRAN1: 42H， DONE ； 判 上 限 报 警 是 否 置 位 SETB 42H ； 置 上 限 报 警 标 志 MOV A， #81H ； 输 出 越 上 限 报 警 信 号 MOV P1， A AJMP BRAN4JB BRAN2: CLR 42H ； 清 上 限 报 警 标志 AJMP BRAN4BRAN3: JB 43H， DONE ； 判 下 限 报 警 是 否 置 位 若 置 位 ， 则 转 DONE SETB 43H ； 置 下 限 报 警 标 志 MOV A, #82H ； 输 出 越 下 限 报警 信 号 AJMP BRAN4DUBSUB: CLR C ； 双 字 节 减 法 子 程 序 SUBB A， R1 INC R0 INC R1 MOVA， R0 SUBBA， R1 INC R1 DEC R0 RET 微 机 控 制 技 术ALAM 4.1.3 越限报 警程序的设 计本 程 序 输 出 的 报 警 模 型 及 接 口 电 路 ， 可 参看 图 4.4自 行 设 计 。报 警 标 志 单 元 FLAG（ 28H） 和 越 限 、 复位 上 、 下 限 处 理 次 数 单 元 （ 2AH） 在 初 始 化程 序 中 应 首 先 清 零 。除 了 上 面 讲 的 这 种 带 上 、 下 限 报 警 带 的 报警 处 理 程 序 外 ， 还 有 各 种 各 样 的 报 警 处 理 程序 ， 读 者 可 根 据 需 要 自 行 设 计 。 微 机 控 制 技 术 4.1.4 远 程自动 报 警系统 的设 计 适 用 范 围 ： 距 离 太 远 ， 或 是 无 人 职 守 场 合 。 方 法 ： （ 1） 直 接 拨 号 （ 手 机 或 固 定 电 话 ） （ 2） 网 络 （ MODEM) 4.1.4 远 程自动 报 警系统 的设 计1 SS173K222AL芯 片 简 介 SS173K222AL是 TDK公 司 产 品 ， 高 集 成 度 的 单 片 MODEM芯 片 。该 芯 片 的 主 要 特 点 是 ：（ 1） 可 与 8051系 列 单 片 机 对 接 ， 接 口 电 路 简 单 。（ 2） 串 行 口 数 据 传 输 。（ 3） 采 用 同 步 方 式 或 异 步 方 式 工 作 。（ 4） 与 CCITT V.22、 V.21、 BELL 212A、 103标 准 兼 容 。（ 5） 具 有 呼 叫 进 程 、 载 波 、 应 答 音 、 长 回 环 检 测 等 功 能 。（ 6） 通 过 编 程 产 生 DTMF信 号 及 550/1800Hz防 卫 音 信 号 。（ 7） 具 有 自 动 增 益 控 制 ， 动 态 范 围 达 45dB。（ 8） 采 用 CMOS技 术 ， 低 功 耗 、 单 电 源 供 电 。 4.1.4 远 程自动 报 警系统 的设 计 引 脚 如 图 4.10 4.1.4 远 程自动 报 警系统 的设 计 VDD， GND： D电 源 和 地 。 AD0 AD7： 地 址 /数 据 线 。 ALE： 地 址 锁 存 控 制 信 号 ， 与 单 片 机 ALE相 连 接 ， 用 于 锁 存 地 址 信 号 。 WR和 RD： 读 /写 控 制 信 号 ， 低 电 平 有 效 。 CLK： 时 钟 信 号 。 XTL1、 XTL2： 外 接 晶 体 震 荡 器 。 TXD、 RXD： 用 来 发 射 和 接 收 数 据 。 TXA、 RXA： 发 射 和 接 收 响 应 管 脚 ， 与 外 部 收 发 装 置 相 连 。 CS： 片 选 信 号 ， 低 电 平 有 效 。 VREF： 参 考 电 平 。 RESET： 复 位 信 号 。 4.1.4 远 程自动 报 警系统 的设 计2 直 接 拨 通 手 机 号 码 报 警 4.1.4 远 程自动 报 警系统 的设 计设 本 例 中 所 拨 打 的 手 机 号 码 为 ： 13231502165 WAN： JNB P1.3， DT ； 监 视 P1.3口 SJMP WANDT： ACALL DLY2 ； 延 时 50毫 秒 JNB P1.3， ARM ； 确 认 有 报 警 信 号 ， 转 处 理 程 序 。 SJMP WANARM： CLR P1.7 ； 吸 合 继 电 器 J1 ACALL DLY2 ； 延 时 50毫 秒 MOV R6， #0BH ； 拨 打 11位 手 机 号 码 ， 予 置 初 值 。 MOV DPTR， #7FF8H ； 地 址 指 针 指 向 R0 MOV A， #31H； R0 ； 按 始 发 方 式 、 FSK模 式 设 置 ,但 禁 止 发 送 。 MOVX DPTR， ALOOP： MOV DPTR， #7FFBH ； 地 址 指 针 指 向 TR MOV A， #0FH ADD A， R6 ； 取 出 电 话 号 码 4.1.4 远 程自动 报 警系统 的设 计MOVC A， A+PC MOVX DPTR， A ； 设 置 TR MOV DPTR， #7FF8H； 地 址 指 针 指 向 R0 MOV A， #33H ； 允 许 发 送 MOVX DPTR， A ACALL DLY3 ； 延 时 250毫 秒 MOV A， #31H ； 停 止 发 送 MOVX DPTR， A ACALL DLY3 ； 延 时 250毫 秒 DJNZ R6， LOOP； 拨 号 未 完 ， 再 拨 出 一 个 号 码 4.1.4 远 程自动 报 警系统 的设 计DB 95H， 96H， 91H， 92H， 9AH， 95H， 91H， 93H， 92H， 93H， 91H ； TR设 置 及 手 机 号 码DTA： MOV DPTR， #7FFAH ； 地 址 指 针 指 向 DR MOVX A， DPTR ； 监 视 DR JNB ACC.2， DTA ； 检 测 应 答 音 MOV DPTR， #7FF9H ； 地 址 指 针 指 向 R1 MOV A， #04H MOVX DPTR， A ； 复 位 MODEM SETB P1.7 ； 释 放 J1 RET 3在接收端采用MODEM和单 片机显 示装置的报 警 4.2 开 关 量输 出接口技术 在 过 程 控 制 系 统 中 ， 被 测 参 数 经 采 样 处 理 计 算 之 后 ， 常需 要 进 行 控 制 。 输 出 设 备 往 往 需 大 电 压 （ 或 电 流 ） 来 控 制 ， 而 微 型 机 系 统 输 出 的 开 关 量 大 都 为 TTL/CMOS 电 平 ， 一 般 不 能 直 接 驱 动 外 部 设 备 开 启 或 关 闭 。 许 多 外 部 设 备 (如 大 功 率 直 流 电 机 ， 接 触 器 等 )在 开 关 过 程 中 会 产 生 很 强 的 电 磁 干 扰 信 号 ， 如 不 加 隔 离 可 能 会 使 微 机 控 制 系 统 中 造 成 误 动 作 或 损 坏 。 开 关 量 输 出 控 制 中 必 须 认 真 考 虑 并 设 法 解 决 的 两 个 问 题放 大 ， 隔 离 。 微 机 控 制 技 术 4.2 开 关 量输 出接口技术4.2.1 光 电 隔 离 技 术4.2.2 继 电 器 输 出 接 口 技 术4.2.3 固 态 继 电 器 输 出 接 口 技 术4.2.4 大 功 率 场 效 应 管 开 关 接 口 技 术4.2.5 可 控 硅 接 口 技 术4.2.6 电 磁 阀 接 口 技 术 421 光电 隔离技术 光 电 隔 离 器 的 种 类 繁 多 : 发 光 二 极 管 /光 敏 三 极 管 发 光 二 极 管 /光 敏 复 合 晶 体 管 发 光 二 极 管 /光 敏 电 阻 发 光 二 极 管 /光 触 发 可 控 硅 等 。 微 机 控 制 技 术 421 光电 隔离技术 图 414 光 电 隔 离 器 原 理 图 P106微 机 控 制 技 术 421 光电 隔离技术 当 发 光 二 极 管 有 正 向 电 流 通 过 时 ， 即 产 生 红 外 光 。 光 敏 三 极 管 接 收 光 以 后 便 导 通 。 而 当 该 电 流 撤 去 时 ， 发 光 二 极 管 熄 灭 ， 三 极 管 截 止 。利 用 这 种 特 性 即 可 达 到 开 关 控 制 的 目 的 。 该 器 件 通 过 电 光 电 的 转 换 实 现 对 输 出 设 备 进 行 控 制的 ， 彼 此 之 间 没 有 电 气 连 接 ， 因 而 起 到 隔 离 作 用 ， 隔 离电 压 与 光 电 隔 离 器 的 结 构 形 式 有 关 。 塑 料 封 装 形 式 一 般 为 2500V左 右 ， 陶 瓷 封 装 形 式 一 般 为500010000V。 在 一 般 微 机 控 制 系 统 中 ， 由 于 大 都 采 用 TTL电 平 ， 不 能直 接 驱 动 发 光 二 极 管 ， 所 以 通 常 加 一 个 驱 动 器 ， 如 7406和 7407等 。 输 入 、 输 出 端 两 个 电 源 必 须 单 独 供 电 ， 如 图 411所 示 、 图 412所 示 。 微 机 控 制 技 术 421 光电 隔离技术 图 415 正 确 的 隔 离 P107 微 机 控 制 技 术 421 光电 隔离技术 图 416 不 正 确 的 隔 离 P107 微 机 控 制 技 术 4.2.2 继 电 器输 出接口技术 继 电 器 是 电 气 控 制 中 常 用 的 控 制 器 件 。 一 般 由通 电 线 圈 和 触 点 （ 常 开 或 常 闭 ） 构 成 。 线 圈 通 电 时 ， 开 关 触 点 闭 合 （ 或 打 开 ） 。 线 圈 不 通 电 时 ， 则 开 关 触 点 断 开 （ 或 闭 合 ） 。 一 般 线 圈 可 以 用 直 流 低 电 压 控 制 （ 直 流 9V， 12V， 24V 等 ） ； 触 点 输 出 部 分 可 以 直 接 与 市 电 （ 220V） 连 接 ； 虽 然 继 电 器 本 身 有 一 定 的 隔 离 作 用 ， 但 在 与 微型 计 算 机 接 口 连 接 时 通 常 还 是 采 用 光 电 隔 离 器进 行 隔 离 。 微 机 控 制 技 术 4.2.2 继 电 器输 出接口技术 图 4.17 继 电 器 接 口 电 路 微 机 控 制 技 术 4.2.2 继 电 器输 出接口技术如 图 4.13中 所 示 ， 当 开 关 量 P1.0输 出 为 高 电 平时 ， 经 反 相 驱 动 器 7406变 为 低 电 平 ， 使 发 光 二 极管 发 光 ， 从 而 使 光 敏 三 极 管 导 通 ， 进 而 使 三 极 管 9013导 通 ， 因 而 使 继 电 器 J的 线 圈 通 电 ， 继 电 器 触 点J1-1闭 合 ， 使 220V电 源 接 通 。 反 之 ， 当 P1.0输 出低 电 压 时 ， 使 J1-1断 开 。 图 中 所 示 电 阻 R1为 限 流 电阻 ， 二 极 管 D的 作 用 是 保 护 晶 体 管 T。 当 继 电 器 J吸合 时 ， 二 极 管 D截 止 ， 不 影 响 电 路 工 作 。 继 电 器 释放 时 ， 由 于 继 电 器 线 圈 存 在 电 感 ， 这 时 晶 体 管 T已经 截 止 ， 所 以 会 在 线 圈 的 两 端 产 生 较 高 的 感 应 电 压 。 微 机 控 制 技 术 4.2.2 继 电 器输 出接口技术此 电 压 的 极 性 为 上 负 下 正 ， 正 端 接 在晶 体 管 的 集 电 极 上 。 当 感 应 电 压 与 VCC之 和 大 于 晶 体 管 T的 集 电 极 反 向 电 压 时 ，晶 体 管 T有 可 能 损 坏 。 加 入 二 极 管 D后 ，继 电 器 线 圈 产 生 的 感 应 电 流 从 二 极 管 D流过 ， 从 而 使 晶 体 管 T得 到 保 护 。 微 机 控 制 技 术 4.2.2 继 电 器输 出接口技术不 同 的 继 电 器 ， 其 线 圈 驱 动 电 流 的 大 小 ， 以 及 带 动 负 载 的 能 力 不 同 。 选 用 时 应 考 虑 下 列 因 素 ： 继 电 器 额 定 工 作 电 压 （ 或 电 流 ） ； 接 点 负 荷 ； 接 点 的 数 量 或 种 类 （ 常 闭 或 常 开 ） ； 继 电 器 的 体 积 、 封 装 形 式 、 工 作 环 境 、 接 点 吸 合 或 释 放 时 间 等 。 微 机 控 制 技 术 423 固态 继 电 器输 出接口技术 固 态 继 电 器 （ Solid State Relay） 简 称 SSR。 带 光 电 隔 离 器 的 无 触 点 开 关 ( 用 晶 体 管 或 可 控 硅 代 替 常 规 继 电 器 的 触 点 开 关 ， 在 前 级 把 光 电 隔 离 器 熔 为 一 体 )。 固 态 继 电 器 有 直 流 型 和 交 流 型 固 态 继 电 器 之 分 。 固 态 继 电 器 输 入 控 制 电 流 小 ， 输 出 无 触 点 ， 在 微 机 控 制 系 统 中 得 到 了 广 泛 的 应 用 ， 大 有 取 代 电 磁 继 电 器 之 势 。 微 机 控 制 技 术 423 固态 继 电 器输 出接口技术 1 直 流 型 SSR 输 入 端 是 一 个 光 电 隔 离 器 ， 可 用 OC 门 或 晶 体 管 直 接 驱 动 。 输 出 端 经 整 型 放 大 后 带 动 大 功 率 晶 体 管 输 出 ， 输 出 工 作 电 压 可 达 30 180V（ 5V开 始 工 作 ） 。 微 机 控 制 技 术 423 固态 继 电 器输 出接口技术 图 418 直 流 型 SSR 原 理 图 微 机 控 制 技 术 423 固态 继 电 器输 出接口技术 直 流 SSR （ Solid State Relay） 主 要 用 于 带 有 直 流 负 载 的场 合 ， 如 直 流 电 机 控 制 ， 直 流 步 进 电 机 控 制 ， 和 电 磁 阀 等 。 图 419所 示 为 采 用 直 流 SSR控 制 三 相 步 进 电 机 原 理 电 路 图 。 微 机 控 制 技 术 图 中 A、B、C 为 步进 电 机的三相，只要按着一定的通电 顺 序，即可实 现 步进 电 机控制 图 419 步 进 电 机 控 制 原 理 图 微 机 控 制 技 术 423 固态 继 电 器输 出接口技术 2. 交 流 型 SSR (1) 采 用 双 相 可 控 硅 作 为 开 关 器 件 . 用 于 交 流 大 功 率 驱 动 场 合 ， 如 交 流 电 机 控 制 ， 交 流 电 磁 阀 控 制 等 。 (2)交 流 型 SSR 又 可 分 为 过 零 型 和 移 相 型 两 类 。 非 过 零 型 SSR， 在 输 入 信 号 时 ， 不 管 负 载 电 流 相 位 如 何 ， 负 载 端 立 即 寻 通 ； 过 零 型 必 须 在 负 载 电 源 电 压 接 近 零 且 输 入 控 制 信 号 有 效 时 ， 输 入 端 负 载 电 源 才 导 通 。 当 输 入 的 控 制 信 号 撤 消 后 ， 不 论 哪 一 种 类 型 ， 它 们 都 是 流 过 双 向 可 控 硅 负 载 电 流 为 零 时 才 关 断 。 微 机 控 制 技 术 423 固态 继 电 器输 出接口技术 图 420 交 流 过 零 型 SSR原 理 图 微 机 控 制 技 术 423 固态 继 电 器输 出接口技术 一 个 交 流 型 SSR控 制 单 向 交 流 控 制 电 机 的 实 例 如 图 422所 示 。 图 中 ， 改 变 交 流 电 机 通 电 绕 组 ， 即 可 控 制 电机 的 旋 转 方 向 。 例 如 用 它 控 制 流 量 调 节 阀 的 开 和 关 ，从 而 实 现 控 制 管 道 中 流 体 流 量 的 目 的 。 微 机 控 制 技 术 423 固态 继 电 器输 出接口技术 图 4-22 用 交 流 SSR 控 制 交 流 电 机 原 理 图 P110微 机 控 制 技 术1 0 1 423 固态 继 电 器输 出接口技术 在 图 422中 ， 当 控 制 端 PC0输 出 为 低 电 平 时 ， 经 反相 后 ， 使 上 边 的 SSR导 通 ， 下 的 SSR截 止 使 交 流 电 通 过A相 绕 组 正 转 ； 反 之 ， 如 果 PC0输 出 高 电 平 ， 则 上 边 SSR的 截 止 ， 下 边 的 SSR导 通 ， 使 交 流 电 流 经 B相 ， 电 机反 转 。 图 中 Rp、 Cp组 成 浪 涌 电 压 吸 收 回 路 ， 通 常 Rp为 100 左 右 ， CP为 0 1 F。 RM为 压 敏 电 阻 ， 用 做过 电 压 保 护 。 其 电 压 取 值 范 围 通 常 为 电 源 电 压 有 效 值的 1 6 1 9倍 ， 市 售 有 专 门 适 用 于 交 流 220V或 380V的 压 敏 电 阻 。 交 流 型 固 态 继 电 器 选 用 时 主 要 注 意 它 的 额 定 电 压 和 额定 工 作 电 流 微 机 控 制 技 术 424 大功率场 效应 管开 关 接口技术大 功 率 场 效 应 管 开 关 的 特 点 ： 输 入 阻 抗 高 关 断 漏 电 流 小 响 应 速 度 快 与 同 功 率 继 电 器 相 比 ， 体 积 较 小 ， 价 格 便 宜 ， 所 以在 开 关 量 输 出 控 制 中 也 常 作 为 开 关 元 件 使 用 。 场 效 应 管 的 种 类 非 常 多 ， 如 IRF系 列 ， 电 流 可 从 几 个 mA 几 十 A， 耐 压 可 从 几 十 V 几 百 V， 因 此 可 以 适 合 任 何 场 合 。 微 机 控 制 技 术 424 大功率场 效应 管开 关 接口技术 值 得 说 明 的 是 ， 由 于 大 功 率 场 效 应 管 本 身 没 有 隔 离 作用 ， 故 使 用 时 为 了 防 止 高 压 对 微 型 机 系 统 的 干 扰 和 破坏 ， 通 常 在 它 的 前 边 加 一 级 光 电 隔 离 器 ， 如 4N25、 TIL113等 微 机 控 制 技 术 424 大功率场 效应 管开 关 接口技术 图 423 大 功 率 场 效 应 管 的 表 示 符 号 微 机 控 制 技 术控 制 栅 极 G 漏 极 D 源 极 S1 NPN 型 424 大功率场 效应 管开 关 接口技术 利 用 大 功 率 场 效 应 管 可 以 实 现 图 419所 示 的 步 进 电机 控 制 。 其 原 理 电 路 如 图 420所 示 图 中 ， 当 某 一 控制 输 出 端 （ 如 PC0） 输 出 为 高 电 平 时 ， 经 反 相 器 7406变 为 低 电 平 ， 使 光 电 隔 离 器 ， 通 电 并 导 通 ， 从 而 使 电阻 R1（ R2或 R3） 输 出 为 高 电 平 ， 控 制 场 效 应 管 IRF 640导 通 ， 使 A相 （ B相 或 C相 ） 通 电 ； 反 之 ， 当 P1 0为 低 电 平 时 ， 则 IRF640截 止 ， A相 无 电 流 通 过 。 改 变步 进 电 机 A、 B、 C三 相 的 通 电 顺 序 ， 便 可 实 现 对 步 进电 机 的 控 制 ， 详 见 本 章 第 四 节 ， 图 中 的 RP、 CP、 D均为 保 护 元 件 。 其 作 用 与 前 边 讲 过 的 相 同 。 微 机 控 制 技 术 图 424 采 用 大 功 率 场 效 应 管 的 步 进 电 机 控 制 电 路 原 理 图 P111微 机 控 制 技 术 大 功 率 场 效 应 管只 作 开 关 4.2.5 可控硅接口技术可 控 硅 （ Silicon Controlled Rectifier） , 简 称 SCR， 大 功 率 电 器 元 件 ， 也 称 晶 闸 管 。 它 具 有 体 积 小 ， 效 率 高 ， 寿 命 长 等 优 点 。 在 自 动 控 制 系 统 中 ， 作 为 大 功 率 驱 动 器 件 ， 实 现 用 小 功 率 控 件 控 制 大 功 率 设 备 。 它 在 交 直 流 电 机 调 速 系 统 、 调 功 系 统 以 及 随 动 系 统 中 得 到 了 广 泛 的 应 用 。 微 机 控 制 技 术 4.2.5 可控硅接口技术可 控 硅 分 单 向 可 控 硅 和 双 向 可 控 硅 两 种 。1. 单 向 可 控 硅 图 4.25（ a） 单 向 可 控 硅 的 表 示 符 号 ， 3 个 引 脚 : A为 阳 极 ， K为 阴 极 ， G为 控 制 极 。 4 层 半 导 体 材 料 组 成 : 等 效 于 P1N1P2 和 N1P2N2 两 个 三 极 管 ， 如 图 4.25（ b） 所 示 。 微 机 控 制 技 术 4.2.5 可控硅接口技术 图 4.25 可 控 硅 结 构 P112微 机 控 制 技 术阴 极阳 极控 制 极 4.2.5 可控硅接口技术工 作 原 理 ： 当 阳 极 电 位 高 于 阴 极 电 位 且 控 制 极 电 流 增 大 到 一 定 值（ 触 发 电 流 ） 时 ， 可 控 硅 由 截 止 转 为 导 通 。 导 通 后 ， Ig 即 使 为 零 ， 可 控 硅 仍 保 持 导 通 状 态 ， 直 到 阳 极 电 位 小 于 或 等 于 阴 极 电 位 时 ， 可 控 硅 才 由 导 通 变 为 截 止 。 其 特 性 曲 线 如 图 4.26所 示 。 单 向 可 控 硅 多 用 于 直 流 大 电 流 场 合 。 在 交 流 系 统 中 常 用 于 大 功 率 整 流 回 路 。 微 机 控 制 技 术即 阳 极 电 流 小 于 维 持 电 流 4.2.5 可控硅接口技术图 4.26 可 控 硅 输 出 特 性 p112 微 机 控 制 技 术 4.2.5 可控硅接口技术2. 双 向 可 控 硅 也 称 三 端 双 向 可 控 硅 ， 简 称 TRIAC。 在 结 构 上 相 当 于 两 个 单 向 可 控 硅 反 向 连 接 ， 如 图 4.27所 示 。 具 有 双 向 导 通 功 能 。 通 断 状 态 由 控 制 极 G 决 定 。 G 上 加 正 脉 冲 （ 或 负 脉 冲 ） 可 使 其 正 向 （ 或 反 向 ） 导 通 。 这 种 装 置 的 优 点 是 控 制 电 路 简 单 ， 没 有 反 向 耐 压 问 题 ， 因 此 特 别 适 合 作 交 流 无 触 点 开 关 使 用 。 微 机 控 制 技 术 4.2.5 可控硅接口技术 图 4.27 双 向 可 控 硅 的 符 号 、 结 构 及 伏 安 特 性 p113微 机 控 制 技 术 4.2.5 可控硅接口技术可 控 硅 在 与 微 型 计 算 机 接 口 连 接 时 也 ， 。 在 单 片 机 控制 系 统 中 ， 常 用 单 片 机 的 某 一 根 接 口 线 或 外 接 I/O接口 的 某 一 位 产 生 触 发 脉 冲 。 为 了 提 高 效 率 ， 要 求 触 发脉 冲 与 交 流 电 压 同 步 ， 通 常 采 用 检 测 交 流 电 过 零 点 来实 现 。 图 4.28所 示 为 某 电 炉 温 度 控 制 系 统 可 控 硅 控 制部 分 的 电 路 原 理 图 。 微 机 控 制 技 术 4.2.5 可控硅接口技术 图 4.28 可 控 硅 加 热 炉 控 制 系 统 的 原 理 p113微 机 控 制 技 术 需 加 接 光 电 隔 离 器 触 发 脉 冲 电 压应 大 于 4 V；脉 冲 宽 度 应大 于 20s 426 电 磁阀 接口技术 1、 电 磁 阀 是 在 气 体 或 液 体 流 动 的 管 路 中 受 电 磁 力 控 制 开 闭 的 阀 体 。 2、 广 泛 用 于 液 压 机 械 、 空 调 、 热 水 器 、 自 动 机 床 等 系 统 3、 它 由 线 圈 、 固 定 铁 芯 、 可 动 铁 芯 及 阀 体 等 组 成 。 线 圈 不 通 电 时 ， 可 动 铁 芯 受 弹 簧 作 用 与 固 定 铁 芯 脱 离 ， 阀 门 处 于 关 闭 状 态 。 线 圈 通 电 时 ， 可 动 铁 芯 克 服 弹 簧 的 弹 力 作 用 与 固 定 铁 芯 吸 合 ， 阀 门 处 于 打 开 状 态 控 制 了 液 体 和 气 体 的 流 动 。（ 流 体 推 动 油 缸 或 气 缸 转 换 为 物 体 的 机 械 运 动 ， 完 成 往 复 运 动 ） 。 4、 电 磁 阀 有 交 流 和 直 流 两 种 。 交 流 电 磁 阀 使 用 方 便 ， 但 容 易 产 生 颤 动 ， 启 动 电 流 大 ， 并 会 引 起 发 热 。 直 流 电 磁 阀 可 靠 ， 但 需 专 门 电 源 ， 如 12V、 24V、 48V。 微 机 控 制 技 术 426 电 磁阀 接口技术 图 429 电 磁 阀 结 构 原 理 图 p114 微 机 控 制 技 术 426 电 磁阀 接口技术 电 磁 阀 种 类 很 多 ， 常 用 的 换 向 阀 有 两 位 三 通 、 两 位 四通 、 三 位 四 通 等 。 这 里 所 谓 的 位 是 指 滑 阀 位 置 ， 通 指流 体 的 通 路 。 工 作 原 理 与 继 电 器 基 本 相 同 ， 故 与 微 型 机 的 接 口 也 由光 电 隔 离 及 开 关 电 路 等 来 控 制 的 。 微 机 控 制 技 术 426 电 磁阀 接口技术 图 430 交 流 电 磁 阀 接 口 电 路 p114微 机 控 制 技 术光 电 隔 离 器 双 向 可 控 硅 426 电 磁阀 接口技术 图 中 交 流 电 磁 阀 圈 由 双 向 可 控 硅 KS 驱 动 。 KS的 选 择要 满 足 ： 额 定 工 作 电 流 为 交 流 电 磁 阀 线 圈 工 作 电 流 的2 3倍 ； 额 定 工 作 电 压 为 交 流 电 磁 阀 线 圈 电 压 的 23倍 。 对 于 中 小 尺 寸 220V工 作 电 压 的 交 流 电 磁 阀 ，可 以 选 择 3A、 600V的 双 向 可 控 硅 。 光 电 隔 离 器 MOC 3041的 作 用 是 触 发 双 向 晶 闸 管 KS以及 隔 离 微 型 机 和 电 磁 阀 系 统 。 光 电 隔 离 器 的 输 入 端 接 7407， 电 单 片 机 8031的 P1.0脚 控 制 。 当 P1.0输 出 为 低 电 平 时 ， 双 向 晶 闸 管 KS导 通 ，电 磁 阀 吸 合 ； P1.0输 出 高 电 平 时 ， 双 向 晶 闸 管 KS关 断 ，电 磁 阀 释 放 。 MOC3041内 部 带 有 过 零 电 路 ， 因 此 ，双 向 晶 闸 管 KS工 作 在 过 零 触 发 方 式 微 机 控 制 技 术 4.3 电 机控制接口技术 工 业 企 业 中 ， 常 用 电 机 作 原 动 机 去 拖 动 各 种 生 产 机 械 。 如 各 种 机 床 、 电 铲 、 吊 车 、 轧 钢 机 、 抽 水 机 、 鼓 风 机 、 阀 门 、 传 送 带 等 。 在 自 动 控 制 系 统 中 ， 各 种 类 型 小 巧 灵 敏 的 控 制 电 机 广 泛 作 为检 验 、 放 大 、 执 行 和 解 算 元 件 。 随 着 系 统 的 发 展 ， 对 电 机 拖 动 系 统 的 要 求 愈 来 愈 高 ： 如 :提