机电一体化技术 课件 第五章 5.1、5.2、5.3节.pptx

第5章 接口技术机电一体化技术5.1 概述 5.1 概述21、接口定义及作用机电一体化系统由机械结构、检测传感装置、动力源和执行元件等子系统组成，各子系统又分别由若干要素构成。若各要素之间与各子系统之间能够进行物质、能量和信息的传递与交换，则各要素与子系统相连处必须具备一定的联系条件。这个联系条件通常被称为接口。简言之，接口就是各子系统之间，以及子系统内部各要素之间相互连接的硬件和相关协议软件。 5.1 概述32、接口的功能（1）速度与时序匹配CPU运算速度相对来说比外部设备高，不同外围设备速度差异也较大，且CPU运行时序与外部设备的定时和控制逻辑亦不相同。通过增加接口电路，可保证它们间的速度时序配合要求。（2）信号格式转换CPU在系统总线上传送的是二进制数据，而外部设备使用的信号形式、信息格式各不相同。接口可使不同信号模式的环节之间实现信号和能量的统一。 5.1 概述42、接口的功能（3）信号电平和驱动能力匹配外部设备所需的电平一般比CPU的范围宽，驱动功率也较大，接口可以实现不同环节间的电平转换和能量匹配。 5.1 概述53、接口的分类（1）根据接口的变换和调整功能划分，可将接口分为零接口、被动接口、主动接口与智能接口等；（2）根据接口的输入输出功能划分，可将接口分为机械接口、电气接口、信息接口与环境接口等；（3）根据机电一体化系统的功能特点划分，可将接口分为机电接口、总线接口和人机接口三大类。 5.1 概述63、接口的分类 第5章 接口技术机电一体化技术5.2 输入输出接口 5.2 输入输出接口8对于任何一个机电一体化产品，都需要连接输入及输出外部设备，工作时这些设备都是通过各自的接口电路接到控制微机的系统总线上。 5.2 输入输出接口9CPU不能同时处理多个外部数据，因此需要采用地址译码进行外设选择；地址译码电路分为固定式和可选式译码；若按端口与地址的对应关系，则可分为全译码与部分译码方式。I/O端口的输入、输出主要通过I/O读写信号及地址译码输出信号共同作用，实现端口被选中控制信息。 5.2 输入输出接口10以74LS273为例，其引脚图和真值表如下1、输出接口控制输入输出CLRCLKDQ0111X上升沿上升沿0X10X010保持 5.2 输入输出接口1174LS273的数据输入端为D1~D8，Q1~Q8为数据输出端，正脉冲触发，低电平清除；CLR和CLK为控制端；CLR为低电平时，无论CLK电平如何，Q1~Q8输出端为零；CLR为高电平且CLK为上升沿时触发锁存，将D1~D8信息传输到Q1~Q8；CLK的高低电平不影响输入端对输出端的作用。1、输出接口 5.2 输入输出接口1274LS273和74LS38组成的输出接口电路如下图所示。1、输出接口 5.2 输入输出接口13以74LS245为例，其引脚图和真值表如下2、输入接口控制输入传输方向GDIR00101XB→AB←A隔离 5.2 输入输出接口1474LS245的数据输入端为A1~A8，B1~B8为数据输出端，DIR和G为控制信号端；G为高电平时，无论DIR电平如何，A和B端口为隔离状态；G与DIR同时为低电平时，信号由B向A端传输；G为低电平，且DIR为高电平时，信号由A向B端传输。2、输入接口 5.2 输入输出接口15利用74LS245构成的输入接口如下图所示。2、输入接口 第5章 接口技术机电一体化技术5.3 人机接口 5.3 人机接口17人机接口是操作者与机电系统之间进行信息交换的接口。按照信息的传递方向，可以分为输入接口与输出接口，分别负责输入设备和输出设备与控制微机的连接；常用的输入设备有控制开关、 BCD 二～十进制码拨盘、键盘等；常用的输出设备有状态指示灯、发光二极管显示器、液晶显示器、微型打印机、显示器、扬声器等等。 5.3 人机接口18（1）专用性 每种机电一体化产品都有其自身特定的功能，对人机接口有着不同的要求，所以在制定人机接口的设计方案时，要根据产品的要求而定。（2） 低速性 与控制机的工作速度相比，大多数人机接口设备的工作速度很低，在进行人机接口设计时，要考虑控制机与接口设备间的速度匹配，以提高系统的工作效率；（3） 高性价比在满足功能要求的前提下，输入、输出设备配置以小型、微型、廉价型为原则。1、特点 5.3 人机接口19由于键盘的按键开关在闭合和断开时并不是理想的断通状态。这类开关都是机械开关，机械触点的弹性作用使开关在闭合及断开瞬间产生抖动，造成开关点点电位产生一系列脉冲，电压抖动时间的长短，与机械特性有关，一般为 5～10ms；按钮的稳定闭合期由操作员的按键动作决定，一般在几百微秒至几秒之间。所以，为消除抖动对读数的影响，在进行接口设计时需要采取软件或硬件方式进行消抖处理。2、按键开关的消抖处理 5.3 人机接口20（1）硬件