• 继电器电路
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外部总线扩展
• 外部总线系统 • 外部总线扩展 • 外部总线的扩展方法
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外部总线系统
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外部总线扩展
• P0口扩展为地址/数据复用口 • P2口高位地址 • 也就是说16位地址总线AB15~AB0由P2口
和P0口锁存器构成 • 8位数据总线DB7~DB0由P0口构成 • 控制总线CB由输出控制线(RD#, WR#,
S:密闭型 F:半密闭型
H:0.20W L: 0.36W D: 0.45W
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• 内部结构
– 公共端、静触点、动触点
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• 主要技术参数
– 工作电压：5V – 工作电流：40mA – 吸合电压：75%*5V – 释放电压：5%*5V – 动作/返回时间：10ms/5ms – 触点的负载能力：3A 120VAC/3A 24VDC – 触点电阻：100Ω – 机械寿命：10,000,000
• 电磁继电器原型
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电磁继电器的主要参数
• 工作电压（电流） • 吸合电压（电流） • 释放电压（电流） • 动作时间 • 返回时间 • 触点的开闭能力 • 灵敏度 • 寿命
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• 组成
– 干簧管 – 线圈
干簧继电器
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干簧管
• 用两片既导磁又导电的材料做成簧片，平 行地封入装有惰性其他的玻璃管中组成开 关元件。两簧片的端部重叠并留有一定间 隙以构成触点
– 转换型（Z型）这是触点组型。这种触点组共 有三个触点，即中间是动触点
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开关模型
• 单刀单掷SPST • 双刀单掷DPST
单刀双掷SPDT 双刀双掷DPDT
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继电器的分类
• 按照工作原理或结构特征分类
– 电磁继电器 – 固态继电器 – 温度继电器 – 舌簧继电器 – 时间继电器
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电磁继电器
鱼缸温度控制系统
实验二：继电器控制水温
1
实验目的
• 掌握继电器的原理、使用方法 • 通过继电器的开关来控制对鱼缸水的加温
2
实验要求
• 使用温度传感器进行温度的采集 • 使用数码管显示采集到的温度 • 设定温度的范围，如果超出范围（温度范
围使用整数表示，两位），则对鱼缸的水 进行加热 • 使用LED等指示工作状态：加热和停止
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光耦模型
光
输入
发 送
器
光
接 收
输出
器
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• 光接收器
– 光电二极管 – 光电晶闸管 – 光电晶体管 – 光电复合晶体管
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4N25
• 封装和内部结构
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OC原理
• 红外LED发光管产生的红外光照射在光电晶 体管的感光性比较强的基极和集电极的结 合部，基极和集电极的结合部将光子的能 量转化为光电流，晶体管对光电流进行放 大，增益为HFE
24
固态继电器
• 固态继电器（SSR,Solid State Relay）， 是无可动接点部分的继电器，在动作上与 有接点继电器相同，但是该继电器使用半 导体闸流管、晶闸管开关元件、二极管、 晶体管等开关元件。另外也使用名为光耦 合器的光半导体，使其输入输出绝缘。光 电耦合器的特点是用光的信号在绝缘空间 中进行传输，所以绝缘性更好，传动速度 也更快。
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SSR的构成
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固态继电器的特点
• 可以应对高速、高频开关 • 没有接触不良 • 发生干扰小 • 无动作音 • 接点无损耗
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继电器开关的优点
• 继电器开关优点：
– 小电流控制大电流 – 低电压控制高电压 – 开合时间短 – 寿命长 – 输入输出隔离，抗干扰
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继电器
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开发板原理图设计
PSEN#, ALE)以及输入控制线(EA#, INT0#, INT1#, RST, T0和T1)构成
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外部总线扩展方法
• 线选法 • 译码法
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开发板系统总线扩展
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继电器和LED灯控制电路
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SN74LS377
• 8位D触发器 • 当允许控制端G#为低电平时，时钟端(CP)
脉冲上升沿作用下，输出端Q与数据端D相 一致。当CP为高电平或者低电平时，D对Q 没影响。
60
数据处理和温度显示
• 数据处理 • 数码管温度显示
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温度范围判断
• 通过数据处理后得到
– Temp_Decimal
温度的小数部分
– Temp_Integer
温度的整数部分
• 只要将Temp_Integer和Temp_H和Temp_L 进行比较
– Temp_H和Temp_L中分别存放的是温度范围的 上限和下限，这个在变量定义部分进行设定
YES
打开加热电路 打开LED指示
关闭加热电路 关闭LED指示
采集温度
数据处理 并使用数码管显示
YES
NO
温度是否仍超 过范围？
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程序代码设计
• 系统初始化 • 采集温度 • 数据处理 • 温度显示 • 温度判断 • 打开/关闭加热电路 • 打开/关闭LED指示
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系统初始化
• 需要进行初始化的设备
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• LED灯初始化
– led_addr = LED_ADDR; – *led_addr = 0xff; – 注意：#define LED_ADDR 0x4000
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• 继电器初始化
– led_addr = ADDR; – *led_addr = 0x80; – 注意：#define ADDR 0x2000
– CH452数码管驱动器 – DS18B20温度传感器 – LED指示灯
• 初始化为熄灭
– 加热电路控制开关（继电器）
• 初始化为关闭
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• CH452初始化
– CH452_Write(CH452_SYSON2); – CH452_Write(CH452_BCD);
• DS18B20初始化
– ow_reset(); – write_byte(0xcc); – write_byte(0x44);
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ULN2003D
• 达林顿管 • 作用：提高驱动能力，主要是为了驱动
MOTOR电路 • 后面的实验中具体介绍
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• MCU总线电路
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• 74LS138译码电路
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74LS138
• 74LS138 ：3 －8 线译码器
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74LS138工作原理
• 当一个选通端（G1）为高电平，另两个选 通端（/(G2A)和/(G2B)）为低电平时，可将 地址端（A、B、C）的二进制编码在一个 对应的输出端以低电平译出。
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温度采集
• DS18B20工作流程
复位信号
ROM功能命令
主机读写操作
器件功能命令
主机读写操作
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• 发命令要求进行温度采集
– ow_reset(); – write_byte(0xcc); – write_byte(0x44);
• 读取温度
– ow_reset(); – write_byte(0xcc); – write_byte(0xbe); – temp_lsb=read_byte(); – temp_msb=read_byte();
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继电器和LED控制
• 根据前面的判断，分两种情况进行控制
– 在温度范围内
• led_addr = LED_ADDR; • *led_addr = 0xff; • led_addr = ADDR; • *led_addr = 0x80;
– 超出温度范围
• led_addr = LED_ADDR; • *led_addr = 0x7f; • led_addr = ADDR; • *led_addr = 0x00;
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138内部结构图
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138真值表
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138每个通道的使用
• 通道 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4~Y7
控制的外设
LCD
relay(74LS377) motor、LED(3个)(74LS377, ULD2003D) LED组(8个)(74LS573)
8259A
保留
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外设的系统总线挂载
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作业
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继电器驱动
• 电气条件
– 额定工作电压：5V – 额定工作电流：40mA
• 74LS377引脚的电气特性
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• 74LS377引脚的电气特性
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• 原理图设计
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系统结构框图设计
数码管显示
CH452
LED指示
MCU
加热电路
鱼缸
温度传感器 DS18B20
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光耦
• 什么是光耦
– 光耦合器（optical coupler，英文缩写为OC） 亦称光电隔离器或光电耦合器，简称光耦。它 是以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发 光器（红外线发光二极管LED）与受光器（光 敏半导体管）封装在同一管壳内。
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干簧管工作原理
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干簧管工作原理
• 当永久磁铁靠近干簧管或由绕在干簧管上 的线圈通电后形成磁场使簧片磁化，簧片 的触点部分就感应出极性相反的磁极，异 名的磁极相互吸引。
• 当吸引的磁力大于簧片的弹力时，两触点 接触，此时接通簧片两端的电路，当吸引 的磁力小于簧片的弹力时，则两簧片分开， 簧片两端的电路断开
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• 作业：
– 写一个跑马灯程序，练习LED灯的控制 （D15~D22）以及（D24~D26）
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系统结构框图设计
数码管显示
CH452
LED指示
MCU
加热电路