文档介绍：单片机系统的常用输入/ 输出电路设计
■台州职业技术学院潘海燕化明松
针对电气控制产品的特点,讨论了几种单片机常用输入/ 输出电路的设计方法,对合理地设计电气控制系
摘要
统,提高电路的接口能力,增强系统稳定性和抗干扰能力有实际指导意义。
关键词单片机输入/ 输出电路电气控制
平。该方式具有较强的耐噪声能力。
引言若考虑到由于 TTL 电平电压较低,在长线传输中容
随着微电子技术和计算机技术的发展,原来以强电和易受到外界干扰,可以将输入信号提高到+ 24 V ,在单片
电器为主、功能简单的电气设备发展成为强、弱电结合,具机入口处将高电压信号转换成 TTL 信号。这种高电压传
有数字化特点、功能完善的新型微电子设备。在很多场送方式不仅提高了耐噪声能力,而且使开关的触点接触良
合,已经出现了越来越多的单片机产品代替传统的电气控好,运行可靠,如图 2 所示。其中,D1 为保护二极管,反向
制产品。属于存储程序控制的单片机,其控制功能通过软电压≥50 V 。
件指令来实现,其硬件配置也可变、易变。因此,一旦生产
过程有所变动,就不必重新设计线路连线安装,有利于产
品的更新换代和订单式生产。
传统电气设备采用的各种控制信号,必须转换到与单
片机输入/ 输出口相匹配的数字信号。用户设备须输入到
单片机的各种控制信号,如限位开关、操作按钮、选择开
关、行程开关以及其他一些传感器输出的开关量等,通过
输入电路转换成单片机能够接收和处理的信号。输出电图 2 提高输入信号电平
路则应将单片机送出的弱电控制信号转换、放大到现场需为了防止外界尖峰
要的强输出信号,以驱动功率管、电磁阀和继电器、接触干扰和静电影响损坏输
器、电动机等被控制设备的执行元件,能方便实际控制系入引脚,可以在输入端增
统使用。加防脉冲的二极管,形成
电阻双向保护电路, 如
输入电路设计
1 图 3 所示。二极管 D1 、
一般输入信号最终会以开关形式输入到单片机中,以 D2 、D3 的正向导通压降
工程经验来看,开关输 U F ≈0. 7 V ,反向击穿电
入的控制指令有效状态压 UBR ≈30 V ,无论输入图 3 输入端保护电路
采用低电平比采用高电端出现何种极性的破坏
平效果要好得多,如图电压,保护电路都能把该电压的幅度限制在输入端所能承
1 如示。当按下开关 S1 受的范围之内。即:V I~VCC 出现正脉冲时,D1 正向导通;
时,发出的指令信号为 V I~VCC 出现负脉冲时,D2 反向击穿; V I 与地之间出现正
低电平,而平时不按下脉冲时,D3 反向击穿;V I与地之间出现负脉冲时,D3 正向
开关 S1 时,输出到单片导通,二极管起钳位保护作用。缓冲电阻 RS 约为 1. 5~
图 1 开关信号输入
机上的电平则为高电 2. 5 kΩ, 与输入电容 C 构成积分电路,对外界感应电压延
12 2007 年第 3 期 adv ***@. com. cn(广告专用)
迟一段时间。若干扰电压的存在时间小于τ,则输入端承引起输出端不稳定。T2 基极被 T1 拉到地电位,若其后接
受的有效电压将远低于其幅度;若时间较长,则 D1 导通, 的是感性负载,由于绕组反电势的作用, T2 的发射极可能