单元五机电一体化控制与接口技术说课材料

机电(jīdiàn)一体化技术Mechatronics

第一页，共89页。单元(dānyuán)五机电一体化控制及接口技术5.1控制技术概述(ɡàishù)5.2可编程控制器技术5.3人机接口技术5.4机电接口技术第二页，共89页。学习目标1.掌握机电一体化系统控制形式(xíngshì)。2.掌握常用机电系统控制器PLC工作原理。3.熟悉常用输入输出接口电路。4.熟悉A/D转换器等机电接口电路。第三页，共89页。工业炉的计算机控制 工业炉计算机控制的典型情况，其燃料为燃料油或者煤气，为了保证燃料在炉膛内正常(zhèngcháng)燃烧，必须保持燃料和空气的比值恒定。案例(ànlì)第四页，共89页。高炮的控制(kòngzhì)俯仰角方位角第五页，共89页。机械手第六页，共89页。7无人驾驶飞机:按照预定(yùdìng)航线飞行第七页，共89页。8电热水器:将水加热(jiārè)到设定温度第八页，共89页。9全自动洗衣机:按设定(shèdìnɡ)程序洗衣服第九页，共89页。自动控制(zìdònɡkònɡzhì)的作用与重要性把人从繁重的危险的工作中解放出来矿井掘井、核电站检查消防、救火(jiùhuǒ)、无人侦察机、导弹（无人）完成人无法(wúfǎ)完成的工作管道机器人、水下6000米机器人比人干得更快、更好，极大地提高生产力从自动化生产线上生产的产品，质量越来越好，价格越来越低。第十页，共89页。管理、经济、金融过程智能化楼宇管理自动化：电、气、水、消防报警全自动管理，办公自动化，交通(jiāotōng)自动化，自助银行等。自动化在经济生活中应用越来越广泛(guǎngfàn)，几乎无处不在。自动化技术(jìshù)是高科技的集中体现与应用。注：在工业过程（或经济生活）中采用自动控制代替人工控制，称之为自动化。第十一页，共89页。第1节概述机电一体化系统的控制形式控制系统的基本(jīběn)要求和设计方法计算机控制系统的组成及常用类型第十二页，共89页。机电一体化控制是在以微型(wēixíng)计算机为代表的微电子技术、信息技术迅速发展向机械工业领域迅猛渗透并与机械电子技术深度结合的现代工业的基础上，综合应用机械技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术。机电一体化控制是一门理论性很强的工程技术，通常称为“自动控制技术”，把实现这种技术的理论称为“自动控制理论”。而由各种部件组成以实现具体生产对象的自动控制的系统，则称为“自动控制系统”。自动控制所使用的技术可以是电气、液压、气动、机电以及电液等诸多方法，而采用计算机实现自动控制是机电一体化控制技术中最为常见的手段。概述(ɡàishù)第十三页，共89页。一、机电一体化系统(xìtǒng)的控制形式自动控制是指在无人直接参与的情况下，利用控制装置，使被控对象的被控量准确地按照预期(yùqī)的规律变化。自动控制理论是研究自动控制过程共同规律的技术学科(xuékē)，是研究自动控制系统组成，进行系统分析设计的一般性理论。根据它的不同发展阶段与内容，可将其分为经典控制理论、现代控制理论及智能控制理论三个阶段。第十四页，共89页。典型控制系统的方块图控制器执行机构被控对象输入信号给定值偏差-测量装置输出量干扰控制系统(kònɡzhìxìtǒnɡ)的基本组成

第十五页，共89页。一、机电一体化系统(xìtǒng)的控制形式按照输出量对控制作用的影响不同，机电一体化系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。1.开环系统开环控制的机电一体化系统是没有反馈的控制系统，这种系统的输入直接送给控制器，并通过控制器对受控对象产生控制作用。输出信号只取决与输入信号，与输出无关。优点：结构(jiégòu)简单、成本低、维修方便。缺点：精度较低，对输出和干扰没有诊断能力。第十六页，共89页。一、机电一体化系统的控制(kòngzhì)形式2.闭环系统闭环控制的机电一体化系统的输出结果经传感器和反馈环节与系统的输入信号比较产生输出偏差，输出偏差经控制器处理再作用到受控对象，对输出进行补偿，实现更高精度的系统输出。输出信号受到输入信号和输出信号自身（反馈信号）的作用。信号流线形成闭合回路。又称反馈控制。输出信号受偏差量控制。优点：高精度、动态性能好、抗干扰能力强。缺点：结构复杂，成本(chéngběn)高，维修难度较大。第十七页，共89页。冷却器继电器压缩机控制器蒸发器冰箱例题(lìtí)家用电冰箱温控系统试写出系统的被控(bèikònɡ)对象、被控(bèikònɡ)量、输入量和扰动量，工作原理，画出系统方框图。第十八页，共89页。被控(bèikònɡ)对象：冰箱(bīngxiāng)被控(bèikònɡ)量：输入量：控制器设定值（代表温度的期望值）扰动量：开门时的外界温度冰箱内温度工作原理:控制器设定温度与冰箱内温度比较，如果设定温度高于冰箱内温度，则继电器接通，压缩机工作，使冰箱温度下降，直到冰箱内温度达到希望温度，此时继电器断开，压缩机停止工作。解：第十九页，共89页。家用(jiāyòng)电冰箱温控系统方框图如下：第二十页，共89页。基本要求准确性快速性稳定性二、控制系统(kònɡzhìxìtǒnɡ)的基本要求和设计方法第二十一页，共89页。稳定性是保证控制系统正常工作的先决条件，这是对控制系统的一个基本要求。系统的稳定性有两层含义:一是系统稳定，叫做绝对(juéduì)稳定性，通常所讲的稳定性就是这个含义;另一方面的含义是输出量振荡的强烈程度，称为相对稳定性。线性控制系统的稳定性是由系统。本身的结构与参数所决定的，与外部条件无关。二、控制系统的基本要求和设计(shèjì)方法返回第二十二页，共89页。快速性是系统在稳定的条件下，衡量系统过渡过程的形式和快慢，通常(tōngcháng)称为“系统动态性能”。在实际的控制系统中，不仅要求系统稳定，而且要求被控量能迅速地按照输入信号所规定的形式变化，即要求系统具有一定的响应速度。二、控制系统(kònɡzhìxìtǒnɡ)的基本要求和设计方法返回第二十三页，共89页。准确性是在系统过渡过程结束后，衡量系统输出(被控量)达到的稳态值与系统输出期望值之间的接近(jiējìn)程度。除了要求控制系统稳定性好、响应速度快以外，还要求控制系统的控制精度高。“稳”与“快”是说明系统动态(过渡过程)品质。系统的过渡过程产生的原因是系统中储能元件的能量不可能突变。“准”是说明系统的稳态(静态)品质

二、控制系统(kònɡzhìxìtǒnɡ)的基本要求和设计方法返回第二十四页，共89页。设计步骤二、控制系统的基本(jīběn)要求和设计方法第二十五页，共89页。准备阶段。对设计对象进行机理分析和理论分析，明确被控对象的特点及要求;限定控制系统的工作条件及环境，确定(quèdìng)安全保护措施及等级;明确控制方案的特殊要求;确定(quèdìng)技术经济指标;制定试验项目及指标。二、控制系统的基本要求(yāoqiú)和设计方法返回第二十六页，共89页。理论设计建立被控对象的数学模型，把被控对象的控制特性(tèxìng)用数学表达式加以描述，作为控制方案选择及控制器设计的依据;确定控制算法及控制器结构，选择中央处理单元、存储器等，主要硬、软件设计以及各种接口的选择和设计;确定系统的初步结构及参数，进行系统性能分析、优化二、控制系统的基本要求和设计(shèjì)方法返回第二十七页，共89页。设计(shèjì)定型：整理出设计(shèjì)图样、电子元器件明细表、系统操作程序及说明书、维修及故障诊断说明书和使用说明书等，形成相应技术文件。二、控制系统的基本要求(yāoqiú)和设计方法设计实施：模块组装(zǔzhuānɡ)，系统仿真、测试

返回第二十八页，共89页。1.计算机控制系统的组成什么(shénme)是计算机控制系统?计算机控制系统就是采用计算机来实现的工业自动控制系统.三、计算机控制系统的组成(zǔchénɡ)及常用类型计算机控制系统(kònɡzhìxìtǒnɡ)的基本框图第二十九页，共89页。2.计算机控制系统(kònɡzhìxìtǒnɡ)的组成硬件(yìnɡjiàn)+软件三、计算机控制系统(kònɡzhìxìtǒnɡ)的组成及常用类型典型计算机控制系统的组成框图第三十页，共89页。三、计算机控制系统的组成(zǔchénɡ)及常用类型硬件指计算机本身及其外围设备，一般包括中央处理器,内存储器,磁盘驱动器,各种接口电路，以A/D转换(zhuǎnhuàn)和D/A转换(zhuǎnhuàn)为核心的模拟量I/O通道、数字量I/O通道，以及各种显示、记录设备,运行操作台等。第三十一页，共89页。主机（CPU）主机是控制系统(kònɡzhìxìtǒnɡ)的核心。组成：中央处理器、内存储器、时钟电路功能：对控制对象的参数进行检测、数据处理以及控制计算、逻辑判断等通用外部设备组成：输入、输出设备和外存储器。功能：显示、打印、存储和传送数据。三、计算机控制系统的组成及常用(chánɡyònɡ)类型第三十二页，共89页。I/O接口与输入/输出通道I/O接口与输入/输出通道是主机与被控对象进行信息交换的纽带组成：并行接口、串行接口、直接数据传送(chuánsònɡ)接口等（接口）A/D转换器、D/A转换器等（通道）检测元件和执行器传感器的功用是将被检测的非电学量参数转变成电学量变送器的作用是将传感器得到的电信号转变成适用于计算机接口使用的标准的电信号执行器的作用是据控制信号控制工业对象进行工作，如电动、气动装置

三、计算机控制系统的组成(zǔchénɡ)及常用类型第三十三页，共89页。三、计算机控制系统的组成(zǔchénɡ)及常用类型软件指计算机控制系统中具有各种功能的计算机程序的总和，如完成(wánchéng)操作、监控、管理、控制、计算和自诊断等功能的程序。整个系统在软件指挥下协调工作。从功能区分，软件可分为系统软件和应用软件。第三十四页，共89页。系统软件是由计算机的制造厂商提供的，用来管理计算机本身的资源和方便用户使用计算机的软件。常用的有操作系统、开发系统等，它们一般不需用户自行设计编程，只需掌握(zhǎngwò)使用方法或根据实际需要加以适当改造即可。应用软件是用户根据要解决的控制问题而编写的各种程序，比如各种数据采集、滤波程序，控制量计算程序，生产过程监控程序等。在计算机控制系统中，软件和硬件不是独立存在的，在设计时必须注意两者相互间的有机配合和协调，只有这样才能研制出满足生产要求的高质量的控制系统。三、计算机控制系统的组成及常用(chánɡyònɡ)类型第三十五页，共89页。2.计算机控制系统(kònɡzhìxìtǒnɡ)的类型三、计算机控制系统的组成(zǔchénɡ)及常用类型常用的有基于(jīyú)单片机、单板机、普通PC机、工业PC机和可编程序控制器(PLC)等多种类型的控制系统。第三十六页，共89页。表5-1各种(ɡèzhǒnɡ)计算机控制系统性能指标第三十七页，共89页。第2节人机接口技术(jìshù)什么(shénme)是人机接口人机接口的分类输入和输出接口技术第三十八页，共89页。概述人机接口是操作者与机电一体化系统(主要是控制微机)之间进行信息交换(jiāohuàn)的接口。按照信息的传递方向，可以分为两大类:输入接口：操作者通过输入接口向系统输入各种控制命令及控制参数，对系统运行进行控制，实现所要求完成的任务。常用的输入设备有控制开关、BCD或二进制码拨盘、键盘输出接口：系统通过输出接口向操作者显示系统的各种状态、运行参数及结果等信息。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、阴极射线管显示器等。第三十九页，共89页。一、输入(shūrù)接口技术输入口输入设备的数据，要通过数据总线传送给CPU，而CPU与存储器以及其他(qítā)设备传输的输入/输出数据，也要通过这条数据总线分时地进行传输。输入(shūrù)口的功能：在只有CPU允许该输入(shūrù)口进行数据输入(shūrù)时，将来自外设的数据传送到数据总线上。输入设备键盘通过它可实现人机对话，完成各种功能的操作。第四十页，共89页。编码键盘:采用专用(zhuānyòng)的编码/译码器件,被按下的键由该器件译码输出相应的键码/键值。特点：增加了硬件开销，编码因选用器件而异，编码固定，但编程简单。适用于规模大的键盘。非编码键盘:单片机系统多采用此类键盘采用软件(ruǎnjiàn)编码/译码的方式,通过扫描，对每个被按下的键判别输出相应的键码/键值。特点：不增加硬件开销，编码灵活，适用于小规模的键盘，特别是单片机系统。但编程较复杂,占CPU时间，还须软件(ruǎnjiàn)“消颤”。按键值编码(biānmǎ)方式:编码(biānmǎ)键盘与非编码(biānmǎ)键盘一、输入接口技术第四十一页，共89页。4x4非编码(biānmǎ)键盘第四十二页，共89页。独立式键盘:每键相互独立，各自与一条I/O线相连，CPU可直接读取该I/O线的高/低电平状态。如果系统装备的开关数量(shùliàng)不多，可以直接装在接口上。特点：按键数量(shùliàng)较多时，占I/O口线多，电路结构繁杂；各按键相互独立，电路配置灵活；软件结构简单。判键速度快，多用于设置控制键、功能键。适用于键数少的场合。1.独立式键盘(jiànpán)第四十三页，共89页。矩阵连接键盘:键按矩阵排列,各键处于(chǔyú)矩阵行/列的结点处,CPU通过对连在行(列)的I/O线送已知电平的信号,然后读取列(行)线的状态信息。逐线扫描,得出键码。特点：键多时占用I/O口线少,但判键速度慢,多用于设置数字键。适用于键数多的场合。2.矩阵式键盘(jiànpán)常用的专门的键识别方法有:①行扫描法;②线翻转法;③利用8279键盘接口产生键盘中断。前两种都要占用CPU大量的时间(shíjiān)，而后一种则会节约CPU时间(shíjiān)。第四十四页，共89页。(1)典型行列式键盘(jiànpán)识别方法------行扫描法行扫描依次向行线输出低电平，其余各行为高电平。每扫描一行(yīxíng)，读取一次列线，若列线全为高电平，则没有键按下，若有一列为低电平，则有键按下，获取按键的行号和列号，行扫描完成。列扫描依次向列线输出低电平，然后读取行线值，再次获得按键的行号和列号。扫描码比较两次获得行号和列号相同，则键码正确，即获得按键的行列扫描码。第四十五页，共89页。判断有无键按下CPU首先向所有的行输出低电平，若无键按下，则所有列线为高。若有键按下，则该键所在的列线因与行线相连而变为低电平。CPU此时读取列线的值即可判断是否有键按下。判断是哪个键按下（行扫描法）先向第0行输出低电平，其余行输出高电平，然后读取所有列线的值。若某一列为低，则说明0行与该列交叉位置的键被按下，扫描成功即可退出。若列线全为高，说明本行无键按下，则继续扫描下一行。依次类推，直到找到按键的位置后退出扫描。确定(quèdìng)了行号和列号，可形成键盘扫描码。测试(cèshì)有无键按下第四十六页，共89页。去抖现象：按键时，按键开关会在闭合和断开间跳动几次最后达到(dádào)稳定状态，脉冲出现毛刺，持续时间小于10ms。后果：误判为多次按键。方法：硬件上，可采用RS触发器和单稳态电路消除抖动波形。软件上，可延时一段时间，等信号稳定后再次读取识别码。重键由于误操作，同时按下2个或多个键。连锁法：不停地扫描键盘，仅承认最后一个闭合键。顺序法：识别到一个闭合键后，直到该键释放后再去识别其它按键。去抖动(dǒudòng)和重键问题第四十七页，共89页。(a)利用(lìyòng)RS触发器(b)利用(lìyòng)单稳态电路第四十八页，共89页。键扫描以确定按键的物理位置。计算键码。等待键释放：计算键码后，再以延时和扫描的方法等待和判定键释放。当键盘释放之后就可根据键码，转相应的键处理(chǔlǐ)子程序，进行数据的输入或命令的处理(chǔlǐ)。(1)典型行列式键盘(jiànpán)识别方法------行扫描法第四十九页，共89页。二、输出(shūchū)接口技术从计算机输出的数据，要经过输出口传输给输出设备，但在输出口与实际的输出设备之间一般需要进行信号电平转换，并需要对输出数据的传输时序进行控制。输出接口是操作者对机电一体化系统进行检测的窗口，通过(tōngguò)输出接口，系统向操作者显示自身的运行状态、关键参数及运行结果等，并进行故障报警。输出(shūchū)接口LED显示器发光二极管第五十页，共89页。LED显示器实物(shíwù)第五十一页，共89页。LED实物(shíwù)第五十二页，共89页。发光(fāɡuānɡ)二极管的驱动发光(fāɡuānɡ)二极管正常发光(fāɡuānɡ)时，电流约为5~10mA，压降1V左右。限流电阻(diànzǔ)R=(5V-1V)/8mA=500ΩP1.0+5V500引脚输出低电平时，发光二极管导通。第五十三页，共89页。LED应用领域第五十四页，共89页。LED应用(yìngyòng)实例第五十五页，共89页。显示器应用(yìngyòng)实例效果第五十六页，共89页。显示器应用(yìngyòng)实例效果第五十七页，共89页。数码(shùmǎ)显示器常识在一些只需要简单显示的仪器中，常用数码管显示信息；类型：发光二极管显示器，简称(jiǎnchēng)LED(LightEmittingDiode)；液晶显示器，简称(jiǎnchēng)LCD(LiquidCrystalDisplay)；荧光管显示器。LED、LCD有两种显示结构；段显示(8段，“米”字型等)和点阵显示(5X7，5X8，8X8点阵等)。LED示又分为固定段显示和可以拼装的大型字段显示，此外还有共阳极和共阴极之分等。三种显示器中，以荧光管显示器亮度最高，发光二极管次之，而液晶显示器最弱；液晶显示器有带背光和不带背光之分，带背光的液晶显示器既可以在有外部光源处使用，也可以在黑暗中使用；不带背光的液晶显示器只能靠外部光源才能看清。第五十八页，共89页。LED数码(shùmǎ)显示器LED数码管特点1、杜绝缺笔少画,发光不均,采用固体光源，不含汞；2、解决了漏电，防损防潮，防崩灯超硬度PCB组成超长寿命；3、改变传统灌胶模式，可拆装返修LED数码管；4、高亮发光，超低功耗，低电压（1.9V-2.1V)灯珠；5、PCB与外壳无间隙，相扣牢固，外型美观，提升产品档次。应用通过对其不同的管脚输入相对的电流，会使其发亮，从而显示出数字能够显示时间、日期、温度等所有(suǒyǒu)可用数字表示的参数。价格便宜使用简单在电器特别是家电领域应用极为广泛，空调、热水器、冰箱等等。绝大多数热水器用的都是数码管，其他家电也用液晶屏与荧光屏。第五十九页，共89页。主要用于显示信息，由LED发光(fāɡuānɡ)二极管组成。（1）LED显示器结构1.LED数码(shùmǎ)显示器的工作原理七段数码管：a~g段用来显示10进制或16进制数字(shùzì)和字符，DP段用来显示小数点。二极管导通，相应的段即发光。控制不同组合的段发光，就可显示各种数字(shùzì)和字符。控制各发光段上的代码为段码；控制某个数码管的码为位码。第六十页，共89页。LED电路(diànlù)的2种接法共阳极：阳极共接+5V。发光段阴极(yīnjí)接低电平才能导通发光。共阴极(yīnjí)：阳极共接地。发光段阳极接高电平才能导通发光。

共阴极LED显示器的发光二极管的公共阴极接地，而阳极通过限流电阻接到驱动芯片的输出口线上，当某个驱动口线为高电平时，该发光二极管有电流通过而发光，相应的段被显示。

共阳极LED显示器的发光二极管的公共阳极接高电平，而阴极通过限流电阻接到驱动芯片的输出口线上，当某个驱动口线为低电平时，该发光二极管有电流通过而发光，相应的段被显示。第六十一页，共89页。(2)LED数码显示器的显示段码。为了显示字符，要为LED显示器提供显示段码(或称字形代码)，可通过(tōngguò)单片机接口使LED显示器某几段发亮来显示不同的数码1.LED数码(shùmǎ)显示器的工作原理数码管段码的编码：8段正好(zhènghǎo)是一个字节，通常采用如下编码方式。（这种编码需单片机数据总线的D0..D7分别和数码管的a、b、c、…dp对应相连。如图所示）dpgfedcba最高位最低位第六十二页，共89页。根据LED显示(xiǎnshì)器的结构原理可知，通过给每段提供不同的数据，LED显示(xiǎnshì)器就能显示(xiǎnshì)出不同形状的字符，因此，我们把数据线上的数据称为“字形码”或“字段码”。不同的字符有不同的字形码，而且还与LED显示(xiǎnshì)器是共阴极或是共阳极接法密切相关。字形码数据格式1.LED数码显示器的工作(gōngzuò)原理第六十三页，共89页。LED显示器的字形(zìxínɡ)(段)码表显示字符字形码显示字符字形码共阴极共阳极共阴极共阳极03FHC0HA77H88H106HF9HB7CH83H25BHA4HC39HC6H34FHB0HD5EHA1H466H99HE79H86H56DH92HF71H8EH67DH82H—40HBFH707HF8HP73H8CH87FH80HP.F3H0CH96FH90H熄灭00HFFH共阳极(yángjí)和共阴极的字段码互为反码。第六十四页，共89页。单片机与显示器接口可以用硬件为主和用软件为主的方法。所谓(suǒwèi)硬件为主就是用4位数据线而后用锁存器、译码驱动器显示一位十六进制字符。由于使用硬件较多，缺乏灵活性，所以常用软件查表来代替硬件译码，但这也需简单的硬件电路配合。2.LED数码(shùmǎ)显示器的接口及显示方法第六十五页，共89页。LED数码管译码方法(fāngfǎ)LED显示器译码方法(fāngfǎ)硬件译码法硬件译码是用译码器把要显示的字符转换成显示代码。已有专用芯片，可把4位二进制数转换成对应(duìyìng)的显示代码。例如Motorola公司生产的MC14495就是一种CMOS型七段十六进制--BCD码锁存译码驱动器。还有MC14493、MC14499、74LS47/48/49，国产的4线七段译码驱动器74HC4511等。使用时请参阅有关器件手册。补充硬件译码特点:采用专用的译码/驱动器件,驱动功率较大;增加了硬件的开销;软件编程简单;字型固定第六十六页，共89页。软件查表法采用软件查表方式时，需要在程序中安排(ānpái)一张显示字符段码表。段码表应根据硬件电路中使用的数码管的极性和显示字符的需要而设定。LED数码管译码方法(fāngfǎ)LED显示器译码方法(fāngfǎ)补充软件译码特点:不用专用的译码/驱动器件，驱动功率较小；不增加硬件的开销；软件编程较复杂；字型灵活。第六十七页，共89页。(1)静态显示方式。静态显示方式，是指每一位显示器的字段控制是独立的，每一位的显示器都需要配一个8位输出口来输出该字位的七段码。这种显示方式的各位数码管相互独立，公共端恒定接地(共阴极)或接正电源(共阳极)。每个数码管的8个字段分别与一个8位I/O接口相连，I/O端口只要有字形代码输出，相应(xiāngyīng)字符即显示出来，并保持不变，直到I/O端口输出新的字形代码。数码管显示某一字符时，相应(xiāngyīng)的发光二极管恒定导通或恒定截止。就是在同一时刻只显示1种字符，或者说被显示的字符在同一时刻是稳定不变的。2.LED数码(shùmǎ)显示器的接口及显示方法第六十八页，共89页。2.LED数码显示(xiǎnshì)器的接口及显示(xiǎnshì)方法静态显示方式特点：优点：LED亮度高，占用CPU时间少，编程简单。缺点：占用的端口线多，硬件电路复杂，成本高，由于静态显示数码管相应笔段一直处于点亮状态，因此功耗大，而且占用硬件资源多，几乎(jīhū)只能用在显示位数极少的场合。

第六十九页，共89页。2.LED数码(shùmǎ)显示器的接口及显示方法动态显示方式，又称扫描显示方式，也就是在某一时刻只让一个(yīɡè)字位处于选通状态，其他字位一律断开，同时在字段线上发出该位要显示的字段码，这样在某一时刻，某一位数码管就被点亮，并显示出相应的字符。接着逐个改变所显示的字位和相应的字符段码，循环点亮各位显示器。(2)动态显示方式(fāngshì)。在需要多个字符同时显示时，可以轮流给每一个字符通以电流，逐次把所需显示的字符显示出来。在每点亮一个显示器之后，必须持续通电一段时间，使之发光稳定，然后再点亮另一个显示器，如此巡回扫描所有的显示器。由于巡回显示速度较快，每秒可重复多次(为了不产生闪烁，可每秒扫描24次左右)。虽然在同一时刻只有一个显示器通电，但是由于人眼的视觉暂留作用和发光二极管的余辉效应，看起来每个显示器都在稳定地显示。第七十页，共89页。这种巡回扫描显示器的操作要靠程序控制，CPU始终要介入显示扫描。动态显示的亮度随电流平均值的增大而增强(zēngqiáng)，亮度大体上等同于通过同样大的稳定电流的静态显示器的亮度。优点：当显示位数较多时，采用动态显示方式比较(bǐjiào)节省I/O口，硬件电路也较静态显示简单。缺点：其稳定度不如静态显示方式。而且在显示位数较多时CPU要轮番扫描，占用CPU较多的时间。动态显示方式虽然使用器件较少，但是CPU效率低，编程麻烦，软件调试工作量大，使总体工作效率下降(xiàjiàng)。因此，这种动态显示方式只在CPU工作任务简单的情况下被使用。2.LED数码显示器的接口及显示方法(2)动态显示方式。第七十一页，共89页。第3节机电(jīdiàn)接口技术什么是机电接口(jiēkǒu)信息采集接口(jiēkǒu)技术控制量输出接口(jiēkǒu)技术

第七十二页，共89页。机电接口是指机电一体化产品(chǎnpǐn)中的机械装置与控制微机间的接口。按照信息的传递方向，机电接口分为信息采集接口和控制量输出接口。

概述信息处理系统通过信息采集接口接受传感器输出的信号，检测机械系统运行参数，经过运算处理后，发出有关控制信号，经过控制输出接口的匹配、转换、功率放大，驱动执行元件，以调节机械系统的运行状态(zhuàngtài)，使其按要求动作。第七十三页，共89页。模入接口(jiēkǒu)A/D模拟量功放模拟量传感器被控(bèikònɡ)对象D/A模出接口(jiēkǒu)CPU第七十四页，共89页。第七十五页，共89页。1.信息(xìnxī)采集接口技术在机电一体化产品中，控制微机要对机械执行机构进行有效控制，就必须随时对机械系统的运行状态进行监视，随时检测运行参数，如温度、速度、压力、位置等。

（1）信息采集(cǎijí)接口的任务与特点传感器信息采集(cǎijí)接口微机物理量转换为电量整形、放大、匹配、转换第七十六页，共89页。1.信息(xìnxī)采集接口技术单片机模拟通道中的输入通道(也叫前向通道)，用于将传感器获取的各种信号经过调理电路输出，经A/D转换后送入计算机。（2）信息采集(cǎijí)通道中的A/D转换接口设计图5-45输入通道(tōngdào)结构示意图第七十七页，共89页。①分辨率与量化误差。分辨率指数字量变化一个最小量时模拟(mónǐ)信号的变化量，习惯表示方法与其输出数字量的形式有关。二进制数输出的A/D转换器常用二进制数的位数表示其分辨率，量化误差是由于有限数字对模拟(mónǐ)数值进行离散取值(量化)而引起的误差，其理论值为一个单位分辨力A/D转换器的技术指标第七十八页，共89页。②转换精度。转换精度定义为实际A/D转换器在量化值上与理想转换器的最大转换差值。注意它不包含量化误差。通常用1个LSB的分数值(shùzí)(绝对精度)或用此差值占满量程的百分比(相对精度)表示③转换时间：指完成一次A/D转换所需要的时间。④量程:指所能转换的模拟电压范围，分为单极性和双极性两种。A/D转换器的技术指标第七十九页，共89页。ADC0809是8位逐次逼近型A/D转换器，它有8个模拟量输人通道，芯片内带通道地址译码锁存器，输出经三态输出数据锁存器，启动信号为脉冲(màichōng)启动方式，每一通道的转换时间大约为100μs。ADC0809简介(jiǎnjiè)第八十页，共89页。0809内部结构

ADC0809是CMOS单片双列直插式ADC，采用逐次逼近原理。芯片包括模拟多路转换开关和A/D转换两大部分，可对8路模拟电压分时进行转换。1.ADC0809有8个模拟输入端（IN0～IN7），相应(xiāngyīng)设置了3根模拟通道选择地址线(ADDA～ADDC)，用以编码来选择8个模拟输入通道。并设置了1根地址允许锁存信号A