输出设备使用培训课件

第9章输出设备

10.1发光二极管的应用

常用的LED发光二极管应用电路有四种，即直流驱动电路、交流驱动电路、脉冲驱动电路、变色发光驱动电路。使用LED作指示电路时，应该串接限流电阻，该电阻的阻值大小应根据不同的使用电压和LED所需工作电流来选择。LED参数的意义：（1）允许功耗：允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。（2）最大正向直流电流：允许加的最大的正向直流电流。超过此值会损坏二极管。（3）最大反向电压：所允许加的最大反向电压。超过此值，LED发光二极管可能被击穿损坏。（4）工作环境：LED发光二极管可正常工作的环境温度范围。低于或高于此温度范围，LED发光二极管将不能正常工作，效率大大降低。19.2发光二极管应用实例

9.2.1设计要求用一个开关控制LED灭亮图9.2.1点亮LED电路图9.3流水灯应用实例在做流水灯实例时，我们要考虑LED点亮的时间，亮的时间太长会影响整个过程的速度，但亮的时间过短，则我们眼睛观察不到。所以，点亮LED的延时时间是制作流水灯的关键。延时的方法主要有两种：程序延时和定时中断。在很多情况下，定时器/计数器经常被用作其他用途，这时候就只能用程序延时。9.3.1设计要求

如电路图9.3.1所示，P1口上连接8个发光二极管，当P1口管脚输出低电平时，发光二极管点亮。要求：循环移位点亮8位发光二极管，延时方式采样程序延时。图9.3.1流水灯原理电路图9.4数码管应用

数码管是单片机控制系统中最常见的外部元件，常用来指示系统采集值、系统存储值或运行的结果。数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。9.4.1数码管概述

数码管的结构图9.4.2共阳八段数码管

图10.4.3共阴八段数码管9.4.2数码管的的驱动方方式①静态显示示驱动：静态驱驱动也称称直流驱驱动。静静态驱动动是指数数码管的的每一个个段选线线（a~dp）都由一一个单片片机的I/O端口进行行驱动，，或者使使用译码码锁存器器进行驱驱动。静静态驱动动的优点点是编程程简单，，显示亮亮度高，，缺点是是占用I/O端口多。。②动态显示示驱动：数码管管动态显显示驱动动是单片片机应用用中最为为广泛的的一种显显示方式式之一，，动态驱驱动是将将所有数数码管的的8个显示笔笔划“a，b，c，d，e，f，g，dp”的同名端端连在一一起，另另外为每每个数码码管的公公共极COM增加位选选通控制制电路，，位选通通由各自自独立的的I/O线控制。。9.5数码管静静态显示示应用实实例9.5.1设计要求求如电路图图10.5.1所示，用用一个共共阳数码码管，循循环显示示数值““0~F””，显示变变换时间间为1s，由P1口输出要要显示的的数值。。图9.5.1数码管显显示电路路图9.6数码管动动态显示示应用实实例9.6.1设计要求求用C编程，在在一个8位8段数码管管上动态态显示““76543210”，P2口做数码码管的位位选通控控制用，，P1口做段码码输出用用。要求：人人眼观察察到的每每位数码码管都为为静态形形式，不不能出现现闪烁现现象。图9.6.1共阴数码码管动态态显示电电路图9.7SMC1602液晶显示示器的应应用1、液晶概概述液晶（LiquidCrystal）是一种种高分子子材料，，因为其其特殊的的物理、、化学、、光学特特性，20世纪中叶叶开始广广泛应用用在轻薄薄型显示示器上。。液晶显示示器（LiquidCrystalDisplay，LCD）主要原原理是以以电流刺刺激液晶晶分子产产生点、、线、面面并配合合背部灯灯管构成成画面。。LCD通通常按照照显示字字符的行行数和列列数或液液晶点阵阵的行、、列数来来命名，，如1602表表示每行行显示16个字字符，共共显示2行，还还有0801、、0802、1601等为字字符型液液晶，只只能显示示ASCII字字符，如如数字、、大小字字母和符符号。还还有图形形液晶如如12864，，由128行64列组组成的点点阵。每每一个点点都可以以控制亮亮灭，从从而可以以显示图图形或汉汉字。2、SMC1602的介绍1602液晶为5V电压驱动动，带背背光，可可两行显显示，每每行16个字符，，不能显显示汉字字，内置置含128个字符的的ASCII字符集字字库。其其显示有有两种形形式，一一是在液液晶的任任意位置置显示字字符；另另一个是是滚动显显示一串串字符。。3、接口信信号说明明编号符号引脚编号符号引脚1Vss电源地9D2I/O口2Vdd电源正极10D3I/O口3VL对比度调节11D4I/O口4RS数据/命令12D5I/O口5R/W读/写13D6I/O口6E使能14D7I/O口7D0I/O口15BLA背光+8D1I/O口16BLLK背光-4、基本操操作时序序读状态输入：RS=L,R/W=H,E=H输出:D0~D7=状态字。。读数据输入：RS=H,R/W=H,E=H输出:D0~D7=数据。写指令输入：RS=L,R/W=L,E=H,D0~D7=指令码,E=H输出:无写数据输入：RS=H,R/W=L,E=H,D0~D7=数据,E=H输出:无5、RAM地址映射射图控制器内内部有80个字字节的RAM缓缓冲区，，分2行行，向00H—0FH，40H——4FH放数据可可显示，，写到10H-27H、50H-67H时，被隐隐藏，使使用移屏屏指令移移入可可显示区区域显示示。6、状态字字说明STA0-STA6：当前前地址址指针针的数数值STA7：忙碌碌位STA7=1忙碌STA7=0空闲只有空空闲时时，才才能对对1602进行读读写操操作STA7STA6STA5STA4STA3STA2STA1STA0注意：：原则则上每每次对对控制制器进进行读读写操操作之之前都都必须须进行行读写写检测测，以以确保保STA7=0。但但实际际上，，由于于单片片机的的操作作速度度慢于于液晶晶控制制的反反应速速度，，因此此可以以不进进行读读写检检测（（或只只进行行较短短的延延时即即可））。7、数据据指针针设置置控制器器内部部设有有一个个数据据地址址指针针，用用户可可以通通过它它访问问内部部的全全部80个个字节节的RAM。指令码码为：：0x80+地址址码（（00H-27H，40H-67H）8、其他他设置置指令码功能01H显示清屏，指针清0，所有显示清002H显示回车9、初始始化设设置（1）显示示模式式设置置指令码0x38功能00111000设置16*2显示，5*7点阵（2）显示示开/关及光光标设设置指令码功能00001DCBD=1开显示D=0关显示C=1显示光标C=0隐藏光标B=1光标闪烁B=0光标不闪烁000001NSN=1地址指针自动加1，N=0地址指针自动减1S=1写一个字符时，整屏左移（N=1）或右移（N=0）S=0写一个字符时，整屏不动00010000光标左移00010100光标右移00011000整屏右移，光标跟随移动00011100整屏左移，光标跟随移动10、读写写操作作时序序1602读操作作时序序如图图9.7.4所示。。1602写操作作时序序如图图9.7.5所示。。9.81602应用实实例9.8.1设计要要求使用LCD1602显示两两行字字符。。第一一行显显示：：ILOVEMCS，第二二行显显示：：NEUQ，设置置两个个按键键控制制LCD的显示示和清清屏。。图9.8.1LCD1602显示连连接电电路9.9SMG12864液晶显显示器器的应应用12864是一种种图形形点阵阵液晶晶显示示器，，可完完成图图形显显示，，也可可以显显示8×4个（16××16点阵））汉字字。12864内部结结构及及工作作原理理12864的基本本操作作时序序12864的读时时序图图如图图9.9.3所示。。12864的写时时序图图图9.9.4所示。。9.1012864应用实实例9.10.1设计要要求用16824滚动显显示一一行文文字““东秦秦电子子创新新基地地”。。图9.10.112864连接原原理图图9.11直流电电机控控制1、直流流电机机的优优点（1）调速速范围围广，，且容容易平平滑调调节（2）过载载、起起动、、制动动转矩矩大。。（3）易于于控制制，可可靠性性强（4）调速速时的的能量量损耗耗小。。所以，，调速速要求求高的的场所所，如如轧钢钢机、、轮船船推进进器、、电车车、电电气铁铁道索索引、、高炉炉送料料、造造纸、、纺织织、吊吊车、、挖掘掘机等等方面面，直直流电电机均均得到到广泛泛的应应用。。2、直流流电机机的构构造分为两两部分分：定定子与与转子子。定子包包括：：主磁磁极、、机座座、换换向极极、电电刷装装置等等。转子包括：：电枢铁芯芯、电枢绕绕组、换向向器、轴和和风扇等3、直流电机机的工作原原理直流电动机机的工作原原理大致应应用了“通通电导体在在磁场中受受力的作用用”的原理理，励磁线线圈两个端端线通有相相反方向的的电流，使使整个线圈圈产生绕轴轴的扭力，，使线圈转转动。要使使电枢受到到一个方向向不变的电电磁转矩，，关键在于于：当线圈圈边在不同同极性的磁磁极下，如如何将流过过线圈中的的电流方向向及时地加加以变换，，即进行所所谓“换向向”。图9.11.1直流电机工工作原理图图4.直流电机的的参数转矩---电机旋转的的力矩kg.m或N.m转矩系数：：一般表示示每安培点点枢电路所所产生的转转矩大小摩擦转矩：：电刷，转转轴，换向向单元摩擦擦转矩损失失启动转矩：：转速：r/min（转/分）电枢电阻，，电枢电感感，电气时时间常数，，机械时间间常数，转转动惯量，，反电动势势系数，功功率密度5、电机的的三种调速速方法改变磁通改变电压改变转子绕绕组回路电电阻9.12直流电机控控制实例9.12.1设计要求如电路图10.12.1所示，使用用DAC0832将单片机输输出的数据据转换成模模拟电压，，通过调节节单片机P2口输出的数数值来改变变加在直流流电动机两两端的电压压，以此来来控制直流流电动机的的转速。电电压表实时时显示直流流电动机两两端当前的的电压。要求：使用用DAC0832的直通方式式进行数模模转换便可可，且至少少用一个按按键来控制制输出电压压的大小（（用中断方方式来完成成电压的改改变）。图9.12.1直流电动机机连接电路路图9.13步步进电电机控制步进电机是是将电脉冲冲信号转变变为角位移移或线位移移的开环控控制元件。。在非超载载的情况的的下，电机机的转速、、停止的位位置只取决决于脉冲信信号的频率率和脉冲数数，而不受受负载变化化的影响，，即给电机机送一个脉脉冲信号，，则电机转转过一个步步距角。由于此线性性关系，加加上步进电电机只有周周期性的误误差而无累累积误差等等，使其在在速度、位位置等控制制领域得到到广泛应用用。9.13步进电机控控制步进电机按按其励磁方方式分类，，可分为反反应式、感感应子式和和永磁式。。其中反应应式比较普普遍，结构构也比较简简单，所以以在工程上上应用较多多。步进电电机的结构构及实物如如图9.13.1所示。1、步进电机机的控制原原理三相反应式式步进电机机工作原理理，如图9.13.2所示。A相通电，B、C相不通电时时，由于励励磁磁通力力图沿磁阻阻最小路径径通过，因因此对转子子产生电磁磁引力，转转子齿1与A对齐B相通电，C、A相不通电时时，齿2与B对齐，此时时转子逆时时针转过1/6πC相通电，A、B相不通电时时，转子再再次逆时针针转过1/6π然后，A、B、C、A……连续间隔通通电，步进进电机就会会连续逆时时针旋转如按C、B、A、C、B……顺序通电，，则会顺时时针旋转步进电机的的定子绕组组每改变一一次通电状状态，就叫叫“一拍””，通电状状态循环改改变一周所所包含的状状态数称为为“拍数””（N），转子的的齿数用Zr表示，转子子的齿与齿齿之间的角角度称为““齿距角””θt；转子每一一步转过的的角度称为为“步距角角”θb；则θt=360/Zr,θb=360/(Zr*N)三相步进进电机的的通电方方式有3种:三相单三三拍:A->B->C->……C->B->A->………三相双三三拍:AB->BC->CA->………AC->CB->BA->………三相六拍拍:A->AB->B->BC->C->CA->………A->AC->C->CB->B->BA->………由此可知知:步进电机机的转子子位置和和转速由由导电次次数(脉脉冲数)和脉冲冲频率成成一一对对应关系系,而方方向由导导电顺序序决定.转速问题题步进电机机的转速速与供电电电压关关系不大大,只与与各相绕绕组的通通电和断断电的频频率有关关.电机的转转速单单位(r/min)n=(60*f)/(Zr*N)Zr为转转子的齿齿数是固固定的,N为拍拍数,确确定后也也是固定定的,那那么n只只与脉冲冲的f有有关系.9.14步进电机机控制实实例9.14.1设计要求求采用定时时中断方方式来控控制步进进机的转转速，定定时单位位时长为为1ms。要求：把把步进机机的速度度设置在在1、2、3、4四个档位位内，1档速度最最快，依依次递减减。要求求能够控控制步进进电机的的停、转转和方向向，并同同时显示示步进机机的当前前档位。。图10.14.1四相步进进机连接接电路图图9.15频率测量量控制实实例单片机应应用系统统中，经经常要对对一个连连续的脉脉冲波频频率进行行测量。。在实际际应用中中，对于于转速、、位移、、速度、、流量等等物理量量的测量量，一般般也是由由传感器器转换成成脉冲电电信号，，采用测测量频率率的手段段实现使用单片片机测量量频率或或周期，，通常是是利用单单片机的的定时计计数器来来完成，，测量的的基本方方法和原原理主要要有：测频法：：在限定定的时间间内（如如1s））检测脉脉冲的个个数测周法：：测量采采样N个个脉冲所所用的时时间9.15.1设计要求求用测频法法设计一一个频率率测量仪仪。要求：将将单片机机的T0、T1分别作计计数器、、定时器器使用。。图9.15.1频率测量量仪原理理图9.16PWM调制控制制脉冲宽度度调制（（PWM）是英文文“PulseWidthModulation”的缩写，，简称脉脉宽调制制。它是是利用微处理器器的数字输输出来对对模拟电路路进行控制制的一种种非常有有效的技技术，它它最初是是在无线线电技术术中用于于信号的的调制，，后来在在电机调调速中得得到了很很好的应应用，形形成了独独特的PWM控制技术术。PWM技术广泛泛应用于于测量、、通信、、功率控控制与变变换等许许多领域域。脉冲冲宽度调调制（PWM）是一种种对模拟拟信号电平进行数字字编码的方法。。1、PWM（脉冲宽宽度调制制PulseWidthModulation）原理脉冲宽度度调制波波通常由由一列占