单片机原理及应用技术教学教程牛月兰13单元AT89S51单片机的应用设计与调试演示文稿.pptVIP

* 13.5.2 AT89S51与光电耦合器的接口 常用光电耦合器为晶体管输出型、晶闸管输出型，下面分别介绍。 1. 晶体管输出型光电耦合器驱动接口 用途作为开关，受光器是光电晶体管，除了没使用基极外，跟普通晶体管一样。取代基极电流的是以光作为晶体管的输入。当光耦发光二极管发光时，光电晶体管受光的影响在cb间和ce间有电流流过，两个电流基本上受光的照度控制，常用ce极间的电流作为输出电流，输出电流受Vce的电压影响很小，在Vce增加时，稍有增加。 * * 光电管集电极电流Ic与发光二极管电流IF之比称光电耦合器的电流传输比。不同结构光耦的传输比相差很大。如输出端是单个晶体管光耦4N25传输比≥20%。输出端是达林顿管的光耦4N33传输比≥500%。电流传输比受发光二极管工作电流影响，电流为10～20mA时，电流传输比最大，电流小于10mA或大于20mA，传输比下降。温度升高，传输比会下降，在使用时要留余量。 光耦在传输脉冲信号时，对不同结构的光耦的输入输出延迟时间相差很大。4N25的导通延迟ton是2.8?s，关断延迟toff是4.5?s，4N33的导通延迟ton是0.6?s，关断延迟 * * toff是45?s。 晶体管输出型光耦除可作为开关外，还可用作线性耦合器，在发光二极管上提供一个偏置电流，再把信号电压通过电阻耦合到发光二极管上，引起其亮度变化，从而输出电流也就将随输入的信号电压线性变化。 图13-35是4N25光耦电路。4N25起到耦合脉冲信号和隔离单片机系统与输出部分的作用，使两部分电流信号独立。输出部分地线接机壳或接大地，而AT89S51系统电源地线浮空，不与交流电源地线相接。可避免输出部分电源变化对单片机电源影响，减少系统所受干扰，提高系统可靠性。 * * 图13-35 光电耦合器4N25的接口电路 图13-35电路中使用同相驱动器7407作为光电耦合器4N25输入端驱动。光耦输入端电流为10～15mA，发光二极管压降约1.2～1.5V。限流电阻由下式计算： * 4N25输入、输出端最大隔离电压＞2500V。 * 式中： Vcc：电源电压； VF：输入端发光二极管的压降，取1.5V； Vcs：驱动器的压降； IF：发光二极管的工作电流。 * * 如图13-28所示电路要求IF为15mA，则限流电阻计算如下： 当AT89S51的P1.0输出高电平时，4N25输入电流为0，输出相当开路，74LS04的输入端为高电平，输出为低电平。P1.0输出低电平时，7407输出为低电压输出，4N25的输入电流为15mA，输出端可以流过≥3mA的电流。如果输出端负载电流小于3mA，则输出端相当于一个接通的开关。74LS04输出高电平。 * * 光耦也常用于较远距离的信号隔离传送。 一方面光耦可以起到隔离两个系统地线的作用，使两个系统的电源相互独立，消除地电位不同所产生的影响。 另一方面，光耦的发光二极管是电流驱动器件，可以形成电流环路的传送形式。由于电流环电路是低阻抗电路，对噪音敏感度低，因此提高了通信系统的抗干扰能力。常用于有噪音干扰的环境下传输信号。图13-36是用光电耦合器组成的电流环发送和接收电路。 * * * 图13-36 电流环电路 * 图13-36电路可以用来传输数据，最大速率为50kb/s，最大传输距离为900m。环路连线电阻对传输距离影响大，此电路环路连线电阻不能大于30Ω，当连线电阻较大时，100Ω的限流电阻要相应减小。光耦管使用TIL110，功能与4N25相同，但开关速度比4N25快，当传输速度不高时，也可用4N25代替。 电路中光耦放在接收端，输入端由同相驱动器7407驱动，限流电阻两个，一个是50Ω，一个是100Ω。50Ω作用除限流外，最主要还是起阻尼作用，防止传送信号畸变和产生突发的尖峰。电流环的电流计算如下： * * TIL110的输出端接一个带施密特整形电路的反相器74LS14，作用是提高抗干扰能力。施密特触发电路的输入特性有一个回差。输入电压大于2V才认为是高电平输入，小于0.8V才认为是低电平输入。电平在0.8～2V之间变化时，则不改变输出状态。因此信号经过74LS14后便更接近理想波形。 * * 2.晶闸管输出型光电耦合器驱动接口 晶闸管输出型光耦的输出端是光敏晶闸管或光敏双向晶闸管。当光耦输入端有一定的电流流入时，晶闸管即导通。有的光耦的输出端还配有过零检测电路，用于控制晶闸管过零触发，以减