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1、1,鱼缸温度控制系统,实验二：继电器控制水温,2,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,3,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,4,实验需求与设计分析,硬件分析 温度传感器 数码管 LED灯 加热电路 系统设计分析,5,系统结构框图设计,6,加热方案的设计,常见的加热方案设计 化石燃料、生物燃料 固体酒精 煤气 电能加热 空调 热得快 电磁炉,7,方案选择 “热得快”,8,热得快的原理,结构组成 电热丝 金
2、属管 绝缘材料（氧化镁粉） 加热电路核心 电热丝,9,加热电路的设计,核心部件 电热丝（热得快） 控制开关,10,控制开关,机械开关 机械操作完成开关控制 继电器,11,机械开关分类,旋转式波段开关 直键式波段开关 拨动式波段开关 拨码开关 按键开关 微动开关,12,举例（图）,13,继电器,继电器（Relay）定义：当输入量(激励量)的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器 继电器原理：通过改变输入到线圈上的电压，来改变电磁场，进而控制电路的开和关（电磁式）,14,继电器的特性,Xa动作值 Xb释放值 Ya负载,15,继电器模型 静触点（一个或多个） 动触点
3、（公共端）,继电器触点,16,触点的基本形式： 动合型（H型）线圈不通电时两触点是断开的，通电后，两个触点就闭合。以合字的拼音字头“H”表示 动断型（D型）线圈不通电时两触点是闭合的，通电后两个触点就断开。用断字的拼音字头“D”表示 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,17,开关模型,单刀单掷SPST 单刀双掷SPDT 双刀单掷DPST 双刀双掷DPDT,18,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,19,电磁继电器,电磁继电器原型,20,电磁继电器的主要参数,工作电压（电流） 吸合电压（电流） 释放
4、电压（电流） 动作时间 返回时间 触点的开闭能力 灵敏度 寿命,21,干簧继电器,组成 干簧管 线圈,22,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,23,干簧管工作原理,24,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,25,固态继电器,固态继电器（SSR,Solid State
5、 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。,26,SSR的构成,27,28,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,29,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,30,继电器,31,开发板原理图设计,继电器电路,32,外部总线扩展,外部总线系
6、统 外部总线扩展 外部总线的扩展方法,33,外部总线系统,34,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AB15AB0由P2口和P0口锁存器构成 8位数据总线DB7DB0由P0口构成 控制总线CB由输出控制线(RD#, WR#, PSEN#, ALE)以及输入控制线(EA#, INT0#, INT1#, RST, T0和T1)构成,35,外部总线扩展方法,线选法 译码法,36,开发板系统总线扩展,37,继电器和LED灯控制电路,38,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。
7、当CP为高电平或者低电平时，D对Q没影响。,39,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,40,MCU总线电路,41,74LS138译码电路,42,74LS138,74LS138 ：3 8 线译码器,43,74LS138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。,44,138内部结构图,45,138真值表,46,138每个通道的使用,47,外设的系统总线挂载,48,作业,根据74LS138结构框图，写出Y0Y7逻辑表
8、达式 试用两片3线-8线译码器74LS138组成4线-16线译码器，将输入的4位二进制代码译成16个独立的低电平信号。,49,74LS138的其他应用,若将选通端中的一个作为数据输入端时，74LS138还可作数据分配器（原理图设计） 利用 G1、/(G2A)和/(G2B)可级联扩展成 24 线译码器；若外接一个反相器还可级联扩展成 32 线译码器,50,作业： 写一个跑马灯程序，练习LED灯的控制（D15D22）以及（D24D26）,51,系统结构框图设计,52,程序流程分析,程序流程图,53,54,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
9、闭LED指示,55,系统初始化,需要进行初始化的设备 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,56,CH452初始化 CH452_Write(CH452_SYSON2); CH452_Write(CH452_BCD); DS18B20初始化 ow_reset(); write_byte(0xcc); write_byte(0x44);,57,LED灯初始化 led_addr = LED_ADDR; *led_addr = 0xff;注意：#define LED_ADDR 0x4000,58,继电器初始化 led_a
10、ddr = ADDR; *led_addr = 0x80;注意：#define ADDR 0x2000,59,温度采集,DS18B20工作流程,60,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();,61,数据处理和温度显示,数据处理 数码管温度显示,62,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_Int
11、eger 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,63,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;,64,65,程序设计流程图（二
12、）,66,循环控制语句,常见循环控制语句 if.else.语句 swich()语句 for()语句 while()语句 do.while()语句 goto语句,67,继电器,SRS-05VDC-SL,68,特性介绍 触点材料：银 触点类型：1Z 微小型封装：15.4*10.4*11.6 低功耗：200/360/450mW 环境温度：-30to+85,69,产品型号,70,内部结构 公共端、静触点、动触点,71,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
13、点电阻：100 机械寿命：10,000,000,72,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,73,74LS377引脚的电气特性,74,原理图设计,75,系统结构框图设计,76,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。,77,光耦模型,78,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,79,4N25,封装和内部结构,80,OC原理,红外
14、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 HFE取决于集电极和发射极之间的电压差,81,基本概念介绍,CTR(Current Transfer Ratio)：光电管的集电极电流与LED正向电流之间的比率 HFE：光电管的集电极电流与光电流之间的比率,82,典型应用分析,原理图,83,Vo和IF的关系示意图,84,光耦主要参数,正向压降 正向电流 反向电流 反向击穿电压 集电极-发射极反向击穿电压 输出饱和压降 暗电流 电流传输比,85,光耦的分类,86,使用光耦的好处,绝缘安全 噪声隔离 信号传递,
