摘要：接口技術(shù)是在機電一體化技術(shù)的基礎上發(fā)展起來(lái)的，隨著(zhù)機電一體化技術(shù)的發(fā)展而變得越來(lái)越重要。文章以機電一體化控制系統（微電子系統）為例，將接口分為人機接口與機電接口兩大類(lèi)進(jìn)行探討。

　　關(guān)鍵詞：機電一體化；接口技術(shù)；人機接口；機電接口

　　機電一體化系統可分為機械和微電子系統兩大部分，各部分連接須具備一定條件，這個(gè)聯(lián)系條件通常稱(chēng)為接口。各分系統又由各要素（子系統）組成。本文以機電一體化控制系統（微電子系統）為例，將接口分為人機與機電接口兩大類(lèi)。

　　一、機電接口

　　由于機械系統與微電子系統在性質(zhì)上有很大差別，兩者間的聯(lián)系須通過(guò)機電接口進(jìn)行調整、匹配、緩沖，因此機電接口起著(zhù)非常重要的作用：

　�。�1）行電平轉換和功率放大。一般微機的I/O芯片都是TTL電平，而控制設備則不一定，因此必須進(jìn)行電平轉換；另外，在大負載時(shí)還需要進(jìn)行功率放大；

　�。�2）抗干擾隔離。為防止干擾信號的串入，可以使用光電耦合器、脈沖變壓器或繼電器等把微機系統和控制設備在電器上加以隔離；

　�。�3）進(jìn)行A/D或D/A轉換。當被控對象的檢測和控制信號為模擬量時(shí)，必須在微機系統和被控對象之間設置A/D和D/A轉換電路，以保證微機所處理的數字量與被控的模擬量之間的匹配。

　　1、模擬信號輸入接口。在機電一體化系統中，反映被控對象運行狀態(tài)信號是傳感器或變送器的輸出信號，通常這些輸出信號是模擬電壓或電流信號（如位置檢測用的差動(dòng)變壓器、溫度檢測用的熱偶電阻、溫敏電阻、轉速檢測用的測速發(fā)電機等）計算機要對被控對象進(jìn)行控制，必須獲得反映系統運行的狀態(tài)信號，而計算機只能接受數字信號，要達到獲取信息的目的，就應將模擬電信號轉換為數字信號的接口——模擬信號輸入接口。

　　2、模擬信號輸出接口。在機電一體化系統中，控制生產(chǎn)過(guò)程執行器的信號通常是模擬電壓或電流信號，如交流電動(dòng)機變頻調速、直流電動(dòng)機調速器、滑差電動(dòng)機調速器等。而計算機只能輸出數字信號，并通過(guò)運算產(chǎn)生控制信號，達到控制生產(chǎn)過(guò)程的目的，應有將數字信號轉換成模擬電信號的接口——模擬信號輸出接口。任務(wù)是把計算機輸出的數字信號轉換為模擬電壓或電流信號，以便驅動(dòng)相應的執行器，達到控制對象的目的。模擬信號輸出接口一般由控制接口、數字模擬信號轉換器、多路模擬開(kāi)關(guān)和功率放大器幾部分構成。

　　3、開(kāi)關(guān)信號通道接口。機電一體化系統的控制系統中，需要經(jīng)常處理一類(lèi)最基本的輸入/輸出信號，即數字量（開(kāi)關(guān)量）信號包括：開(kāi)關(guān)的閉合與斷開(kāi)；指示燈的亮與滅；繼電器或接觸器的吸合與釋放；電動(dòng)機的啟動(dòng)與停止；閥門(mén)的打開(kāi)與關(guān)閉等。這些信號的共同特征是以二進(jìn)制的邏輯“1”和“0”出現的。在機電一體化控制系統中，對應二進(jìn)制數碼的每一位都可以代表生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)狀態(tài)，此狀態(tài)作為控制依據。

　�。�1）輸入通道接口。開(kāi)關(guān)信號輸入通道接口的任務(wù)是將來(lái)自控制過(guò)程的開(kāi)關(guān)信號、邏輯電平信號以及一些系統設置開(kāi)關(guān)信號傳送給計算機。這些信號實(shí)質(zhì)是一種電平各異的數字信號，所以開(kāi)關(guān)信號輸入通道又稱(chēng)為數字輸入通道（DI）。由于開(kāi)關(guān)信號只有兩種邏輯狀態(tài)“ON”和“OFF”或數字信號“1”和“0”，但是其電平一般與計算機的數字電平不相同，與計算機連接的接口只需考慮邏輯電平的變換以及過(guò)程噪聲隔離等設計問(wèn)題，它主要由輸入緩沖器、電平隔離與轉換電路和地址譯碼電路等組成。

　�。�2）輸出通道接口。開(kāi)關(guān)信號輸出通道的作用是將計算機通過(guò)邏輯運算處理后的開(kāi)關(guān)信號傳遞給開(kāi)關(guān)執行器（如繼電器或報警指示器）。它實(shí)質(zhì)是邏輯數字的輸出通道，又稱(chēng)為數字輸出通道（DO）。DO通道接口設計主要考慮的是內部與外部公共地隔離和驅動(dòng)開(kāi)關(guān)執行器的功率。開(kāi)關(guān)量輸出通道接口主要由輸出鎖存器、驅動(dòng)器和輸出口地址譯碼電路等組成。

　　二、人機接口

　　人機接口是操作者與機電系統（主要是控制微機）之間進(jìn)行信息交換的接口。按照信息的傳遞方向，可以分為輸入與輸出接口兩大類(lèi)。機電系統通過(guò)輸出接口向操作者顯示系統的各種狀態(tài)、運行參數及結果等信息；另一方面，操作者通過(guò)輸入接口向機電系統輸入各種控制命令，干預系統的運行狀態(tài)，以實(shí)現所要求的功能。

　　1、輸入接口。

　�。�1）撥盤(pán)輸入接口。撥盤(pán)是機電一體化系統中常見(jiàn)的一種輸入設備，若系統需要輸入少量的參數，如修正系數、控制目標等，采用撥盤(pán)較為方便，這種方式具有保持性。撥盤(pán)的種類(lèi)很多，作為人機接口使用最方便的是十進(jìn)制輸入、BCD碼輸出的BCD碼撥盤(pán)。BCD碼撥盤(pán)可直接與控制微機的并行口或擴展口相連，以BCD碼形式輸入信息。

　�。�2）鍵盤(pán)輸入接口。鍵盤(pán)是一組按鍵集合，向計算機提供被按鍵的代碼。常用的鍵盤(pán)有：

　　1）編碼鍵盤(pán)，自動(dòng)提供被按鍵的編碼（如ASCII碼或二進(jìn)制碼）；

　　2）非編碼鍵盤(pán)，僅僅簡(jiǎn)單地提供按鍵的通或斷（“0”或“1”電位），而按鍵的掃描和識別，則由設計的鍵盤(pán)程序來(lái)實(shí)現。前者使用方便，但結構復雜，成本高；后者電路簡(jiǎn)單，便于設計。

　　2、輸出接口。在機電一體化系統中，發(fā)光二極管顯示器（LED）是典型的輸出設備，由于LED顯示器結構簡(jiǎn)單、體積小、可靠性高、壽命長(cháng)、價(jià)格便宜，因此使用廣泛。常用的LED顯示器有7段發(fā)光二極管和點(diǎn)陣式LED顯示器。7段LED顯示器原理很簡(jiǎn)單，是同名管腳上所加電平高低來(lái)控制發(fā)光二極管是否點(diǎn)亮而顯示不同字形的。點(diǎn)陣式LED顯示器一般用來(lái)顯示復雜符號、字母及表格等，在大屏幕顯示及智能化儀器中有廣泛應用。

　　結語(yǔ)：

　　接口技術(shù)是研究機電一體化系統中的接口問(wèn)題，使系統中信息和能量的傳遞和轉換更加順暢，使系統各部分有機地結合在一起，形成完整的系統。接口技術(shù)是在機電一體化技術(shù)的基礎上發(fā)展起來(lái)的，隨著(zhù)機電一體化技術(shù)的發(fā)展而變得越來(lái)越重要；同時(shí)接口技術(shù)的研究也必然促進(jìn)機電一體化的發(fā)展。從某種意義上講，機電一體化系統的設計，就是根據功能要求選擇了各部分后所進(jìn)行的接口設計。接口的好與壞直接影響到機電一體化系統的控制性能，以及系統運行的穩定性和可靠性，因此接口技術(shù)是機電一體化系統的關(guān)鍵環(huán)節。

　　參考文獻：

　　[1]費仁元，張慧慧，鄭剛。機電接口技術(shù)的內涵和發(fā)展。北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報。2003.（4）

　　[2]佘明輝�；�于機電一體化系統接口技術(shù)的研究。江西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報。2006.（4）