徐 庆
摘要：接口技术是在机电一体化技术的基础上发展起来的。随着机电一体化技术的发展，它变得越来越重要。本文以机电一体化控制系统（微电子系统）为例，将接口分为两类：人机接口和机电接口。
关键词:机电一体化；接口技术；人机接口；机电接口；
机电一体化系统可分为机械和微电子系统两部分。每个部分的连接必须具备一定的条件，通常称为接口。每个子系统由各种元素（子系统）组成。以机电一体化控制系统（微电子系统）为例，界面分为人机和机电界面。
1 机电接口
由于机械系统与微电子系统的性质差异很大，两者之间的连接必须通过机电接口进行调整、匹配和缓冲，因此机电接口起着非常重要的作用：行电平转换和功率放大。一般微机的I/O芯片都是TTL电平，而控制设备不一定，因此必须进行电平转换；此外，在大负荷下还需要放大功率；抗干扰隔离。为防止干扰信号串入，可使用光电耦合器、脉冲变压器或继电器器、脉冲变压器或继电器隔离；A/D或D/A转换。当被控对象的检测和控制信号为模拟量时，必须在微机系统和被控对象之间设置A/D和D/A转换电路，确保微机处理的数字量与被控模拟量的匹配。
模拟信号输入接口。在机电一体化系统中，被控对象的运行状态信号是传感器或变送器的输出信号。通常，这些输出信号是模拟电压或电流信号（如位置检测差变压器、温度检测热偶电阻、温敏电阻、速度检测测速度发电机等）。计算机必须获得反映系统运行的状态信号，计算机只能接受数字信号，为了获取信息，应将模拟电信号转换为数字信号接口-模拟信号输入接口。
模拟信号输出接口。在机电一体化系统中，控制生产过程中执行器的信号通常是模拟电压或电流信号，如交流电机变频调速、直流电机调速器、滑差电机调速器等。计算机只能输出数字信号，并通过操作产生控制信号，以控制生产过程。数字信号应转换为模拟电信号的接口-模拟信号输出接口。任务是将计算机输出的数字信号转换为模拟电压或电流信号，以驱动相应的执行器并控制对象。模拟信号输出接口一般由控制接口、数字模拟信号转换器、多路模拟开关和功率放大器组成。
开关信号通道接口。在机电一体化系统的控制系统中，一种最基本的输入/输出信号需要经常处理，即数字量（开关量）信号包括开关的关闭和断开；指示灯的亮度和熄灭；继电器或接触器的吸合和释放；电机的启停；阀门的打开和关闭。这些信号的共同特征是二进制逻辑1和0。在机电一体化控制系统中，每个对应二进制数字的人都可以代表生产过程中的一种状态，作为控制依据。
输入通道接口。开关信号输入通道接口的任务是将开关信号、逻辑电平信号和一些系统设置的开关信号传输到计算机。这些信号本质上是不同电平的数字信号，因此开关信号输入通道也称为数字输入通道(DI)。因为开关信号只有两种逻辑状态ON”和“OFF或数字信号1和0，但其电平一般不同于计算机的数字电平。与计算机连接的接口只需考虑逻辑电平的变换和过程噪声隔离的设计问题，主要由输入缓冲器、电平隔离、转换电路和地址代码电路组成。
输出通道接口。开关信号输出通道的功能是通过逻辑操作将计算机的开关信号传输给开关执行器（如继电器或报警指示器）。它本质上是逻辑数字的输出通道，也被称为数字输出通道(DO)。DO通道接口设计主要考虑内外公共隔离和驱动开关执行器的功率。开关量输出通道接口主要由输出锁定器、驱动器和输出地址译码电路组成。
2 人机接口
人机接口是操作人员与机电系统（主要控制微机）之间的信息交换接口。根据信息传输方向，可分为输入输出接口。机电系统通过输出接口向操作人员显示系统的各种状态、运行参数和结果；另一方面，操作人员通过输入接口向机电系统输入各种控制命令，干预系统的运行状态，以实现所需的功能。
2.1 输入接口。
拨盘输入接口。拨盘是机电一体化系统中常见的输入设备。如果系统需要输入少量参数，如修正系数、控制目标等，则更方便使用拨盘，以保持这种方式。拨盘有很多种作为人机接口，十进制输入是最方便的BCD码输出的BCD码拨盘。BCD代码拨盘可以直接连接到控制微机的并行口或扩展口BCD以代码的形式输入信息。
键盘输入接口。键盘是一组按键集合，为计算机提供按键代码。常用的键盘有：
按键自动提供编码键盘(如ASCII代码或二进制码)；非编码键盘只提供按钮的开关或断开(0或1电位)，按钮的扫描和识别由设计的键盘程序实现。前者使用方便，但结构复杂，成本高；后者电路简单，设计方便。
2.2 输出接口。发光二极管显示器在机电一体化系统中(LED)是典型的输出设备，因为它是典型的输出设备LED显示结构简单，体积小，可靠性高，使用寿命长，价格低廉，应用广泛。常用的LED显示器有7段发光二极管和点阵LED显示器。7段LED显示器的原理非常简单，是为了控制发光二极管是否亮而显示不同的字形。点阵式LED显示器通常用于显示复杂的符号、字母和表格，广泛应用于大屏幕显示和智能仪器。
结语
接口技术是研究机电一体化系统中的接口问题，使系统中信息和能量的传输和转换更加顺畅，使系统各部分有机结合，形成完整的系统。界面技术是在机电一体化技术的基础上发展起来的，随着机电一体化技术的发展，界面技术的研究必然会促进机电一体化的发展。从某种意义上说，机电一体化系统的设计是根据功能要求选择各部分后的接口设计。接口的好坏直接影响到机电一体化系统的控制性能、系统运行的稳定性和可靠性，因此接口技术是机电一体化系统的关键环节。
参考文献
[1]费仁元、张慧慧、郑刚.机电接口技术的内涵和发展.北京工业大学学报.2003.(4).
[2]佘明辉.基于机电一体化系统接口技术的研究.江西电力职业技术学院学报.2006.(4).