机电一体化原理与应用ppt教程第五章课件

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1、7/10/202115.1概述一、工业控制机的定义工业控制机是以微处理器为核心，专为现场过程控制和机械制造程序控制而设计的计算机，简称“工控机”。7/10/2021二、工业控制机的组成1）加固型工业机箱。2）工业电源。3）主机板。主机板是工控机的核心部件4）软盘。5）硬盘。6）各类输入输出接口模板。7）显示器。8）键盘。9）鼠标。7/10/2021三、机电一体化中的计算机分类1、总线式工控机IBM-PC总线工控机；STD总线工控机；Multibus工控机。2、可编程控制器（PLC）3、单片机7/10/2021

2、5.1.1工业控制机的主要特点工业控制机与信息处理机相比较，具有以下特点。1）丰富的过程输入/输出功能2）实时性3）高可靠性7/10/2021●低故障率(MTBF):平均故障间隔时间不低于数千甚至上万小时；●短的故障修复时间（MTTR）；●运行效率高：一定时间内，运行时间占整个时间的比率一般要求99％以上。7/10/20214）环境适应性5）丰富的应用软件6）技术综合性7/10/20215.1.2开放式体系结构和总线结构1、开放式体系结构1）开放式体系结构特点：向未来的VLSI开放向不同用户层次开放；向用户的

3、特殊要求开放7/10/20212）优点：a)将系统分为若干硬件和软件模块，用这些功能模块可以迅速配套成各种用途的应用系统，简化设计工作，缩短设计周期7/10/2021b)对功能模块可以组织批量生产，使质量稳定并降低成本。结构灵活，便于更新和扩充，使系统适应性强(系统升级比较方便)c)维修方便，大量采用集成芯片，更换时间大大缩短。7/10/20212、系统总线（bus）1）总线的定义一组信号的集合，是一种传送规定信息的公共通道，也称为数据公路通过它可以把各种数据和命令传送到各自要去的地方。2）作用在计算机领域，

4、总线是通信的工具和手段，包括不同计算机之间，或一台计算机内部各组成部分之间的信息传递。7/10/20213）组成地址总线、数据总线和控制总线。7/10/2021◆数据总线数据总线传递的是数据信息。通常8位微处理器有8位数据总线，16位微处理器有16位数据总线，32位的微处理器有32位数据总线。7/10/2021数据总线在其两个端点都有箭头，这意味着数据可以向不同的方向传输，可以输入处理器，也可以从处理器输出。但是在任何给定时刻，数据流只能往一个方向传送。数据总线的走向是由地址总线和控制总线控制。7/10/20

5、21◆地址总线地址总线是单向的。微处理器用地址确定与之通信的外部硬件。7/10/2021每一个存储单元有一个地址，每一个接口也有一个地址。8位微处理器通常有16位地址线，具有64K个地址，16位微处理器有16至24位地址线，它可以访问64K至16M个地址。7/10/2021◆控制总线控制总线是用来确定数据总线上信息流时间序列的。当微处理器要输出一个数据时，它要告诉外部硬件数据总线上的信息何时是有效的。7/10/2021当微处理器要输入一个信息时，控制总线要使外部硬件告诉微处理器数据已经有效。7/10/2021

6、◆总结：数据总线是“what”总线——它所携带的信息是什么；地址总线是“where”总线——它确定信息在哪里；控制总线是“when”总线——它指定数据的传送发生在何时。7/10/20215.1.3常用微机总线介绍在总线标准的发展、演变历程中，比较有名或曾产生一定影响的总线标准还有：IntelMultiBus(IEEE796);ZilogZ-Bus(122根引线)；IBMPC/XT总线(IBM62线总线)；IBMPC/AT总线（ISA）；PCI总线；USB总线等。7/10/20211、IBMPC/XT总线20世

7、纪80年代初期，IBM在推出自己的微机系统IBMPC/XT时，就定义了一种总线结构，称为XT总线。这是8位数据宽度的总线。它是针对Intel8088微处理器设计的，它有62条信号线，以适应8088的8位数据线和20位地址线。这种总线是用户在IBMPC/XT机的母板上扩展I/O模板的I/O总线。7/10/20217/10/20217/10/2021IBMPC/XT总线的缺点：I/O扩展能力差；抗冲击和抗震能力差；对温度和湿度要求高。－－无法保证在工业现场可靠运行7/10/20212、IBMPC/AT总线随着IB

8、M采用Intel80286CPU等16位微处理器，推出IBMPC/AT微机系统，又定义了与XT总线兼容的16位的AT总线。IBM公司在XT总线基础上增加了一个36引脚的AT扩展插槽而形成AT总线，满足工业标准结构（ISA）ISA总线(IndustrialStandardArchitecture)即AT总线，它是在8位的XT总线基础上扩展而成的16位的总线体系结构。7/10/2021ISA总线7/10