《片机控制系统概述》PPT课件

《《片机控制系统概述》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第1章概述微型计算机可分为两类：一类是独立使用的微机系统。如个人电脑、各类办公用微机、工作站等；一类是嵌入式微机系统，它是作为其它系统的组成部分使用的，物理结构上嵌于其它系统之中。英文叫法为EmbeddedSystems。嵌入式系统是将计算机硬件和软件结合起来，构成一个专门的计算装置，完成特定的功能和任务。单片机最早是以嵌入式微控制器的面貌出现的，是系统中最重要和应用最多的智能器件。单片机以其集成度和性价比高、体积小等优点在工业自动化，过程控制、数字仪器仪表、通信系统以及家用电器产品中有着不可替代的作用。全书十一章

2、，分为概述、51系列单片机CPU的硬件结构、指令系统、程序设计、存储器与并行I/O接口的扩展、过程输入通道与接口、过程输出通道与接口、人－机接口、数字控制器、抗干扰技术、系统设计及综合实验等。C51高级语言编程在程序设计一章中单列一节，综合实验在最后一章系统设计及综合实验中单列一节。单片机,也叫微控制器(英文为Microcontroller),与控制技术之间有着不可分割的联系,是自动控制方面必不可少的先备知识。现代控制技术是以微控制器作为核心部件的技术。由此构成的控制系统作为当今工业控制的主流系统，已取代常规的模拟

3、检测、调节、显示、记录等仪器设备和很大部分操作管理的人工职能，并具有较高级复杂的计算方法和处理方法，使受控对象的动态过程按规定方式和技术要求运行，以完成各种过程控制、操作管理等任务。特别是近年来随着嵌入式系统在交通、通信、工业、仪器、医疗等领域的广泛应用而深入到各行业的诸多领域。单片机与控制技术是关于单片机与控制系统方面的技术，是单片机、控制、电子、网络通信等多学科内容的集成。1．1单片机控制系统的概念1．1．1单片机控制系统的发展概况电子计算机于1946年在美国诞生。在随后的几十年里飞速发展，特别是自1972年微

4、机诞生以来，在信息处理、逻辑分析、决策判断、输入输出管理等方面显示了优异的性能，引起了自动控制领域的兴趣，并且嵌入到对象体系，如舰船、机车、生产线、车间、大型机床中去，实现对这些对象的信号采集、实时数据处理、智能化决策、输出驱动控制等。这些计算机系统嵌入到对象体系中后，便失去了通用计算机系统的形态和功能，变成了形形色色的自动化系统，也既所谓的嵌入式系统。可分为系统级、板级和芯片级。系统级为各种类型的工控机，各种总线方式的工控机或模块组成的工控机；板极有各种类型的带CPU主板及OEM产品；器件级则以单片机最为典型。而

5、单片机自1974年问世以来，发展非常迅速。世界上几大计算机公司，如GI公司、Rockwell公司、Intel公司、Zilog公司、Motorola公司、NEC公司等，都纷纷推出了自己的单片机系列。目前，8位和16位单片机已普遍使用，32位超大规模集成电路单片机也已面世，同时性能也在不断提高。与此同时，计算机控制理论也与计算机技术同步发展，为计算机控制系统提供了分析设计的理论基础。香农（Shannon）在1949年完成的采样定理解决了采样值复现信号的理论问题。1952年被定义的Z变换经改进，在50年代末成熟并引出脉冲

6、传递函数的概念，提供了分析设计采样系统的有效数学工具。当时，可用差分方程描述离散系统，用差分方程的特征根来定义系统稳定性。对于现代工业日趋复杂的问题，1962年庞特里亚金确定了最优化控制的极大值理论，Kalman建立了控制系统的状态空间表示法，奠定了现代控制理论发展的基础。由于现代控制理论应用于现代航天工业取得辉煌的成果，60年代初到70年代末掀起了现代控制理论向过程控制领域推广应用的热潮。除线性多变量系统和最优控制理论外，随机控制，自适应控制，大系统控制等理论逐步成熟起来。二十多年来的应用事实证明，单片机性能稳定

7、可靠。较好实现了以软件取代模拟或数字电路硬件并提高系统性能的功效，改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。许多国内外厂家工业控制计算机系统的各类插版或功能块也较多采用51系列芯片，如美国Honewell公司TDC-3000系统的过程管理机PM等。51系列8位单片机既经典又具生命力，其历史可以划分三个发展阶段。第一个阶段是MCS—51系列迅速推进到80C51系列，满足各种嵌入式应用要求。第二阶段是FLASHROM技术推出的AT89CXX系列，目前国内使用较多。当前推出的C8051F是第三个阶段产品，性价比更具优势。同

8、时应看到，16位、32位处理器的强大发展势头，特别是32位嵌入式CPU的丰富功能，如ARM7、ARM9等系列芯片，在工业控制领域不断占据了高端微控制器市场的较大份额，同时也在逐步向低端控制器领域扩展。对普通高等学校的学生而言，国内普及的51系列单片机及其在控制方面的主要技术有代表性，也比较容易学习和掌握。教学选用这种机型可以达到举一反三的效果。1．1．2单片