微机控制系统选择与设计ppt课件.ppt

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1、第四章微机控制系统第一节微机控制系统概述第二节Z80CPU的结构特点及存储器、输入/输出扩展接口第三节单片机的结构特点及其最小应用系统第四节单片机系统配置：数字显示器及键盘的接口电路第六节可编程控制器（PLC）第五节微机应用系统的输入/输出控制的可靠性设计第一节微机控制系统概述控制系统是机电一体化系统的中枢，其主要作用是按编制好的程序完成系统信息采集、加工处理、分析和判断，作出相应的调节和控制决策，发出数字形式或模拟形式的控制信号，控制执行机构的动作，实现机电一体化系统的目的功能。一、工业控制微机系统的组成测控系统传感器执行机构信号预处

2、理信号转换DIA/DD/ADOCPU存储器人－机对话系统系统支持模块基本系统过程I/O子系统图工业控制计算机系统二、微机控制系统专用与通用、硬件与软件的抉择与权衡1、专用与通用的抉择（1）专用控制系统（2）通用控制系统2、硬件与软件的权衡（1）软件与硬件的权衡；（2）选择和设计控制系统时所需注意的部分问题。如环境、维修。（一）首先确定系统整体控制方案1、确定控制方式2、执行元件类型3、考虑特殊控制要求（如高精度、高可靠性、快速性）4、微机控制系统的作用（输入/输出or变换/调整）5、成本（二）确定控制算法1、数学模型：2、常见的控制方法

3、：如：机床中：逐点比较法和数字积分法直接数值控制法中的PID调节控制位置数字伺服系统中实现最少拍控制阀三、微机控制系统的设计思路（三）选择微型计算机1、从控制角度出发（1）较完善的中断系统（实时控制：正常、故障）；（2）足够的存储容量（内部资源不够，可扩展）；（3）完善的输入/输出通道和实时时钟；2、其他要求（从被控对象角度出发）（1）字长；（2）速度；（3）指令。（四）系统总体设计1、接口设计扩展接口常用的几种方法：（1）选用功能接口板（2）选用通用接口电路（3）用集成电路自行设计接口电路2、通道设计开关量数字量模拟量3、操作控制台设

4、计（原因、功能）。（五）软件设计1、软件的分类（系统软件和应用软件）2、控制系统对应用软件的要求3、应用软件的设计方法（六）系统调试1、调试步骤2、硬件调试与软件调试3、系统调试四、工业控制计算机系统的基本要求及特点（一）基本要求1、具有完善的过程输入/输出功能。2、具有实时控制功能。3、具有可靠性。4、具有强的环境适应性和抗干扰能力。5、具有丰富的软件。（二）与非控制用计算机相比，工控计算机有如下特点：1、计算简单；2、输入、输出复杂；3、运行环境恶劣。五、微型计算机的构成几个术语：1、微处理机(Microprocessor)简称μP

5、或CPU。它是一个大规模集成电路(LSI)器件或超大规模集成电路(VLSI)器件，器件中有数据通道，多个寄存器、控制逻辑和运算逻辑部件，有的器件还含有时钟电路，为器件的工作提供定时信号。控制逻辑可以是组合逻辑，也可以是微程序的存储逻辑，可以执行机器语言描述的系统指令，是完成计算机对信息的处理与控制等的中央处理功能的器件，并非是完整的计算机。2、微型计算机微型计算机简称MC或μC。它是以微处理机(CPU)为中心，加上只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、输入/输出接口电路、系统总线及其它支持逻辑电路组成的计算机。3、微型计算机系

6、统上述微处理机、微型计算机都是从硬件角度定义的，而计算机的使用离不开软件支持。一般将配有系统软件、外围设备、系统总线接口的微型计算机称为微型计算机系统(Microcomputersystem)，简称MSC。微型处理机、微型计算机、微型计算机系统之间关系以微计算机为例（介绍微计算机系统的组成）：（二）微型计算机的基本硬件构成微机的基本硬件构成（内在结构）六、微机的种类1、按微处理机的位数：4、8、16、32、64（数据总线宽度）。所谓位数是指微处理器处理数据位数，即可同时传送数据的总线宽度。2、按用途控制用微型计算机。数据处理用微型计算机

7、。3、按组装形式分（单片机、单板机、微机）（1）单片机涵义：在一块集成电路芯片上装有：CPU、ROM、RAM及输入/输出（I/O）端口电路，该芯片称单片微型计算机。特点：价格低、体积小（缺点需要开发系统对其硬软件进行开发）；应用：家用电器，机电产品、仪器仪表，办公自动化产品、机器人；（2）单板机涵义：将CPU、ROM、RAM、输入/输出（I/O电路）端口及一些辅助电路分别作成集成电路芯片（LSI，也叫大规模集成电路）并将它们配置在一块印刷电路上，用电频线和外部设备连接起来（如TP801（8位），SDK—86（16位））特点：成本低、体积

8、小（缺点：内存容量小，接口电路少，使用机器语言编程）。应用：简易数控设备、检测设备、工业机器人。（3）微型计算机系统涵义：将微机、ROM、RAM、I/O接口电路、电源等组装在不同的印刷电路板上，然后组装在一