微机控制课件PPT文档格式.ppt

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PROTEL（DXP）第一章第一章微型计算机控制系统概述微型计算机控制系统概述1.11.1微型计算机控制系统的组微型计算机控制系统的组成成1.21.2微型机控制系统的分类微型机控制系统的分类1.31.3微型计算机控制系统的微型计算机控制系统的发发展概况展概况及趋势及趋势微型计算机控制系统硬件由以下部分组成：

微型计算机控制系统硬件由以下部分组成：

微型计算机微型计算机接口电路接口电路外部通用设备外部通用设备和工业生产对象等组成和工业生产对象等组成1.1微型计算机控制系统的组成微机控制技术图图1.11.1典型微机控制系统原理图典型微机控制系统原理图图图1.11.1典型微机控制系统原理图典型微机控制系统原理图1.1.1微型机控制系统的硬件结构111111微型机控制系统硬件结构微型机控制系统硬件结构一一.主机主机（CPUCPU）指挥部指挥部11向系统的各个部分发出命令；

向系统的各个部分发出命令；

22对被测参数进行巡回检测、数据对被测参数进行巡回检测、数据处理处理、控制、控制计算、计算、逻辑判断及逻辑判断及报警处报警处理理等。

等。

微机控制技术1.1.1微型机控制系统的硬件结构二、二、接口及接口及I/O通道通道1.1.常用接口常用接口

（1）

（1）并行接口并行接口82558255、81558155

（2）

（2）串行接口串行接口82518251（3）（3）直接存储器传送接口直接存储器传送接口82378237（4）（4）中断控制接口中断控制接口82598259（5）（5）定时器计数器接口定时器计数器接口82538253微机控制技术1.1.1微型机控制系统的硬件结构22I/OI/O通道通道

（1）

（1）模拟量输入通道模拟量输入通道关键部件关键部件A/DA/D（把模拟量变成数字量）（把模拟量变成数字量）

（2）

（2）模拟量输出通道模拟量输出通道关键部件关键部件D/AD/A（把数字量变成模拟量）（把数字量变成模拟量）（3）（3）数字量输入数字量输入/输出通道输出通道三三.通用外部设备，用以扩大主机的功能通用外部设备，用以扩大主机的功能显示、打印、存储等显示、打印、存储等微机控制技术1.1.1微型机控制系统的硬件结构四检测元件及执行机构四检测元件及执行机构11检测元件：

检测元件：

把非电量变成电量（传感器）。

如：

热电偶、节流装置、压力变送器如：

热电偶、节流装置、压力变送器22变送器：

变送器：

把传感器的输出信号变成把传感器的输出信号变成CPU所能接收所能接收的电压信号。

的电压信号。

微机控制技术33执行机构：

执行机构：

接收接收CPU输输出的控制量并加以动作，出的控制量并加以动作，以对生产参数进行控制的机构。

以对生产参数进行控制的机构。

阀、开关、电机等。

1.1.1微型机控制系统的硬件结构五、操作台和实时时钟五、操作台和实时时钟11操作台的组成操作台的组成（11）作用开关：

电源开关；

数据、地址选）作用开关：

数据、地址选择开关择开关；

操作；

操作方式选择方式选择开关等开关等。

（22）功能键：

向）功能键：

向CPU申请中断、复位键、申请中断、复位键、启动键、启动键、打印打印键、显示键、连接、单步工作键、显示键、连接、单步工作方式键等。

方式键等。

微机控制技术（33）显示：

）显示：

LED/CRT显示器件，显示数据，显示器件，显示数据，图、表、流程图等。

图、表、流程图等。

（44）数字键：

用以送入数据或修改控制系统）数字键：

用以送入数据或修改控制系统参数。

参数。

22实时时钟实时时钟1.1.2微型机控制系统的软件111122软件软件完成各种功能的计算机程序的总和。

完成各种功能的计算机程序的总和。

系统软件：

由厂家系统软件：

由厂家提供用以提供用以管理计算机本身管理计算机本身的程序。

的程序。

应用软件：

由用户根据控制系统的需要应用软件：

由用户根据控制系统的需要设计，设计，面向生产过程的面向生产过程的程程序。

序。

微机控制技术1.2微型机控制系统的分类根据被控对象的特点根据被控对象的特点、环境要求环境要求,可采用不同可采用不同类型的控制系统。

类型的控制系统。

控制控制系统与其所控制的生系统与其所控制的生产对象密切相关。

产对象密切相关。

微机控制技术1.2微型机控制系统的分类1.2.11.2.1操作指导控制系统（操作指导控制系统（OPSOPS）1.2.21.2.2直接数字控制系统（直接数字控制系统（DDCDDC）1.2.31.2.3计算机监督系统（计算机监督系统（SCCSCC）1.2.41.2.4嵌入式系统（嵌入式系统（EMSEMS）1.2.51.2.5物联网系统（物联网系统（ITSITS）1.2.61.2.6现场总线控制系统（现场总线控制系统（FCSFCS）121操作指导系统图图1-21-2操作指导控制系统操作指导控制系统微机控制技术121操作指导系统11操作过程操作过程：

（11）计算机只对系统过程参数进行收集、）计算机只对系统过程参数进行收集、加工处理，而后输出（显示或打印）。

加工处理，而后输出（显示或打印）。

（提供准确的参照数据）。

（22）现场人员参照显示的数据）现场人员参照显示的数据，根据，根据经验对经验对系统进行调节系统进行调节微机控制技术121操作指导系统22应用场合：

应用场合：

尚未摸清控制规律的尚未摸清控制规律的系统，（系统，（计算机系统计算机系统的初级阶段）。

的初级阶段）。

用来摸索新系统的数学模型和控制规律。

33特点：

特点：

简单简单人工人工操作操作,控制慢控制慢不能同时控制几个回路。

不能同时控制几个回路。

微机控制技术122直接数字控制系统（DDC）图图1-3DDC1-3DDC控制系统原理图控制系统原理图微机控制技术122直接数字控制系统（DDC）作法：

作法：

计算机对多个参数进行巡回检测；

将检测值与给定值加以比较；

根据偏差，按适当的控制规律对系统进行控根据偏差，按适当的控制规律对系统进行控制。

制。

一台计算机可同时控制多回路一台计算机可同时控制多回路；

可靠。

；

微机控制技术122直接数字控制系统（DDC）控制灵活：

控制灵活：

每个参数的控制可各异；

各参数在不同情况下可采用不同的控制规律；

应用广泛。

123计算机监督系统（SCC）作法：

系统中，给定值不是人为预先给定，系统中，给定值不是人为预先给定，而是由计算机按照描述生产过程的而是由计算机按照描述生产过程的数学型，数学型，计算计算出最佳给定值。

出最佳给定值。

送给模拟调节器送给模拟调节器或或DDCDDC单片机单片机，对，对生产过生产过程进行控制。

程进行控制。

微机控制技术SCC+DDC控制系统控制系统11两级计算机控制系统：

两级计算机控制系统：

（11）SCCSCC监控级监控级

（2）DDC2）DDC直接数字控制级直接数字控制级控制由控制由DDCDDC机实现，实时性好机实现，实时性好、灵活灵活，一台一台单片机代替多台调节器，可控制多个回路。

单片机代替多台调节器，可控制多个回路。

（如图如图11.4.4SCC+DDCSCC+DDC控制系统控制系统）微机控制技术22特点：

11）更接近于生产的实际情况更接近于生产的实际情况22）当）当DCCDCC出故障时，出故障时，SCCSCC可以代替可以代替DCCDCC33应用范围：

因为数学模型难以建立，所以此应用范围：

因为数学模型难以建立，所以此法用起来法用起来难度较大。

难度较大。

123计算机监督系统（SCC）图图1.41.4SCC+DDCSCC+DDC控制系统控制系统微机控制技术1.2.4嵌入式系统嵌入式系统嵌入式系统嵌入式系统一般指非一般指非PCPC系统，系统，有计算机功能有计算机功能但又不称之为计算机的但又不称之为计算机的设备或器材。

设备或器材。

1.2.4嵌入式系统嵌入式系统包括硬件和软件两部分。

包括硬件和软件两部分。

硬件部分硬件部分:

处理器处理器/微处理器微处理器存储器（存储器（EPROMEPROM、EEPROMEEPROM、FlashMemoryFlashMemory）外部设备外部设备I/OI/O接口接口图形控制器等。

图形控制器等。

微机控制技术存储容量有限存储容量有限1.2.4嵌入式系统嵌入式系统软件部分：

软件部分：

操作系统操作系统（要求实时和多任务操作要求实时和多任务操作），控制着控制着应用程序编程与硬件的交互作用。

应用程序编程与硬件的交互作用。

应用程序，控制着系统的运作和行为应用程序，控制着系统的运作和行为；

微机控制技术嵌入式系统集系统的应用软件与硬件于一体，嵌入式系统集系统的应用软件与硬件于一体，类似于类似于PCPC中中BIOSBIOS的工作方式，是独立工作的的工作方式，是独立工作的“器件器件”。

具有软件代码少、高度自动化、响应速度快等具有软件代码少、高度自动化、响应速度快等特点，特别适合于要求实时和多任务的体系。

特点，特别适合于要求实时和多任务的体系。

嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器特点嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器特点:

（11）对实时多任务有很强的支持能）对实时多任务有很强的支持能力。

力。

能能完成多任务并且有完成多任务并且有较短较短的中断响应的中断响应时间。

时间。

（22）具有很强的存储区保护功）具有很强的存储区保护功能。

能。

由由于嵌入式系统的软件结构已模于嵌入式系统的软件结构已模块化。

块化。

微机控制技术（33）可扩展的处理器结构，能最迅速地开发出）可扩展的处理器结构，能最迅速地开发出满足应用的最高性能的嵌入式微处理器。

满足应用的最高性能的嵌入式微处理器。

（44）功耗低。

尤其是用于便携式的无线及移动）功耗低。

尤其是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备中靠电池供电的嵌入式系统的计算和通信设备中靠电池供电的嵌入式系统更是如此，如需要功耗只有更是如此，如需要功耗只有mW甚至甚至W级。

级。

1.2.4嵌入式系统嵌入式系统据不完全统计：

嵌入式处理器的品种已超过据不完全统计：

嵌入式处理器的品种已超过10001000多种，多种，流行体系结构有流行体系结构有3030几个系列，几个系列，其中其中80518051体系的占有半数以上体系的占有半数以上，共，共350350多种衍生多种衍生产品。

产品。

嵌入式计算机可以分成下面嵌入式计算机可以分成下面几类几类微机控制技术1.2.4嵌入式系统嵌入式系统1.1.嵌嵌入式微处入式微处理器理器（EEmbeddedmbeddedMMicroicropprocessorrocessorUUnitnit）（11）与）与CPUCPU比：

比：

EMPUEMPU在功能上和标准微处理器基本一样，在功能上和标准微处理器基本一样，但在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面但在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面有所增强。

有所增强。

微机控制技术1.2.4嵌入式系统嵌入式系统（22）和工业控制计算机相比：

）和工业控制计算机相比：

体体积小、重量轻、成本低、可靠积小、重量轻、成本低、可靠性高；

但是电性高；

但是电路板上必须包括路板上必须包括ROM、RAM、总线接口、各、总线接口、各种外设等器件，所以降低了系统的可靠性，种外设等器件，所以降低