第八章微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的的設(shè)計(jì)ppt課件

1、第八章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)第八章第八章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)8.1 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求和特點(diǎn)微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求和特點(diǎn)8.2 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟8.3 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8.4 工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例第八章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)8.1 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求和特點(diǎn)和特點(diǎn)1. 1. 設(shè)計(jì)的基本要求設(shè)計(jì)的基本要求1 1系統(tǒng)操作性能要好系統(tǒng)操作性能要好包括使用方便和維修容易兩個(gè)含義。具體設(shè)包括使用方便和維修容易兩

2、個(gè)含義。具體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)從硬件和軟件分別進(jìn)行考慮。計(jì)時(shí)應(yīng)從硬件和軟件分別進(jìn)行考慮。2 2通用性好、便于擴(kuò)充通用性好、便于擴(kuò)充設(shè)計(jì)時(shí)盡可能采用通用系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)時(shí)盡可能采用通用系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)及LSILSI接口芯片；速度允許的情況下，盡可能將接接口芯片；速度允許的情況下，盡可能將接口硬件部分的操作功能用軟件來實(shí)現(xiàn)；系統(tǒng)口硬件部分的操作功能用軟件來實(shí)現(xiàn)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)各設(shè)計(jì)指標(biāo)要留有一定的余量。設(shè)計(jì)時(shí)各設(shè)計(jì)指標(biāo)要留有一定的余量。3 3可靠性要高可靠性要高第八章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)q 目前保證可靠性的常用方法目前保證可靠性的常用方法（1采用雙機(jī)系統(tǒng)采用雙機(jī)系統(tǒng)用兩臺計(jì)算機(jī)或用兩臺計(jì)算機(jī)或PLC作為控制系

3、統(tǒng)的核心控制器，在該作為控制系統(tǒng)的核心控制器，在該系統(tǒng)中工作方式一般有以下三種：系統(tǒng)中工作方式一般有以下三種：備份工作方式備份工作方式圖8-1 羅克韋爾自動化公司的PLC熱備份系統(tǒng)實(shí)例第八章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 主從工作方式主從工作方式 兩臺控制機(jī)同時(shí)投入工作，正常時(shí)分別執(zhí)行不同的任務(wù)。兩臺控制機(jī)同時(shí)投入工作，正常時(shí)分別執(zhí)行不同的任務(wù)。 當(dāng)主機(jī)發(fā)生故障時(shí)，從機(jī)就接管控制任務(wù)。當(dāng)主機(jī)發(fā)生故障時(shí)，從機(jī)就接管控制任務(wù)。雙工工作方式雙工工作方式兩臺主機(jī)同時(shí)運(yùn)行且在任一時(shí)刻都執(zhí)行同一任務(wù)，并把兩臺主機(jī)同時(shí)運(yùn)行且在任一時(shí)刻都執(zhí)行同一任務(wù)，并把結(jié)果送到一個(gè)專門的裝置進(jìn)行核對。結(jié)果送到一個(gè)專門的裝置進(jìn)行核

4、對。第八章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（2采用分布式控制系統(tǒng)采用分布式控制系統(tǒng) 分布式控制系統(tǒng)是分級分布式的工作方案，分布式控制系統(tǒng)是分級分布式的工作方案，它用多臺基本控制器分別控制各被控對象。它用多臺基本控制器分別控制各被控對象。 管理計(jì)算機(jī)監(jiān)控計(jì)算機(jī)CTR操作臺高 速 數(shù) 據(jù) 通 道基本控制器數(shù)據(jù)采集器基本控制器DEP面板工 業(yè) 對 象小規(guī)模中規(guī)模大規(guī)模第八章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2. 2. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)主要采用大規(guī)模集成電路。硬件設(shè)計(jì)主要采用大規(guī)模集成電路。軟件設(shè)計(jì)可以借用計(jì)算機(jī)廠家提供的系統(tǒng)軟件，軟件設(shè)計(jì)可以借用計(jì)算機(jī)廠家提供的系統(tǒng)軟件，而將重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到控制算法和應(yīng)

5、用程序的設(shè)計(jì)上來。而將重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到控制算法和應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)上來。在設(shè)計(jì)過程中盡量采用一些高級開發(fā)工具如微在設(shè)計(jì)過程中盡量采用一些高級開發(fā)工具如微型機(jī)開發(fā)系統(tǒng)型機(jī)開發(fā)系統(tǒng) MDS Microcomputer Development System）。）。 以提高開發(fā)效率。以提高開發(fā)效率。返回本章首頁第八章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)8.2 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟1. 確定控制任務(wù)及系統(tǒng)整體控制方案確定控制任務(wù)及系統(tǒng)整體控制方案對控制對象進(jìn)行調(diào)查、分析，確定系統(tǒng)所完對控制對象進(jìn)行調(diào)查、分析，確定系統(tǒng)所完成的任務(wù)，寫出設(shè)計(jì)任務(wù)說明書，作為整個(gè)成的任務(wù)，寫出設(shè)計(jì)任務(wù)說

6、明書，作為整個(gè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)。控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步確定系統(tǒng)整體控制方案。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步確定系統(tǒng)整體控制方案。從系統(tǒng)構(gòu)成上考慮，是采用開環(huán)控制還是閉從系統(tǒng)構(gòu)成上考慮，是采用開環(huán)控制還是閉環(huán)控制；考慮執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用什么方案，是采環(huán)控制；考慮執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用什么方案，是采用電機(jī)驅(qū)動、液壓驅(qū)動還是其他方式驅(qū)動，用電機(jī)驅(qū)動、液壓驅(qū)動還是其他方式驅(qū)動，比較各種方案，擇優(yōu)而用；考慮是否有特殊比較各種方案，擇優(yōu)而用；考慮是否有特殊控制要求?？刂埔蟆?第八章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2. 選擇微處理器和外圍設(shè)備選擇微處理器和外圍設(shè)備 對系統(tǒng)所需硬件作出初步的估計(jì)和選擇。對系統(tǒng)所需硬件作出初步的估

7、計(jì)和選擇。對外圍設(shè)備要求一般不高，只要考慮：顯示、鍵盤對外圍設(shè)備要求一般不高，只要考慮：顯示、鍵盤和串行通信口即可。和串行通信口即可。微處理器是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，對它的選擇可從微處理器是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，對它的選擇可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：字長字長16或或32位）位）尋址范圍和尋址方式尋址范圍和尋址方式指令種類和數(shù)量指令種類和數(shù)量內(nèi)部寄存器的種類和數(shù)量內(nèi)部寄存器的種類和數(shù)量 微處理器的速度微處理器的速度中斷處理能力中斷處理能力由何種因素決定？由何種因素決定？ 第八章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3. 建模和控制算法的確定建模和控制算法的確定數(shù)學(xué)模型即描述各控制量與各輸出量之

8、間數(shù)學(xué)模型即描述各控制量與各輸出量之間動態(tài)特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式）。動態(tài)特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式）。 選擇控制算法時(shí)應(yīng)注意：選擇控制算法時(shí)應(yīng)注意： 確定所選算法能否滿足控制速度、精度和系統(tǒng)穩(wěn)定確定所選算法能否滿足控制速度、精度和系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求。性的要求。 針對特定被控對象，確定所選通用控制算法是否需針對特定被控對象，確定所選通用控制算法是否需要進(jìn)行修改與補(bǔ)充。要進(jìn)行修改與補(bǔ)充。 為設(shè)計(jì)、調(diào)試方便，可將控制算法作合理的簡化，為設(shè)計(jì)、調(diào)試方便，可將控制算法作合理的簡化，然后再逐步完善。然后再逐步完善。第八章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4. 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)（1估計(jì)內(nèi)存容量、進(jìn)行內(nèi)存分配估計(jì)內(nèi)存容量

9、、進(jìn)行內(nèi)存分配（2過程通道和中斷處理方式的確定過程通道和中斷處理方式的確定（3系統(tǒng)總線的選擇系統(tǒng)總線的選擇 （4操作臺功能的確定操作臺功能的確定1 數(shù)據(jù)采集和傳輸所需數(shù)據(jù)采集和傳輸所需I/O通通道數(shù)目。道數(shù)目。2 數(shù)據(jù)傳輸率和數(shù)據(jù)流量。數(shù)據(jù)傳輸率和數(shù)據(jù)流量。3 I/O通道是串行操作還是并通道是串行操作還是并行操作。行操作。4 I/O通道是隨機(jī)選擇還是按通道是隨機(jī)選擇還是按某種預(yù)定順序工作。某種預(yù)定順序工作。5 模擬量模擬量I/O通道中字長選擇通道中字長選擇多少位。多少位。中斷處理有硬件和中斷處理有硬件和軟件兩種方式。軟件兩種方式。處理方式和優(yōu)先級處理方式和優(yōu)先級別的選擇應(yīng)根據(jù)被別的選擇應(yīng)根據(jù)被

10、控對象的要求和微控對象的要求和微處理器為其服務(wù)的處理器為其服務(wù)的頻繁程度來確定。頻繁程度來確定。說明：說明：經(jīng)過上述工作之后，就可畫出整個(gè)控制系統(tǒng)的概略框圖。經(jīng)過上述工作之后，就可畫出整個(gè)控制系統(tǒng)的概略框圖。第八章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)5. 硬件和軟件的具體設(shè)計(jì)硬件和軟件的具體設(shè)計(jì)在該階段權(quán)衡控制系統(tǒng)中硬件和軟件的比例是一個(gè)非在該階段權(quán)衡控制系統(tǒng)中硬件和軟件的比例是一個(gè)非常重要的問題。一般原則是看所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)的生常重要的問題。一般原則是看所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)的生產(chǎn)量。產(chǎn)量?？紤]：生產(chǎn)量如何決定考慮：生產(chǎn)量如何決定硬件軟件比例？硬件軟件比例？（1硬件設(shè)計(jì)：硬件設(shè)計(jì)：根據(jù)系統(tǒng)總體框圖，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)

11、電氣原理圖，再按照電根據(jù)系統(tǒng)總體框圖，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)電氣原理圖，再按照電氣原理圖著手元件的選購并開始施工。氣原理圖著手元件的選購并開始施工。 （2軟件設(shè)計(jì)：軟件設(shè)計(jì)： 實(shí)時(shí)性實(shí)時(shí)性 靈活性和通用性靈活性和通用性 可靠性可靠性注：注：選用標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)加以改造和擴(kuò)充往往會取得很好的效果。選用標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)加以改造和擴(kuò)充往往會取得很好的效果。還要盡量借助一些輔助工具還要盡量借助一些輔助工具考慮：到此步整個(gè)設(shè)計(jì)考慮：到此步整個(gè)設(shè)計(jì)過程是否完成了？過程是否完成了？第八章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6. 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)是把已獨(dú)立調(diào)好的硬件、軟件各功能模塊按照系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)要求組成一個(gè)完整系統(tǒng)，進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)試。系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試后

12、，還要經(jīng)過一段考機(jī)和試運(yùn)行，才可投入正式運(yùn)行。注：整個(gè)設(shè)計(jì)過程中硬件、軟件的設(shè)計(jì)必須同時(shí)進(jìn)行。第八章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖6-1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟流程圖控制對象的功能和工作過程分析估算及分配I/O口,存儲器容量及外圍設(shè)備畫系統(tǒng)工藝流程圖I/O口的具體分配畫系統(tǒng)程序框圖系統(tǒng)部件的詳細(xì)設(shè)計(jì)編制源程序部件芯片老化篩選和測試匯編布線及安裝形成目標(biāo)程序系統(tǒng)試運(yùn)行調(diào)試硬件調(diào)試和仿真完成否?硬件錯(cuò)否?完成否?寫入EPROM結(jié)束設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)是是是否否否開 始返回本章首頁第八章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)8.3 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 可供選擇的配置方案可供選擇的配置方案1購買

13、現(xiàn)成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或購買現(xiàn)成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或PLC控控制器制器2采用標(biāo)準(zhǔn)功能模塊構(gòu)成系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)功能模塊構(gòu)成系統(tǒng)3定制設(shè)計(jì)系統(tǒng)定制設(shè)計(jì)系統(tǒng)下面主要看一下如何采用大規(guī)模集下面主要看一下如何采用大規(guī)模集成電路芯片構(gòu)成合理的控制系統(tǒng)。成電路芯片構(gòu)成合理的控制系統(tǒng)。第八章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2 專用微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)專用微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)微型計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)如下圖：微型計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)如下圖：第八章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2專用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)專用系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 專用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要工作包括：硬件設(shè)計(jì)、專用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要工作包括：硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試工作。軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試工作。

14、 硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)根據(jù)確定的應(yīng)用目標(biāo)，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)微型計(jì)算機(jī)并確根據(jù)確定的應(yīng)用目標(biāo)，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)微型計(jì)算機(jī)并確定其規(guī)模，然后對專用外圍電路進(jìn)行必要的擴(kuò)定其規(guī)模，然后對專用外圍電路進(jìn)行必要的擴(kuò)充設(shè)計(jì)以構(gòu)成專用系統(tǒng)。重點(diǎn)是充設(shè)計(jì)以構(gòu)成專用系統(tǒng)。重點(diǎn)是I/O通道的設(shè)通道的設(shè)計(jì)包括選擇恰當(dāng)?shù)挠?jì)包括選擇恰當(dāng)?shù)腁/D，D/A芯片）芯片）確定實(shí)時(shí)時(shí)鐘和中斷結(jié)構(gòu)，這在實(shí)時(shí)控制領(lǐng)域中確定實(shí)時(shí)時(shí)鐘和中斷結(jié)構(gòu)，這在實(shí)時(shí)控制領(lǐng)域中非常重要，設(shè)計(jì)得當(dāng)可大大提高系統(tǒng)的吞吐量。非常重要，設(shè)計(jì)得當(dāng)可大大提高系統(tǒng)的吞吐量。系統(tǒng)的線路設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：即將各個(gè)芯片連接系統(tǒng)的線路設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：即將各個(gè)芯片連接到一起，構(gòu)成系統(tǒng)。此時(shí)要特別注

15、意總線的負(fù)到一起，構(gòu)成系統(tǒng)。此時(shí)要特別注意總線的負(fù)載問題。載問題。第八章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)v 常用高級語言與匯編語言相結(jié)合開常用高級語言與匯編語言相結(jié)合開發(fā)方式發(fā)方式第八章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 控制程序全部用匯編語言編寫，涉及運(yùn)算的控制程序全部用匯編語言編寫，涉及運(yùn)算的部分調(diào)用高級語言子程序庫中的子程序。部分調(diào)用高級語言子程序庫中的子程序。 高級語言編寫控制主程序調(diào)用匯編語言開發(fā)高級語言編寫控制主程序調(diào)用匯編語言開發(fā)的實(shí)時(shí)控制用子程序庫。（適于編譯型高級的實(shí)時(shí)控制用子程序庫。（適于編譯型高級語言）語言） 高級語言編寫計(jì)算、圖形繪制、顯示、打印高級語言編寫計(jì)算、圖形繪制、顯示、打印程序

16、，匯編語言編寫時(shí)鐘管理、中斷管理以程序，匯編語言編寫時(shí)鐘管理、中斷管理以及及I/O程序。程序。補(bǔ)充：高級語言和匯編語言混合使用方法補(bǔ)充：高級語言和匯編語言混合使用方法第八章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)第八章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3 總線負(fù)載的考慮總線負(fù)載的考慮 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)負(fù)載考慮不周將引起電平在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)負(fù)載考慮不周將引起電平偏移。它會使整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠偏移。它會使整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、抗干擾能力大為降低。性、抗干擾能力大為降低。第八章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一個(gè)一個(gè)MOS器件一般只能驅(qū)動一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)器件一般只能驅(qū)動一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)TTL系列器件系列器件或或4個(gè)低功耗肖特基個(gè)低功耗肖特基TTL

17、器件，但它可以驅(qū)動器件，但它可以驅(qū)動10個(gè)左個(gè)左右的右的MOS器件。而一個(gè)器件。而一個(gè)TTL器件能驅(qū)動器件能驅(qū)動10個(gè)左右的個(gè)左右的TTL器件，或器件，或10個(gè)以上的個(gè)以上的MOS器件。器件。 1單向總線的負(fù)載單向總線的負(fù)載 單向總線：如地址總線及大部分控制總線。單向總線：如地址總線及大部分控制總線。 若全部采用若全部采用MOS器件，且接在總線上的輸入端數(shù)小器件，且接在總線上的輸入端數(shù)小于于10,或雖采用少量或雖采用少量TTL器件，但負(fù)載數(shù)目仍然在允器件，但負(fù)載數(shù)目仍然在允許范圍內(nèi)，則可不加緩沖器。否則必須加緩沖驅(qū)動器。許范圍內(nèi)，則可不加緩沖器。否則必須加緩沖驅(qū)動器。第八章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

18、設(shè)計(jì)【例】某【例】某MOSMOS器件的微處理器，其地址總線器件的微處理器，其地址總線A0A0A9A9的負(fù)的負(fù)載情況如下圖，討論該方案總線是否超載。載情況如下圖，討論該方案總線是否超載。 解決的辦法：解決的辦法：在在A7A9線上加線上加驅(qū)動器。驅(qū)動器。把標(biāo)準(zhǔn)把標(biāo)準(zhǔn)TTL譯碼器譯碼器換成換成74LS低功低功耗器件。耗器件。第八章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)隨著驅(qū)動器的增加，當(dāng)用一級驅(qū)動器不能滿足隨著驅(qū)動器的增加，當(dāng)用一級驅(qū)動器不能滿足要求時(shí)，可以用兩級驅(qū)動器。要求時(shí)，可以用兩級驅(qū)動器。第八章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2雙向總線的負(fù)載雙向總線：指的是可以在兩個(gè)方向上傳送信息的總線。定義：源器件，負(fù)載器件

19、第八章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)q雙向總線負(fù)載的常見問題雙向總線負(fù)載的常見問題q 問題一：某多器件雙向傳送的配置如下圖。問題一：某多器件雙向傳送的配置如下圖。其中其中A是是MOS器件，器件，B C D是是TTL器件。器件。第八章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 問題二：某設(shè)計(jì)者為了提高微處理器的負(fù)載問題二：某設(shè)計(jì)者為了提高微處理器的負(fù)載能力，在數(shù)據(jù)總線上加了一個(gè)能力，在數(shù)據(jù)總線上加了一個(gè)TTL的雙向總的雙向總線驅(qū)動器線驅(qū)動器74LS245,用它來驅(qū)動用它來驅(qū)動4個(gè)個(gè)MOS存儲存儲器和器和4個(gè)個(gè)TTL器件。器件。第八章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)q雙向總線負(fù)載問題常用解決辦法雙向總線負(fù)載問題常用解決辦法q 方

20、法一：系統(tǒng)較小時(shí)，外圍器件盡量采用方法一：系統(tǒng)較小時(shí)，外圍器件盡量采用MOS器件，可以減少負(fù)載，省去驅(qū)動器；對器件，可以減少負(fù)載，省去驅(qū)動器；對于較大的系統(tǒng)，且需于較大的系統(tǒng)，且需MOS和和TTL器件混用時(shí)，器件混用時(shí)，可將雙向總線按器件類型分成兩類分別處理?？蓪㈦p向總線按器件類型分成兩類分別處理。第八章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 方法二：當(dāng)用方法二：當(dāng)用TTLTTL器件作為器件作為I/OI/O接口時(shí)，因一接口時(shí)，因一般般ROMROM和和RAMRAM存儲器都是存儲器都是MOSMOS器件，此時(shí)可對器件，此時(shí)可對I/OI/O接口分別進(jìn)行考慮。接口分別進(jìn)行考慮。返回本章首頁第八章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)

21、計(jì)8.4 工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例 本例以單片機(jī)代替常規(guī)模擬調(diào)節(jié)器，構(gòu)成具有數(shù)字PID和智能控制功能的雙回路通用控制系統(tǒng)。以溫度控制為背景，說明溫度儀表控制系統(tǒng)軟件和硬件的設(shè)計(jì)方法。一 、控制器的結(jié)構(gòu)為適應(yīng)多種控制為適應(yīng)多種控制方案要求，系統(tǒng)方案要求，系統(tǒng)具有正、反作用具有正、反作用切換。由切換。由e=w-y符符號決定。且控制號決定。且控制系統(tǒng)的系統(tǒng)的I/O均為直均為直流流0l0mA。下圖結(jié)構(gòu)僅為其中一個(gè)控制回路。由于本控制器是雙回路下圖結(jié)構(gòu)僅為其中一個(gè)控制回路。由于本控制器是雙回路的，故通過面板組態(tài)可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)單回路控制，或一個(gè)串級的，故通過面板組態(tài)可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)單回路控制，或一個(gè)串級控制結(jié)構(gòu)，或者外

22、給定單回路控制?？刂平Y(jié)構(gòu)，或者外給定單回路控制。第八章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) （1集成度高集成度高 （2速度快、處理能力強(qiáng)速度快、處理能力強(qiáng) （3可擴(kuò)充性能好，尋址范圍大可擴(kuò)充性能好，尋址范圍大 （4具有特殊的多機(jī)通信功能。具有特殊的多機(jī)通信功能。 第八章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 掉電保護(hù)原理如下圖所示掉電保護(hù)原理如下圖所示第八章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)其中：y被控溫度；u控制輸出； e當(dāng)前偏差。第八章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)部分智能控制規(guī)部分智能控制規(guī)則則第八章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 由上原理可得到由上原理可得到16條具體智能控制規(guī)律表參見課本條具體智能控制規(guī)律表參見課本P246。 課下

23、作業(yè)：將該例中智能控制算法用課下作業(yè)：將該例中智能控制算法用C或或MATLAB語言編程實(shí)現(xiàn)，并分析仿真結(jié)果。語言編程實(shí)現(xiàn)，并分析仿真結(jié)果。第八章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)四、本系統(tǒng)的應(yīng)用程序四、本系統(tǒng)的應(yīng)用程序 整個(gè)應(yīng)用程序分為管理和整個(gè)應(yīng)用程序分為管理和控制兩部分?？刂苾刹糠?。管理程序主要功能是：對顯管理程序主要功能是：對顯示示LED進(jìn)行動態(tài)刷新、控進(jìn)行動態(tài)刷新、控制指示燈、處理鍵盤的掃制指示燈、處理鍵盤的掃描和響應(yīng)、進(jìn)行掉電保護(hù)、描和響應(yīng)、進(jìn)行掉電保護(hù)、執(zhí)行中斷服務(wù)。執(zhí)行中斷服務(wù)?？刂瞥绦蛑饕瓿桑簩Ρ豢乜刂瞥绦蛑饕瓿桑簩Ρ豢剡^程進(jìn)行采樣、數(shù)據(jù)處理、過程進(jìn)行采樣、數(shù)據(jù)處理、根據(jù)控制算式進(jìn)行

24、計(jì)算和根據(jù)控制算式進(jìn)行計(jì)算和輸出等。輸出等。系統(tǒng)整體的應(yīng)用程序流程圖系統(tǒng)整體的應(yīng)用程序流程圖如右圖如右圖返回本章首頁第八章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)小結(jié)：小結(jié)： 本次課在介紹控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求、特本次課在介紹控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求、特點(diǎn)一般步驟和具體工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體應(yīng)點(diǎn)一般步驟和具體工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行了討論。對于這部分知識應(yīng)該理解用實(shí)例進(jìn)行了討論。對于這部分知識應(yīng)該理解掌握，并能在實(shí)際的開發(fā)中熟練應(yīng)用。掌握，并能在實(shí)際的開發(fā)中熟練應(yīng)用。作業(yè)：作業(yè)：1、P261 第第1題題返回本章首頁第八章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)補(bǔ)充：微機(jī)操作系統(tǒng)補(bǔ)充：微機(jī)操作系統(tǒng)(OS:Operating System)進(jìn)程任務(wù)、活動）進(jìn)程任務(wù)、活動） ：指邏輯上完整的處于運(yùn)：指邏輯上完整的處于運(yùn)行的一段程序。行的一段程序。進(jìn)程和程序的區(qū)別：進(jìn)程是動態(tài)的、暫存的；進(jìn)程和程序的區(qū)別：進(jìn)程是動態(tài)的、暫存的；程序是靜止的、長存的。另外進(jìn)程還具有并程序是靜止的、長存的。