微機(jī)控制技術(shù)(課件)

1、目錄 第一章 微機(jī)控制系統(tǒng)概述微機(jī)控制的概念n自動(dòng)控制就是利用控制裝置自動(dòng)地使機(jī)器設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程的某一物理量按預(yù)期的規(guī)律運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)該控制目的所需裝置構(gòu)成了一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)。n一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)例子：電熱恒溫箱自動(dòng)控制系統(tǒng)。見(jiàn)圖1.1。其結(jié)構(gòu)框圖如圖1.2所示。n若將上系統(tǒng)中的控制器與比較器用微機(jī)的軟硬件代替，則成為一個(gè)微機(jī)控制系統(tǒng)。見(jiàn)圖1.2。n電熱恒溫箱微機(jī)控制系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1.3、圖1.4、圖1.5。微機(jī)控制系統(tǒng)的組成n由主機(jī)、總線與I/O接口、通用外部設(shè)備、輸入輸出過(guò)程通道、操作臺(tái)、通信網(wǎng)絡(luò)、軟件幾部分構(gòu)成。采用總線結(jié)構(gòu)形式，各部分通過(guò)總線連接，構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)。在實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)

2、需要取舍、根據(jù)規(guī)模與要求配置，如圖1.6所示。 微機(jī)控制系統(tǒng)的類型 微機(jī)控制系統(tǒng)與所控制的生產(chǎn)過(guò)程密切相關(guān)，不同的被控對(duì)象和不同的控制要求，應(yīng)具有不同的控制方案，構(gòu)成不同的控制系統(tǒng)類型。現(xiàn)從應(yīng)用特點(diǎn)、控制方式特點(diǎn)、控制目的出發(fā)，介紹幾種典型應(yīng)用類型：n操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)（數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）： 計(jì)算機(jī)只對(duì)系統(tǒng)過(guò)程參數(shù)進(jìn)行收集（巡回檢測(cè)）、加工處理與統(tǒng)計(jì)、存貯（記錄）、實(shí)時(shí)分析，然后輸出數(shù)據(jù)（顯示、打?。?，但輸出的數(shù)據(jù)不直接用來(lái)控制生產(chǎn)對(duì)象，操作人員根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的操作。 作用： 1） 代替大量的常規(guī)顯示與記錄儀表，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行 集中監(jiān)視。 2） 對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中、加工處理、分析，以有利

3、于 指導(dǎo)生產(chǎn)過(guò)程控制的方式表示出來(lái)，起指導(dǎo)作用。 3） 能得到大量數(shù)據(jù)，利于建立理想的數(shù)學(xué)模型。 為開(kāi)環(huán)系統(tǒng)、非實(shí)時(shí)控制（人工操作）。 用于數(shù)據(jù)采集、電力調(diào)度等。 如圖1.7所示。 微機(jī)控制系統(tǒng)的類型n直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC）： 微機(jī)對(duì)一個(gè)或多個(gè)被控參數(shù)進(jìn)行巡回檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果與給定值比較，再按一定的控制規(guī)律對(duì)偏差進(jìn)行運(yùn)算，然后將結(jié)果直接輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制。在這里微機(jī)系統(tǒng)代替了模擬控制器與比較器，稱為數(shù)字控制器，各種控制規(guī)律（控制方法）如PID控制、串級(jí)控制等可以用不同的控制算法描述，進(jìn)而編制出相應(yīng)的程序，計(jì)算機(jī)執(zhí)行不同的程序可以實(shí)現(xiàn)不同的控制規(guī)律與方法，靈活性大。 是閉環(huán)控制

4、、實(shí)時(shí)控制、微機(jī)直接承擔(dān)控制任務(wù)。 用于化工、機(jī)械等過(guò)程控制。 如圖1.8所示。微機(jī)控制系統(tǒng)的類型n監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（SCC）：見(jiàn)圖1.9n分布式控制系統(tǒng)（DCS）（集散控制系統(tǒng)）: 是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展、工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程規(guī)模的擴(kuò)大、綜合控制與管理要求的提高而發(fā)展起來(lái)的以多臺(tái)DDC計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)。 采用分散控制、集中操作、分級(jí)管理和綜合協(xié)調(diào)的設(shè)計(jì)原則、具有網(wǎng)絡(luò)化的控制結(jié)構(gòu)（主要是多層結(jié)構(gòu)）。如圖1.10所示。微機(jī)控制系統(tǒng)的類型n現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS）: 現(xiàn)場(chǎng)總線是指安裝在制造或過(guò)程區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)裝置與控制室內(nèi)的自動(dòng)控制裝置之間的數(shù)字式、串行、多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線，它能在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下運(yùn)行，可

5、靠性高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、互換性好等。 以現(xiàn)場(chǎng)總線為基礎(chǔ)的全數(shù)字控制系統(tǒng)稱為現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。是一種高級(jí)分布式控制系統(tǒng)。 以往在企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，基層的許多傳統(tǒng)測(cè)控自動(dòng)化系統(tǒng)都處于“信息孤島”狀態(tài)，難以實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間以及系統(tǒng)與外界之間的信息交換?，F(xiàn)場(chǎng)總線就是為克服此出現(xiàn)的代表了今后工業(yè)控制體系結(jié)構(gòu)發(fā)展的一種方向。第二章 輸入輸出接口技術(shù)概 述n接口是CPU與外部設(shè)備及過(guò)程通道等之間的連接。n有通用、非通用、可編程（多功能）、不可編程、串行、并行等。n外設(shè)、通道經(jīng)接口與總線相連，CPU、內(nèi)存則直接與總線相連（稱之為將接口與內(nèi)存、CPU掛在總線上），為總線結(jié)構(gòu)。n接口的功能： 1）地址譯碼和設(shè)備選擇（CPU利

6、用其編址功能對(duì)外部設(shè)備進(jìn)行選擇） 2）提供數(shù)據(jù)的寄存和緩沖，以實(shí)現(xiàn)CPU與外設(shè)之間的速度匹配，適應(yīng)雙方的讀寫時(shí)間的需要。 3）進(jìn)行定時(shí)和協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)不同的數(shù)據(jù)傳輸方式。 4）實(shí)現(xiàn)中斷控制邏輯，完成中斷傳輸。 5）實(shí)現(xiàn)DMA控制邏輯，完成DMA傳輸。 6）進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換（如串并），進(jìn)行信號(hào)類型轉(zhuǎn)換（如電平、DA）。接口的編址方式nCPU通過(guò)地址線輸出相應(yīng)的地址信號(hào)，經(jīng)譯碼后產(chǎn)生選通信號(hào)去選通相應(yīng)的接口以選中該接口，這種接口選擇稱為接口的編址。nCPU與外設(shè)或通道交換信息前，首先應(yīng)先選擇接口。n有二種編址方式：（采用哪種取決于CPU類型） 1）統(tǒng)一編址方式：接口的地址與內(nèi)存單元的地址統(tǒng)一安排，將每

7、一接口看作是一個(gè)內(nèi)存單元，訪問(wèn)接口（稱為I/O操作或輸入/輸出操作）使用的指令與訪問(wèn)內(nèi)存（稱為讀/寫操作）使用的指令一樣，擴(kuò)展接口與擴(kuò)展內(nèi)存使用的控制信號(hào)也相同。見(jiàn)圖2.1 2）獨(dú)立編址方式：接口地址與內(nèi)存地址相互獨(dú)立，訪問(wèn)I/O口使用的指令與訪問(wèn)內(nèi)存使用的指令不同，擴(kuò)展內(nèi)存與擴(kuò)展I/O口使用的控制信號(hào)也不完全相同。見(jiàn)圖2.2 在接口中一般有多個(gè)寄存器或特定的電路，CPU對(duì)接口的訪問(wèn)實(shí)際上是直接對(duì)這些寄存器或特定電路的存取。根據(jù)按地址訪問(wèn)的原則，每一接口一般應(yīng)有多個(gè)地址對(duì)應(yīng)于這些寄存器或特定電路，它們稱為端口。接口的數(shù)據(jù)傳輸方式n在CPU與外設(shè)或通道之間經(jīng)接口傳遞數(shù)據(jù)要有二個(gè)條件： 1）在時(shí)間

8、上保持同步（二者步調(diào)一致，遵循同一個(gè)同步信號(hào)）。 2）允許二者能相互等待（之間要有協(xié)調(diào)的方法）。 n按這樣二個(gè)條件的要求，就有以下幾種傳輸方式： 1）直接傳輸方式: 無(wú)需協(xié)調(diào)，CPU利用讀寫指令直接對(duì)I/O口進(jìn)行操作，I/O口應(yīng)一直處于就緒狀態(tài)（外設(shè)總是準(zhǔn)備好的）。 2）程序查詢方式：利用握手信號(hào)（狀態(tài)信號(hào)）進(jìn)行協(xié)調(diào)。在數(shù)據(jù)傳輸前，先查詢狀態(tài)，在外設(shè)或通道就緒情況下才進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸（外設(shè)并不總是準(zhǔn)備好的） 。必要時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸后，再進(jìn)行握手聯(lián)絡(luò)。見(jiàn)圖2.3 3）中斷方式：利用中斷實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)。通過(guò)硬件將外設(shè)或通道的狀態(tài)信號(hào)作為中斷請(qǐng)求信號(hào)，一旦就緒則向CPU發(fā)中斷請(qǐng)求，CPU響應(yīng)中斷進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。見(jiàn)圖

9、2.4 4）DMA方式：當(dāng)外設(shè)需要與內(nèi)存進(jìn)行大量數(shù)據(jù)傳送時(shí)，向DMA控制器發(fā)DMA請(qǐng)求，DMA控制器向CPU發(fā)BUS請(qǐng)求，CPU響應(yīng)，同時(shí)釋放總線。外設(shè)與內(nèi)存開(kāi)始進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，且CPU不介入。見(jiàn)圖2.5接口的擴(kuò)展（接口電路的設(shè)計(jì)）n在自行設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)中，根據(jù)實(shí)際需要，常口需擴(kuò)展接口及內(nèi)存，以便增加外設(shè)、通道和滿足存貯量的需要。n擴(kuò)展接口與內(nèi)存的第一步是設(shè)計(jì)地址譯碼電路。譯碼電路的作用就是根據(jù)CPU由地址線給出的地址編號(hào)（地址線狀態(tài)），產(chǎn)生相應(yīng)的接口或內(nèi)存的選通信號(hào)，以選中它。n譯碼電路的設(shè)計(jì)要根據(jù)需擴(kuò)充的接口數(shù)量、內(nèi)存容量進(jìn)行。常采用譯碼集成電路芯片構(gòu)成一些較復(fù)雜的譯碼電路。n一種譯碼電路設(shè)

10、計(jì)方案 如圖2.6所示。n一種非可編程輸入/輸出接口擴(kuò)展設(shè)計(jì)方案 如 圖2.7所示。 接口的擴(kuò)展（接口電路的設(shè)計(jì)）n可編程接口8255A擴(kuò)展w8255A介紹: 引腳圖見(jiàn)圖2.8 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖見(jiàn)圖2.9 8255A的工作方式：方式0：基本輸入/輸出 方式1：選通輸入/輸出 方式2：雙向選通輸入/輸出 “方式選擇控制字”及“位設(shè)置控制字”的定義見(jiàn)圖2.10 方式1輸入時(shí)的信號(hào)及時(shí)序圖見(jiàn) 圖2.11 方式1輸出時(shí)的信號(hào)及時(shí)序圖見(jiàn)圖2.12 方式2的信號(hào)見(jiàn)圖2.13w8255A接口擴(kuò)展的 一種方案見(jiàn)圖2.14接口應(yīng)用舉例n8255A方式方式0應(yīng)用：與字符打印機(jī)、紙帶穿孔機(jī)應(yīng)用：與字符打印機(jī)、紙帶穿孔機(jī)

11、和紙帶讀入機(jī)接口。圖和紙帶讀入機(jī)接口。圖2.15所示所示 各口均為方式各口均為方式0，A組為輸出，組為輸出，C上為控制端口，上為控制端口， B組為輸入，組為輸入，C下為狀態(tài)端口，采用查詢數(shù)據(jù)傳輸方下為狀態(tài)端口，采用查詢數(shù)據(jù)傳輸方式。式。n8255A方式方式1應(yīng)用：與應(yīng)用：與A/D、D/A接口。接口。 如圖如圖2.16所示所示 A口為方式口為方式1 輸入，輸入， B口為方式口為方式0 輸出，輸出，n多組數(shù)據(jù)的輸入輸出：如圖多組數(shù)據(jù)的輸入輸出：如圖2.17所示所示第三章 輸入輸出過(guò)程通道概 述n 在微機(jī)控制系統(tǒng)中，要將被控對(duì)象的各種測(cè)量參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)信息按要求的方式送入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)處理后的信息也

12、需轉(zhuǎn)換為合適的信號(hào)輸出到執(zhí)行器，由它對(duì)被控對(duì)象實(shí)施控制。所以在計(jì)算機(jī)與被控對(duì)象之間需設(shè)置信息傳遞、變換的裝置輸入/輸出過(guò)程通道。n 過(guò)程通道解決二類基本問(wèn)題： 1）將外部傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能接受的數(shù)字信號(hào)。該任務(wù)由輸入通道（前向通道）完成。 2）將計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為外部執(zhí)行器能接受的信號(hào)。該任務(wù)由輸出通道（后向通道）完成。 根據(jù)處理信號(hào)類型的不同，過(guò)程通道分為模擬量通道、數(shù)字量（開(kāi)關(guān)量）通道兩種。n在模擬量輸入通道中進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換時(shí)有三步要做：采樣、量化、編碼。 模擬量輸入通道n模入通道的結(jié)構(gòu)形式，取決于不同的應(yīng)用要求。 1）一般結(jié)構(gòu)：各路共用所有元器件，多路模擬信號(hào)由多路開(kāi)關(guān)切換。

13、如圖3.1所示 2）其它幾種結(jié)構(gòu)： w采用多個(gè)單通道方案：各路所有元器件獨(dú)立，無(wú)共用元件。如圖3.1所示 w各路只共用部分元器件。n多路開(kāi)關(guān)：實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的多路選擇，分時(shí)輸入。 典型的多路開(kāi)關(guān)有CD4051（雙向8選1）、CD4052（雙向2個(gè)4選1）等。它們是早期產(chǎn)品，性能已不能滿足控制系統(tǒng)要求，其改進(jìn)型為：AD公司的ADG658/659。如圖3.2所示。 可將多片適當(dāng)組合，形成多路開(kāi)關(guān)群，以實(shí)現(xiàn)對(duì)大量模擬信號(hào)的切換。如圖3.3所示。模擬量輸入通道n放大器：當(dāng)多路輸入信號(hào)電平相差很大時(shí)，應(yīng)采用可編程放大器（其放大倍數(shù)可通過(guò)程序改變）。當(dāng)信號(hào)需隔離時(shí)，應(yīng)采用隔離放大器。 圖3.4 . a為構(gòu)成可編

14、程放大器的原理圖之一 。 其放大倍數(shù)K=1+2R2/R1（利用多路開(kāi)關(guān)改變R1） 圖3.4 .b為構(gòu)成可編程放大器的原理圖之二 。 其放大倍數(shù)K=1+R2/R1（利用多路開(kāi)關(guān)改變R2）n采樣保持器原理圖見(jiàn)圖3.5 控制信號(hào)為“1”時(shí)采樣，V0=Vi 控制信號(hào)為“0”時(shí)保持，V0不變 圖3.6為采樣保持器集成電路芯片LM198、SMP04。開(kāi)關(guān)量輸入通道 n把來(lái)自生產(chǎn)過(guò)程的開(kāi)關(guān)通斷信號(hào)、高低電平信號(hào)等轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能夠接受的邏輯電平信號(hào)（TTL電平、CMOS電平）。 其主要功能為：電平轉(zhuǎn)換、整形、隔離、保護(hù)等。n其一般結(jié)構(gòu)為圖3.7 模擬量輸出通道 n它是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號(hào)源。執(zhí)行機(jī)構(gòu)中很多是需要由連

15、續(xù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)（開(kāi)度連續(xù)調(diào)節(jié)的閥門、速度連續(xù)變化的電機(jī)等），這需要它將微機(jī)輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬信號(hào)，并進(jìn)行放大驅(qū)動(dòng)，對(duì)多路輸出應(yīng)有保持的功能，以實(shí)現(xiàn)分時(shí)輸出。 n有二種結(jié)構(gòu)：如圖3.8. 1）數(shù)字量保持方案：將微機(jī)分時(shí)輸出的數(shù)字量保持在各自獨(dú)立的接口鎖存器中，并供其D/A轉(zhuǎn)換。 2）模擬量保持方案：將微機(jī)分時(shí)輸出的數(shù)字量經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后保持在各自獨(dú)立的保持器中。n功率驅(qū)動(dòng)：提高D/A輸出的功率驅(qū)動(dòng)能力。開(kāi)關(guān)量輸出通道 n執(zhí)行器所需的控制命令均為二態(tài)開(kāi)關(guān)量（如開(kāi)關(guān)、電磁閥等的閉合、打開(kāi)二值狀態(tài)），并且它來(lái)自該通道。其結(jié)構(gòu)圖如圖3.9。n微機(jī)送出控制命令后首先要保持控制狀態(tài)，直到下次給出新的值為

16、止，這就需鎖存（接口即為輸出鎖存器）。n從微機(jī)送出的開(kāi)關(guān)或數(shù)字信號(hào)一般是不能直接驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備或執(zhí)行器的，需驅(qū)動(dòng)電路。根據(jù)不同的執(zhí)行器，需不同的驅(qū)動(dòng)能力。 1）小功率驅(qū)動(dòng)電路 2）中功率驅(qū)動(dòng)電路 如圖3.10。3）大功率驅(qū)動(dòng)電路 如圖3.11、圖3.12。D/A轉(zhuǎn)換器及接口技術(shù)nD/A轉(zhuǎn)換器工作原理：D/A轉(zhuǎn)換原理圖 如圖3.13。nD/A轉(zhuǎn)換器輸入/輸出特性及性能指標(biāo)：w輸入特性包括有無(wú)輸入鎖存器、輸入數(shù)據(jù)碼制、形式、寬度、輸入邏輯電平等。w輸出特性包括電流輸出或電壓輸出、單極性或雙極性輸出、單路或多路輸出等。w主要性能指標(biāo)： 1）分辨率：表達(dá)了D/A對(duì)微小輸入量的分辨能力。通常用數(shù)字量的位數(shù)

17、表示，位數(shù)多則分辨率高。 2）轉(zhuǎn)換精度：表示了轉(zhuǎn)換后實(shí)際值對(duì)于理想值的誤差。 3）建立時(shí)間（穩(wěn)定時(shí)間）：衡量了D/A的時(shí)延大小。（即輸入由0變到滿量程，輸出并不能立即達(dá)到滿量程，有時(shí)延）。 D/A轉(zhuǎn)換器及接口技術(shù)nDAC0830/0831/0832介紹:w內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳圖如圖3.14。w輸出方式： 1）其輸出為電流，需電壓輸出時(shí)，可在輸出接一運(yùn)放。 2）若需要雙極性輸出，則再增加一運(yùn)放。如圖3.15若Rf+Rfb=R，則VOUT1=-D.Vref/2n，當(dāng)Vref為+5V（或-5V）時(shí)，A點(diǎn)輸出單極性電壓0+5V（或0+5V）。圖3.16因?yàn)閂OUT2=-2RI=-2R（I1+I2）=-2R（

18、VOUT1/R+Vref/2R）=-（Vref+2VOUT1），所以當(dāng)Vref為+5V （或-5V）時(shí)，B點(diǎn)輸出雙極性電壓-5V+5V（或+5V -5V ）。圖3.16。 D/A轉(zhuǎn)換器及接口技術(shù)w工作方式及與CPU的接口它的控制引腳可以和CPU的控制線、地址線相連，接受CPU的控制，使其工作在不同的工作方式。 1）直通式（無(wú)緩沖）：所有控制引腳均接為有效，數(shù)據(jù)直接由數(shù)據(jù)總線到達(dá)D/A轉(zhuǎn)換器， D/A輸出隨輸入變化。 2）單緩沖：由數(shù)據(jù)總線到達(dá)的數(shù)據(jù)可被鎖存在內(nèi)部的寄存器中一次。有多種實(shí)現(xiàn)方法。其中之一如圖3.17所示。 3）雙緩沖：由數(shù)據(jù)總線到達(dá)的數(shù)據(jù)可被鎖存在內(nèi)部的寄存器中二次。 如圖3.1

19、8。D/A轉(zhuǎn)換器及接口技術(shù)n內(nèi)部無(wú)鎖存器的D/A與CPU的接口在D/A與CPU之間應(yīng)加設(shè)鎖存器。如圖3.19。n10位、12位等D/A與CPU的接口w若D/A內(nèi)部無(wú)鎖存器或有鎖存器但無(wú)法實(shí)現(xiàn)雙緩沖，則在D/A與CPU之間應(yīng)加設(shè)鎖存器實(shí)現(xiàn)雙緩沖，以解決8位以上數(shù)據(jù)分時(shí)傳送，同時(shí)到達(dá)鎖存器D/A的問(wèn)題 ，防止輸出的閃躍。如圖3.20。wDAC1210與AD667為12位D/A，見(jiàn)圖3.21與圖3.23其內(nèi)部有鎖存器可以實(shí)現(xiàn)雙緩沖，無(wú)需加設(shè)鎖存器，它們與CPU的接口分別見(jiàn)圖3.22與圖3.24。A/D轉(zhuǎn)換器及接口技術(shù) nA/D轉(zhuǎn)換器工作原理常有的轉(zhuǎn)換方法有： 1）逐次逼近式：16位以下精度及速度均較

20、高，抗干擾性差。原理圖如圖3.25。2）雙斜率積分式：速度慢，但精度高，抗干擾性好。 原理圖如圖3.26。n輸入/輸出特性與性能指標(biāo)有單路或多路輸入；輸出數(shù)據(jù)有不同的碼制、形式、寬度等；主要性能指標(biāo)有 1）分辨率 2）轉(zhuǎn)換精度 3）轉(zhuǎn)換時(shí)間 4）量程：能夠轉(zhuǎn)換的模擬信號(hào)范圍等。A/D轉(zhuǎn)換器及接口技術(shù)nADC0808/0809介紹w8位逐次逼近式、8路輸入、三態(tài)輸出緩沖器。 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖3.27。w與CPU的接口如圖3.28。程序?qū)崿F(xiàn)逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換，原理圖見(jiàn)圖3.29n10位以上A/D與CPU的接口w也要解決數(shù)據(jù)經(jīng)8位數(shù)據(jù)線分時(shí)由CPU讀取的問(wèn)題。wAD1674是12位逐次逼近式A/D，

21、內(nèi)部具有采樣保持器，輸入為多量程且可單極性或雙極性輸入。其主要引腳功能與控制信號(hào)真值表見(jiàn)圖3.30。有12位同時(shí)輸出和8位/4位分時(shí)輸出兩種輸出方式，這決定了其與CPU的接口方式。見(jiàn)圖3.31與圖3.32。n本例采用多通路共享采樣保持器和A/D轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)形式。它利用多路開(kāi)關(guān)，可實(shí)現(xiàn)64路模擬信號(hào)的輸入轉(zhuǎn)換。利用接口8255A實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入/輸出，A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果由PA口輸入，通道選擇地址由PB口輸出，數(shù)據(jù)輸入采用查詢方式（也可以采用中斷方式），數(shù)據(jù)輸出采用直接方式。見(jiàn)圖3.33。A/D轉(zhuǎn)換器及D/A轉(zhuǎn)換器討論 n幾個(gè)常用的A/D轉(zhuǎn)換器及其與CPU的接口技術(shù)w5G14433 A/D轉(zhuǎn)換器:雙斜率積

22、分式、1路輸入、BCD碼分時(shí)輸出。見(jiàn)圖3.34。wADC0838 A/D轉(zhuǎn)換器:4路差分或8路單端輸入、8位數(shù)據(jù)串行輸出。見(jiàn)圖3.34。第四章 順序控制與數(shù)字程序控制概述n順序控制與數(shù)字程序控制是自動(dòng)控制領(lǐng)域的一個(gè)重要方面，順序控制與數(shù)字程序控制是自動(dòng)控制領(lǐng)域的一個(gè)重要方面，這兩種系統(tǒng)是按控制規(guī)律進(jìn)行分類的。這兩種系統(tǒng)是按控制規(guī)律進(jìn)行分類的。n順序控制：以事先規(guī)定好的時(shí)間或條件為依據(jù)，使被控對(duì)象順序控制：以事先規(guī)定好的時(shí)間或條件為依據(jù)，使被控對(duì)象的各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)按一定的動(dòng)作次序順序動(dòng)作（工作），稱之的各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)按一定的動(dòng)作次序順序動(dòng)作（工作），稱之為按時(shí)序或按事序規(guī)定工作的自動(dòng)控制。它廣泛應(yīng)用

23、于機(jī)床為按時(shí)序或按事序規(guī)定工作的自動(dòng)控制。它廣泛應(yīng)用于機(jī)床控制、自動(dòng)生產(chǎn)線控制、機(jī)械手控制等。其特點(diǎn)是：為開(kāi)環(huán)控制、自動(dòng)生產(chǎn)線控制、機(jī)械手控制等。其特點(diǎn)是：為開(kāi)環(huán)控制、僅有動(dòng)作次序的控制、是以開(kāi)關(guān)量為主的控制?？刂?、僅有動(dòng)作次序的控制、是以開(kāi)關(guān)量為主的控制。 例如：自動(dòng)剪板機(jī)的動(dòng)作過(guò)程控制就是典型的順序控制。其例如：自動(dòng)剪板機(jī)的動(dòng)作過(guò)程控制就是典型的順序控制。其動(dòng)作示意圖見(jiàn)圖動(dòng)作示意圖見(jiàn)圖4.1 4.1 n數(shù)字程序控制：控制系統(tǒng)根據(jù)輸入的指令和數(shù)據(jù)，控制生產(chǎn)數(shù)字程序控制：控制系統(tǒng)根據(jù)輸入的指令和數(shù)據(jù)，控制生產(chǎn)機(jī)械按預(yù)先設(shè)定的運(yùn)動(dòng)軌跡運(yùn)動(dòng)并自動(dòng)完成工作的一種控制。機(jī)械按預(yù)先設(shè)定的運(yùn)動(dòng)軌跡運(yùn)動(dòng)并自

24、動(dòng)完成工作的一種控制。即使被控點(diǎn)按某種軌跡運(yùn)動(dòng)。它廣泛應(yīng)用于機(jī)床控制。其特即使被控點(diǎn)按某種軌跡運(yùn)動(dòng)。它廣泛應(yīng)用于機(jī)床控制。其特點(diǎn)是：為開(kāi)環(huán)控制，有坐標(biāo)位置的控制。點(diǎn)是：為開(kāi)環(huán)控制，有坐標(biāo)位置的控制。 例如：數(shù)控銑床就是典型的數(shù)字程序控制系統(tǒng)。見(jiàn)圖例如：數(shù)控銑床就是典型的數(shù)字程序控制系統(tǒng)。見(jiàn)圖4.2 4.2 順序控制系統(tǒng)n典型的順序控制系統(tǒng)組成如圖典型的順序控制系統(tǒng)組成如圖4.3所示。所示。 該系統(tǒng)的控制過(guò)程可由自動(dòng)剪板機(jī)的工作流程描述，見(jiàn)圖該系統(tǒng)的控制過(guò)程可由自動(dòng)剪板機(jī)的工作流程描述，見(jiàn)圖4.4。n順序控制系統(tǒng)實(shí)例（自動(dòng)剪板機(jī)）：順序控制系統(tǒng)實(shí)例（自動(dòng)剪板機(jī)）： 行程開(kāi)關(guān)信號(hào)（行程開(kāi)關(guān)信號(hào)（X

25、K1 XK5）及控制按鈕信號(hào)（）及控制按鈕信號(hào)（AK1 AK2）送入送入8255A的的PA口?？?。 控制信號(hào)送到控制信號(hào)送到8255A的的PB口。口。n一般一臺(tái)微機(jī)可以控制多臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械，見(jiàn)圖一般一臺(tái)微機(jī)可以控制多臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械，見(jiàn)圖4.5。n順序控制中常需要進(jìn)行邏輯運(yùn)算，它可以由程序?qū)崿F(xiàn)順序控制中常需要進(jìn)行邏輯運(yùn)算，它可以由程序?qū)崿F(xiàn) 。 D7D6D5D3D4D2D1D0AK1AK2XK1XK2XK3XK4XK5D7D6D5D3D4D2D1D0JCT1CT2CT3CT4數(shù)字程序控制系統(tǒng)n控制被控對(duì)象按給定軌跡運(yùn)動(dòng)原理控制被控對(duì)象按給定軌跡運(yùn)動(dòng)原理n插補(bǔ)計(jì)算過(guò)程及插補(bǔ)計(jì)算程序插補(bǔ)計(jì)算過(guò)程及插補(bǔ)計(jì)算程序

26、 插補(bǔ)計(jì)算時(shí)，每走一步，都要進(jìn)行以下幾步：插補(bǔ)計(jì)算時(shí)，每走一步，都要進(jìn)行以下幾步： 偏差判別；偏差判別； 坐標(biāo)進(jìn)給；坐標(biāo)進(jìn)給； 偏差與坐標(biāo)計(jì)算；終點(diǎn)判斷。偏差與坐標(biāo)計(jì)算；終點(diǎn)判斷。 實(shí)現(xiàn)逐點(diǎn)比較法直線與圓弧插補(bǔ)計(jì)算的程序流程圖實(shí)現(xiàn)逐點(diǎn)比較法直線與圓弧插補(bǔ)計(jì)算的程序流程圖 見(jiàn)圖見(jiàn)圖4.6.a 與與4.6.b。 。n計(jì)算機(jī)插補(bǔ)計(jì)算及控制走步時(shí)所需的數(shù)據(jù)可以以加工指令、加工程序的計(jì)算機(jī)插補(bǔ)計(jì)算及控制走步時(shí)所需的數(shù)據(jù)可以以加工指令、加工程序的形式給出形式給出n步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)與控制步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)與控制n數(shù)字程序控制數(shù)字程序控制系統(tǒng)組成如圖系統(tǒng)組成如圖4.7。n數(shù)字程序控制數(shù)字程序控制系統(tǒng)實(shí)例系統(tǒng)實(shí)例 本

27、例對(duì)象是一臺(tái)可用于加工平面直線和圓弧形狀工件的車床（工作臺(tái)可作本例對(duì)象是一臺(tái)可用于加工平面直線和圓弧形狀工件的車床（工作臺(tái)可作平面運(yùn)動(dòng)），工作臺(tái)由平面運(yùn)動(dòng)），工作臺(tái)由X軸、軸、Y軸二臺(tái)步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)，具有單步和自動(dòng)二軸二臺(tái)步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)，具有單步和自動(dòng)二種工作方式。種工作方式。 硬件結(jié)構(gòu)框圖硬件結(jié)構(gòu)框圖 如圖如圖4.8。 中斷控制邏輯電路如圖中斷控制邏輯電路如圖4.9。 中斷子程序如圖中斷子程序如圖4.10。順序控制系統(tǒng)與數(shù)字程序控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)n順序控制的特點(diǎn)是對(duì)各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)作次序的控制，為開(kāi)環(huán)控制，開(kāi)關(guān)量為主順序控制的特點(diǎn)是對(duì)各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)作次序的控制，為開(kāi)環(huán)控制，開(kāi)關(guān)量為主的控制。的

28、控制。數(shù)字程序控制的特點(diǎn)是對(duì)生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行坐標(biāo)位置的控制，為開(kāi)環(huán)控制，步進(jìn)電機(jī)為數(shù)字程序控制的特點(diǎn)是對(duì)生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行坐標(biāo)位置的控制，為開(kāi)環(huán)控制，步進(jìn)電機(jī)為主的控制。主的控制。n順序控制系統(tǒng)應(yīng)具有方便接收和輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)的能力，應(yīng)按工藝控制要求設(shè)置相應(yīng)順序控制系統(tǒng)應(yīng)具有方便接收和輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)的能力，應(yīng)按工藝控制要求設(shè)置相應(yīng)數(shù)量的輸入輸出電路與接口，微機(jī)執(zhí)行程序?qū)崿F(xiàn)邏輯運(yùn)算、記憶及時(shí)序判斷的功能，數(shù)量的輸入輸出電路與接口，微機(jī)執(zhí)行程序?qū)崿F(xiàn)邏輯運(yùn)算、記憶及時(shí)序判斷的功能，完成全部自動(dòng)順序工作控制任務(wù)。完成全部自動(dòng)順序工作控制任務(wù)。數(shù)字程序控制系統(tǒng)應(yīng)具有方便輸入加工指令、數(shù)據(jù)，輸出控制步進(jìn)電機(jī)信號(hào)的能力，數(shù)

29、字程序控制系統(tǒng)應(yīng)具有方便輸入加工指令、數(shù)據(jù)，輸出控制步進(jìn)電機(jī)信號(hào)的能力，應(yīng)設(shè)置相應(yīng)數(shù)量的輸入輸出裝置與接口，微機(jī)執(zhí)行程序完成插補(bǔ)計(jì)算、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)應(yīng)設(shè)置相應(yīng)數(shù)量的輸入輸出裝置與接口，微機(jī)執(zhí)行程序完成插補(bǔ)計(jì)算、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制等全部自動(dòng)加工過(guò)程控制任務(wù)。動(dòng)控制等全部自動(dòng)加工過(guò)程控制任務(wù)。兩個(gè)系統(tǒng)都應(yīng)設(shè)置基本的人工干預(yù)操作開(kāi)關(guān)、按鍵等。兩個(gè)系統(tǒng)都應(yīng)設(shè)置基本的人工干預(yù)操作開(kāi)關(guān)、按鍵等。n順序控制系統(tǒng)的控制程序遵循了被控對(duì)象的工作流程，基本上是以下幾步的反復(fù)：順序控制系統(tǒng)的控制程序遵循了被控對(duì)象的工作流程，基本上是以下幾步的反復(fù)：輸入信號(hào)；判斷；輸出信號(hào)，產(chǎn)生時(shí)序信號(hào)的定時(shí)器可以是硬件也可以是軟輸入信號(hào)

30、；判斷；輸出信號(hào)，產(chǎn)生時(shí)序信號(hào)的定時(shí)器可以是硬件也可以是軟件。件。數(shù)字程序控制系統(tǒng)的控制程序基本上包括以下幾個(gè)內(nèi)容：數(shù)字程序控制系統(tǒng)的控制程序基本上包括以下幾個(gè)內(nèi)容： 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備；插補(bǔ)計(jì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備；插補(bǔ)計(jì)算；控制走步，加工速度的控制可以采用硬件也可以采用軟件。算；控制走步，加工速度的控制可以采用硬件也可以采用軟件。 在自動(dòng)控制應(yīng)用領(lǐng)域中，過(guò)程控制是一個(gè)基本的主要的方在自動(dòng)控制應(yīng)用領(lǐng)域中，過(guò)程控制是一個(gè)基本的主要的方面面,如溫度、流量、壓力等的控制，也是微機(jī)控制中的一個(gè)主如溫度、流量、壓力等的控制，也是微機(jī)控制中的一個(gè)主要內(nèi)容。要內(nèi)容。對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的某一或某些物理參數(shù)進(jìn)行的自動(dòng)控制稱為對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的

31、某一或某些物理參數(shù)進(jìn)行的自動(dòng)控制稱為過(guò)程控制過(guò)程控制(模擬過(guò)程控制）。模擬過(guò)程控制）。模擬過(guò)程控制系統(tǒng)基本框圖：模擬過(guò)程控制系統(tǒng)基本框圖：如圖如圖5.1各個(gè)量均為連續(xù)的模擬量，是典型的閉環(huán)（反饋）系統(tǒng)。各個(gè)量均為連續(xù)的模擬量，是典型的閉環(huán)（反饋）系統(tǒng)。目的：自動(dòng)調(diào)節(jié)被控制量以使偏差趨于零（使被控量跟蹤給目的：自動(dòng)調(diào)節(jié)被控制量以使偏差趨于零（使被控量跟蹤給定量）。定量）。稱為依一定的控制規(guī)律進(jìn)行調(diào)節(jié)（對(duì)偏差進(jìn)行某種運(yùn)算，結(jié)稱為依一定的控制規(guī)律進(jìn)行調(diào)節(jié)（對(duì)偏差進(jìn)行某種運(yùn)算，結(jié)果為控制量）。果為控制量）。對(duì)偏差按一定控制規(guī)律運(yùn)算的電路稱為模擬調(diào)節(jié)器對(duì)偏差按一定控制規(guī)律運(yùn)算的電路稱為模擬調(diào)節(jié)器 關(guān)于關(guān)

32、于PID控制規(guī)律控制規(guī)律 PID調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器其控制原理框圖為：其控制原理框圖為：如圖如圖5.1 PID調(diào)節(jié)器將偏差的比例（調(diào)節(jié)器將偏差的比例（P）、）、積分（積分（I）、）、微分（微分（D）通過(guò)線性組合構(gòu)成控制量，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制（調(diào)節(jié)）通過(guò)線性組合構(gòu)成控制量，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制（調(diào)節(jié)）即即u(t)為對(duì)為對(duì) e(t) 進(jìn)行比例、積分、微分運(yùn)算結(jié)果的相加。進(jìn)行比例、積分、微分運(yùn)算結(jié)果的相加。 在實(shí)際應(yīng)用中，常根據(jù)對(duì)象的特性要求將在實(shí)際應(yīng)用中，常根據(jù)對(duì)象的特性要求將PID適當(dāng)組合以適當(dāng)組合以達(dá)到有效的控制。達(dá)到有效的控制。 比例調(diào)節(jié)器：比例調(diào)節(jié)器：控制規(guī)律（控制算式）控制規(guī)律（控制算式） Kp為

33、比例系數(shù)為比例系數(shù) 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)即時(shí)成比例地反映即時(shí)成比例地反映e(t)，e(t)一旦產(chǎn)生，立即產(chǎn)生控制作用以一旦產(chǎn)生，立即產(chǎn)生控制作用以減小減小e(t)。)()(tKpetu)()(teKtuPPKSG)(比例、積分調(diào)節(jié)器：比例、積分調(diào)節(jié)器：控制規(guī)律（控制算式）控制規(guī)律（控制算式） TI 為積分時(shí)間常數(shù)為積分時(shí)間常數(shù) 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù) 積分環(huán)節(jié)的主要作用：消除靜差，改善靜態(tài)特性。積分環(huán)節(jié)的主要作用：消除靜差，改善靜態(tài)特性。只要偏差存在，其輸出的調(diào)節(jié)作用便隨時(shí)間不斷加強(qiáng)，直至偏只要偏差存在，其輸出的調(diào)節(jié)作用便隨時(shí)間不斷加強(qiáng)，直至偏差為零，偏差消除后其輸出將停留在新位置而不能恢復(fù)原位，差為零

34、，偏差消除后其輸出將停留在新位置而不能恢復(fù)原位，因而能保持靜差為零。因而能保持靜差為零。單純的積分過(guò)于緩慢，會(huì)使動(dòng)態(tài)品質(zhì)變壞。單純的積分過(guò)于緩慢，會(huì)使動(dòng)態(tài)品質(zhì)變壞。tIPtdteTteKtu0)()(1)()(sTKsGIP11)(比例、微分調(diào)節(jié)器：比例、微分調(diào)節(jié)器：控制規(guī)律（控制算式）控制規(guī)律（控制算式） TD為微分時(shí)間常數(shù)為微分時(shí)間常數(shù) 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)微分環(huán)節(jié)的主要作用：能反應(yīng)微分環(huán)節(jié)的主要作用：能反應(yīng)e(t)的變化趨勢(shì)（變化速率）的變化趨勢(shì)（變化速率）,并并能在能在e(t)的值變的太大之前，在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早期修正的值變的太大之前，在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早期修正信號(hào)，從而加快系統(tǒng)

35、的動(dòng)作速度，減小調(diào)節(jié)時(shí)間，有利于減小信號(hào)，從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減小調(diào)節(jié)時(shí)間，有利于減小超調(diào)，使系統(tǒng)穩(wěn)定并改善動(dòng)態(tài)特性。超調(diào)，使系統(tǒng)穩(wěn)定并改善動(dòng)態(tài)特性。dttdeTteKtuDP)()()(STKsGDP1)(比例、積分、微分調(diào)節(jié)器：比例、積分、微分調(diào)節(jié)器：控制規(guī)律（控制算式）控制規(guī)律（控制算式） 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)模擬模擬PID調(diào)節(jié)器是用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)器是用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)PID控制規(guī)律的（完成相應(yīng)控制規(guī)律的（完成相應(yīng)的運(yùn)算）。對(duì)于微機(jī)過(guò)程控制來(lái)說(shuō)，可以由機(jī)算計(jì)通過(guò)執(zhí)行的運(yùn)算）。對(duì)于微機(jī)過(guò)程控制來(lái)說(shuō)，可以由機(jī)算計(jì)通過(guò)執(zhí)行程序（即用計(jì)算機(jī)軟件）來(lái)實(shí)現(xiàn)。程序（即用計(jì)算機(jī)軟件）來(lái)實(shí)現(xiàn)。 該程序稱為數(shù)字該

36、程序稱為數(shù)字PID控制器控制器。dttdeTtdteTteKtuDtIP)()()(1)()(0STSTKsGDIP11)(微機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)的特點(diǎn)微機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)的特點(diǎn)在模擬控制系統(tǒng)中，以微機(jī)代替模擬調(diào)節(jié)器，就構(gòu)成微機(jī)過(guò)在模擬控制系統(tǒng)中，以微機(jī)代替模擬調(diào)節(jié)器，就構(gòu)成微機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)，模擬調(diào)節(jié)器也由數(shù)字控制器取代，該系統(tǒng)的典程控制系統(tǒng)，模擬調(diào)節(jié)器也由數(shù)字控制器取代，該系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)為型結(jié)構(gòu)為DDC系統(tǒng)。系統(tǒng)。如圖如圖5.2 系統(tǒng)中有數(shù)字量（離散量）、模擬量。稱為系統(tǒng)中有數(shù)字量（離散量）、模擬量。稱為“混合系統(tǒng)混合系統(tǒng)” y(k) y*(t) e(k) u(k) u*(t)均在時(shí)間上不連續(xù)均在時(shí)間

37、上不連續(xù)而而y(t)、u(t)則在時(shí)間上連續(xù)則在時(shí)間上連續(xù)將定時(shí)采樣和階段控制代替連續(xù)檢測(cè)與連續(xù)控制。將定時(shí)采樣和階段控制代替連續(xù)檢測(cè)與連續(xù)控制。 計(jì)算機(jī)只能對(duì)各采樣時(shí)刻的值計(jì)算機(jī)只能對(duì)各采樣時(shí)刻的值e(i)計(jì)算得到計(jì)算得到u (k) 由于前述由于前述PID算式是連續(xù)控制算式，是對(duì)連續(xù)量進(jìn)行計(jì)算的，算式是連續(xù)控制算式，是對(duì)連續(xù)量進(jìn)行計(jì)算的，因此計(jì)算機(jī)不能按它直接進(jìn)行運(yùn)算，只能根據(jù)離散控制算式進(jìn)因此計(jì)算機(jī)不能按它直接進(jìn)行運(yùn)算，只能根據(jù)離散控制算式進(jìn)行運(yùn)算。行運(yùn)算。 T0te(t)e(i+1)e(k)e(i)e(2)e(1)e(0)2T(i+1)TiTkTT為采樣周期，為采樣周期，k為采樣序號(hào)為采

38、樣序號(hào) kT為采樣時(shí)刻（離散時(shí)刻）為采樣時(shí)刻（離散時(shí)刻）也稱為也稱為K時(shí)刻時(shí)刻第第k次采樣值次采樣值y(k T)記為記為y(k)第第k次偏差值次偏差值e(k T)記為記為e(k) 數(shù)字?jǐn)?shù)字PID控制算法控制算法計(jì)算機(jī)能實(shí)現(xiàn)的控制算式是離散控制算式，根據(jù)該算式作為計(jì)算機(jī)能實(shí)現(xiàn)的控制算式是離散控制算式，根據(jù)該算式作為算法進(jìn)行編程，計(jì)算機(jī)執(zhí)行該程序完成對(duì)偏差的相應(yīng)運(yùn)算，實(shí)算法進(jìn)行編程，計(jì)算機(jī)執(zhí)行該程序完成對(duì)偏差的相應(yīng)運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)某種控制規(guī)律，所以數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)實(shí)際上是算法的設(shè)計(jì)。現(xiàn)某種控制規(guī)律，所以數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)實(shí)際上是算法的設(shè)計(jì)。這里采用這里采用PID控制規(guī)律的離散化設(shè)計(jì)方法得到離散控制規(guī)律的離

39、散化設(shè)計(jì)方法得到離散PID控制算控制算式離散的方法有很多，目的是將式離散的方法有很多，目的是將G(s)化為化為G(z)用數(shù)值逼近的方法使用數(shù)值逼近的方法使PID算式離散化：算式離散化：用差分代替微分，用矩形（或梯形）和式代替積分用差分代替微分，用矩形（或梯形）和式代替積分（稱為（稱為差分近似法，即將差分近似法，即將微分方程化成差分方程）微分方程化成差分方程）差分近似法具體過(guò)程如下：差分近似法具體過(guò)程如下： 根據(jù)根據(jù)在采樣時(shí)刻有在采樣時(shí)刻有積分項(xiàng)的離散積分項(xiàng)的離散微分項(xiàng)的離散微分項(xiàng)的離散 得得dttdeTtdteTteKtuDtIP)()()(1)()(0ktDkIPdttdeTtdteTkeK

40、ku)()()(1)()(0kikTietdte00)()()(Tkekedttdekt) 1()()(kiDIPTkekeTTieTkeKku0) 1()()(1)()(式稱為差分方程，是式稱為差分方程，是PIDPID控制規(guī)律的離散化形式，是計(jì)算機(jī)控制規(guī)律的離散化形式，是計(jì)算機(jī)能實(shí)現(xiàn)的控制算式，它是對(duì)離散值能實(shí)現(xiàn)的控制算式，它是對(duì)離散值e(k)e(k)進(jìn)行的進(jìn)行的PIDPID運(yùn)算，用該運(yùn)算，用該式計(jì)算式計(jì)算u(k)(k)只需用各只需用各k k時(shí)刻的時(shí)刻的e(k)e(k)。按式計(jì)算按式計(jì)算u(k)時(shí)，需涉及到過(guò)去所有狀態(tài)時(shí)，需涉及到過(guò)去所有狀態(tài)e(0) e(1)計(jì)算量計(jì)算量大，時(shí)間長(zhǎng)、占用內(nèi)存

41、單元多，為此將式化成遞推形式：大，時(shí)間長(zhǎng)、占用內(nèi)存單元多，為此將式化成遞推形式： 用用式式- -式得：式得：10)2() 1()(1) 1() 1(kiDIPTkekeTTieTkeKku) 2() 1()() 1() 2() 1()2()()1 () 1()(210keakeakeakukeTKTkeTTKKkeTTTTKkukuPDDPPDIP 式及式及式式稱為位置式稱為位置式PIDPID控制算式，因?yàn)樗峁┝藞?zhí)行機(jī)控制算式，因?yàn)樗峁┝藞?zhí)行機(jī)構(gòu)的位置構(gòu)的位置，即它作為控制機(jī)構(gòu)的控制量，對(duì)應(yīng)于執(zhí)行機(jī)構(gòu)在即它作為控制機(jī)構(gòu)的控制量，對(duì)應(yīng)于執(zhí)行機(jī)構(gòu)在kTkT時(shí)刻應(yīng)達(dá)到的位置，若執(zhí)行機(jī)構(gòu)為閥門，相

42、當(dāng)于閥門的開(kāi)度。時(shí)刻應(yīng)達(dá)到的位置，若執(zhí)行機(jī)構(gòu)為閥門，相當(dāng)于閥門的開(kāi)度。 在許多情況下，執(zhí)行機(jī)構(gòu)本身具有累加或記憶功能，如步進(jìn)在許多情況下，執(zhí)行機(jī)構(gòu)本身具有累加或記憶功能，如步進(jìn)電機(jī)，只要給出一個(gè)增量信號(hào)即可在原來(lái)位置上前進(jìn)或后退一電機(jī)，只要給出一個(gè)增量信號(hào)即可在原來(lái)位置上前進(jìn)或后退一步，達(dá)到新的位置，這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)不需控制量的絕對(duì)值而是增步，達(dá)到新的位置，這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)不需控制量的絕對(duì)值而是增量值，這時(shí)可由式導(dǎo)出提供增量的量值，這時(shí)可由式導(dǎo)出提供增量的PID算式：算式： 式為增量式控制算式，它使執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置的變化小，故應(yīng)用式為增量式控制算式，它使執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置的變化小，故應(yīng)用廣泛。廣泛。) 2()

43、1()() 1()()(210keakeakeakkuku PID算法（式、式）的程序?qū)崿F(xiàn)算法（式、式）的程序?qū)崿F(xiàn) 位置式位置式PID數(shù)字控制器的程序流程圖：數(shù)字控制器的程序流程圖： 離線計(jì)算a0 、a1、a2取y(k),求e(k) 計(jì)算a0e(k)、 計(jì)算a1e(k-1)、 計(jì)算a2e(k-2)計(jì)算u(k)：加a0e(k)、減a1e(k-1)、加a2e(k-2)輸出u(k) u(k) u(k-1)、e(k) (k-1) e(k-1) e(k-2)采樣形成偏差采樣形成偏差完成完成PID運(yùn)算運(yùn)算輸出控制量輸出控制量作下次準(zhǔn)備作下次準(zhǔn)備參數(shù)的整定十分重要，整定的好壞直接影響調(diào)節(jié)品質(zhì)。參數(shù)的整定十分

44、重要，整定的好壞直接影響調(diào)節(jié)品質(zhì)。 主要是確定主要是確定KP、 KI、 KD 和采樣周期和采樣周期T。對(duì)結(jié)構(gòu)和控制算式的對(duì)結(jié)構(gòu)和控制算式的形式已經(jīng)確定的控制系統(tǒng)，控制質(zhì)量的好壞取決與參數(shù)的選擇。形式已經(jīng)確定的控制系統(tǒng)，控制質(zhì)量的好壞取決與參數(shù)的選擇。 由于一般的連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程都具有較大的時(shí)間常數(shù)，在大多數(shù)由于一般的連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程都具有較大的時(shí)間常數(shù)，在大多數(shù)情況下，采樣周期與系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)相比小的多（這是情況下，采樣周期與系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)相比小的多（這是PID數(shù)數(shù)字化方法的前提條件），所以數(shù)字字化方法的前提條件），所以數(shù)字PID控制器的參數(shù)整定可以控制器的參數(shù)整定可以利用模擬調(diào)節(jié)器的各種整定方法，并

45、且要合理選擇并調(diào)整利用模擬調(diào)節(jié)器的各種整定方法，并且要合理選擇并調(diào)整T。最后在實(shí)踐中加以檢驗(yàn)與修正。這種準(zhǔn)連續(xù)控制效果可以非常最后在實(shí)踐中加以檢驗(yàn)與修正。這種準(zhǔn)連續(xù)控制效果可以非常接近連續(xù)的接近連續(xù)的PID調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)。采樣周期的選擇采樣周期的選擇選取受到多方面因素的制約：選取受到多方面因素的制約： 香農(nóng)定理香農(nóng)定理 要求要求 2max，即要求即要求T小。小。從控制質(zhì)量上看，要求從控制質(zhì)量上看，要求T小，這樣與連續(xù)系統(tǒng)更接近。小，這樣與連續(xù)系統(tǒng)更接近。從執(zhí)行機(jī)構(gòu)響應(yīng)較慢看，從執(zhí)行機(jī)構(gòu)響應(yīng)較慢看，T不能過(guò)短。不能過(guò)短。從計(jì)算量、計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度、從計(jì)算量、計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度、A/D、D/A轉(zhuǎn)換速度和控制

46、轉(zhuǎn)換速度和控制更多回路等角度考慮，希望更多回路等角度考慮，希望T大。大。它們是矛盾的，因此，實(shí)際選用它們是矛盾的，因此，實(shí)際選用T時(shí)應(yīng)綜合考慮多方面因素。時(shí)應(yīng)綜合考慮多方面因素。按模擬按模擬PID控制參數(shù)整定的方法有二種：理論設(shè)計(jì)法及實(shí)控制參數(shù)整定的方法有二種：理論設(shè)計(jì)法及實(shí)驗(yàn)確定法驗(yàn)確定法理論設(shè)計(jì)法（前提是要有被控對(duì)象準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型）是理論設(shè)計(jì)法（前提是要有被控對(duì)象準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型）是通過(guò)系統(tǒng)綜合的方法予以確定通過(guò)系統(tǒng)綜合的方法予以確定PIDPID調(diào)節(jié)參數(shù)。調(diào)節(jié)參數(shù)。 實(shí)驗(yàn)確定法實(shí)驗(yàn)確定法 常常在一般工業(yè)過(guò)程中很難確定被控對(duì)象常常在一般工業(yè)過(guò)程中很難確定被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，這時(shí)就采用實(shí)驗(yàn)確定法

47、來(lái)確定的數(shù)學(xué)模型，這時(shí)就采用實(shí)驗(yàn)確定法來(lái)確定PID的參數(shù)。的參數(shù)。常采用的實(shí)驗(yàn)方法有：常采用的實(shí)驗(yàn)方法有：A、試湊法試湊法 B、擴(kuò)充臨界比例度法擴(kuò)充臨界比例度法C、擴(kuò)充響應(yīng)曲線法擴(kuò)充響應(yīng)曲線法 D、過(guò)度過(guò)程響應(yīng)法方法過(guò)度過(guò)程響應(yīng)法方法A、試湊法試湊法 試湊法是通過(guò)仿真或?qū)嶋H運(yùn)行，觀察系統(tǒng)對(duì)典型輸入作用的試湊法是通過(guò)仿真或?qū)嶋H運(yùn)行，觀察系統(tǒng)對(duì)典型輸入作用的響應(yīng)曲線，根據(jù)各控制參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的響應(yīng)曲線，根據(jù)各控制參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的影響影響，反復(fù)調(diào)節(jié)試湊，直到，反復(fù)調(diào)節(jié)試湊，直到滿意為止，從而確定滿意為止，從而確定PID參數(shù)。在試湊時(shí)，可以參考參數(shù)。在試湊時(shí)，可以參考PID參數(shù)對(duì)參數(shù)對(duì)控制過(guò)程的影響趨勢(shì)，實(shí)行

48、先比例、后積分、再微分的反復(fù)調(diào)整?？刂七^(guò)程的影響趨勢(shì)，實(shí)行先比例、后積分、再微分的反復(fù)調(diào)整。其具體調(diào)整步驟如下：其具體調(diào)整步驟如下：整定比例部分整定比例部分加入積分環(huán)節(jié)加入積分環(huán)節(jié) 加入微分環(huán)節(jié)加入微分環(huán)節(jié) B、擴(kuò)充臨界比例度法擴(kuò)充臨界比例度法 擴(kuò)充臨界比例度法是模擬控制器使用的臨界比例度法的擴(kuò)充，它用擴(kuò)充臨界比例度法是模擬控制器使用的臨界比例度法的擴(kuò)充，它用來(lái)整定數(shù)字來(lái)整定數(shù)字PID控制器的參數(shù)。其整定步驟如下：控制器的參數(shù)。其整定步驟如下：（1）擇一合適的采樣周期。所謂合適的采樣周期足夠小，此采樣周期）擇一合適的采樣周期。所謂合適的采樣周期足夠小，此采樣周期我們用我們用Tmin表示。表示。

49、 （2）用上述的）用上述的Tmin，僅讓控制器作純比例控制，逐漸增大比例系數(shù)僅讓控制器作純比例控制，逐漸增大比例系數(shù)Kp，直至使系統(tǒng)出現(xiàn)等幅振蕩，記下此時(shí)的比例系數(shù)直至使系統(tǒng)出現(xiàn)等幅振蕩，記下此時(shí)的比例系數(shù)Kr與振蕩周與振蕩周期期Tr。（3）選擇控制度。控制度定義為數(shù)字控制系統(tǒng)誤差平方的積分與對(duì)應(yīng)選擇控制度。控制度定義為數(shù)字控制系統(tǒng)誤差平方的積分與對(duì)應(yīng)的模擬控制系統(tǒng)誤差平方的積分之比。的模擬控制系統(tǒng)誤差平方的積分之比。（4 4）選擇控制度后，按擴(kuò)充臨界比例度法整定計(jì)算公式表求得各參數(shù)。選擇控制度后，按擴(kuò)充臨界比例度法整定計(jì)算公式表求得各參數(shù)。（5）按求得的參數(shù)運(yùn)行，在運(yùn)行中觀察控制效果，用試湊

50、法進(jìn)一步尋按求得的參數(shù)運(yùn)行，在運(yùn)行中觀察控制效果，用試湊法進(jìn)一步尋求更為滿意的數(shù)值。求更為滿意的數(shù)值。 C、擴(kuò)充響應(yīng)曲線法擴(kuò)充響應(yīng)曲線法 擴(kuò)充響應(yīng)曲線法是將模擬控制器響應(yīng)曲線法推廣用來(lái)求數(shù)字?jǐn)U充響應(yīng)曲線法是將模擬控制器響應(yīng)曲線法推廣用來(lái)求數(shù)字PID控控制器參數(shù)，具體步驟如下：制器參數(shù)，具體步驟如下：（1）斷開(kāi)數(shù)字控制器，通過(guò)手動(dòng)給被控對(duì)象一個(gè)階躍輸入信號(hào)。斷開(kāi)數(shù)字控制器，通過(guò)手動(dòng)給被控對(duì)象一個(gè)階躍輸入信號(hào)。（2）用儀表記錄下被控參數(shù)在此階躍輸入作用下的變化過(guò)程曲線，即）用儀表記錄下被控參數(shù)在此階躍輸入作用下的變化過(guò)程曲線，即對(duì)象的階躍響應(yīng)曲線。對(duì)象的階躍響應(yīng)曲線。（3）在對(duì)象的響應(yīng)曲線上，過(guò)拐

51、點(diǎn)在對(duì)象的響應(yīng)曲線上，過(guò)拐點(diǎn)P作切線，求出等效純滯后時(shí)間作切線，求出等效純滯后時(shí)間和和等效時(shí)間常數(shù)等效時(shí)間常數(shù)Tm，并算出它們的比值并算出它們的比值Tm/ 。（4 4）選擇控制度。選擇控制度。（5）根據(jù)所求得的根據(jù)所求得的、Tm和和Tm/ 的值，查的值，查擴(kuò)充響應(yīng)曲線法整定計(jì)算擴(kuò)充響應(yīng)曲線法整定計(jì)算公式公式表，即可求得表，即可求得PID控制器的各參數(shù)?？刂破鞯母鲄?shù)。（6）投入運(yùn)行，觀察控制效果，適當(dāng)修正參數(shù)，直到滿意為止。投入運(yùn)行，觀察控制效果，適當(dāng)修正參數(shù)，直到滿意為止。 利用計(jì)算機(jī)控制的靈活性，人們提出了各種各樣的用以提高利用計(jì)算機(jī)控制的靈活性，人們提出了各種各樣的用以提高控制質(zhì)量的控制

52、質(zhì)量的PID改進(jìn)算法，這些是模擬改進(jìn)算法，這些是模擬PID無(wú)法相比的。無(wú)法相比的。數(shù)字?jǐn)?shù)字PIDPID除了實(shí)現(xiàn)除了實(shí)現(xiàn)PIDPID基本算法外，還可以根據(jù)調(diào)節(jié)中出現(xiàn)的基本算法外，還可以根據(jù)調(diào)節(jié)中出現(xiàn)的問(wèn)題，用程序的手段進(jìn)行修正。問(wèn)題，用程序的手段進(jìn)行修正。根據(jù)控制系統(tǒng)的實(shí)際要求進(jìn)行某些改進(jìn)以改善系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品根據(jù)控制系統(tǒng)的實(shí)際要求進(jìn)行某些改進(jìn)以改善系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)，它不需要增加硬件設(shè)備，僅對(duì)基本算法進(jìn)行某種改進(jìn)，質(zhì)，它不需要增加硬件設(shè)備，僅對(duì)基本算法進(jìn)行某種改進(jìn)，就能達(dá)到改善控制的目的，因此在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中改進(jìn)算就能達(dá)到改善控制的目的，因此在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中改進(jìn)算法應(yīng)用十分廣泛。法應(yīng)用十分廣泛。

53、幾種幾種PID改進(jìn)算法改進(jìn)算法積分分離積分分離PID算法算法 不完全微分不完全微分PID算法算法微分先行微分先行PID算法算法 帶有死區(qū)的帶有死區(qū)的PID算法算法第六章 微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)概述n在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，需要對(duì)大量的過(guò)程參數(shù)進(jìn)行觀測(cè)、在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，需要對(duì)大量的過(guò)程參數(shù)進(jìn)行觀測(cè)、記錄與分析。這就要求對(duì)過(guò)程參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，然后根據(jù)獲得記錄與分析。這就要求對(duì)過(guò)程參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，然后根據(jù)獲得的結(jié)果作出相應(yīng)的處理，以便于人們對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行情況的了解的結(jié)果作出相應(yīng)的處理，以便于人們對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行情況的了解或決策。這就是所謂的數(shù)據(jù)采集與處理，所構(gòu)成的系統(tǒng)也就或決策。

54、這就是所謂的數(shù)據(jù)采集與處理，所構(gòu)成的系統(tǒng)也就是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）。）。 數(shù)據(jù)采集與處理是每個(gè)微機(jī)控制系統(tǒng)都應(yīng)具備的基本功能。數(shù)據(jù)采集與處理是每個(gè)微機(jī)控制系統(tǒng)都應(yīng)具備的基本功能。n設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要需考慮以下幾個(gè)問(wèn)題：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要需考慮以下幾個(gè)問(wèn)題：1）采集的模擬量通道數(shù)：采集的模擬量通道數(shù)：它決定了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案。應(yīng)根據(jù)系它決定了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案。應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)不同的要求來(lái)選擇。統(tǒng)不同的要求來(lái)選擇。2）分辨率和精度：它決定了對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心分辨率和精度：它決定了對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心A/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器的位數(shù)要求。換器的位數(shù)要求。 3）采樣周期采樣周期 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能n

55、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般應(yīng)具有以下幾個(gè)方面的功能：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般應(yīng)具有以下幾個(gè)方面的功能： 1）能完成數(shù)據(jù)采集：）能完成數(shù)據(jù)采集：對(duì)多個(gè)輸入通道輸入的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)信息，能對(duì)多個(gè)輸入通道輸入的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)信息，能夠按順序逐個(gè)檢測(cè)（巡回檢測(cè)），或按指定對(duì)某一個(gè)通道進(jìn)行夠按順序逐個(gè)檢測(cè)（巡回檢測(cè)），或按指定對(duì)某一個(gè)通道進(jìn)行檢測(cè)（選擇檢測(cè)）。檢測(cè)（選擇檢測(cè)）。2）能夠?qū)λ杉臄?shù)據(jù)進(jìn)行檢查和處理。例如有效性檢查、越能夠?qū)λ杉臄?shù)據(jù)進(jìn)行檢查和處理。例如有效性檢查、越限檢查、數(shù)字濾波、線性化、數(shù)字量與工程量轉(zhuǎn)換等。限檢查、數(shù)字濾波、線性化、數(shù)字量與工程量轉(zhuǎn)換等。 3）當(dāng)采集到的數(shù)據(jù)超過(guò)上限值或下限值時(shí)，系統(tǒng)能夠產(chǎn)生聲

56、光當(dāng)采集到的數(shù)據(jù)超過(guò)上限值或下限值時(shí)，系統(tǒng)能夠產(chǎn)生聲光報(bào)警，提示操作者處理。報(bào)警，提示操作者處理。 4）系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，可隨時(shí)接受由鍵盤輸入的命令，以達(dá)到系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，可隨時(shí)接受由鍵盤輸入的命令，以達(dá)到隨時(shí)顯示、打印的目的。隨時(shí)顯示、打印的目的。 5）在系統(tǒng)內(nèi)部能存儲(chǔ)采集數(shù)據(jù)。在系統(tǒng)內(nèi)部能存儲(chǔ)采集數(shù)據(jù)。 6）具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘，它除了能保證系統(tǒng)定時(shí)中斷、確定采集數(shù)據(jù)具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘，它除了能保證系統(tǒng)定時(shí)中斷、確定采集數(shù)據(jù)的周期外，還能為采集數(shù)據(jù)的顯示、打印提供當(dāng)前的時(shí)間和日的周期外，還能為采集數(shù)據(jù)的顯示、打印提供當(dāng)前的時(shí)間和日期的時(shí)間值，作為操作人員對(duì)采集結(jié)果分析的時(shí)間參考。期的時(shí)間值，作為操作人

57、員對(duì)采集結(jié)果分析的時(shí)間參考。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件及軟件結(jié)構(gòu)n數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件基本結(jié)構(gòu)前面已介紹數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件基本結(jié)構(gòu)前面已介紹, , 見(jiàn)圖見(jiàn)圖6.16.1n程序結(jié)構(gòu)取決于采樣周期的控制方式。程序結(jié)構(gòu)取決于采樣周期的控制方式。 CPU執(zhí)行其程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)采集與處理過(guò)程的控制。執(zhí)行其程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)采集與處理過(guò)程的控制。1）利用軟件延時(shí)控制采樣周期：通過(guò)插入）利用軟件延時(shí)控制采樣周期：通過(guò)插入NOP指令或調(diào)用延時(shí)程序，系統(tǒng)可不具備時(shí)鐘。指令或調(diào)用延時(shí)程序，系統(tǒng)可不具備時(shí)鐘。 見(jiàn)圖見(jiàn)圖6.2 2）利用硬件定時(shí)器控制采樣周期：系統(tǒng)應(yīng)具備）利用硬件定時(shí)器控制采樣周期：系統(tǒng)應(yīng)具備時(shí)鐘。見(jiàn)圖時(shí)鐘。見(jiàn)圖6.

58、3數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)舉例這里給出一種基于這里給出一種基于8031單片機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案：?jiǎn)纹瑱C(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案：n擴(kuò)展了擴(kuò)展了2K片外片外RAM，片外片外ROM擴(kuò)展未畫，擴(kuò)展了擴(kuò)展未畫，擴(kuò)展了接口接口373用于輸出通道選擇信號(hào)（通道地址），擴(kuò)用于輸出通道選擇信號(hào)（通道地址），擴(kuò)展了展了ADC0809用于轉(zhuǎn)換并輸入模擬信號(hào)，擴(kuò)展了用于轉(zhuǎn)換并輸入模擬信號(hào)，擴(kuò)展了接口接口8279用于輸出顯示數(shù)據(jù)及輸入鍵盤數(shù)據(jù)。用于輸出顯示數(shù)據(jù)及輸入鍵盤數(shù)據(jù)。 主機(jī)部分原理圖如圖主機(jī)部分原理圖如圖6.4。 通道選擇部分原理圖如圖通道選擇部分原理圖如圖6.5 。n控制程序依據(jù)數(shù)據(jù)輸入采用查詢或中斷方式，控制程序依據(jù)數(shù)據(jù)輸入

59、采用查詢或中斷方式，采樣采樣周期的控制方式編制，可以有多種方案周期的控制方式編制，可以有多種方案。 DDC系統(tǒng)設(shè)計(jì)DDC系統(tǒng)概述n該系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)得出的控制量直接用于調(diào)節(jié)該系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)得出的控制量直接用于調(diào)節(jié)生產(chǎn)過(guò)程中的被控參數(shù)，一般為在線實(shí)時(shí)閉生產(chǎn)過(guò)程中的被控參數(shù)，一般為在線實(shí)時(shí)閉環(huán)控制系統(tǒng)，是工業(yè)生產(chǎn)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中環(huán)控制系統(tǒng)，是工業(yè)生產(chǎn)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中用得最廣泛的一種形式。用得最廣泛的一種形式。n無(wú)論控制對(duì)象如何多樣化，復(fù)雜化，微機(jī)控?zé)o論控制對(duì)象如何多樣化，復(fù)雜化，微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般包括總體方案設(shè)計(jì)、控制算制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般包括總體方案設(shè)計(jì)、控制算法設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試等法設(shè)計(jì)

60、、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試等內(nèi)容。內(nèi)容。 總體方案設(shè)計(jì)n確定控制任務(wù)：熟悉生產(chǎn)工藝流程，了解系統(tǒng)控制要求，確定控制任務(wù)：熟悉生產(chǎn)工藝流程，了解系統(tǒng)控制要求，明確系統(tǒng)任務(wù)與功能指標(biāo)。明確系統(tǒng)任務(wù)與功能指標(biāo)。n考慮系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)。考慮系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)。n確定需檢測(cè)的過(guò)程參量個(gè)數(shù)、需采用的檢測(cè)元件及檢測(cè)確定需檢測(cè)的過(guò)程參量個(gè)數(shù)、需采用的檢測(cè)元件及檢測(cè)精度，確定輸出機(jī)構(gòu)方式、控制回路數(shù)。精度，確定輸出機(jī)構(gòu)方式、控制回路數(shù)。n確定微機(jī)應(yīng)承擔(dān)的任務(wù)及應(yīng)具備的功能，并據(jù)此選擇微確定微機(jī)應(yīng)承擔(dān)的任務(wù)及應(yīng)具備的功能，并據(jù)此選擇微機(jī)。機(jī)。n確定需設(shè)計(jì)哪些輸入輸出通道和配置什么外圍設(shè)備及操確定需設(shè)計(jì)哪些輸入輸出通道和