計算機(jī)控制技術(shù)教案

1、文檔編碼 : CT9Y8S10C8J7 HY10D6Q2Q3D1 ZD3O10Y8G6L3學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載 運算機(jī)把握系統(tǒng)教案 任課老師： 王敘 第 1 頁,共 47 頁學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載 職業(yè)技術(shù)學(xué)校教案（理論教學(xué)用） 章 節(jié) 第 1 次課 2學(xué)時 第 1 章 緒論 1 運算機(jī)把握系統(tǒng)概述 2 運算機(jī)把握系統(tǒng)的組成及分類 3 運算機(jī)把握爭論的課題與進(jìn)展方向 1 運算機(jī)把握系統(tǒng)的組成及分類 1. 把握運算機(jī)把握系統(tǒng)的基本概念 2. 把握運算機(jī)把握系統(tǒng)的組成與分類 3. 明白運算機(jī)把握爭論的課題與進(jìn)展方向 教學(xué)思路： 講授為主,對開環(huán)系統(tǒng),閉環(huán)把握系統(tǒng)進(jìn)行實例介紹,與現(xiàn)實生活中的 把握系統(tǒng)

2、緊密聯(lián)系起來；水溫把握,鍋爐把握 板書設(shè)計： 在進(jìn)行多媒體教學(xué),可適當(dāng)在黑板對重點內(nèi)容進(jìn)行強(qiáng)調(diào)和分析 講授主要內(nèi) 容 重 點 難 點 要 求 掌 握 知 識 點 和 分 析 方法 授課思路,采 用 的 教 學(xué) 方 法 和 輔 助 手 段 , 板 書 設(shè) 計,重點如何 突出,難點如 何解決,師生 互動等 作業(yè)布置 重點突出及難點解決 ：上課開頭指出本次課的學(xué)習(xí)要求和任務(wù),然后講授相關(guān)的知 識點,讓同學(xué)聯(lián)想日常生活中常見的把握系統(tǒng),下課前再次總結(jié)本次課的學(xué)習(xí)內(nèi)容 及重點難點,通過布置課后作業(yè)來進(jìn)一步鞏固學(xué)習(xí)成效； 師生互動 ：老師列舉生活中的典型的運算機(jī)把握系統(tǒng) 1. 運算機(jī)把握系統(tǒng)的硬件； 2.

3、 過程通道的含義及分類； 主 要 1. 見相關(guān)書籍或者報刊 網(wǎng)2. 絡(luò) 參考資料 3. 雜志和教學(xué)參考書 備注 第 2 頁,共 47 頁學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載 1.1 運算機(jī)把握系統(tǒng)概述 運算機(jī)把握,是關(guān)于將運算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn),國防等行業(yè)自動把握的一 門綜合性學(xué)科與技術(shù)； 運算機(jī)把握是以運算機(jī),自動把握理論,自動把握工程,電子學(xué)和自動化外表為 基礎(chǔ)的綜合學(xué)科； 運算機(jī)把握系統(tǒng)簡潔地說就是以運算機(jī)替代了原模擬把握系統(tǒng)的把握器（把握儀 表）組成的自動把握系統(tǒng)；但是這種取代決不是一種簡潔的替代而是一種升華； 運算機(jī)把握系統(tǒng)產(chǎn)生的緣由 隨著科學(xué)的進(jìn)展,技術(shù)的進(jìn)步和對把握的要求的提 高,把握對象越

4、來越復(fù)雜多樣, 使把握系統(tǒng)的把握越來越復(fù)雜,顯現(xiàn)了多輸入多 輸出的多變量系統(tǒng),非線性系統(tǒng) 把握,時變和分布參數(shù)把握系統(tǒng)；對于這些系統(tǒng),使用常規(guī)的把握方法和手段實現(xiàn) 是特別困難的,因此,電子運算機(jī)特別是微型運算 機(jī)的顯現(xiàn)并應(yīng)用于自動把握領(lǐng)域, 使自動把握水平產(chǎn)生了龐大的飛躍； 1. 開環(huán)把握系統(tǒng) 如圖 所示的系統(tǒng)為開環(huán)把握系統(tǒng), 所謂開環(huán)把握系統(tǒng)是指把握器依據(jù)先驗的把握 方案對對象或系統(tǒng)進(jìn)行把握,使被把握的對象或系統(tǒng)能夠依據(jù)商定來運動或變化； 設(shè)定值 把握器 被控對象 被控參數(shù) 圖 1. 1 開環(huán)把握系統(tǒng)框圖 2 閉環(huán)把握系統(tǒng) 閉環(huán)把握系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖 1.2 所示, 很明顯閉環(huán)把握系統(tǒng)較開環(huán)把握

5、系統(tǒng)增加了一個 比較環(huán)節(jié)和一個來自被控參數(shù)的反饋信號； 設(shè)定值 把握器 被控對象 被控參數(shù) + -本章教案 圖 閉環(huán)把握系統(tǒng)框圖 第 3 頁,共 47 頁學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載 本章教案 3 運算機(jī)把握系統(tǒng) 在上述的開,閉環(huán)把握系統(tǒng)中都少不了把握器這樣一個環(huán)節(jié)；如用運算機(jī)替代了系 統(tǒng)中的把握器這樣就形成了運算機(jī)把握系統(tǒng)；由于運算機(jī)處理的是數(shù)字信號,而自 然界中的信號又都是模擬信號,運算機(jī)要替代原模擬調(diào)劑器必需完成模擬量到數(shù)字 量的轉(zhuǎn)換（ A/D ）和數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換（ D/A ）,如圖 所示； + -把握器 D/A 對象 A/D 運算機(jī) 圖 運算機(jī)把握系統(tǒng)基本框圖（閉環(huán)） 第 4 頁,共 4

6、7 頁學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載 運算機(jī)把握系統(tǒng)的把握過程 運算機(jī)把握系統(tǒng)的把握過程可簡潔地歸納為三個過程： （ 1）信息的獵取 運算機(jī)可以通過運算機(jī)的外部設(shè)備獵取被控對象的實時信息和 人的指令性信息； （ 2）信息的處理 運算機(jī)可依據(jù)預(yù)先編好的程序?qū)耐庠O(shè)獵取 的信息進(jìn)行處理； （ 3）信息的輸出 運算機(jī)將最終處理完的信息通過外部設(shè)備將這些信號送到把握對 象,通過顯示,記 錄或打印等操作輸出其處理或獵取信息的情形； 運算機(jī)把握系統(tǒng)的組成 在運算機(jī)把握系統(tǒng)中包括了硬件和軟件兩大部分； 硬件是由運算機(jī)主機(jī),接口電路,外部設(shè)備組成,是運算機(jī)把握系統(tǒng)的基礎(chǔ)； 軟件是安裝在運算機(jī)主機(jī)中的程序,它能夠完成對其

7、接口和外部設(shè)備的把握,完成 對信息的處理,它包含有愛護(hù)運算機(jī)主機(jī)工作的系統(tǒng)軟件和為完成把握而進(jìn)行信息 處理的應(yīng)用軟件的兩大部分,軟件是運算機(jī)把握系統(tǒng)的關(guān)鍵； 運算機(jī)把握系統(tǒng)的硬件組成典型的運算機(jī)把握系統(tǒng)的硬件主要包括：運算機(jī)主機(jī),過程把握通道,操作把握臺 和常用的外設(shè),如圖 所示；應(yīng)當(dāng)指出的是,隨著運算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速進(jìn)展,網(wǎng) 絡(luò)設(shè)備也成為運算機(jī)把握系統(tǒng)硬件不行少的一部分； 控 本章教案 CPU A/D 制 對 D/A 象 （ MEM D/I 系 統(tǒng) ） D/O 主機(jī) 過程把握通 道 操作臺（通訊） 圖典型的運算機(jī)把握系統(tǒng)的硬件組成框圖 1. 主機(jī) 主機(jī)是指我們用于把握的運算機(jī),它主要由 整個

8、系統(tǒng)的核心； CPU,儲備器和接口三大部分組成,是 目前使用的主機(jī)有：單片機(jī), PLC,工業(yè) PC 等； 它主要完成數(shù)據(jù)和程序的存取,程序的執(zhí)行,把握外部設(shè)備和過程通道中的設(shè)備的 工作,實現(xiàn)對被控對象的把握,實現(xiàn)人機(jī)對話和網(wǎng)絡(luò)通信； 第 5 頁,共 47 頁學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載 由于 CPU 技術(shù)的進(jìn)展和廣泛應(yīng)用及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)展和廣泛應(yīng)用,主機(jī)仍要完成對一 些含 CPU 設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的把握； 2 過程把握通道 過程把握通道是被控對象與主機(jī)進(jìn)行信息交換的通道,依據(jù)信號的方向和形式,過 程把握通道又可分為： （ 1）模擬量輸入通道 完成過程和被控對象送往主機(jī)的模擬信號的轉(zhuǎn)換,使之成為 運算機(jī)能夠

9、接收的標(biāo)準(zhǔn) 數(shù)字信號； （ 2）模擬量輸出通道 目前,大多數(shù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)仍只能接收模擬信號,而運算機(jī)運算 決策的最終結(jié)果是數(shù)字 信號；通過模擬量輸出通道完成對數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量并且保持； （ 3）數(shù)字量輸入通道 數(shù)字量的輸入通道是把過程和被控對象的開關(guān)量或通過傳感 器已轉(zhuǎn)換的數(shù)字量以并 行或串行的方式轉(zhuǎn)入運算機(jī)； （ 4）數(shù)字量輸出通道 數(shù)字量輸出通道是將運算機(jī)運算,決策之后的數(shù)字信號以串 行或并行的方式輸出給 被控對象或外部設(shè)備,應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是數(shù)字量輸出通道輸出的信號有時是直接驅(qū)動外 部設(shè)備,其功率和阻抗的匹配是應(yīng)當(dāng)特別留意的； 3. 操作把握臺 操作把握臺是運算機(jī)把握系統(tǒng)人機(jī)交互的關(guān)鍵設(shè)備,通過

10、操作把握 臺,操作人員可 以準(zhǔn)時明白被控過程的運行狀態(tài),運行參數(shù)；對把握系統(tǒng)發(fā)出各種把握的操作命令, 并且通過操作把握臺仍可以修改把握方案和程序,操作把握臺一般應(yīng)包括： （ 1）信息的顯示 （ 2）信息的記錄 （ 3）工作方式狀態(tài)的選擇 （ 4）信息輸入 4. 通訊設(shè)備 隨著信息技術(shù)的進(jìn)展和網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用及自動化的普及,通信已經(jīng)變得無所不在； 現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)過程的規(guī)模也越來越大；企業(yè)信息化的需求也要求生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù) 能夠?qū)崟r的上傳到企業(yè)信息治理系統(tǒng)；運算機(jī)把握系統(tǒng)作為網(wǎng)絡(luò)上的一個結(jié)點的方 案已經(jīng)被廣泛接受；通訊設(shè)備已成為運算機(jī)硬件的一個重要部分；這些設(shè)備可以完 成運算機(jī)把握系統(tǒng)的信息交換； 1

11、.2.3 運算機(jī)把握系統(tǒng)的軟件組成 對于運算機(jī)把握系統(tǒng)來講,除了硬件之外,仍必需有軟件；把握系統(tǒng)的功能和性能 在很大程度上依靠于軟件水平的高低 . 所謂軟件是指完成各種功能的運算機(jī)程序的總和,它分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大 部分； 1 系統(tǒng)軟件 系統(tǒng)軟件是愛護(hù)運算機(jī)運行操作的基礎(chǔ),是用于治理,調(diào)度,操作運 算機(jī)的各種資 源,實現(xiàn)對系統(tǒng)監(jiān)控與診斷,供應(yīng)各種開發(fā)支持的程序；這些系統(tǒng)軟件包括：操作 系統(tǒng),監(jiān)控治理程序,故障診斷程序,各種運算機(jī)語言及說明,編譯工具；系統(tǒng)軟 件一般由供應(yīng)商供應(yīng)或?qū)I(yè)人員開發(fā),用戶不需自己設(shè)計開發(fā)； 第 6 頁,共 47 頁學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載 2 應(yīng)用軟件 應(yīng)用軟件是用戶

12、依據(jù)把握對象,把握要求,為實現(xiàn)高效,牢靠,靈敏的把握而自行 編譯的各種程序；它們包括：數(shù)據(jù)采集,數(shù)字濾波,標(biāo)度變換,鍵盤的處理,過程 把握算法,輸出與把握等程序； 用于應(yīng)用軟件開發(fā)的程序設(shè)計語言,一般有：匯編, C# , C+ , VB , VC 等； 目 前也有一些特地用于把握的引用組態(tài)軟件,這些軟件功能強(qiáng),使用便利,組態(tài)靈敏, 具有很強(qiáng)的應(yīng)用前景； 運算機(jī)把握系統(tǒng)的分類在生產(chǎn)過程中,依據(jù)被控對象的特點和把握功能,運算機(jī) 把握系統(tǒng)有各種各樣的結(jié) 構(gòu)和形式,按運算機(jī)參加的形式,可以分為開環(huán)和閉環(huán)把握系統(tǒng)；按接受的把握方 案,又分為程序和次序把握,常規(guī)把握,高級把握（最優(yōu),自適應(yīng),估計,非線性

13、等）,智能把握（ FUZZY 把握,專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等） ； 運算機(jī)把握系統(tǒng)的分類不是嚴(yán)格的依據(jù)其結(jié)構(gòu)或者功能進(jìn)行分類的；運算機(jī)把握系 統(tǒng)的分類,是依據(jù)運算機(jī)把握系統(tǒng)的進(jìn)展歷史和在實際應(yīng)用中的狀態(tài)并參考以往的 教材進(jìn)行分類的；一般分為：操作指導(dǎo)把握系統(tǒng),直接數(shù)字把握系統(tǒng),監(jiān)督把握系 統(tǒng),集散把握系統(tǒng),現(xiàn)場總線把握系統(tǒng)和運算機(jī)集成制造系統(tǒng)六大類 1. 操作指導(dǎo)系統(tǒng)（ Operation Guide Control ） 操作指導(dǎo)系統(tǒng)是基于生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)直接采集的非在線的閉環(huán)把握系統(tǒng),如圖 1-6 所 示： 運算機(jī)通過數(shù)據(jù)輸入通道對生產(chǎn)過程各項參數(shù)進(jìn)行采集,依據(jù)工藝和生產(chǎn)的 需求進(jìn) 行最優(yōu)化運算,運

14、算出優(yōu)化的操作條件和參數(shù),利用其輸出設(shè)備,將其結(jié) 果顯示或 打??；操作人員依據(jù)運算機(jī)供應(yīng)的結(jié)果轉(zhuǎn)變把握器的參數(shù)或設(shè)定值,實 現(xiàn)對生產(chǎn)過 程的把握,這屬于運算機(jī)離線最優(yōu)把握的一種形式； 該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡 潔,把握安全,靈敏,由于人的介入使該系統(tǒng)可以應(yīng)用于一些復(fù)雜的 不便由運算機(jī)進(jìn)行直接把握的場合； 計 數(shù) 生 據(jù) 產(chǎn) 算 采 過 集 機(jī) 程 輸 人 控 出 制 設(shè) 器 備 （ 1）操作指導(dǎo)系統(tǒng)（ Operation Guide Control ） 第 7 頁,共 47 頁學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載 運算機(jī)通過數(shù)據(jù)輸入通道對生產(chǎn)過程各項參數(shù)進(jìn)行采集,依據(jù)工藝和生產(chǎn)的需求進(jìn) 行最優(yōu)化運算,運算出優(yōu)化的操作條件

15、和參數(shù),利用其輸出設(shè)備,將其結(jié)果顯示或 打??；操作人員依據(jù)運算機(jī)供應(yīng)的結(jié)果轉(zhuǎn)變把握器的參數(shù)或設(shè)定值,實現(xiàn)對生產(chǎn)過 程的把握,這屬于運算機(jī)離線最優(yōu)把握的一種形式； 該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡潔,把握安 全,靈敏,由于人的介入使該系統(tǒng)可以應(yīng)用于一些復(fù)雜的 不便由運算機(jī)進(jìn)行直接 把握的場合； 2. 直接數(shù)字把握系統(tǒng)（ Direct Digital Control ） 直接數(shù)字系統(tǒng)是運算機(jī)把握系統(tǒng)的最基本形式,也是應(yīng)用最多的一類運算機(jī)把握系 統(tǒng)；其一般結(jié)構(gòu)如圖 1-7 所示： 備 道 操 計 過 生 程 作 產(chǎn) 算 臺 控 過 機(jī) 級 制 程 處 通 理 設(shè) 圖 1-7 直接數(shù)字把握系統(tǒng) 第 8 頁,共 47 頁學(xué)

16、習(xí)好資料 歡迎下載 3. 運算機(jī)監(jiān)督把握系統(tǒng)（ Supervisory Computer Control ） 運算機(jī)監(jiān)督把握系統(tǒng)是一種兩級的運算機(jī)把握系統(tǒng)；如圖 1-8 所示 ： 輸入通道 生 SCC 輸 數(shù) 字 （ 或 模 產(chǎn) 過 運算機(jī) 程 出 通 擬）把握器 道 圖 1-8 運算機(jī)監(jiān)督把握系統(tǒng) 該類系統(tǒng)類似運算機(jī)操作指導(dǎo)把握系統(tǒng)；它的區(qū)分是 SCC 運算機(jī)輸出不通過人去改 變,而直接把握把握器,轉(zhuǎn)變把握的設(shè)定值或參數(shù),完成對生產(chǎn)過程的把握； SCC 運算機(jī)可以利用有效的資源去完成生產(chǎn)過程把握的參數(shù)優(yōu)化,和諧各直接把握回路 的工作,而不直接參加直接的把握,所以運算機(jī)監(jiān)督把握系統(tǒng)是安全性牢靠

17、性較高 的一類運算機(jī)把握系統(tǒng),同時又是運算機(jī)集散系統(tǒng)的最初,最基本的模式； 4. 集散把握系統(tǒng)（ Distributed Control ） 集散把握系統(tǒng)又稱為分布把握系統(tǒng)；該系統(tǒng)接受分散把握,集中操作,分級治理, 分而自治,綜合和諧形成具有層次化體系結(jié)構(gòu)的分級分布式把握,一般分為四級, 如：過程把握級,把握治理級,生產(chǎn)治理級和經(jīng)營治理級； 過程把握級是集散把握的基礎(chǔ),用于直接把握生產(chǎn)過程,在這級參加直接把握的可 以是運算機(jī)也可以是 PLC 或?qū)Ｓ玫臄?shù)字把握器, 完成對現(xiàn)場設(shè)備的直接監(jiān)測和把握, 由于生產(chǎn)過程的把握分別由獨立的把握器進(jìn)行把握,使把握器故障引起分散,局部 的故障不會影響整個系統(tǒng)的

18、工作,提高了系統(tǒng)工作的牢靠性； 5. 現(xiàn)場總線把握系統(tǒng)（ Field Bus Control System ） 現(xiàn)場總線把握系統(tǒng)是 20 世紀(jì) 90 歲月興起的快速得以應(yīng)用的新型運算機(jī)把握系統(tǒng), 已廣泛的應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)過程自動化領(lǐng)域,現(xiàn)場總線把握系統(tǒng)是利用現(xiàn)場總線將各 智能現(xiàn)場設(shè)備,各級運算機(jī)和自動化設(shè)備互聯(lián),形成了一個數(shù)字式全分散雙向串行 傳輸,多分支結(jié)構(gòu)和多點通信的通信網(wǎng)絡(luò)； 在現(xiàn)場總線把握系統(tǒng)中,生產(chǎn)過程現(xiàn)場的各種外表,變送器,執(zhí)行機(jī)構(gòu)把握器都配 有分級處理器, 屬智能現(xiàn)場設(shè)備； 現(xiàn)場總線可以直接連接其它的局域網(wǎng), 甚至 Internet ； 可構(gòu)成不同層次的復(fù)雜把握網(wǎng)絡(luò),它已經(jīng)成為今后

19、工業(yè)把握體系結(jié)構(gòu)進(jìn)展的方向之 一； 第 9 頁,共 47 頁學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載 6. 運算機(jī)集成制造系統(tǒng)（ CIMS ） 運算機(jī)集成制造的概念是在 70 歲月美國的一名叫哈靈頓提出的,隨著運算機(jī)和信息 技術(shù)的進(jìn)展最終得以實施；運算機(jī)集成制造原本是將工業(yè)生產(chǎn)的全過程集成由運算 機(jī)網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)在統(tǒng)一模式進(jìn)行,包括從設(shè)計,工藝,加工制造到產(chǎn)品的檢驗出廠一 體化的模式； 隨著現(xiàn)代市場的需求和企業(yè)模式的現(xiàn)代化運算機(jī)集成制造已經(jīng)將制造集成轉(zhuǎn)換為信 息集成,并融入了企業(yè)的全面治理和市場營銷； CIMS 是一項寵大的系統(tǒng)工程,它需要有很多基礎(chǔ)的應(yīng)用平臺的支持,它實現(xiàn)的是企 業(yè)物流,資金流和信息流的統(tǒng)一；由于其

20、涉及面廣,應(yīng)用存在的困難較多,所以許 多 CIMS 工程在規(guī)劃實話中都提出了整體規(guī)劃分步實施的策略； 盡管目前 CIMS 工程 在企業(yè)的推廣存在很多困難,但是它的確使企業(yè)真正走向現(xiàn)代化的方向； 第 10 頁,共 47 頁學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載 職業(yè)技術(shù)學(xué)校教案（理論教學(xué)用） 章 節(jié) 第 2 章運算機(jī)把握系統(tǒng)中的檢測設(shè)備和執(zhí)行機(jī)構(gòu) 第 2 次課 4學(xué)時 講授主要內(nèi) 1. 傳感器和變送器 2. 過程把握中常用的執(zhí)行器 容 3. 運動把握中常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu) 重 點 1. 傳感器和變送器原理； 難 點 2. 步進(jìn)電動機(jī)； 要 求 掌 握 知 1. 傳感器和變送器原理； 識 點 和 分 析 2. 把握傳動機(jī)

21、構(gòu)的原理； 方法 授課思路,采 用 的 教 學(xué) 方 教學(xué)思路： 本章內(nèi)容掩蓋面廣,涉及把握領(lǐng)域的前向通道和后向通道,傳感器及變 法 和 輔 助 手 送器原理,執(zhí)行機(jī)構(gòu)等多個學(xué)科；因此只要求同學(xué)把握正確的分析方法； 段 , 板 書 設(shè) 教學(xué)幫忙手段： 多媒體教學(xué),視頻動畫播放等 計,重點如何 板書設(shè)計： 在進(jìn)行多媒體教學(xué),可適當(dāng)在黑板對重點內(nèi)容進(jìn)行強(qiáng)調(diào)和分析 突出,難點如 重點突出及難點解決 ：實例介紹 何解決,師生 師生互動 ：老師和同學(xué)共同舉出在實際中的例子； 互動等 作業(yè)布置 1. 電動機(jī),流量計,伺服系統(tǒng)等等； 2. 舉出在實際中利用上述元件設(shè)備的例子； 主 要 1. 見相關(guān)書籍或者報刊

22、 2. 網(wǎng)絡(luò) 參考資料 3. 雜志和教學(xué)參考書 備注 第 11 頁,共 47 頁學(xué)習(xí)好資料 圖 1 歡迎下載 鍋爐水溫把握系統(tǒng) 2.1 傳感器和變送器 傳感器是能感受規(guī)定的被測量并依據(jù)確定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝 置；傳感器的輸出信號有多種形式,如電壓,電流,頻率,脈沖等,輸出信號的形 式由傳感器的原理確定； 變送器在把握系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用,它將工藝變量 如溫度,壓力,流量, 液位,成份等 和電,氣信號 如電流,電壓,頻率,氣壓信號等 轉(zhuǎn)換成該系統(tǒng)統(tǒng)一 的標(biāo)準(zhǔn)信號；因此,變送器的性能,精度等指標(biāo)對把握系統(tǒng)影響重大； 2.1 傳感器和變送器 信號傳輸及供電的四線制與兩線制變送器安裝

23、在現(xiàn)場,它的氣源或電源從把握室送來,而輸出信號送到把握室；氣 動變送器用兩根氣動管線分別傳送氣源和輸出信號； 電動模擬式變送器接受二線制或四線制傳輸電源和輸出信號； 本章教案 第 12 頁,共 47 頁學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載 HART 協(xié)議 智能式變送器接受雙向全數(shù)字量傳輸信號,即現(xiàn)場總線通訊方式；目前廣泛接受一 種過渡方式,即在一條通訊電纜中同時傳輸 420mA 電流信號和數(shù)字信號,這種方 式稱為 HART 協(xié)議通訊方式；智能式變送器的電源也由通信電纜傳輸； 壓力檢測及變送 液注式壓力檢測 ：依據(jù)流體靜力學(xué)原理, 把被測壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度來實現(xiàn)測量的； U 型管壓力計,單管壓力計,補(bǔ)償微壓計等

24、； 結(jié)構(gòu)簡潔,使用便利,但其精度受工作液的毛細(xì)管作用,密度及視差等因素的影響； 一般用于測量較低壓力,真空度或壓力差； 彈性式壓力檢測 ：依據(jù)彈性元件受力變形原理,將被測壓力轉(zhuǎn)換成位移來實現(xiàn)壓力 測量；主要有彈簧管,膜片和波紋管等 負(fù)荷式壓力檢測 鐘罩式； ：利用靜壓平穩(wěn)原理進(jìn)行壓力測量；典型外表：活塞式,浮球式和 普遍用作標(biāo)準(zhǔn)儀器對壓力外表進(jìn)行標(biāo)定； 電氣式壓力檢測 ：利用靈敏元件將被測壓力轉(zhuǎn)換成各種電量, 如電阻, 電感, 電容, 電位差等；具有較好的動態(tài)響應(yīng),特性量程范疇大,線形好,便于進(jìn)行壓力的自動 把握； 其它壓力檢測方法 ： 彈振式壓力計,壓磁式壓力計； 差動平板式電容傳感器結(jié)構(gòu)圖

25、 第 13 頁,共 47 頁學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載 測量部分的作用是通過電容式壓力傳感器及相關(guān)電路把被測差壓 . p 成比例的轉(zhuǎn) 換成為差動電流信號 Id； /電流轉(zhuǎn)換電路比例的轉(zhuǎn)換成差動電流信號 Id, 差動電容的相對變化量再通過電容 經(jīng)放大后轉(zhuǎn)換成 420mA 輸出電流； 測量部分的作用是通過電容式壓力傳感器及相關(guān)電路把被測差壓 . p 成比例的轉(zhuǎn) 換成為差動電流信號 Id； 差動電容的相對變化量再通過電容 /電流轉(zhuǎn)換電路比例的轉(zhuǎn)換成差動電流信號 Id, 經(jīng)放大后轉(zhuǎn)換成 420mA 輸出電流； 第 14 頁,共 47 頁學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載 測溫方法分類 接觸式測量：基于物體的熱交換原理設(shè)計

26、而成； 優(yōu)點：較直觀,牢靠,系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 相對簡潔,測量精確度高； 缺點：測溫有較大滯后,在接觸過程中易破壞被測對 象的溫度場分布,從而造成測 量誤差,不能測量移動或太小的物體；測溫上限受 到溫度計材料的限制,故所測溫 度不能太高； 接觸式測量主要外表： 基于物體受熱膨脹原理制成 的膨脹式溫度檢測外表； 基于密閉容器內(nèi)工作介質(zhì)隨溫度上升而壓力上升的性質(zhì)制成的壓力式溫度檢測儀 表； 基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體電阻隨溫度變化而變化的熱電阻溫度檢測外表 基于熱電效應(yīng)的熱電偶溫度檢測外表； 第 15 頁,共 47 頁學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載 基于熱電效應(yīng)的熱電偶溫度檢測外表； 非接觸測量 基于物體的熱輻射特性與溫度之間

27、的對應(yīng)關(guān)系而設(shè)計的； 優(yōu)點 :測溫范疇廣,測溫過程中不破壞被測對象的溫度場分布；能測量運動物體；測 溫響應(yīng)速度快； 缺點：所測溫度受物體發(fā)射率,中間介質(zhì)和測溫距離的影響； 主要外表：輻射溫度計,光學(xué)高溫計,光電高溫計,比色溫度計等； 其他測量技術(shù)：光纖測溫技術(shù),集成溫度傳感器測溫技術(shù)等 工業(yè)上常用的 已標(biāo)準(zhǔn)化 熱電偶有：鉑銠 30- 鉑銠 6 熱電偶 分度號為 B ,鉑銠 10-鉑 熱電偶 分度號為 S,鎳鉻 -鎳硅 鎳鉻 -鎳鋁 熱電偶 分度號為 K 等； 引言：先看一個試驗 熱電偶工作原理演示 熱電極 A 熱電極 B 左端稱為： 測 量 端 （ 工 作 端 , 熱 右 端 稱 為 ： 自由

28、 端 （參考端, 冷 端） 端） 結(jié)論：當(dāng)兩個結(jié)點溫度不相同時,回路中將產(chǎn)生電動勢； 熱電偶測溫原理 熱電偶溫度計利用不同導(dǎo)體或半導(dǎo)體的熱電效應(yīng)來測溫的 熱電偶：兩種不同的金屬 A 和 B 構(gòu)成閉合回路 當(dāng)兩個接觸端 T T0 時,回路中會產(chǎn)生熱電勢 熱電勢由兩種材料的接觸電勢和單一材料的溫差電勢預(yù)備 第 16 頁,共 47 頁學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載 接觸電勢 e T kT ln N A T dT eNB k 玻耳茲曼常數(shù)； T 接觸面的確定溫度； e 單位電荷量； NA 金屬電極 A 的自由電子密度 NB 金屬電極 B 的自由電子密度 溫差電勢 （湯姆遜電勢） eA T,T0 T 0 湯姆遜系

29、數(shù),它表示溫度為 1時所產(chǎn)生的電動勢值, 它與材料的性質(zhì)有關(guān)； EAB T ,T0 eAB T eA T ,T0 eAB T0 eB T, T0 eAB T eAB T0 eA T ,T0 eB T ,T0 k e T T0 ln NN B A T 0 T A B dt 第 17 頁,共 47 頁學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載 結(jié)論 1）熱電極 A 和 B 為同一種材料時, NA=NB, A= B,就 EABT, T0=0 ； 2）如熱電偶兩端處于同一溫度下, T=T0 , 就 EABT, T0=0 ； 3）熱電勢存在必需具備兩個條件： 一,兩種不同的金屬材料組成熱電偶, 二,它的兩端存在溫差； E T

30、,T 0 e T T A B dt e T0 T0 A B dt 0T f T f T0 熱電勢是 T 和 T0 的溫度函數(shù)的差,而不是溫度的函數(shù)； 當(dāng) T0=0 時, f T0=0 就有： EAB T ,T0 f T E 與 T 之間有唯獨對應(yīng)的單值函數(shù)關(guān)系, 因此就可以用測量到的熱電勢 E 來得到對應(yīng)的溫度值 T, 熱電偶熱電勢的大小,只是與導(dǎo)體 A 和 B 的材料有關(guān), 與冷熱端的溫度有關(guān),與導(dǎo)體的粗瘦長短及兩導(dǎo)體接觸面積無關(guān)； 第 18 頁,共 47 頁學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載 熱電阻測溫原理 熱電阻溫度計是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化的性質(zhì)來測量溫度的 當(dāng)溫度上升時,雖然自由電子數(shù)

31、目基本不變（當(dāng)溫度變化范疇不是很大時） ,但 每個自由電子的動能將增加,因而在確定的電場作用下,要使這些雜亂無章的電子 作定向運動就會遇到更大的阻力,導(dǎo)致金屬電阻值隨溫度的上升而增加 熱電阻引線的功能是使感溫元件能與外部測量線路相連接；熱電阻引線對測量結(jié)果 有較大的影響,現(xiàn)在常用的引線方式有兩線制,三線制和四線制三種； 熱電阻傳 感器是把由溫度變化所引起導(dǎo)體電阻值的變化,通過測量電路轉(zhuǎn)換成電壓 （毫伏）信號,然后再顯示被記錄的溫度； 熱電阻的測量電路通常接受不平穩(wěn)電橋來轉(zhuǎn)換,熱電阻在工業(yè)測量橋路中的接法常 接受兩線制和三線制兩種 熱電阻兩 為 了 消 線測量橋 除 和 減 路 小 引 線 1

32、電阻 電 阻 的 體 影響,采 2 引出 線 常用的熱電阻 鉑熱電阻：鉑材料的優(yōu)點是：物理,化學(xué)性能穩(wěn)固,抗氧化才能強(qiáng),并且有 較寬的測量范疇； 鉑熱電阻的阻值與溫度間對應(yīng)的特性曲線如下： 鉑熱電阻 （ 1200以下） 當(dāng) -200 t0時 Rt=R01+At+Bt2+Ct-100t3 當(dāng) 0 t 850時 Rt=R01+At+Bt2 Rt 溫度為 t時鉑熱電阻的阻值； R0 溫度為 0時鉑熱電阻的阻值； A ,B,C 溫度系數(shù), 它們的數(shù)值分別為 10-3（ 1/）, 10-7 （ 1/ 2）, 10-12（1/ 4）； 銅熱電阻 -50150 （ 1）在上述使用溫度范疇內(nèi),阻值與溫度的關(guān)系

33、幾乎成線性關(guān)系,即可近似表示為 Rt=R01+ t 式中 電阻溫度系數(shù) , =4.254.28/ （ 2）電阻溫度系數(shù)比鉑高,而電阻率比鉑低； （ 3）簡潔提純,加工性能好,價格廉價； （ 4）易氧化,不宜在腐濁介質(zhì)或高溫下工作； 第 19 頁,共 47 頁學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載 3 多軸步進(jìn)電機(jī)把握技術(shù) 數(shù)控機(jī)床的驅(qū)動元件常常是步進(jìn)電機(jī)；步進(jìn)電機(jī)是電機(jī)類中比較特別的一種, 它是靠脈沖來驅(qū)動的； 靠步進(jìn)電機(jī)來驅(qū)動的數(shù)控系統(tǒng)的工作站或刀具總移動步數(shù)預(yù)備于指令脈沖的總 數(shù),而刀具移動的速度就取決于指令脈沖的頻率； 步進(jìn)電機(jī)不是連續(xù)的變化,而是跳動的,離散的； 步進(jìn)電機(jī)：脈沖電機(jī),給一個脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一下

34、；它是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換為 角位移的機(jī)電式數(shù)模（ D A ）轉(zhuǎn)換器； 3.1 步進(jìn)電機(jī)的工作原理 3.2 步進(jìn)電機(jī)把握接口及輸出字表 3.3 步進(jìn)電機(jī)把握程序 3.4 數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計舉例 三軸步進(jìn)電機(jī)把握 3.1 步進(jìn)電機(jī)的工作原理 （ 1）步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)：一句話,內(nèi)轉(zhuǎn)子和定子構(gòu)成； 定子：定子上有繞組,教材上這個電機(jī)是三相電機(jī),有 電機(jī)不僅有三相,仍有四相,五相等等；三對磁極分別為 3 對磁極,實際上步進(jìn) A ,B , C,通過開關(guān)輪番 通電； 轉(zhuǎn)子：上面帶齒；為了說明問題,這里只畫了 （ 2）工作原理：對于 三相步進(jìn)電機(jī)的 A ,B , C 這 三個開關(guān),每個開關(guān)閉合, 就會產(chǎn)生一個脈沖,

35、現(xiàn)在 我們一塊看一下工作過程； 4 個齒；（其實一般有幾十個齒） 第 20 頁,共 47 頁學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載 初始狀態(tài)時,開關(guān) A 接通,就 A 相磁極和轉(zhuǎn)子的 0, 2 號齒對齊,同時轉(zhuǎn)子的 1, 3 號齒和 B ,C 相磁極形成錯齒狀態(tài)；這就相當(dāng)于初始化； 當(dāng)開關(guān) A 斷開, B 接通,由于 B 相繞組和轉(zhuǎn)子的 1, 3 號齒之間的磁力線作用, 產(chǎn)生一個扭矩,使得轉(zhuǎn)子的 1, 3 號齒和 B 相磁極對齊,就轉(zhuǎn)子的 0, 2 號齒就和 A , C 相繞組磁極形成錯齒狀態(tài)； 開關(guān) B 斷開, C 接通,由于 C 相繞組和轉(zhuǎn)子 0, 2 號之間的磁力線的作用,使得 轉(zhuǎn)子 0, 2 號齒和 C

36、 相磁極對齊,這時轉(zhuǎn)子的 1, 3 號齒和 A , B 相繞組磁極產(chǎn)生錯 齒； 當(dāng)開關(guān) C 斷開, A 接通后, 由于 A 相繞組磁極和轉(zhuǎn)子 1,3 號齒之間的磁力線的 作用,使轉(zhuǎn)子 1, 3 號齒和 A 相繞組磁極對齊,這時轉(zhuǎn)子的 0,2 號齒和 B ,C 相繞 組磁極產(chǎn)生錯齒；很明顯,這時轉(zhuǎn)子移動了一個齒距角； 假如對一相繞組通電的操作稱為一拍,那對 A , B, C 三相繞組輪番通電需要三 拍；對 A ,B ,C 三相輪組輪番通電一次稱為一個周期；從上面分析看出,該三相步 進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一個齒距,需要三拍操作；由于按 A B C A 相輪番通電,就磁 場沿 A ,B,C 方向轉(zhuǎn)動了 36

37、0空間角, 而這時轉(zhuǎn)子沿 ABC 方向轉(zhuǎn)動了一個齒距的 位置；在圖中,轉(zhuǎn)子的齒數(shù)為 4,故齒距角 90,轉(zhuǎn)動了一個齒距也即轉(zhuǎn)動了 90； 同樣的,假如轉(zhuǎn)自由 40 個齒,就轉(zhuǎn)完一個周期是 9； 齒踞角和步踞角： 對于一個步進(jìn)電機(jī),假如它的轉(zhuǎn)子的齒數(shù)為 Z,它的齒距角Z 為 Z=2 Z=360 /Z 而步進(jìn)電機(jī)運行 N 拍可使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一個齒距位置； 步進(jìn)電機(jī)的步距角 可以表示如下 = Z N=360 /NZ 其中： N 是步進(jìn)電機(jī)工作拍數(shù), Z 是轉(zhuǎn)子的齒數(shù)； 對于三相步進(jìn)電機(jī),如接受三拍方式,就它的步距角是 =360 /3 4=30 對于轉(zhuǎn)子有 40 個齒且接受三拍方式的步進(jìn)電機(jī)而言,其步距角

38、是 =360 /3 40=3 第 21 頁,共 47 頁3.2 學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載 步進(jìn)電機(jī)的工作方式 1步進(jìn)電機(jī)單三拍工作方式 2步進(jìn)電機(jī)的雙三拍工作方式 3步進(jìn)電機(jī)的三相六拍工作方式 1. 單三拍工作方式：單三拍就是每次只給一個線組通電,其余的繞組斷開； 繞組的通電次序： A B C A 電壓波形 在這里,步進(jìn)電機(jī)是由脈沖把握的；而脈沖的輸出受運算機(jī)的把握； 2步進(jìn)電機(jī)的雙三拍工作方式 繞組的通電次序： AB BC CA 電壓波形 3步進(jìn)電機(jī)的三相六拍工作方式 繞組的通電次序： A AB B BC CCA A 電壓波形 第 22 頁,共 47 頁學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載 職業(yè)技術(shù)學(xué)校教案（理

39、論教學(xué)用） 章 節(jié) 第 4 次課 2學(xué)時 第 3 章 運算機(jī)總線技術(shù) 講授主要內(nèi) 容 1. 總線的基本概念 2. 內(nèi)部總線 重 點 1. 總線的概念和分類； 難 點 要 求 掌 握 知 識 點 和 分 析 方法 授課思路,采 用 的 教 學(xué) 方 1. 總線的基本概念； 2. 常用的運算機(jī)總線； 教學(xué)思路： 總線是一組線的集合,它定義了引線的電氣,機(jī)械,時序等性能,用于 實現(xiàn)運算機(jī)內(nèi)部各個部件之間的相互通信,由于是集成在芯片內(nèi)部,比較抽象,所 以我們將總線依據(jù)各類定義進(jìn)行了分類； 法 和 輔 助 手 段 , 板 書 設(shè) 計,重點如何 突出,難點如 何解決,師生 互動等 教學(xué)幫忙手段： 多媒體教學(xué)

40、,視頻動畫播放等 板書設(shè)計： 在進(jìn)行多媒體教學(xué),可適當(dāng)在黑板對重點內(nèi)容進(jìn)行強(qiáng)調(diào)和分析 重點突出及難點解決 ：本節(jié)的重點在懂得總線的定義和作用,并能列舉常用的運算 機(jī)總線；下課前再次總結(jié)本次課的學(xué)習(xí)內(nèi)容及重點難點,通過布置課后作業(yè)來進(jìn)一 步鞏固學(xué)習(xí)成效； 師生互動 ：老師和同學(xué)共同對相關(guān)問題爭論運算； 作業(yè)布置 1. 什么是總線,計總線的分類； 2. 簡述 PCI 總線的性能和特點； 主 要 1. 見相關(guān)書籍或者報刊 2. 網(wǎng)絡(luò) 參考資料 雜志和教學(xué)參考書 3. 備注 第 23 頁,共 47 頁學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載 運算機(jī)總線技術(shù) . 隨著微處理器技術(shù)的飛速進(jìn)展, 總線技術(shù)也得到不斷創(chuàng)新； 先后

41、顯現(xiàn)了 ISA , MCA , EISA , VESA ,PCI , AGP , IEEE1394 ,USB 等總線技術(shù)； . 芯片內(nèi)部的總線技術(shù)也在不斷進(jìn)展, AMBA ,Core Connect ,CoreRAM 等已 經(jīng)形成集成電路內(nèi)部特別具有競爭力的總線標(biāo)準(zhǔn)； . 工業(yè)把握的 PROFIBUS , FF 等現(xiàn)場總線技術(shù)； 總線的數(shù)據(jù)傳輸速度也不斷提升,目前, AGP 局部總線數(shù)據(jù)可達(dá) 528MB/s , PCI-X 可達(dá) 1GB/s,系統(tǒng)總線傳輸速率也由 150MB/s , 200MB/s ； . 總線的基本概念 . 內(nèi)部總線 . 外部總線 66MB/s 提高到 100MB/s 甚至更

42、高的 133MB/s , 總線的基本概念 總線的定義：總線就是一組信號線的集合,它定義了各引線的信號,電氣和機(jī)械特 性,使運算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部的各部件之間以及外部的各系統(tǒng)之間建立信號聯(lián)系,進(jìn)行數(shù) 據(jù)傳遞和通信； 總線的特點 . 規(guī)定了各引線的信號,時序,電氣和機(jī)械特性 . 為運算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部各部件,各模塊之間或運算機(jī)各系統(tǒng)之間供應(yīng)了標(biāo)準(zhǔn)的公 共信息通路 . 接受總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,生產(chǎn)的運算機(jī)模板和設(shè)備具有很強(qiáng)的兼容性 3.1.1 總線的分類 依據(jù)總線內(nèi)部信息傳輸?shù)男再|(zhì) ,總線可分為 . 數(shù)據(jù)總線 :DB 用于傳送數(shù)據(jù)信息 地址總線 :AB 是特地用來傳送地址的 . 把握總線 :CB 把握總線包括把握,時序

43、和中斷信號線 電源總線 :PB 用于向系統(tǒng)供應(yīng)電源 第 24 頁,共 47 頁學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載 總線的分類 依據(jù)總線在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的層次位置 ,總線可分為 . 片內(nèi)總線 On-Chip BUS 在集成電路的內(nèi)部,用來連接各功能單元的信息通路 . 內(nèi)部總線（ Internal Bus 用于運算機(jī)內(nèi)部模塊（板）之間通信 . 外部總線（ External Bus ：又稱通訊總線 用于運算機(jī)之間或運算機(jī)與設(shè)備之間通信 依據(jù)總線的數(shù)據(jù)傳輸方式 ,總線可分為并行總線：每個信號都有自己的信號線 串行總線：全部信號復(fù)用一對信號線 總線的分類 片內(nèi)總線 在集成電路的內(nèi)部,用來連接各功能單元的信息通路； 受芯片

44、面積及對外引腳數(shù)的限制, 片內(nèi)總線大多接受單總線結(jié)構(gòu), 這 有利于芯片集成度和成品率的提高, 而對于內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送速度要求較 高的,也可接受雙總線或三總線結(jié)構(gòu)； ASIC 技術(shù)的顯現(xiàn),用戶也可以依據(jù)自己的要求,借助于適當(dāng)?shù)?EDA 工具,設(shè)計自 己的芯片； 第 25 頁,共 47 頁學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載 內(nèi)部總線：系統(tǒng)總線或板級總線 內(nèi)部總線是微機(jī)系統(tǒng)中最重要的總線, 人們平常所說的微機(jī)總線就是 指系統(tǒng)總線,如 STD 總線, PC 總線, ISA 總線, PCI 總線等 按功能可分為數(shù)據(jù)總線 DB ,地址總線 AB ,把握總線 CB,和電源總 線 PB 數(shù)據(jù)總線 D ：用于傳遞數(shù)據(jù)信息 總線寬

45、度：數(shù)據(jù)信號線的根數(shù)； 預(yù)備設(shè)備獲得最大性能 影響運算機(jī)系統(tǒng)性能 地址總線 A ：用于傳遞地址信息 地址總線寬度： 地址線的根數(shù) 預(yù)備直接尋址才能 防止 IO 地址與內(nèi)存地址的重疊 把握總線 C： 包括把握,時序和中斷信號線,用于傳遞各種把握信息,預(yù)備了總線的性能好壞 電源總線 P：供應(yīng)電源 第 26 頁,共 47 頁學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載 3.1.2 總線主要性能指標(biāo) 總線頻率 即總線工作時鐘頻率,單位為 MHz ,它是影響總線傳輸速率的重要因素之一； 總線寬度 又稱總線位寬,是總線可同時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù),用 bit （位）表示,如 8 位, 16 位, 32 位等；明顯,總線的寬度越大,它在同

46、一時刻就能夠傳輸更多的數(shù)據(jù)； . 總線帶寬 又稱總線傳輸率,表示在總線上每秒傳輸字節(jié)的多 少,單位是 MB/S ；影響總線 傳輸率的因素有總線寬度,總線頻率等；一般的, 總線帶寬（ MB/S ） = 1/8總線寬度總線頻率 同步方式 可分為同步方式和異步方式；在同步方式下,總線上主模塊與從模塊進(jìn)行一次數(shù)據(jù) 傳輸?shù)臅r間是固定的,并嚴(yán)格依據(jù)系統(tǒng)時鐘來統(tǒng)確定時主模塊,從模塊之間的傳輸 操作,只要總線上的設(shè)備都是高速的,就可達(dá)到很高的總線帶寬； 總線復(fù)用 接受多路復(fù)用技術(shù),可以削減總線的數(shù)目； 信號線數(shù) 說明總線擁有多少信號線,是數(shù)據(jù)總線,地址總線,把握總線和電源總線的總和； 信號線數(shù)與總線性能不成正

47、比,但一般與復(fù)雜度成正比 總線把握方式 包括并發(fā)工作,自動配置,仲裁方式,規(guī)律方式,計數(shù)方式等； 幾種微型運算機(jī)總線性能參數(shù) 第 27 頁,共 47 頁學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載 3.1.4 總線把握與總線傳輸 集中式：將把握規(guī)律集中在一處 如在 CPU 中 ；集中把握是單總線,雙總線和三總 線結(jié)構(gòu)運算機(jī)主要接受的方式,常見的集中把握方式主要有鏈?zhǔn)讲樵兎绞?計數(shù)器 定時查詢方式和獨立懇求總線把握方式； 分布式：將總線把握規(guī) 律分散在與總線連接的各個部件或設(shè)備上； 總線傳輸 總線上的數(shù)據(jù)在主模塊的把握下進(jìn)行傳送；一般的,總線在完成一次傳輸周期時, 可分為四個階段： 申請支配階段 由需要使用總線的主模塊

48、 或主設(shè)備 提出申請,經(jīng)總線仲 裁機(jī)構(gòu)預(yù)備在下一傳輸周期是否能獲得總線使用權(quán)； 尋址階段 取得了使用權(quán)的主模塊,通過總線發(fā)出本次預(yù)備拜望的從 模塊 或從設(shè)備 的儲備地址或設(shè)備地址及有關(guān)命令, 啟動參 與本次傳輸?shù)膹哪K； 數(shù)據(jù)傳輸階段 主模塊和從模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,數(shù)據(jù)由源模塊發(fā)出經(jīng) 數(shù)據(jù)總線流入目的模塊； 終止階段 主模塊的有關(guān)信息均從系統(tǒng)總線上撤除,讓出總線使用權(quán)； 第 28 頁,共 47 頁學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載 3.2 內(nèi)部總線 . STD 總線 . PC 系列總線 3.2.1 STD 總線 .STD 總線起初設(shè)計為可用于 64K 儲備空間的 8 位總線, 后進(jìn)展成可用于尋址 16M 空間

49、的 16 位總線 STD 總線的特點： 56 根并行總線,接受小模板結(jié)構(gòu) , 尺寸為 165 114mm 模塊化的總體設(shè)計布局 開放式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 兼容式總線結(jié)構(gòu),擁有豐富的 I/O 功能,廣泛適用于工業(yè)把握 小模板結(jié)構(gòu),模板尺寸小 ,可削減沖擊和震驚的影響 STD 總線的信號支配 56 根并行總線都有明確的定義,按功能可分為五大類 1規(guī)律電源線 6 根 引線 1 6 2數(shù)據(jù)總線 8 根 引線 714 3地址總線 16 根 引線 15 30 4把握總線 22 根 引線 31 52 5幫忙電源線 4 根 引線 53 56 3.2.2 PC 系列總線 ISA 總線 MCA ：微通道體系結(jié)構(gòu) EISA

50、 總線 PCI 局部總線 ISA 總線 問世較早,是 8 位, 16 位數(shù)據(jù)傳輸總線的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 最高傳輸速率 8Mbps 尋址空間為 16MB 將 CPU 看作唯獨的主模塊,其余外設(shè)均為從模塊,包括可以臨時掌 握總線的 DMA 和協(xié)處理器 98 根總線分成 5 類：地址線,數(shù)據(jù)線,把握線,時鐘線和電源線 MCA 總線（ Micro Channel Architechure ） IBM 在推出 386 時提出 數(shù)據(jù),地址總線寬度 32 位,支持 4GB 的尋址才能 數(shù)據(jù)傳輸速率 33Mbps 在電氣及物理上與 ISA 不兼容 IBM 沒有公布標(biāo)準(zhǔn) EISA 總線 89 年,推出 486 時提出

51、32 位數(shù)據(jù)總線,支持 32 位地址通路 總線主控技術(shù),擴(kuò)展卡上具有總線主控處理器 與 ISA 兼容,支持多個主模塊 可以自動依據(jù)需要進(jìn)行 32, 16, 8 位數(shù)據(jù)間的轉(zhuǎn)換 第 29 頁,共 47 頁 學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載 支持多總線主控模塊 擴(kuò)展卡的安裝特別簡潔,可依據(jù)配置文件自動配置系統(tǒng)和擴(kuò)展板 PCI 局部總線 PCIPeripheral Component Interconnect ,設(shè)備部件互連 總線是一種高 性能局部總線,它是 92 年由 Intel 公司帶頭制定的設(shè)備總線標(biāo)準(zhǔn) 支持 64 位數(shù)據(jù)傳送,多總線主控模塊,線性猝發(fā)讀寫和并發(fā)工作方 式 具有即插即用功能 PnP 最高傳

52、送數(shù)據(jù) 132Mbps 兼容性強(qiáng),成本低 第 30 頁,共 47 頁學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載 職業(yè)技術(shù)學(xué)校教案（理論教學(xué)用） 章 節(jié) 第 3 章 運算機(jī)總線技術(shù) 第 5 次課 2學(xué)時 講授主要內(nèi) 1 外部總線 容 重 點 1. IEEE-488 總線定義； 2. RS232 總線定義和 RS485； 難 點 3. 通用 USB 總線； 要 求 掌 握 知 識 點 和 分 析 1. RS232 總線定義； 方法 授課思路,采 用 的 教 學(xué) 方 法 和 輔 助 手 段 , 板 書 設(shè) 計,重點如何 教學(xué)思路： IEEE-488 是一種并行的外部總線,用于運算機(jī)與測量儀器,輸入輸出設(shè) 備,以及這些儀器

53、之間的并行通信； RS-232 是一種串行的外部總線, USB 是目前 USB 接口的基本配置,用得相當(dāng)廣泛；結(jié)合實物,講解每類線的特性計用途； 教學(xué)幫忙手段： 多媒體教學(xué),視頻動畫播放等 板書設(shè)計： 在進(jìn)行多媒體教學(xué),可適當(dāng)在黑板對重點內(nèi)容進(jìn)行強(qiáng)調(diào)和分析 突出,難點如 何解決,師生 互動等 重點突出及難點解決 ：本節(jié)的重點和難點懂得各類總線的接口定義,用途及相應(yīng)的 典型案例；下課前再次總結(jié)本次課的學(xué)習(xí)內(nèi)容及重點難點,通過布置課后作業(yè)來進(jìn) 一步鞏固學(xué)習(xí)成效； 師生互動 ：老師和同學(xué)一起對各類總線進(jìn)行總結(jié),比較他們的優(yōu)劣； 作業(yè)布置 1. RS232 總線常用的有哪些信號？如何通過該接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)

54、遠(yuǎn)程發(fā)送與接收； 2. USB 數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠心男?主 要 1. 見相關(guān)書籍或者報刊 2. 網(wǎng)絡(luò) 雜志和教學(xué)參考資料 3. 參考書 備注 第 31 頁,共 47 頁學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載 3.3 外部總線 外部總線又稱為通信總線,用于運算機(jī)之間,運算機(jī)與遠(yuǎn)程終端,運算機(jī)與外 部設(shè)備以及運算機(jī)與測量儀器外表之間的通信； 該類總線不是運算機(jī)系統(tǒng)已有的總線,而是利用電子工業(yè)或其他領(lǐng)域已有的總線標(biāo) 準(zhǔn)；外部總線又分為并行總線和串行總線 . . IEEE-488 總線 . RS-232-C 總線 . RS-422 和 RS-485 總線 . 通用串行總線（ USB） 3.3.2 RS-232-C 總線 R

55、S-232-C 總線是一種串行外部總線, 特地用于數(shù)據(jù)終端設(shè)備 DTE 和數(shù)據(jù)通信設(shè) 備 DCE 之間的串行通信； 是 1969 年由美國電子工業(yè)協(xié)會（ 常用的 9 根引腳分為兩類： 一類是基本的數(shù)據(jù)傳送引腳 EIA ）從 CCITT 遠(yuǎn)程通信標(biāo)準(zhǔn)中導(dǎo)出的一個標(biāo)準(zhǔn)； 基本數(shù)據(jù)傳送引腳包括： TXD , RXD 和 GND . 另一類是用于調(diào)制解調(diào)器（ MODEM ）的把握和反映其狀態(tài)的引腳； . MODEM 把握和狀態(tài)引腳分為兩組 . 一組為 DTR 和 RTS,負(fù)責(zé)從運算機(jī)通過 RS-232C 接口送給 MODEM . 另一組為 DSR,CTS, DCD 和 RI,負(fù)責(zé)從 MODEM 通過

56、RS-232C 接口送給運算機(jī)的狀態(tài)信息 RS-232C 總線的電氣特性 電氣連接方式 第 32 頁,共 47 頁學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載 主要特點： 非平穩(wěn)的連接方式 接受點對點通信 公用地線 引線信號狀態(tài) RS-232C 標(biāo)準(zhǔn)引線狀態(tài)必需是以下三種之一,即 ON/OFF 通 /斷 ,或規(guī)律 0/規(guī)律 1； 引線規(guī)律電平 用 -3 -15V 表示規(guī)律 1 用 +3+15V 表示規(guī)律 0SPACE/ MARK 空號 / 傳號 ,或 . 短路抑制性能 RS-232C 的驅(qū)動電路必需能承擔(dān)電纜中任何導(dǎo)線短路 通信速率 最高通信速率為 115200bps RS-232C 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定通信距離應(yīng)小于 15m；

57、 RS-232-C 總線的通信結(jié)構(gòu) 具有 MODEM 設(shè)備的遠(yuǎn)距離通信線路 第 33 頁,共 47 頁學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載 .第 34 頁,共 47 頁學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載 職業(yè)技術(shù)學(xué)校教案（理論教學(xué)用） 章 節(jié) 第 6 次課 2學(xué)時 第 4 章 過程通道與人機(jī)接口 講授主要內(nèi) 容 1. 數(shù)字量的輸入輸出通道 2. 模擬量的輸出通道； 重 點 1. 數(shù)字量輸入調(diào)理電路 2. 數(shù)字量的輸出驅(qū)動電路； 難 點 3. D/A 轉(zhuǎn)換器原理 要 求 掌 握 知 識 點 和 分 析 方法 授課思路,采 用 的 教 學(xué) 方 法 和 輔 助 手 段 , 板 書 設(shè) 計,重點如何 1. 把握常見的輸入調(diào)理電路,

58、輸出驅(qū)動電路； 2. D/A 轉(zhuǎn)換器的原理； 教學(xué)思路 ：過程通道是在運算機(jī)和生產(chǎn)過程之間設(shè)置的信息傳送和轉(zhuǎn)換的連接通道, 他是運算機(jī)進(jìn)行把握的必經(jīng)之道,而且現(xiàn)實生活中也能找到相應(yīng)的連接通道,因此 同學(xué)必修把握； 教學(xué)幫忙手段： 多媒體教學(xué),視頻動畫播放等 板書設(shè)計： 在進(jìn)行多媒體教學(xué),可適當(dāng)在黑板對重點內(nèi)容進(jìn)行強(qiáng)調(diào)和分析 突出,難點如 何解決,師生 互動等 重點突出及難點解決 ：本節(jié)的重點和難點在于如何讓同學(xué)懂得各個通道的詳細(xì)含有, 特點和用途；下課前再次總結(jié)本次課的學(xué)習(xí)內(nèi)容及重點難點,通過布置課后作業(yè)來 進(jìn)一步鞏固學(xué)習(xí)成效； 師生互動 ：老師和同學(xué)共同通過試驗加深對電感器基本特點的懂得；

59、1. 什么是過程通道,及組成； 作業(yè)布置 2. 數(shù)字量輸出驅(qū)動電路的三種形式； 主 要 1. 見相關(guān)書籍或者報刊 2. 網(wǎng)絡(luò) 雜志和教學(xué)參考資料 3. 參考書 備注 第 35 頁,共 47 頁學(xué)習(xí)好資料 歡迎下載 第 4 章 過程通道與人機(jī)接口 過程通道與人機(jī)接口 過程通道：過程通道是在運算機(jī)和生產(chǎn)過程之間設(shè)置的信息傳 送和轉(zhuǎn)換的連接通道, 它包括模擬量輸入通道,模擬量輸出通道,數(shù)字量（開關(guān) 量）輸入通道,數(shù)字量（開 關(guān)量）輸出通道； 人機(jī)接口：運算機(jī)和操作人員之間常常需要互通信息 ,為此運算機(jī)和操作人員之間 應(yīng)設(shè)置顯示器和操作器,其中一種是 CRT 顯示器和鍵盤,另外一種是針對某個生產(chǎn) 過程

60、把握的特點而設(shè)計的操作把握臺等；通常把上述兩類設(shè)備簡稱為人機(jī)接口； 作用：顯示生產(chǎn)過程的狀況；供操作人員操作；三是顯示操作結(jié)果； 本章教案 .數(shù)字量的概念及種類 1 數(shù)字量（開關(guān)量）的概念 開關(guān)的閉合與斷開 指示燈的亮與滅 繼電器或接 觸器的吸合與釋放 電機(jī)的啟 動與停止 設(shè)備的安全狀況等； 數(shù)字量（開關(guān)量）的種類 按類型分有電平式和觸點式兩種 . 電平式為高電平或低電平 . 觸點式為觸點閉合或觸點斷開,一般又分為機(jī)械觸點和電子 觸點； .DI 的任務(wù) : . 機(jī)械觸點：按鈕,旋鈕,行程開關(guān),繼電器等觸點 . 電子觸點：晶體管輸出型的接近開關(guān)和光電觸點等 把外界被控對象的開關(guān)狀態(tài)信號,或數(shù)字信