3. 微机控制系统

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1、现代机电控制王田苗北航机器人研究所课程内容序号教学内容备注1机电控制的基本概念、组成与原理、关键技术理论2机电一体化系统总体设计方法，项目研发计划书理论3机电控制硬件基础（微机控制系统简介、AVR单片机）理论4AVR单片机开发工具的使用方法，I/O口、定时器、串口使用实践B3075传感器分类、常用传感器（编码器）的选用及接口理论6伺服驱动系统设计理论7直流电机驱动、传感器实验，熟悉AVR单片机开发板实践8教学机器人系统建模、仿真与分析实例理论9PID校正理论及PID数字控制器设计理论10MATLAB/Simulink控制系统建

2、模、仿真与分析软件操作实践11直线运动单元建模仿真分析（大作业2）实践12直线运动单元建模仿真分析（大作业2）实践13直线运动单元速度控制系统（大作业3）实践14直线运动单元速度控制系统（大作业3）实践15直线运动单元速度控制系统（大作业3）实践16研讨课理论问题？1.如何选择控制器类型？2.控制系统设计的步骤？3.如何设计单片机控制系统？4.如何实现直流伺服电机的运动控制？提纲一、计算机控制系统分类及特点二、AVR单片机基础知识三、单片机系统开发流程四、直线运动控制器开发实例一、计算机控制系统分类及特点通用PC计算机单片机A

3、RM、DSP嵌入式系统嵌入式系统PLC工控机1.单片机的特点•优点：针对性；体积小；成本低。•缺点：可靠性低；开发周期长。2.PLCPLC是一种专为工业环境应用而设计的微机系统。2、PLC•PLC具有完成逻辑、顺序、定时、计数和运算等功能，主要用于开关量控制。•当具有智能的I/O模块的开发成功，使PLC除了具有逻辑运算等功能外，还具有数据处理、故障自诊断、PID运算及网络等功能，从而大大地扩大了PLC的应用范围。•目前从单机自动化到工厂自动化，从柔性制造系统、机器人到工业局部网络都可寻觅到PLC的踪影。（蓝领PC）2

4、.PLC应用实例3.工控机•利用Intel体系在个人PC领域的优势，很多器件厂家都在386/486的基础上，通过集成外围器件和接口，推出了一系列与个人PC软硬件兼容的嵌入式处理器，例如Intel386EX，AMD386/486E等。•由于可利用个人PC丰富的开发手段、应用软件和电路设计技术，很多工控机厂家纷纷在其基础上开发出STD总线、PC总线工控机。STD总线工控机特点：小板结构模块化设计；标准化及其兼容性（56引脚）；面向I／O设计；高可靠性（MTBF60年）；升级困难。PC总线工控机在PC机的基础上改造，体系

5、结构和功能模块划分上更适合于工业控制；与个人PC机的差别：a.取消了PC中的母板，变成底板总线插座系统；b.将母板分成几块PC插件，如CPU板、存储器板；c.改为工业电源；d.采用密封加固机箱；e.配以相应的工业软件。特点：利用PC机的软件资源，兼具STD总线的模块化结构；体积大、功耗大、价格较高。工控机的特点•优点:–具有高可靠性和高实时性，环境适应能力强，综合控制能力较强；–具有很强的信息处理计算能力；–输入输出处理强。•缺点:–成本较高，功耗大，安装维修等相对比较复杂。微型机一般选用原则•对于小型控制系统、智能化仪器

6、仪表中尽量采用自行设计单片机模式；如果是一个产品或用量较大时，也采用该模式。•对于中等规模的控制系统，为了加快开发速度，选用现成的工业控制机，如PLC、STD总线工控机；•对于大型工业控制系统，最好选用工业PC机，采用高级语言开发或组态软件。二、AVR单片机基础知识1.单片机基础2.AVR单片机特点3.ATmega64体系结构和片内资源学单片机为了什么？•机电控制的任务传感器信息处理电机等执行单元的伺服控制人机接口的实现（显示、键盘控制）任务规划和智能决策•学习单片机系统的目的学习处理传感器信息；学习控制电机等执行器；学习实现

7、人机接口（显示、键盘控制）等；典型单片机应用系统单片机系统的发展趋势就是外围电路最简化，最终实现单片系统，某些高档单片机已经集成了很多的外部设备的功能，所以单片机的外围电路设计变得非常的简单，简单的控制系统只要一片单片机便足够了，所以对单片机的硬件系统开发，我们在此不在进行详细的讲解。1、单片机基础单片机定义：将CPU、RAM、ROM、定时器/计数器以及I/O接口电路等主要计算机部件集成在一块集成电路芯片上，这样所组成的芯片级的微型计算机称为单片微型计算机（SingleChipMicrocomputer），直译为单片机。1、单

8、片机基础•在我国，单片机的叫法仍然有普遍的意义，但是这里我们把它认为是一个单片形态的微控制器MCU。•按照内部数据通道的宽度，单片机可以分为4位、8位、16位及32位等等。单片机中的中央处理器（CPU）和通用微处理器基本相同，只是增设了面向控制的处理功能。1、单片机基础•单片