微型计算机控制系统设计

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1、第十四章微型计算机控制系统设计设计原则：☻操作性好☻实施性强☻通用性好☻经济效益高☻可靠性高一般设计步骤：►系统总体控制方案设计►微型计算机选择►控制算法设计►硬件设计►软件设计►系统联调第一节控制系统设计的一般步骤一、确定系统总体控制方案构思系统的整体方案，应从以下几方面入手：►考虑系统结构►执行机构采用什么方案►有否特殊控制要求？特殊要求应采取那些措施。►确定计算机在整个控制系统中所起的作用三、控制算法设计二、选择计算机所选计算机应满足以下要求：►完善的中断系统►足够的存储容量►完备的I/O通道和实时时钟四、硬件设计任务：根据系统总体框图，设计出

2、系统的电气原理图，再按照电气原理图选购元件和进行施工设计。包括：►接口电路和I/O通道的扩充►组合逻辑或时序逻辑电路►供电电源►光电隔离►电平转换►驱动放大电路等★接口设计接口设计内容：►扩充接口►安排接口电路的I/O信号及交换方式。常用的扩充方法：►选用专门的功能接口板►选用通用接口电路►用集成电路自行设计接口电路接口电路I/O信号的交换方式：►中断控制读取I／O方式►直接存储器存取方式★通道设计系统I/O通道：►数字量I/O通道►开关量I/O通道►模拟量I/O通道►脉冲量I/O通道在总体设计中，应确定本系统应设置什么样的通道、每个通道由几部分组成

3、，各部分选用什么器件等。★操作员控制台设计包括：各种转换开关、按钮、键盘、数字显示器、状态故障指示灯等。★可靠性设计五、软件设计软件系统软件应用软件组织应用软件的内容及步骤：►确定具体要求►软件规划►程序编制►软件调试►善后工作★确定具体要求►管理要求►输入输出要求►语言加工要求►功能处理要求★软件规划►模式选择►语言选择►汇编语言►高级语言►确定数据结构►划分程序块►确定程序编制顺序►内存安排►用符号来代替某部分程序的首址。►粗略估算各部分容量►根据具体情况对内存作精确安排★程序编排和分配★软件装配和总调★软件设计的善后工作六、系统联调★硬件软件功

4、能分配与协调大量使用硬件会增加成本，影响系统可靠性；增加软件，系统速度相应降低。第二节微型计算机控制系统的软件一、软件的分类软件系统软件应用软件操作系统语言加工系统诊断系统控制程序数据采集及处理程序巡回检测程序数据管理程序编辑程序编译程序连接、装配程序调试程序子程序库数据可靠性检查程序A／D转换及采样程序数字滤波程序线性化处理程序数据采集程序越限报警程序事故预告程序画面显示程序二、应用程序的语言选择及设计步骤1、语言选择►机器语言►汇编语言►高级语言2、应用程序的设计步骤和方法应用程序设计的五个步骤：►问题定义►程序设计►编码►调试►改进和再设计程序

5、设计通常采用模块程序设计法和结构程序设计法结构化程序设计基本思想的三种基本结构表示：顺序结构选择结构循环结构三、高级语言和汇编语言的混合编程1、混合语言编程的基本概念1）程序接口在一种语言程序中调用由其他语言编写的程序模块。2）命名约定为了解决不同语言对名称标识符的不同处理，对目标文件名长度的不同限制的约定。3）调用约定在两种程序语言中为实现彼此调用而建立的一种协定，它具体对应了一个函数、一个过程或者是一个子程序的调用过程。4）参数传递约定在定义或说明时用形式参数，调用时则替换成实际参数.参数传递方式：►传值►传址►传名►传结果2、C语言程序对汇编语

6、言程序的调用1）C语言程序中的接口处理►命名约定►调用约定►参数传递约定2）汇编语言中的接口处理►在定义和编写汇编语言程序的被调用过程时，应以下划线开头，并用PUBLIC说明.►如果C语言程序以巨型、大型、存储模式编译，被C语言调用的汇编过程应说明成fa；小型、紧凑型存储模式编译，被调用的汇编过程应说明成NEAR。►考虑调用约定►在被C语言调用的汇编过程中用指令RET返回，而在BASIC等其他语言中要求用指令RETn返回。►根据缺省默认，C语言的参数传递方式是传值，但数组总是采用传址方式。3、汇编语言程序对C语言程序的调用1）命名约定2）调用约定3）

7、参数传递的方式4、微型计算机控制系统的研制工具利用联机仿真器可以实现以下开发手段：1）系统实时仿真2）资源借调3）控制系统综合设计和调试三、常用应用程序设计1、数字滤波器►算术平均值滤波算术平均值滤波程序流程图►中值滤波中值滤波程序流程图►一阶滞后滤波一阶滞后滤波程序流程图►程序判断滤波★限幅滤波限幅滤波程序流程图★限速滤波限速滤波程序流程图2、线性化处理分段线性插值3、数码显示两位十进制数显示程序流程图4、越限报警处理程序5、PID控制算法程序第五节炉温控制系统电阻炉微型计算机温度控制系统的设计。一、系统总体设计1、确定系统的控制任务控制对象：电阻

8、炉。设计要求：►温度在6001000℃范围内连续可控；►要求系统能够对温度巡回检测、显示和定时打印。计算机