《微型计算机控制技术》于海生第6章

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1、第⑥章应用程序设计与实现技术6.1程序设计技术6.2测量数据预处理技术6.3数字控制器的工程实现6.4系统的有限字长数值问题软件是工业控制机的程序系统，它可分为系统软件和应用软件。所谓应用软件就是面向控制系统本身的程序，它是根据系统的具体要求，由用户自己设计的。软件设计的方法：利用计算机语言自己编制需要的应用程序；利用组态软件。6.1程序设计技术6.1.1模块化与结构化程序设计6.1.2面向过程与面向对象的程序设计6.1.3高级语言I/O控制台编程6.1.1模块化与结构化程序设计一个完整的程序设计过

2、程可以用左图来说明。首先要分析用户的要求，这大约占整个程序设计工作量的10%；然后编写程序的说明，这大约也占10%；接着进行程序的设计与编码，这大约占30%左右，其中设计与编码几乎各占15%；最后进行测试和调试，这要花费整个程序设计工作量的40%以上。1.模块化程序设计（1）自底向上模块化设计首先对最低层模块进行编码、测试和调试。这些模块正常工作后，就可以用它们来开发较高层的模块。这种方法是汇编语言设计常用的方法。（2）自顶向下模块化设计首先对最高层进行编码、测试和调试。为了测试这些最高层模块，可

3、以用“结点”来代替还未编码的较低层模块，这些“结点”的输入和输出满足程序的说明部分要求，但功能少得多。该方法一般适合用高级语言来设计程序。2.结构化程序设计1966年，C.Bohm和G.Jacopini证明了只用三种基本的控制结构就能实现任何单入口单出口的程序。这三种基本的控制结构是“顺序”、“选择”、“循环”。如右图所示。6.1.2面向过程与面向对象的程序设计1.面向过程的程序设计及其局限性过程式程序设计是面向功能的。首先要定义所要实现的功能，然后设计为实现这些功能所要执行的步骤。这些步骤就是过程。

4、编写代码实际上等于分解这些步骤，使每一步直接对应一行代码。这就是过程式编程中的“逐步求精”的过程。这种方式不利于中大型软件的开发与维护，小部分数据或功能的改变会涉及到很多的相关程序。2.面向对象的程序设计以上两种方法在概念上存在以下主要区别：（1）模块与对象（2）过程调用和消息传递（3）类型和类（4）静态链接和动态链接6.1.3高级语言I/O控制台编程对于PC总线工业控制机，我们以TurboC为例来说明其访问I/O端口的编程。TurboC通常有库函数，允许直接访问I/O端口，头文件〈conio.h〉中

5、定义了I/O端口例程。例如：a=inportw(0x210)b=inportb(0x220)第一条指令表示将端口210H的16位二进制数(一个字)输入给变量a，第二条指令表示将端口220H的8位二进制数(一个字节)输入给变量b。在C语言中，0x起头的是16进制数。又如：outportw(0x230,0x3435)outportb(0x240,0x26)第一条指令表示将二字节数3435H输出到端口230H中，第二条指令表示将单字节数26H输出到端口240H中。6.2测量数据预处理技术6.2.1误

6、差自动校准6.2.2线性化处理和非线性补偿6.2.3标度变换方法6.2.4越限报警处理6.2.5量化误差来源6.2.6A/D、D/A及运算字长的选择传感器把生产过程的信号转换成电信号，然后用A／D转换器把模拟信号变成数字信号，读入计算机中。对于这样得到的数据，一般要进行一些预处理，其中最基本的处理有线性化处理、标度变换和误差自动校准。6.2.1误差自动校准系统误差定义：是指在相同条件下，经过多次测量，误差的数值(包括大小符号)保持恒定，或按某种已知的规律变化的误差。特点：在一定的测量条件下，其变化规

7、律是可以掌握的，产生误差的原因一般也是知道的。方法：偏移校准在实际中应用最多，并且常采用程序来实现，称为数字调零。数字调零：在测量时，先把多路输入接到所需测量的一组输入电压上进行测量，测出这时的输入值为x1,然后把多路开关的输入接地，测出零输入时A／D转换器的输出为x0，用x1减去x0即为实际输入电压x。图6-3除了数字调零外，还可以采用偏移和增益误差的自动校准。1.全自动校准采用这种方法测得的V与放大器的漂移和增益变化无关，与V和R的精度也无关。这样可大大提高测量精度，降低对电路器件的要求。先把开关

8、接地，测出这时的输入值x0，然后把开关接基准电压VR，测出输入值x1，并存放x1、x0，在正式测量时，如测出的输入值为x，则这时的V可用下式计算全自动校准只适于基准参数是电信号场合，并且不能校正由传感器引入的误差。为克服这种缺点，采用人工自动校准。自动校准：自动测量基准参数，计算误差模型，获得并存储误差补偿因子。2.人工自动校准人工自动校准只测一个标准输入信号yR，零信号的补偿由数字调零来完成。设数字调零后测出的数据分别为xR(接校准输入yR时)和x(接