《机电系统设计》PPT课件

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1、第四章微机控制系统及接口设计§4-1专用与通用、硬件与软件的权衡与选择§4-2微机控制系统的设计思路§4-3微型计算机的系统构成及种类§4-4微型计算机软件与程序设计语言§4-5微型计算的应用领域及选用要点§4-68086/8088CPU微机的硬件结构特点§4-7Z80微机的结构特点及扩展接口§4-8单片机的结构特点及最小应用系统§4-9数字显示器及键盘的接口电路§4-10可编程逻辑控制器§4-11微机应用系统输入/输出控制的可靠性设计§4-12常用检测传感器的性能特点选用及接口第四章微机控制系统

2、及接口设计§4-1概述一、专用与通用、硬件与软件的权衡与抉择（1）专用与通用的抉择专用——功能单一，效率高，硬件成本低通用——适应性好，模块化程度高，功能齐全，易扩展，成本高（2）硬件与软件的权衡分立元件——软件——硬件（专用集成块）二、控制系统的一般设计思路（1）确定系统整体控制方案微机通用灵活模块化设计嵌入式系统DSP单片机专用快速制造成本低PLC可靠单一功能扩展快组合控制系统组态系统现场总线系统（2）确定控制算法建立系统的数学模型，确定控制算法如：PID调节的控制算法(一般控制系统)逐点比较

3、法，位置插补法，数字积分法(机床控制)最优控制，模糊控制，随机控制，自适应控制（现代控制方法）（3）选择微型计算机较完善的中断系统，足够的存储容量、完善的1／O通道和实时时钟各种总线，接口，插槽（4）系统总体设计接口设计①选用功能接口板②选用通用接口电路③用集成电路自行设计接口电路通道设计ADDADIDO操作控制台设计输入、转换、显示、急停（5）软件设计①程序模块化设计方法②程序结构化设计方法③系统调试§4-2微型计算机的系统构成与种类。一、微型计算机的系统构成二、微型计算机的种类（1）单板机已经

4、不用（2）单片机专用为多，发展很快DSP嵌入式系统等（3）微型计算机系统通用，广泛，一般采用模块化设计，用于开发系统三、微机软件与程序设计语言1．程序设计语言机器语言（machinelanguage）汇编语言（assemblylanguage）、高级语言（highlevellanguage）。2．操作系统3．程序库四、微机的应用领域及选用要点（1）应用领域①工业控制和机电产品的机电一体化。生产系统自动化、机床自动化、数控与数显、测温及控温、可编程逻辑控制器（PLC）、缝纫机、编织机、升降机、纺织机

5、械、电机控制、工业机器人、智能传感器、智能走时器等。②交通与能源设备的机电一体化。汽车发动机点火控制、汽车变速器控制、交通灯控制、炉温控制等。③家用电器的机电一体化。洗衣机、电冰箱、微波炉、录像机、摄像机、电饭锅、电风扇、照相机、电视机、立体声音响设备等。④商用产品机电一体化。电子秤、自动售货（票）机、电子收款机、银行自动化系统等。⑤仪器、仪表机电一体化。三坐标测量仪、医疗电子设备、测长仪、测温仪、测速仪、机电测试设备等。⑥办公自动化设备的机电一体化。复印机、打印机、传真机、绘图仪、印刷机等。⑦信

6、息处理自动化设备。语音处理、语音识别、语音分析、语言合成设备；图像分析、图像识别设备；气象资料分析处理、地震波分析处理设备。⑧导航与控制。导弹控制、鱼雷制导、航空航天系统、智能武器装置等。例：运动控制器固高公司GT－400四轴运动控制卡性能：•四轴步进或伺服马达控制•高性能DSP＋FPGA结构•6路编码器输入•4路脉冲输出最高1MHZ，部分轴占空比可调。•4路DA输出±10V，16位精度•8路AD输入±10V，12位精度•24路专用数字输入/输出•32路通用输入/输出•1路RS232串行口•大量板

7、上内存，方便用户在Windows下使用微机系统特点：通用硬件模块化设计，方便系统设计方案组成灵活软件多渠道开发高级语言多样化标准库系统支持可实现各种控制方式面板、键盘、屏幕、网络容易修改成本较高不紧凑先期开发的基础实验研究实验室、车间的设备§4-4单片机的硬件结构特点及应用单片机（Single－Chipmicrocomputer）的典型结构如图4-22所示，目前常用的MCS-48、51、96系列。其中MCS－5l系列单片机是目前8位微机中性能价格比最佳、应用较多的系列产品。一、MCS－51系列单片

8、机的硬件结构特点MCS－51系列单片机有8031、8051、8751和8951四种产品，其硬件设计简单灵活。8031片内无ROM和EPROM。8051片内有4k字节的ROM。8751片内有4k字节的EPROM。采用紫外光线的方式抹去原有程序进行改写8951片内有4k字节的EEPROM。采用电清除的方式抹去原有程序进行改写MCS－51系列单片机的引脚如图所示，其引脚功能可分为三大部分：（l）I／O口线：PO、P1、P2、P3共四个八位口。（2）控制口线：PSEN（片外取指控制）、AL