微机控制系统及接口设计

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1、第四章机电一体化系统的微机控制系统的选择与设计目录4.1微机控制系统4.2微机应用系统的输入/输出控制的可靠性设计4.3常用检测传感器的性能特点、选用及其微机接口4.1微机控制系统微机控制系统的设计主要包括：选用微机设计接口选用控制形式动作控制方式等一、微机控制系统专用与通用、硬件与软件的权衡与决择1、专用与通用的抉择专用适合于大批量生产的机电一体化产品；通用控制系统适合于多品种、中小批量生产的机电一体化产品；如果要求具有机械与电子有机结合的紧凑结构，必须选用专用控制系统；专用控制系统的设计的方法：1）就是选用适当的通用IC芯片来组成控制系统

2、2）重新设计制作专用集成电路通用控制系统的设计的步骤：1）合理选择主控制微机机型2）设计接口3）编制应用软件实质上是通过接口设计和软件编制来使通用微机专用化的问题。（2）硬件与软件的权衡由经济性和可靠性的标准权衡决定。能用通用的LSI芯片来组成电路的，则最好采用硬件。必须使用分立元件组成硬件时，最好采用软件；二、控制系统的设计思路1、确定系统整体控制方案1）从系统构成上考虑是否采用开环控制或闭环控制；2）执行元件采用何种方式；3）考虑系统是否有特殊控制要求及采取的措施是什么？4）考虑微机在整个控制系统中的作用5）初步估算其成本。6）画出系统组成

3、的初步框图2、确定控制算法建立系统的数学模型，确定其控制算法，按照规定的控制算法进行控制。控制算法的选择标准：控制速度控制精度系统稳定性3、选择微型计算机（1）对微型计算机的要求1）较完善的中断系统必须具有实时中断能力2）足够的存储容量随机存储器（RAM）：存放数控程序及中间运算结果。只读存储器（ROM）：存放系统程序。可擦除的ROM包括EPROM紫外光可擦除E2PROM电可擦除KEPROM带键保护2716（2k×8)27128(16k×8)3）完备的输入/输出通道和实时时钟完备的输入输出通道包括：1）开关量输入/输出通道2）模拟量输入/输出通

4、道3）直接数据通道选择微型计算机还应考虑以下几个特殊要求：1）字长2）速度3）指令字长直接影响:数据的精度寻址的能力指令的数目执行操作的时间一般说：通常的顺序控制、程序控制可选用1位微处理器对计算量小、计算精度和速度要求不高的系统可选用4位机；对计算精度要求较高、处理速度较快的系统可选用8位机对计算精度要求高、处理速度快的系统可选用16位以上的微机。速度速度的选择可根据被控对象而定对于同一算法、同一精度要求时：执行速度较快→字长短指令对指令的要求是：系统要有有较丰富的逻辑判断指令外围设备控制指令（2）微机系统的类型单片机单板机可编程序控制器（P

5、LC）总线型工业控制计算机微机微机系统的选择的依据：成本高低程序编制难易扩充输入/输出接口是否方便等1）单板机特点：价格低，体积小，便于现场应用和维护管理内存小，接口电路小使用机器语言编程2）单片机特点受集成度限制，片内存储器容量较小；可靠性高；易扩展；控制功能强；有固定的开发软件3）可编程序控制器特点：控制程序可变，具有很好的柔性；可靠性强、适用于工业环境；编程简单，使用方便；功能完善体积小、重量轻、易于装入机器内部4）总线型工业控制计算机特点：提高设计效率，缩短设计和制造周期提高了系统的可靠性；便于调试和维修；能适应技术发展的需要，迅速改进

6、系统的性能总线类型：ISA总线VESA总线PCI总线AGP标准STD总线ISA总线:ISA（industrialstandardarchitecture）总线标准是IBM公司1984年为推出PC/AT机而建立的系统总线标准，所以也叫AT总线。它是对XT总线的扩展，以适应8/16位数据总线要求。VESA总线:VESA（videoelectronicsstandardassociation）总线是1992年由60家附件卡制造商联合推出的一种基于80486CPU的32位局部总线，简称为VL(VESAlocalbus)总线。PCI总线PCI（perip

7、heralcomponentinterconnect）总线是当前最流行的总线之一。它支持33MHZ的时钟频率，定义了32位数据总线，且可扩展为64位。PCI总线主板插槽的体积比原ISA总线插槽还小，其功能比VESA、ISA有极大的改善，支持突发读写操作，最大传输速率为132MB/s，可同时支持多组外围设备。AGP标准随着90年代Pentium系列微处理器的出现，要求的总线频率都在66MHz或者66MHz以上，由于PCI总线的频率只有33MHz，这样就成了超高速系统的一个传送瓶颈，为了解决这个问题，而推出了AGP（AcceleratedGraph

8、icsPort）标准。STD总线:STD总线是美国PRO-LOG公司1978年推出的一种工业控制微型机的标准系统总线。STD总线采用小板结构，高度模块