微机原理与接口技术－－李云强 第12章 微机应用系统设计与实现

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1、微机原理与接口技术中国水利水电出版社主编李云强第12章微机应用系统设计与实现12.1微机应用系统设计原则与步骤12.1.1微机应用系统的一般构成与类型12.1.2应用系统的设计原则与要求12.1.3应用系统设计的基本内容与步骤12.1.4系统集成12.2微机应用系统设计实例12.2.1微机信号发生器的分析与设计12.2.2城市交通管理控制系统分析与设计12.1微机应用系统设计原则与步骤12.1.1微机应用系统的一般构成与类型典型微机应用系统的构成一般由硬件系统(计算机+控制电路)和软件系统(系统软件+应用软件

2、)两大部分构成。1.硬件构成微机应用系统的硬件构成框图如图12-1所示。图中可见，应用系统由如下几大部分组成。图12-1微机应用系统硬件的一般组成(1)微机。微机称为主机，是系统的核心，所有设备都要在它的控制和管理下进行工作。微机可以用本书讲授的8086/8088或其他CPU构成，也可以由个人PC机、单片机、数字信号处理器电路(DSP)等构成。(2)常用外设。包括输入设备，输出设备和外存储器。(3)外设。外设是应用系统与被控或被测对象之间进行信息变换和信息传递的设备。它包括输入接口和输出接口。(4)操作控制台

3、及监视报警设备。微机应用系统在正常工作时，并不需要人为参与。但是必须设置人机对话系统。因为系统在运行过程中，操作人员需要对运行状态进行监视和了解，在系统发生故障时自动报警，操作人员通过控制台上的按键干预。另外，当需要修改控制程序和控制参数时，同样也要通过控制台上的键盘或按键对系统的工作进行干预。2.软件构成硬件是系统的躯体，软件(即各种程序和数据的集合)是整个系统的灵魂。不同的控制对象和不同的控制任务，在系统软件构成上会有很大区别。一般，只有系统硬件确定以后，才能完全确定如何配置系统的软件。软件系统大体可以

4、分成以下几个部分。1)用户程序。用户程序是一个用于对被控对象进行直接控制的程序。因此，它将对控制对象产生决定性的影响，即用户程序的优劣，会给系统的精度、可靠性及工作效率带来致命的影响。2)常用子程序库。一个微机应用系统的基本功能要受到硬件结构和系统拥有的资源的限制。采用子程序的方式来满足系统用户程序的要求。所谓子程序，就是将一些特定功能编成一个个专用程序段，放在子程序库中，系统需要使用时，可以随时调用。3)操作系统。操作系统是一个系统管理程序，它由多个不同功能和作用的程序模块组成，形成一个程序的集合体，用于

5、控制、管理微机系统的软硬件资源，提供用户操作和使用的接口。微机的应用一般可分成3种类型。1.检测控制型检测控制型微机系统用于对控制对象的状态作某些判断，然后再去控制其执行机构。它不需要做复杂的数学模型的计算工作，但它必须有检测控制对象的相关传感器件，还要将传感器得到的模拟信号(连续的电压或电流值)转换成数字信号(量化的数字量)，即通过ADC实现A/D转换。也就是把模拟信号翻译成数字信号，以适应计算机的工作需要。ADC和DAC是计算机控制系统的必备的重要器件。2.数据处理型数据处理型微机系统是指输入数据量比

6、较大，数据输入后按照一定规律进行分类、排序(列表)、折算(如线性化)、换算(如求均值、方差等)，然后送入有关的数学模型进行繁杂运算的计算机系统。3.混合型混合型微机系统即以上二者的复合型式。混合系统一方面既有很多数据输入，并进行相应的处理，另一方面又要根据处理的结果去控制相应的对象，以达到控制整个系统的目的。12.1.2应用系统的设计原则与要求在不同规模和要求的系统中大体是相同的。因此，这些共同的原则和要求在设计前或设计过程中都必须予以很好的考虑。（1）操作性能要好微机应用系统的操作性能好，就是指系统的人

7、—机界面要友好，操作起来简单、方便，并且便于维护。（2）通用性好，便于扩展通常微机应用系统在工作时都能同时控制几台设备。所控制的设备也不是一成不变的，而是要经常不断地进行更新。这样，就要求系统不仅能适应各种不同设备的要求，而且也要考虑在设备更新时，整个系统不需要做大的改动就能马上适应新的配置。因此，系统就需要有好的通用性。（3）可靠性高一个系统能否长时期安全可靠地正常工作，对一个工厂来说将要影响到整个装置甚至整个车间，乃至整个工厂的正常生产。随着价格低廉的微机的出现，人们通常采用多微机系统形式来构成一

8、个应用系统，就是将应用系统分成若干个功能模块，每个功能模块由一个微机来进行控制，并将各个微机用网络连接起来，构成一个多机系统。这样，功能分散了，危险也相应地分散了。即使工作过程中某一台微机发生了故障，也不至于使整个系统瘫痪。当前常见的形式有下面两种。1)采用双机系统在这种系统中，用两台微机作为系统的核心控制器。由于两台微机同时发生故障的概率很小，从而大大提高了系统的可靠性。2)采用多微机集散控制