微型计算机控制系统设计

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1、第8章微型计算机控制系统的设计引言：本章主要介绍微型计算机控制系统设计的原则、方法和步骤，然后介绍微型计算机控制系统的可靠性设计和调试方法。9.1微型计算机控制系统设计的原则、步骤和方法设计原则：☻操作性好☻实时性强☻通用性好☻经济效益高☻可靠性高►系统总体控制方案确定►系统硬件和软件的细化设计►离线仿真和调试►在线调试和运行控制系统设计的一般步骤设计方法：一．控制系统总体方案的确定1．可行性研究2．系统总体方案设计3.设计方案细化，确定软、硬件功能选择各参数检测元件及变送器、执行机构是影响控制系统精度的重要因

2、素之一。执行机构选择要与控制算法匹配，还要根据被控对象决定。二、计算机及接口的选择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通道和实时时钟三、确定控制算法（1）确定算法能否满足控制速度、精度和系统稳定性的要求。（2）确定某些情况下要进行修改与补充。（3）确定为设计、调试方便，可将控制算法作合理的简化，逐步将控制算法完善，直到获得最好的控制效果。四、系统的硬件设计3、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

3、系统应设置什么样的通道、每个通道由几部分组成，各部分选用什么器件等。4、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。任务：根据系统总体框图，设计出系统的电气原理图，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►驱动放大电路等原则：①尽可能选择标准化、模块化的典型电路，提高设计的成功率和结构的灵活性。②在条件允许的情况下，尽可能选用功能强、集成度高的电路或芯片。③尽量选择通用性强、市场货源充足的器

4、件。④对硬件系统总体结构考虑时，同样要注意通用性的问题。连接方式可选用通用总线接口方式，如STD总线、PC总线。⑤系统应适当留有余地，以备将来修改、扩展之需。⑥尽可能采用最新技术。⑦充分考虑应用系统各部分的驱动能力。⑧工艺设计。⑨系统抗干扰设计。六、系统软件设计包括管理、监控程序以及应用程序的设计。★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

5、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

6、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六、系统联调系统联调是要把已调好的各程序功能块按照总体设计要求连成一个完整的程序。程序调试完成后，还要进行在线仿真，然后进行试运行。经过一段考机和试运行后，即可投入正式运行。8.2抗干扰技术引言计算机控制系统的被控变量分布在生产现场的各个角落，因而计算机是处于干扰频繁的恶劣环境中，干

7、扰是有用信号以外的噪声，这些干扰会影响系统的测控精度，降低系统的可靠性，甚至导致系统的运行混乱，造成生产事故。但干扰是客观存在的，所以人们必须研究干扰，以采取相应的抗干扰措施。本节主要讨论干扰的来源、传播途经及抗干扰的措施。一、干扰的种类、传播途径及抑制的基本原则干扰的来源是多方面的，有时甚至是错综复杂的。干扰有的来自外部，有的来自内部。外部干扰由使用条件和外部环境因素决定。外部干扰环境如图8-1所示，有天电干扰，如雷电或大气电离作用以及其他气象引起的干扰电波；天体干扰，如太阳或其他星球辐射的电磁波；电气设备的

8、干扰，如广播电台或通讯发射台发出的电磁波，动力机械、高频炉、电焊机等都会产生干扰；此外，荧光灯、开关、电流断路器、过载继电器、指示灯等具有瞬变过程的设备也会产生较大的干扰；来自电源的工频干扰也可视为外部干扰。内部干扰则是由系统的结构布局、制造工艺所引入的。内部干扰环境如图8-2所示，有分布电容、分布电感引起的耦合感应，电磁场辐射感应，长线传输造成的波反射；多点接地造成的电位差引入的干扰