微机控制技术项目教程 教学课件 ppt 作者 汤平课件 项目一 认识微机控制系统.ppt

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1、微机控制技术项目教程主讲教师：重庆航天职业技术学院项目一认识微机控制系统【项目导读】通过本项目，认识微机控制系统的组成，分类；微机控制主要技术及发展趋势。了解主要控制器-单片机的软硬件开发技术，应用单片机实现软硬件两种方法产生方波。【项目任务单】1、分析一个实际的微机控制系统，画出其系统框图。2、使用单片机，应用软硬件两种方法实现周期为200MS的方波。1.1微机控制系统1.1.1微机控制的概述自从20世纪70年代初Intel公司生产出第一个微处理器4004以来，随着半导体技术的进步，微型计算机得到了飞速的发展。已从4位机、8位机、16位机、32位机，发展到目前的64位机。

2、微型计算机甚至采用了多处理器技术，提高计算机的性能。微机已经应用于社会的各个领域，改变了人们的生活、工作方式。在工业控制、军事、航空航天、玩具、通信、物联网等多个领域得到广泛应用，由于微型计算机具有成本低、体积小、功耗小、可靠性高和使用灵活等特点，为实现智能控制创造了良好的条件。目前，其控制对象已从单一对象到生产全过程的管控一体化。微型计算机控制系统已成为工业控制的主流系统。微型计算机控制系统（以下简称微机控制系统）是以微型计算机为核心部件的自动控制系统或过程控制系统。它已取代常规的模拟检测、调节、显示、记录等仪器设备，具有较高级的计算和处理方法，使受控对象的动态过程按预定方

3、式和技术要求进行，以完成各种控制、操作管理任务。1.1微机控制系统1.微机控制系统自动控制系统按照控制方式可以分为闭环控制和开环控制。不管哪种方式，都是由控制器和控制对象两大部分组成。图1.1单片机步进电机控制1.1微机控制系统1.微机控制系统所谓开环控制，是指控制器根据给定信号直接控制执行机构，从而控制被控对象按照规定的参数运行的控制方式称。图1.2开环控制系统框图1.1微机控制系统图１.3为电冰箱温度控制原理图，单片机计算设定温度值和温度传感器检测的温度值的差值，根据这个差值控制冰箱压缩机的启动和停止，从而实现电冰箱温度的控制。电冰箱的控制器为单片机、控制对象为冰箱内部温

4、度。图1.3电冰箱温度控制原理图1.1微机控制系统闭环控制，是指作为被控的输出以一定方式返回到作为控制的输入端，并对输入端施加控制影响的一种控制关系。如图１.4所示，控制器首先接受给定信号，根据控制的要求和控制算法，向执行机构发出控制信号，驱动执行机构工作；测量元件对被控对象的被控参数（温度、压力、流量、转速、位移等）进行测量：变换发送单元将被测参数变成电压（或电流）信号，反馈给控制器；控制器将反馈信号与给定信号进行比较。如有偏差，控制器就产生新的控制信号，修正执行机构的动作，使被控参数的值达到预定的要求。由于闭环控制系统能实时修正控制误差，它的控制性能比开环方式好。图1.4

5、闭环控制系统框图1.1微机控制系统微机控制系统，采用微处理器作为控制器的控制系统称为微机控制系统。由于微处理器只能处理数字信号，因此，要将数字信号转换为模拟信号才能控制执行机构，被控参数也要转换为数字信号才能输入微控制器进行处理。除了硬件，为了实现控制，还需要编写各种控制程序，微机执行控制程序，就能实现对被控参数的控制。软件和硬件构成微机控制系统。微机控制系统硬件框图如图1.5所示。图1.4闭环控制系统框图1.1微机控制系统2.微机控制系统的组成微机控制系统由微型计算机和被控制对象组成，如图1.6所示。微机多采用专门设计的工业控制微机或可编程控制器（PLC），也有采用一般微机

6、或单片机的。微机控制系统由硬件系统和软件系统两部分组成。硬件系统是指计算机本身及外部设备实体，软件系统是指管理计算机的系统程序和进行控制的应用程序。控制对象包括被控对象、测量变换、执行机构和电气开关等装置。图1.6微机控制控制系统1.1微机控制系统2.微机控制系统的组成(1)硬件系统微机控制系统硬件包括微型计算机、过程输入输出通道和接口、人机交互设备和接口、外部存储器等。(2)软件所谓软件是指能完成各种功能的计算机程序的总和。软件是微机控制系统的神经中枢，整个微机控制系统的工作都是在软件的指挥下进行协调工作的。软件由系统软件和应用软件组成。微机控制系统硬件是基础，软件是灵魂，

7、只有硬件和软件相互有机的配合，才能充分发挥计算机的优势，研制出完善的微机控制系统。1.1微机控制系统3.微机控制系统的工作过程(1)系统初始化：发出初始控制指令。(2)数据采集：对被控参数的瞬时值进行检测并发送给微机。(3)数据分析：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析。(4)对象控制：根据采集数据分析，按给定的控制规律，决定控制过程，适时地对控制机构发出控制信号。系统初始化数据采集数据分析对象控制1.1微机控制系统3.微机控制系统的工作过程(1)系统初始化：发出初始控制指令。(2)数据采集：对被控参