微机控制系统设计与实践本章主要介绍系统设计的要.ppt

《微机控制系统设计与实践本章主要介绍系统设计的要.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在PPT专区-天天文库。

1、第九章微机控制系统设计与实践本章主要介绍系统设计的要求、特点，讨论系统设计的内容和步骤19.1微机控制系统设计的基本要求和特点一、基本要求1．系统操作性能要好操作性能的好坏包括两个含义：使用是否灵活、方便；维修是否容易。2．通用性好、便于扩充要使控制系统达到这样的要求，设计时必须使系统设计标准化，并尽可能采用通用的系统结构总线(如S—100、STD等)以便在需要扩充时，只要增加插件板就能实现。接口部件最好采用通用的LSI接口芯片，在速度允许的情况下，尽可能把接口硬件部分的操作功能用软件来实现，以减少系统的复杂程度。进

2、行控制系统的设计时，各设计指标应留有一定的余量，这样也能便于系统的扩充，如CPU的工作速度、电源功率、内存容量、输入输出通道等指标。23.可靠性要高为提高微机控刖系统的可靠性，目前常用如下一些方法：(1)采用双机系统。用两台微机作为控制系统的核心控制器．从而提高丁系统的可靠性。双机控制系统中，两台微型机的工作方式一般有如下三种：①备份工作方式。一台微机投入系统运行。另一台虽然也处于运行状态，但脱离控制系统，而只作为系统的备用机。②主从工作方式。两台微机同时投入系统运行，在正常情况下，分别执行不同的任务，其中一台承担整

3、个系统的主要控制任务(称其为主机)，另一台则执行一般的数据处理或部分设备的控制任务(称其为从属机)。当主机发生故障时，它就自动脱离系统，而让从属机承担起系统所有的控制任务，以保证控制系统的正常运行。3③双工工作方式。在这种工作方式中，两台主机同时投入系统运行，在任何一个时刻都同步执行同一个任务，并把结果送到一个专门的装置进行核对，如果两台微机输出结果相符合，说明两台都处于正常状态，则可以把核对后的结果输出到被控对象或设备。如果核对不符合，说明一台机器工作出错，这时就封锁输出，同时通知两台主机对前一步进行重复处理，然后

4、对结果进行再核对，以排除随机故障。(2)采用集散控制系统集散控制系统是分级分布式控制方案，它是用多台以微处理器为核心的基本控制器分别控制各个被控对象，而上一级计算机则进行监督和管理。4.设计周期要短、价格要便宜在满足精度、速度和其它性能要求的前提下，应缩短设计周期和尽可能采用价格低的元器件，以降低整个控制系统的费用。4上述几点是设计微机控制系统时，应考虑的基本要求，其它如精度、速度，体积、重量及监视手段等，对不同的系统均有特定的要求，也必须足够重视。二、设计特点微机控制系统设计具有如下明显特点：1.由于系统中使用的大

5、部分都是可编程LSI组件，所以系统设计越来越简化，通用性也愈来愈强。2.从研制手段和调试工具来说，因为系统存储窖量有限，软、硬件设计也不可能一次成功，所以一般要求微机或单片机开发系统MDS(MicrocomputerDevelopmentSystem)作为支援，以加快微机控制系统的开发过程。59.2微机控制系统设计的一般步骤微机控制系统设计，虽然随控制对象、设备种类、控制方式、规模大小等而有所差异，但系统设计的基本内容和主要步骤是大体相同的，具体如下：一、确定控制任务在进行系统设计之前，必须对控制对象的工作过程进行深

6、入的调查、分析，熟悉其工艺流程，才能根据实际应用中的问题提出具体的要求，确定系统所要完成的任务。然后用时序图和控制流程图来描述控制过程和控制任务，写成设计任务说明书，作为整个控制系统设计的依据。二、选择微处理器和外围设备微处理器是整个控制系统的核心，它的选择将对整个系统产生决定性的影响，一般应从以下几个方面考虑是否符合控制系统的要求。61.字长在过程控制领域中。一般选择8位或16位字长的微处理器，就能达到一般的控制要求。2.寻址范围和寻址方式微处理器地址码长度反映了它可寻址的范围。寻址范围表示了系统中可存放的程序和数

7、据量，用户应根据系统的要求，选择在寻址范围之内的合理的内存容量。微处理器的寻址方式一般有直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、相对寻址等，选择恰当的寻址方式，会使程序长度大大减少。3．指令种类和数量一般来说，某种微处理器的指令条数越多，针对特定操作的指令也必然增多，这可使处理速度加快，编程灵活方便，程序长度减少。74．内部寄存器的种类和数量微处理器内部结构也是关系到系统性能的重要方面。常见的8位微处理器，一般都包含有通用寄存器组、程序计数器、堆栈指针、累加器、程序状态字寄存器等。它们的种类和数量越多，访问存储器的次数

8、就越少，从而加快了执行速度。5.微处理器的速度微处理器的速度，应该与被控制对象的要求相适应，过高要求会给系统的安装、调试带来不必要的麻烦。6.中断处理能力在微机控制系统中，中断处理往往是主要的一种输入输出方式。微处理器中断功能的强弱，往往涉及到整个系统实时控制的能力以及硬件和应用程序的布局。除上述六个方面以外，微处理器的LSI外围电路的配套，器