第六章 微型计算机控制系统的设计ppt课件.ppt

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1、第六章微型计算机控制系统设计第一节控制系统设计的一般步骤第二节微型计算机控制系统的软件第三节常用应用程序设计第四节设计举例——微型计算机控制直流伺服系统设计第五节设计举例——微型计算机温度控制系统设计第一节控制系统设计的一般步骤一、系统总体控制方案设计二、微型计算机选择三、控制算法设计四、硬件设计五、软件设计六、系统联调一、系统总体控制方案设计（一）确定控制任务1.深入了解控制对象，熟悉生产工艺过程，提出系统的控制要求，确定系统要完成的任务。2.从控制系统整体结构考虑，确定系统是采用开环控制还是采用闭环控制；哪些物理量需

2、要检测，采用何种检测元件，检测精度要求如何；执行机构采用什么方案，（电动机驱动、直接控制、其他驱动方式）3.确定微型计算机在整个控制系统中所起的作用（给定计算、直接控制、数据处理、监督控制等）确定计算机应承担哪些任务→微型计算机必须具备哪些功能，需要设计那些I/O通道，配备什么样的外围设备。应完成的技术资料：系统设计任务书、系统构成的粗框图一、系统总体控制方案设计（二）硬件软件功能分配与协调1.多采用硬件可以简化软件设计工作，并使系统的快速性得到改善。但大量使用硬件，会使成本增加，因接点数增加而降低可靠性，甚至会削弱系统

3、的抗干扰能力。用软件代替硬件功能，可以减少系统的元器件，增加系统控制的灵活性，但系统的速度相应地要降低。结论：根据软、硬件各自特点和实际应用的具体情况决定。一、系统总体控制方案设计（三）接口设计接口的扩充方法：1.选用专门的功能接口板：优点：硬件工作量小可靠性高，但价格高，一般用来组成较大的系统。2.选用通用接口电路：在组成一个较小的控制系统时，经常采用通用接口电路来扩充接口，如：8255A、8253、8259A等，由于这些接口是标准化的，使用较方便。3.用集成电路自行设计接口电路：接口设计包括两个方面的内容：扩充接口2

4、.安排通过各接口电路输入输出端的输入输出信号，选定各信号输入输出时采用何种控制方式（程序传输方式、中断传输方式、DMA传输方式）。一、系统总体控制方案设计（四）通道设计1.深入了解控制对象，熟悉生产工艺过程，提出系统的控制要求，确定系统要完成的任务。2.从控制系统整体结构考虑，确定系统是采用开环控制还是采用闭环控制；哪些物理量需要检测，采用何种检测元件，检测精度要求如何；执行机构采用什么方案，（电动机驱动、直接控制、其他驱动方式）3.确定微型计算机在整个控制系统中所起的作用（给定计算、直接控制、数据处理、监督控制等）确定

5、计算机应承担哪些任务→微型计算机必须具备哪些功能，需要设计那些I/O通道，配备什么样的外围设备。应完成的技术资料：系统设计任务书、系统构成的粗框图一、系统总体控制方案设计（五）操作员控制台设计1.深入了解控制对象，熟悉生产工艺过程，提出系统的控制要求，确定系统要完成的任务。2.从控制系统整体结构考虑，确定系统是采用开环控制还是采用闭环控制；哪些物理量需要检测，采用何种检测元件，检测精度要求如何；执行机构采用什么方案，（电动机驱动、直接控制、其他驱动方式）3.确定微型计算机在整个控制系统中所起的作用（给定计算、直接控制、数

6、据处理、监督控制等）确定计算机应承担哪些任务→微型计算机必须具备哪些功能，需要设计那些I/O通道，配备什么样的外围设备。应完成的技术资料：系统设计任务书、系统构成的粗框图二、微型计算机选择（一）微型计算机系统构成方案选择组装方案单板机或单片机方案通用微型计算机系统方案通用工业控制计算机系统方案（二）微型计算机系统性能指标选择完善的中断系统足够的存储容量完备的输入输出通道和实时时钟微处理器有足够的数据处理能力三、控制算法设计控制算法：以系统的数学模型为基础，是可程序化设计的系统控制规律。数学模型：是系统运动规律的数学表达，

7、它反应了系统输入、输出以及内部状态变量之间的逻辑和数量关系。控制算法设计中注意的问题：1.控制算法对系统的性能指标有直接的影响，因此，选定的控制算法必须满足控制速度、控制精度和系统稳定性的要求。2.各种控制算法提供了一套通用的计算公式，是对一般性的问题而言的，实际问题要做补充和修改。3.当控制系统比较复杂时，满足控制性能指标的控制规律也比较复杂，应对数学模型及相应的控制算法做简化。四、硬件设计硬件设计的任务：根据系统总体设计的结果，设计出系统的电气原理图，再按照电气原理图着手元件的选购和线路设计工作。微型计算机、单片机接

8、口电路、输入输出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器五、软件设计见第二节，微型计算机控制系统的软件。六、系统联调一、实验室模拟装置上进行调试二、在工业生产现场进行工业试验第二节微型计算机控制系统的软件一、软件的分类二、应用程序的语言选择及设计步骤三、高级语言和汇编语言的混合编程四、微型计