微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)10xin

1、20222022年年4 4月月3030日日西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院計(jì)算機(jī)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)工業(yè)控制主主 講講: 馬有良馬有良聯(lián)系郵箱：聯(lián)系郵箱：聯(lián)系電話南科技大學(xué)機(jī)電專業(yè)系列課程西南科技大學(xué)機(jī)電專業(yè)系列課程2計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良2第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2第第9 9章章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)原則：設(shè)計(jì)原則： 操作性好操作性好 實(shí)施性強(qiáng)實(shí)施性強(qiáng) 通用性好通用性好 經(jīng)濟(jì)效益高經(jīng)濟(jì)效益高 可靠性高可靠性高一般設(shè)計(jì)步驟：一般設(shè)計(jì)步驟： 控制系統(tǒng)總體方案的確定控制系統(tǒng)總體方案的確定

2、微型計(jì)算機(jī)及接口的選擇微型計(jì)算機(jī)及接口的選擇 控制算法的選擇控制算法的選擇 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的調(diào)試微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的調(diào)試 10.1 10.1 微型機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法及步驟微型機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法及步驟3計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良3第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3設(shè)計(jì)的基本要求設(shè)計(jì)的基本要求（1 1）系統(tǒng)操作性能要好）系統(tǒng)操作性能要好 （2 2）通用性好、便于擴(kuò)充）通用性好、便于擴(kuò)充（3 3）可靠性要高）可靠性要高 采用雙機(jī)系統(tǒng)。采用雙機(jī)系統(tǒng)。 采用集散控制系統(tǒng)。采用集散控制系統(tǒng)。4計(jì)算機(jī)工

3、業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良4第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4設(shè)計(jì)特點(diǎn)設(shè)計(jì)特點(diǎn) 在進(jìn)行微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員必須把系統(tǒng)要執(zhí)行的任務(wù)和應(yīng)具備的功能合理地必須把系統(tǒng)要執(zhí)行的任務(wù)和應(yīng)具備的功能合理地分配給硬件和軟件來實(shí)現(xiàn)，做到合理權(quán)衡硬件、分配給硬件和軟件來實(shí)現(xiàn)，做到合理權(quán)衡硬件、軟件的配置，并盡量節(jié)省機(jī)器時(shí)間和內(nèi)存空間。軟件的配置，并盡量節(jié)省機(jī)器時(shí)間和內(nèi)存空間。硬件設(shè)計(jì)主要采用大規(guī)模集成電路。硬件設(shè)計(jì)主要采用大規(guī)模集成電路。 5計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良5第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)5一、確定系統(tǒng)總體控制方案一

4、、確定系統(tǒng)總體控制方案 構(gòu)思系統(tǒng)的整體方案，應(yīng)從以下幾方面入手構(gòu)思系統(tǒng)的整體方案，應(yīng)從以下幾方面入手 ： 考慮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)考慮系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用什么方案執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用什么方案 有否特殊控制要求？特殊要求應(yīng)采取那些措施？有否特殊控制要求？特殊要求應(yīng)采取那些措施？ 確定計(jì)算機(jī)在整個(gè)控制系統(tǒng)中所起的作用確定計(jì)算機(jī)在整個(gè)控制系統(tǒng)中所起的作用 二、確定控制算法二、確定控制算法（1 1）確定算法能否滿足控制速度、精度和系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求。）確定算法能否滿足控制速度、精度和系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求。（2 2）確定某些情況下要進(jìn)行修改與補(bǔ)充。）確定某些情況下要進(jìn)行修改與補(bǔ)充。（3 3）確定為設(shè)計(jì)、調(diào)試方便，可將控制算法作

5、合理的簡化，逐）確定為設(shè)計(jì)、調(diào)試方便，可將控制算法作合理的簡化，逐步將控制算法完善，直到獲得最好的控制效果。步將控制算法完善，直到獲得最好的控制效果。6計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良6第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)6三、選擇計(jì)算機(jī)三、選擇計(jì)算機(jī)所選計(jì)算機(jī)應(yīng)滿足以下要求：所選計(jì)算機(jī)應(yīng)滿足以下要求： 完善的中斷系統(tǒng)完善的中斷系統(tǒng) 足夠的存儲(chǔ)容量足夠的存儲(chǔ)容量 完備的完備的I/OI/O通道和實(shí)時(shí)時(shí)鐘通道和實(shí)時(shí)時(shí)鐘 字長、速度、指令種類和數(shù)量字長、速度、指令種類和數(shù)量 尋址范圍和尋址方式尋址范圍和尋址方式 內(nèi)部存儲(chǔ)器的種類和數(shù)量內(nèi)部存儲(chǔ)器的種類和數(shù)量 7計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制

6、造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良7第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)7四、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)四、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 硬件軟件功能分配與協(xié)調(diào)硬件軟件功能分配與協(xié)調(diào) 大量使用硬件會(huì)增加成本，影響系統(tǒng)可靠性；增加軟件，大量使用硬件會(huì)增加成本，影響系統(tǒng)可靠性；增加軟件，系統(tǒng)速度相應(yīng)降低系統(tǒng)速度相應(yīng)降低 。 接口設(shè)計(jì)接口設(shè)計(jì) 接口設(shè)計(jì)內(nèi)容：接口設(shè)計(jì)內(nèi)容： 擴(kuò)充接口擴(kuò)充接口 安排接口電路的安排接口電路的I/OI/O信號(hào)及交換方式信號(hào)及交換方式常用的擴(kuò)充方法：常用的擴(kuò)充方法： 選用專門的功能接口板選用專門的功能接口板 選用通用接口電路選用通用接口電路 用集成電路自行設(shè)計(jì)接口電路用集成電路自行設(shè)計(jì)接口電路 接口電路接口電路I/OI/O

7、信號(hào)的交換方式：信號(hào)的交換方式： 中斷控制讀取中斷控制讀取I IO O方式方式 直接存儲(chǔ)器存取方式直接存儲(chǔ)器存取方式 8計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良8第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)8 通道設(shè)計(jì)通道設(shè)計(jì)系統(tǒng)系統(tǒng)I/OI/O通道：通道： 數(shù)字量數(shù)字量I/OI/O通道通道 開關(guān)量開關(guān)量I/OI/O通道通道 模擬量模擬量I/OI/O通道通道 脈沖量脈沖量I/OI/O通道通道 總體設(shè)計(jì)中，應(yīng)確定本系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置什么樣的通道、每個(gè)總體設(shè)計(jì)中，應(yīng)確定本系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置什么樣的通道、每個(gè)通道由幾部分組成，各部分選用什么器件等。通道由幾部分組成，各部分選用什么器件等。 操作員控制臺(tái)設(shè)計(jì)操作員控制臺(tái)設(shè)

8、計(jì) 包括：各種轉(zhuǎn)換開關(guān)、按鈕、鍵盤、數(shù)字顯示器、狀態(tài)包括：各種轉(zhuǎn)換開關(guān)、按鈕、鍵盤、數(shù)字顯示器、狀態(tài)故障指示燈等。故障指示燈等。 可靠性設(shè)計(jì)可靠性設(shè)計(jì) 9計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良9第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)9五、硬件設(shè)計(jì)五、硬件設(shè)計(jì) 任務(wù)：任務(wù)：根據(jù)系統(tǒng)總體框圖，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的電氣原理圖，再按根據(jù)系統(tǒng)總體框圖，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的電氣原理圖，再按照電氣原理圖選購元件和進(jìn)行施工設(shè)計(jì)。照電氣原理圖選購元件和進(jìn)行施工設(shè)計(jì)。包括：包括： 接口電路和接口電路和I/OI/O通道的擴(kuò)充通道的擴(kuò)充 組合邏輯或時(shí)序邏輯電路組合邏輯或時(shí)序邏輯電路 供電電源供電電源 光電隔離光電隔離 電平轉(zhuǎn)換電

9、平轉(zhuǎn)換 驅(qū)動(dòng)放大電路等驅(qū)動(dòng)放大電路等 硬件設(shè)計(jì)：根據(jù)系統(tǒng)總體框圖，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)電氣原理圖，再硬件設(shè)計(jì)：根據(jù)系統(tǒng)總體框圖，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)電氣原理圖，再按照電氣原理圖著手元件的選購和開始施工設(shè)計(jì)工作。按照電氣原理圖著手元件的選購和開始施工設(shè)計(jì)工作。10計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良10第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)10 組織應(yīng)用軟件的內(nèi)容及步驟：組織應(yīng)用軟件的內(nèi)容及步驟： 確定具體要求確定具體要求 軟件規(guī)劃軟件規(guī)劃 程序編制程序編制 軟件調(diào)試軟件調(diào)試 善后工作善后工作 確定具體要求確定具體要求 管理要求管理要求 輸入輸出要求輸入輸出要求 語言加工要求語言加工要求 功能處理要求功能處理

10、要求 六、軟件設(shè)計(jì)六、軟件設(shè)計(jì) 軟件軟件 系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件11計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良11第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)11 軟件規(guī)劃軟件規(guī)劃 模式選擇模式選擇 語言選擇語言選擇 匯編語言匯編語言或或高級(jí)語言高級(jí)語言 確定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)確定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 劃分程序塊劃分程序塊 確定程序編制順序確定程序編制順序 內(nèi)存安排內(nèi)存安排 用符號(hào)來代替某部分程序的首址用符號(hào)來代替某部分程序的首址 粗略估算各部分容量粗略估算各部分容量 根據(jù)具體情況對(duì)內(nèi)存作精確安排根據(jù)具體情況對(duì)內(nèi)存作精確安排 程序編排和分配程序編排和分配 軟件裝配和總調(diào)軟件裝配和總調(diào) 軟件設(shè)計(jì)的善后工作軟件設(shè)計(jì)

11、的善后工作 12計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良12第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)12軟件軟件 系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件 操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)語言加工系統(tǒng)語言加工系統(tǒng)診斷系統(tǒng)診斷系統(tǒng) 控制程序控制程序數(shù)據(jù)采集及處理程序數(shù)據(jù)采集及處理程序巡回檢測(cè)程序巡回檢測(cè)程序數(shù)據(jù)管理程序數(shù)據(jù)管理程序編輯程序編輯程序編譯程序編譯程序連接、裝配程序連接、裝配程序調(diào)試程序調(diào)試程序子程序庫子程序庫 數(shù)據(jù)可靠性檢查程序數(shù)據(jù)可靠性檢查程序A AD D轉(zhuǎn)換及采樣程序轉(zhuǎn)換及采樣程序 數(shù)字濾波程序數(shù)字濾波程序 線性化處理程序線性化處理程序 數(shù)據(jù)采集程序數(shù)據(jù)采集程序 越限報(bào)警程序越限報(bào)警程序 事故預(yù)告程序事

12、故預(yù)告程序 畫面顯示程序畫面顯示程序 軟件設(shè)計(jì)：軟件設(shè)計(jì)：實(shí)時(shí)性。實(shí)時(shí)性。 針對(duì)性。針對(duì)性。 靈活性和通用性。靈活性和通用性。13計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良13第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)13應(yīng)用程序的語言選擇及設(shè)計(jì)步驟應(yīng)用程序的語言選擇及設(shè)計(jì)步驟 1 1、語言選擇、語言選擇 機(jī)器語言機(jī)器語言 匯編語言匯編語言 高級(jí)語言高級(jí)語言 2 2、應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)步驟和方法、應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)步驟和方法 應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的五個(gè)步驟：應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的五個(gè)步驟： 問題定義問題定義 程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì) 編碼編碼 調(diào)試調(diào)試 改進(jìn)和再設(shè)計(jì)改進(jìn)和再設(shè)計(jì)14計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬

13、有良14第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)14 程序設(shè)計(jì)通常采用模塊程序設(shè)計(jì)法和結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)法程序設(shè)計(jì)通常采用模塊程序設(shè)計(jì)法和結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)法結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)基本思想的三種基本結(jié)構(gòu)表示：結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)基本思想的三種基本結(jié)構(gòu)表示： 順序結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu) 選擇結(jié)構(gòu)選擇結(jié)構(gòu) 循環(huán)結(jié)構(gòu)循環(huán)結(jié)構(gòu)15計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良15第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)15 高級(jí)語言和匯編語言的混合編程高級(jí)語言和匯編語言的混合編程1 1、混合語言編程的基本概念、混合語言編程的基本概念 1 1）程序接口）程序接口 在一種語言程序中調(diào)用由其他語言編寫的程序模塊。在一種語言程序中調(diào)用由其他語言編寫的程序模塊。

14、2 2）命名約定）命名約定 為了解決不同語言對(duì)名稱標(biāo)識(shí)符的不同處理，對(duì)目標(biāo)文件為了解決不同語言對(duì)名稱標(biāo)識(shí)符的不同處理，對(duì)目標(biāo)文件名長度的不同限制的約定。名長度的不同限制的約定。 3 3）調(diào)用約定）調(diào)用約定 在兩種程序語言中為實(shí)現(xiàn)彼此調(diào)用而建立的一種協(xié)定，它在兩種程序語言中為實(shí)現(xiàn)彼此調(diào)用而建立的一種協(xié)定，它具體對(duì)應(yīng)了一個(gè)函數(shù)、一個(gè)過程或者是一個(gè)子程序的調(diào)用過程。具體對(duì)應(yīng)了一個(gè)函數(shù)、一個(gè)過程或者是一個(gè)子程序的調(diào)用過程。 4 4）參數(shù)傳遞約定）參數(shù)傳遞約定 在定義或說明時(shí)用形式參數(shù)，調(diào)用時(shí)則替換成實(shí)際參數(shù)在定義或說明時(shí)用形式參數(shù)，調(diào)用時(shí)則替換成實(shí)際參數(shù)。16計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)

15、院 馬有良16第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)16參數(shù)傳遞方式：參數(shù)傳遞方式： 傳值傳值 傳址傳址 傳名傳名 傳結(jié)果傳結(jié)果 2 2、C C語言程序?qū)R編語言程序的調(diào)用語言程序?qū)R編語言程序的調(diào)用 1 1）C C語言程序中的接口處理語言程序中的接口處理 命名約定命名約定 調(diào)用約定調(diào)用約定 參數(shù)傳遞約定參數(shù)傳遞約定 17計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良17第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)172 2） 匯編語言中的接口處理匯編語言中的接口處理 在定義和編寫匯編語言程序的被調(diào)用過程時(shí)，應(yīng)以下在定義和編寫匯編語言程序的被調(diào)用過程時(shí)，應(yīng)以下劃線開頭，并用劃線開頭，并用PUBLICPUBLIC說

16、明說明。 如果如果C C語言程序以巨型、大型、存儲(chǔ)模式編譯，被語言程序以巨型、大型、存儲(chǔ)模式編譯，被C C語語言調(diào)用的匯編過程應(yīng)說明成言調(diào)用的匯編過程應(yīng)說明成fafa；小型、緊湊型存儲(chǔ)模式編譯，；小型、緊湊型存儲(chǔ)模式編譯，被調(diào)用的匯編過程應(yīng)說明成被調(diào)用的匯編過程應(yīng)說明成NEARNEAR。 考慮調(diào)用約定考慮調(diào)用約定 在被在被C C語言調(diào)用的匯編過程中用指令語言調(diào)用的匯編過程中用指令RETRET返回，而在返回，而在BASICBASIC等其他語言中要求用指令等其他語言中要求用指令RETnRETn返回。返回。 根據(jù)缺省默認(rèn)，根據(jù)缺省默認(rèn)，C C語言的參數(shù)傳遞方式是傳值，但數(shù)語言的參數(shù)傳遞方式是傳值，但

17、數(shù)組總是采用傳址方式。組總是采用傳址方式。18計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良18第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)183 3、匯編語言程序?qū)?、匯編語言程序?qū) C語言程序的調(diào)用語言程序的調(diào)用 1 1）命名約定）命名約定 2 2）調(diào)用約定）調(diào)用約定 3 3）參數(shù)傳遞的方式）參數(shù)傳遞的方式4 4、微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的研制工具、微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的研制工具利用聯(lián)機(jī)仿真器可以實(shí)現(xiàn)以下開發(fā)手段：利用聯(lián)機(jī)仿真器可以實(shí)現(xiàn)以下開發(fā)手段： 1 1）系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真）系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真 2 2）資源借調(diào)）資源借調(diào) 3 3）控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)和調(diào)試）控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)和調(diào)試19計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與

18、工程學(xué)院 馬有良19第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)19 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)是要把已調(diào)好的各程序功能塊按照總體設(shè)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)是要把已調(diào)好的各程序功能塊按照總體設(shè)計(jì)要求連成一個(gè)完整的程序。程序調(diào)試完成后，還要進(jìn)計(jì)要求連成一個(gè)完整的程序。程序調(diào)試完成后，還要進(jìn)行在線仿真，然后進(jìn)行試運(yùn)行。經(jīng)過一段考機(jī)和試運(yùn)行行在線仿真，然后進(jìn)行試運(yùn)行。經(jīng)過一段考機(jī)和試運(yùn)行后，即可投入正式運(yùn)行。后，即可投入正式運(yùn)行。七、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)七、系統(tǒng)聯(lián)調(diào) 20計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良20第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)20第第9 9章章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟流程圖控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟流程圖

19、控制對(duì)象的功能和工作過程分析控制對(duì)象的功能和工作過程分析估算及分配估算及分配I/OI/O口口, ,存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器容量及外圍設(shè)備容量及外圍設(shè)備畫系統(tǒng)工藝流程圖畫系統(tǒng)工藝流程圖I/OI/O口的具體分配口的具體分配畫系統(tǒng)程序框圖畫系統(tǒng)程序框圖系統(tǒng)部件的詳細(xì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)部件的詳細(xì)設(shè)計(jì)編制源程序編制源程序部件芯片老化部件芯片老化篩選和測(cè)試篩選和測(cè)試匯編匯編布線及安裝布線及安裝形成目標(biāo)程序形成目標(biāo)程序系統(tǒng)試運(yùn)行系統(tǒng)試運(yùn)行調(diào)試硬件調(diào)試硬件調(diào)試和仿真調(diào)試和仿真完成否完成否? ?硬件錯(cuò)否硬件錯(cuò)否? ?完成否完成否? ?寫入寫入EPROMEPROM結(jié)束設(shè)計(jì)結(jié)束設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)是是是是是是否否否否否否

20、開開 始始21計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良21第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)21n 10.2.1 10.2.1 硬件電路硬件電路n 10.2.2 10.2.2 數(shù)字控制器的數(shù)學(xué)模型數(shù)字控制器的數(shù)學(xué)模型n 10.2.3 10.2.3 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)10.2 10.2 微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例一微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例一電阻爐爐溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)電阻爐爐溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)22計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良22第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)22圖圖10-2 10-2 電阻爐爐溫控制系統(tǒng)原理圖電阻爐爐溫控制系統(tǒng)原理圖變送器變送器鍵盤與顯示鍵盤與顯示T0T1P

21、1.3P1.2P1.1P1.0P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0ALEP0PSENWRRDEAP3.38031803174LS74LS3733732732273281558155CEOC D7 0ALECEIO/MA7 0A7 01/2WRRDA0A1A2紅綠紅ABCCLKD7 0OEALESTARTIN0EOC.光光耦耦驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)器器MC14528220V220V加熱絲加熱絲LM31174LS00TIL117.過零信號(hào)發(fā)生器過零信號(hào)發(fā)生器ADCADC08090809.熱電偶熱電偶10.2.1 10.2.1 硬件電路硬件電路23計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良23第10

22、章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)231. 1. 檢測(cè)元件及變送器檢測(cè)元件及變送器 檢測(cè)元件選用鎳鉻檢測(cè)元件選用鎳鉻- -鎳鋁熱電偶，分度號(hào)為鎳鋁熱電偶，分度號(hào)為EUEU，適用于，適用于0100001000的溫度測(cè)量范圍，相應(yīng)輸?shù)臏囟葴y(cè)量范圍，相應(yīng)輸出電壓為出電壓為0mV41.32mV0mV41.32mV。 變送器由毫伏變送器和電流變送器由毫伏變送器和電流/ /電壓變送器組電壓變送器組成：毫伏變送器用于把熱電偶輸出的成：毫伏變送器用于把熱電偶輸出的041.32mV041.32mV變換成變換成010mA010mA范圍內(nèi)的電流；電流范圍內(nèi)的電流；電流/ /電壓變送器電壓變送器用于把毫伏變送器輸出的用于把毫伏變

23、送器輸出的010mA010mA電流變換成電流變換成05V05V范圍內(nèi)的電壓。范圍內(nèi)的電壓。 10.2.1 10.2.1 硬件電路硬件電路24計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良24第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)24表表10-1 10-1 溫度溫度- -數(shù)字量對(duì)照表數(shù)字量對(duì)照表10.2.1 10.2.1 硬件電路硬件電路25計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良25第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)252. 2. 接口電路接口電路 8031 8031的接口電路有的接口電路有ADC0809ADC0809、81558155和和27322732等。等。 本系統(tǒng)采用本系統(tǒng)采用ADC

24、0809ADC0809型型A/DA/D轉(zhuǎn)換器，該芯片為轉(zhuǎn)換器，該芯片為8 8位位逐次逼近型逐次逼近型A/DA/D轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。ADC0809ADC0809為溫度測(cè)量電路的輸入接口；為溫度測(cè)量電路的輸入接口；81558155用于鍵盤和顯示接口；用于鍵盤和顯示接口；27322732作為作為80318031外部程序外部程序(ROM)(ROM)存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器。10.2.1 10.2.1 硬件電路硬件電路26計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良26第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)263. 3. 溫度控制電路如圖溫度控制電路如圖 雙向可控硅和加熱絲串接在交流回路，因此雙向可控硅和加熱絲串接在

25、交流回路，因此可控硅導(dǎo)通時(shí)間決定加熱絲的加熱功率。可控硅導(dǎo)通時(shí)間決定加熱絲的加熱功率。 圖圖10-310-3給出了可控硅在給定周期給出了可控硅在給定周期T T內(nèi)具有不內(nèi)具有不同導(dǎo)通時(shí)間的情況。同導(dǎo)通時(shí)間的情況。 過零信號(hào)是正弦交流電壓過零時(shí)刻的同步脈過零信號(hào)是正弦交流電壓過零時(shí)刻的同步脈沖，可使可控硅在交流電壓正弦波過零后觸發(fā)導(dǎo)沖，可使可控硅在交流電壓正弦波過零后觸發(fā)導(dǎo)通。過零同步脈沖由過零觸發(fā)電路產(chǎn)生，如圖通。過零同步脈沖由過零觸發(fā)電路產(chǎn)生，如圖10-410-4所示。所示。10.2.1 10.2.1 硬件電路硬件電路27計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良27第10章 微型機(jī)

26、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)27圖圖10-3 10-3 輸出功率與通斷時(shí)間的關(guān)系輸出功率與通斷時(shí)間的關(guān)系uuuutttt12.5%25%50%100%10.2.1 10.2.1 硬件電路硬件電路28計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良28第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)28圖圖10-4 10-4 過零觸發(fā)電路過零觸發(fā)電路.LM311MCQ1Q274LS0014528TIL117+5V+5V+12V220V加熱器+5VA1P1.310.2.1 10.2.1 硬件電路硬件電路29計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良29第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)29 閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)可近似看成一階慣性環(huán)節(jié)

27、加一個(gè)延遲閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)可近似看成一階慣性環(huán)節(jié)加一個(gè)延遲環(huán)節(jié)。因此，根據(jù)第環(huán)節(jié)。因此，根據(jù)第4 4章第章第5 5節(jié)的推導(dǎo)，可以得出：節(jié)的推導(dǎo)，可以得出：z )e-(1ze-1)e1 (K)e1)(ze1 (D(z)1 -N-T/-1 -T/-T/-P-T/-1-T/11經(jīng)化簡后得到：經(jīng)化簡后得到：1 -N-1 -1z )C-(1Cz1Bz-AD(z)10.2.2 10.2.2 數(shù)字控制器的數(shù)學(xué)模型數(shù)字控制器的數(shù)學(xué)模型30計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良30第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)30式中：式中：A= )e1 (Ke11T/-P-T/C= 1-T/eB=A -T/e因?yàn)?，?/p>

28、為，D(z)=R(z)/E(z)D(z)=R(z)/E(z)，得：，得：E(z)BzA(R(z)z )C(1Cz1 -11 -N-110.2.2 10.2.2 數(shù)字控制器的數(shù)學(xué)模型數(shù)字控制器的數(shù)學(xué)模型31計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良31第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)31y(n)=Ae(n)-Be(n-1)+Cy(n-1)+(1-C)y(n-N-1) 式中：式中：y(n)y(n)n n時(shí)刻的輸出值；時(shí)刻的輸出值；e(n)e(n)n n時(shí)刻的偏差值；時(shí)刻的偏差值；e(n-1)e(n-1)n-1n-1時(shí)刻的偏差值；時(shí)刻的偏差值；y(n-N-1)y(n-N-1)n-N-1n-N-

29、1時(shí)刻的輸出值。時(shí)刻的輸出值。 由系統(tǒng)的飛升特性曲線確定出由系統(tǒng)的飛升特性曲線確定出和和1 1后，系后，系數(shù)數(shù)A A、B B、C C則可分別求出。則可分別求出。10.2.2 10.2.2 數(shù)字控制器的數(shù)學(xué)模型數(shù)字控制器的數(shù)學(xué)模型32計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良32第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)32主程序流程圖主程序流程圖設(shè)定堆棧指針清標(biāo)志和暫存單元清顯示緩沖區(qū)T0初始化開CPU中斷掃描鍵盤溫度顯示T1中斷程序清標(biāo)志D5H停止輸出T1中斷服務(wù)程序開 始開 始返 回10.2.3 10.2.3 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)1 1、主程序、主程序33計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)

30、制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良33第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)332. T2. T0 0中斷服務(wù)程序中斷服務(wù)程序 T T0 0中斷服務(wù)程序是此系統(tǒng)的主體程序，用于中斷服務(wù)程序是此系統(tǒng)的主體程序，用于啟動(dòng)啟動(dòng)A/DA/D轉(zhuǎn)換、讀入采樣數(shù)據(jù)、數(shù)字濾波、越限溫轉(zhuǎn)換、讀入采樣數(shù)據(jù)、數(shù)字濾波、越限溫度報(bào)警和越限處理、大林算法計(jì)算和輸出可控硅度報(bào)警和越限處理、大林算法計(jì)算和輸出可控硅的同步觸發(fā)脈沖等。在的同步觸發(fā)脈沖等。在T T0 0中斷服務(wù)程序中，要用中斷服務(wù)程序中，要用到一系列子程序。如：采樣子程序、數(shù)字濾波子到一系列子程序。如：采樣子程序、數(shù)字濾波子程序、越限處理程序、大林算法程序、標(biāo)度變換程序、越限處

31、理程序、大林算法程序、標(biāo)度變換程序和溫度顯示程序等。程序和溫度顯示程序等。T T0 0中斷服務(wù)程序流程圖中斷服務(wù)程序流程圖如圖如圖9-69-6所示。所示。10.2.3 10.2.3 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)34計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良34第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)34T T0 0中斷服務(wù)程序流程圖中斷服務(wù)程序流程圖保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)采樣爐溫?cái)?shù)字濾波U(n)=Ymax否？清上次越限標(biāo)志U(n)Ymax否？U(n)=Ymin否？溫度標(biāo)度轉(zhuǎn)換初始化T1從P1.3輸出求 補(bǔ)計(jì)算Y(n)溫度顯示(D5H)=1否?恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)取Ymax值輸出下限報(bào)警置本次越限標(biāo)志上次越限否?越限計(jì)

32、數(shù)器加1越限N次否?清越限標(biāo)志上限報(bào)警本次越限標(biāo)志送5FH清零5EH單元上限處理是是是是是是否否否否否否返 回開 始35計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良35第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)35網(wǎng)帶式多溫區(qū)電阻爐微型計(jì)算機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。網(wǎng)帶式多溫區(qū)電阻爐微型計(jì)算機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。一、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)一、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)1 1、確定系統(tǒng)的控制任務(wù)、確定系統(tǒng)的控制任務(wù)控制對(duì)象：控制對(duì)象：六溫區(qū)網(wǎng)帶式連續(xù)燒結(jié)電阻爐。六溫區(qū)網(wǎng)帶式連續(xù)燒結(jié)電阻爐。設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)要求： 每個(gè)溫區(qū)的溫度在每個(gè)溫區(qū)的溫度在900900 10001000范圍內(nèi)連續(xù)可控；范圍內(nèi)連續(xù)可控； 各溫區(qū)的溫度以及網(wǎng)帶的運(yùn)

33、行速度可自行設(shè)定；各溫區(qū)的溫度以及網(wǎng)帶的運(yùn)行速度可自行設(shè)定； 要求系統(tǒng)能夠?qū)α鶄€(gè)溫區(qū)的溫度及網(wǎng)帶運(yùn)行速度要求系統(tǒng)能夠?qū)α鶄€(gè)溫區(qū)的溫度及網(wǎng)帶運(yùn)行速度巡回檢測(cè)、顯示和定時(shí)打印。巡回檢測(cè)、顯示和定時(shí)打印。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)完成的主要任務(wù)有：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)完成的主要任務(wù)有： 六個(gè)溫區(qū)溫度的閉環(huán)直接數(shù)字控制。六個(gè)溫區(qū)溫度的閉環(huán)直接數(shù)字控制。 網(wǎng)帶拖動(dòng)直流調(diào)速系統(tǒng)的速度給定和速度檢測(cè)。網(wǎng)帶拖動(dòng)直流調(diào)速系統(tǒng)的速度給定和速度檢測(cè)。 六個(gè)溫區(qū)溫度及網(wǎng)帶運(yùn)動(dòng)速度的巡回檢測(cè)、顯示和定時(shí)打印。六個(gè)溫區(qū)溫度及網(wǎng)帶運(yùn)動(dòng)速度的巡回檢測(cè)、顯示和定時(shí)打印。10.3 10.3 微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例二微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例二36計(jì)算

34、機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良36第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)36系統(tǒng)組成：系統(tǒng)組成： 微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī) 輸入通道輸入通道 輸出通道輸出通道 37計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良37第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)372 2、輸入輸出通道及其接口設(shè)計(jì)、輸入輸出通道及其接口設(shè)計(jì) 1 1）溫度檢測(cè)模擬輸入通道設(shè)計(jì)）溫度檢測(cè)模擬輸入通道設(shè)計(jì) 38計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良38第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)38傳感器傳感器信信 號(hào)號(hào)放大器放大器V/F光光 電電耦合器耦合器CPU小信號(hào)小信號(hào)VI010Vf 特點(diǎn)：特點(diǎn)：采用了由采用了由V VF

35、 F變換器和定時(shí)計(jì)數(shù)器組成的變換器和定時(shí)計(jì)數(shù)器組成的A AD D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器。換器。 V VF F轉(zhuǎn)換輸入通道的結(jié)構(gòu)通常為：轉(zhuǎn)換輸入通道的結(jié)構(gòu)通常為： 39計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良39第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)39設(shè)設(shè)V VF F變換器的額定輸出頻率為變換器的額定輸出頻率為F F，計(jì)數(shù)器對(duì)輸出脈沖的，計(jì)數(shù)器對(duì)輸出脈沖的計(jì)數(shù)時(shí)間為計(jì)數(shù)時(shí)間為T Ts s，A AD D轉(zhuǎn)換結(jié)果的分辨率為轉(zhuǎn)換結(jié)果的分辨率為i i，則有：，則有： 取取TsTs1s1s，則在，則在V VF F的輸出頻率范圍的輸出頻率范圍0 010kHz10kHz內(nèi)，可以得到內(nèi)，可以得到1313位的位的A AD

36、D轉(zhuǎn)換結(jié)果。轉(zhuǎn)換結(jié)果。sisFT2 40計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良40第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)40 2) 2) 晶閘管數(shù)字觸發(fā)輸出通道設(shè)計(jì)晶閘管數(shù)字觸發(fā)輸出通道設(shè)計(jì) 晶閘管簡介晶閘管簡介 晶閘管晶閘管( (可控硅整流器可控硅整流器) ) 功率放大器件。功率放大器件。 晶閘管的工作方式有：晶閘管的工作方式有： 調(diào)壓方式調(diào)壓方式 調(diào)功方式調(diào)功方式調(diào)壓方式：是通過利用移相觸發(fā)脈調(diào)壓方式：是通過利用移相觸發(fā)脈沖調(diào)節(jié)晶閘管的導(dǎo)通角，使輸入到?jīng)_調(diào)節(jié)晶閘管的導(dǎo)通角，使輸入到電加熱元件的電壓改變，達(dá)到調(diào)節(jié)電加熱元件的電壓改變，達(dá)到調(diào)節(jié)用電器的輸入功率，來實(shí)現(xiàn)控制目用電器的輸入功率

37、，來實(shí)現(xiàn)控制目的的 。IG iA + VAK -R+ US_導(dǎo)導(dǎo)通通角角41計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良41第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)41調(diào)功方式：調(diào)功方式：觸發(fā)電路采用的是過零觸發(fā)方式，外加正弦電壓觸發(fā)電路采用的是過零觸發(fā)方式，外加正弦電壓過零時(shí)控制信號(hào)才使晶閘管的觸發(fā)導(dǎo)通，則負(fù)載上得到的電過零時(shí)控制信號(hào)才使晶閘管的觸發(fā)導(dǎo)通，則負(fù)載上得到的電壓是一個(gè)正弦波。壓是一個(gè)正弦波。 調(diào)功方式輸入電爐的平均功率為：調(diào)功方式輸入電爐的平均功率為： RUNnP2 P P輸入電爐的功率；輸入電爐的功率；R R負(fù)載有效電阻；負(fù)載有效電阻；U U電網(wǎng)電壓電網(wǎng)電壓 ；n n允許導(dǎo)通的波頭

38、數(shù)；允許導(dǎo)通的波頭數(shù)；N N設(shè)定的波頭數(shù)。設(shè)定的波頭數(shù)。 當(dāng)當(dāng) n n0 0時(shí)，電爐的輸入功率為零；時(shí)，電爐的輸入功率為零； n nN N，電爐的輸入功率為滿功率。，電爐的輸入功率為滿功率。 42計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良42第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)42 晶閘管數(shù)字觸發(fā)輸出通道設(shè)計(jì)晶閘管數(shù)字觸發(fā)輸出通道設(shè)計(jì) 過零檢測(cè)同步脈沖電路過零檢測(cè)同步脈沖電路 ：電網(wǎng)電壓電網(wǎng)電壓同步脈沖同步脈沖43計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良43第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)433) 3) 撥碼盤給定輸入通道撥碼盤給定輸入通道 撥碼盤作為數(shù)字量的輸入設(shè)備，設(shè)定和修改碼盤

39、值可作撥碼盤作為數(shù)字量的輸入設(shè)備，設(shè)定和修改碼盤值可作為控制系統(tǒng)的給定值。為控制系統(tǒng)的給定值。 輸入非數(shù)字信息時(shí)，需要事先將非數(shù)字信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸入非數(shù)字信息時(shí)，需要事先將非數(shù)字信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字代碼，再由撥碼盤輸入。代碼，再由撥碼盤輸入。 4) 4) 數(shù)碼顯示輸出通道數(shù)碼顯示輸出通道 包括：包括： 數(shù)字量輸出接口電路數(shù)字量輸出接口電路 鎖存譯碼驅(qū)動(dòng)電路鎖存譯碼驅(qū)動(dòng)電路 七段數(shù)碼管顯示器七段數(shù)碼管顯示器爐溫顯示：一位顯示溫區(qū)代號(hào)，四位顯示爐溫顯示：一位顯示溫區(qū)代號(hào)，四位顯示4 4位溫度值；位溫度值； 網(wǎng)帶速度顯示：一位顯示網(wǎng)帶速度代號(hào)，四位顯示網(wǎng)帶速度。網(wǎng)帶速度顯示：一位顯示網(wǎng)帶速度代號(hào)，四位顯示

40、網(wǎng)帶速度。 44計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良44第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)44 5) 5) 打印機(jī)輸出通道打印機(jī)輸出通道 系統(tǒng)配置了通用打印機(jī)接口電路。系統(tǒng)配置了通用打印機(jī)接口電路。 打印內(nèi)容包括表頭、制表、采樣數(shù)據(jù)和采樣時(shí)間。打印內(nèi)容包括表頭、制表、采樣數(shù)據(jù)和采樣時(shí)間。 二、微型計(jì)算機(jī)選擇二、微型計(jì)算機(jī)選擇 控制系統(tǒng)選取采用控制系統(tǒng)選取采用STDSTD總線標(biāo)準(zhǔn)的模塊式工業(yè)控制計(jì)算機(jī)?？偩€標(biāo)準(zhǔn)的模塊式工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。本系統(tǒng)：本系統(tǒng)： 主機(jī)板采用主機(jī)板采用80988098單片機(jī)多功能單片機(jī)多功能CPUCPU模板，主頻模板，主頻9MHz9MHz。 配置了顯示及操作面板接口

41、模板配置了顯示及操作面板接口模板。 打印機(jī)接口模板。打印機(jī)接口模板。 非通用數(shù)字觸發(fā)控制模板非通用數(shù)字觸發(fā)控制模板。 反饋通道的反饋通道的V VF F變換及變換及A AD D轉(zhuǎn)換模板轉(zhuǎn)換模板。 45計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良45第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)45三、控制算法設(shè)計(jì)三、控制算法設(shè)計(jì) 整系統(tǒng)屬于多變量系統(tǒng)，其數(shù)學(xué)描述傳遞矩陣為：整系統(tǒng)屬于多變量系統(tǒng)，其數(shù)學(xué)描述傳遞矩陣為： )()()()()(6,61 ,66, 11 , 1sgsgsgsgsG 6, 16, 11)()()(,jisTeKsUsysgjisjijijiji 其中：其中：離散后可近似為：離散后可

42、近似為： )()1()(mkBUkAYkY 式中：式中：y(k)y(k) 9 99 9矩陣；矩陣；U U（k k） 9 91 1矩陣；矩陣； A A 9 99 9矩陣；矩陣； B B 9 99 9矩陣。矩陣。 46計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良46第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)46對(duì)于系統(tǒng)的每一個(gè)溫區(qū)，其簡化動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)：對(duì)于系統(tǒng)的每一個(gè)溫區(qū)，其簡化動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)： 廣義傳遞函數(shù)為：廣義傳遞函數(shù)為： sTKesesGDsTsi 11)( 廣義脈沖傳遞函數(shù)為：廣義脈沖傳遞函數(shù)為： 1/11)1(11)()( zeezKsTKesezsGzzGDDTTTTNDsTs 系統(tǒng)的閉環(huán)脈沖傳遞函

43、數(shù)為：系統(tǒng)的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為：1/1/1)1()( zezezCCTTNTT47計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良47第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)47數(shù)字控制器的脈數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)為：沖傳遞函數(shù)為： )1(1)1()1)(1()(1)()()(1/1/1/ NTTTTTTTTTTzezeeKezezzGzzDCCDCD進(jìn)一步簡化為：進(jìn)一步簡化為： 12111101)( NzbzbzaazDCDCDDCDCTTTTTTTTTTTTTTTTebeKeeaebeKea/2/)/()/(/1/1/01;)1(;)1(1 式中：式中： 差分化后得到控制器差分方程：差分化后得到

44、控制器差分方程： )1()()1()1()(1021 kEakEaNkUbkUbkU48計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良48第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)48四、硬件設(shè)計(jì)四、硬件設(shè)計(jì)硬件電路設(shè)計(jì)有：硬件電路設(shè)計(jì)有： 前級(jí)放大器及多路模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)。前級(jí)放大器及多路模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)。 A AD D轉(zhuǎn)換模板。轉(zhuǎn)換模板。 數(shù)字觸發(fā)控制模板。數(shù)字觸發(fā)控制模板。49計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良49第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)49五、軟件設(shè)計(jì)五、軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)控制程序的任務(wù)系統(tǒng)控制程序的任務(wù) 系統(tǒng)初始化。系統(tǒng)初始化。 多路模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)的切換控制。多路模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)的切換控

45、制。 溫度反饋信號(hào)采樣和數(shù)字濾波、線性化處理。溫度反饋信號(hào)采樣和數(shù)字濾波、線性化處理。 讀給定輸入值，且將讀給定輸入值，且將BCDBCD碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼。碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼。 完成系統(tǒng)的控制算法和控制輸出。完成系統(tǒng)的控制算法和控制輸出。 定點(diǎn)或巡回顯示溫度值和網(wǎng)帶速度值。定點(diǎn)或巡回顯示溫度值和網(wǎng)帶速度值。 定時(shí)打印時(shí)間、溫度和網(wǎng)帶運(yùn)行速度。定時(shí)打印時(shí)間、溫度和網(wǎng)帶運(yùn)行速度。50計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良50第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)50 系統(tǒng)控制程序的模塊化系統(tǒng)控制程序的模塊化按控制功能將程序分成三個(gè)程序模塊：按控制功能將程序分成三個(gè)程序模塊： 系統(tǒng)初始化程序模塊系統(tǒng)初始化程序模塊系統(tǒng)初始化包括：系統(tǒng)初始化包括： 設(shè)置堆棧設(shè)置堆棧 清除動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)清除動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)緩沖區(qū) 初始化打印緩沖區(qū)初始化打印緩沖區(qū) 設(shè)置設(shè)置82538253計(jì)數(shù)器的控制字和計(jì)數(shù)初始計(jì)數(shù)器的控制字和計(jì)數(shù)初始值值 設(shè)置時(shí)鐘系統(tǒng)的初始值設(shè)置時(shí)鐘系統(tǒng)的初始值 設(shè)置控制算法程序的初始值設(shè)置控制算法程序的初始值 系統(tǒng)中斷控制初始化等系統(tǒng)中斷控制初始化等 51計(jì)算機(jī)工業(yè)控制西南科技大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院 馬有良51第10章 微型機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)51 外部中斷服務(wù)程序模