微型计算机控制系统技术电子教案2012

1、计算机控制技术计算机控制技术主讲：谢宏主讲：谢宏湖南大学电气与信息工程学院自动化工程系湖南大学电气与信息工程学院自动化工程系College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.2教材和参考书目：教材和参考书目：微型计算机控制技术微型计算机控制技术 潘新民潘新民 王燕芳王燕芳 编著编著 高等教育出版社高等教育出版社College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.3第一章第一章 微型计算机控制系统概述微型计算机控制系统概述计算机控制系统的组成计算机控制

2、系统的组成1计算机控制系统的分类计算机控制系统的分类 2计算机控制系统发展概况与趋势计算机控制系统发展概况与趋势 3College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.41.1 微型计算机控制系统的组成微型计算机控制系统的组成1.1 微型计算机控制系统的组成微型计算机控制系统的组成 1、微机控制系统硬件结构、微机控制系统硬件结构 主机、主机、I/O接口、通用外部设备、检测元件及执行机构（模拟信号接口、通用外部设备、检测元件及执行机构（模拟信号和数字信号）、操作台。和数字信号）、操作台。 2、微机控制系统软件、微机控制系统软

3、件 （1）系统软件：操作系统、诊断系统、开发系统、信息处理。）系统软件：操作系统、诊断系统、开发系统、信息处理。 （2）应用软件：）应用软件：1）过程监视：巡回检测程序、数据处理程序、报）过程监视：巡回检测程序、数据处理程序、报 警程序、警程序、 操作面板程序、数字滤波和标度变换操作面板程序、数字滤波和标度变换 程序、过程分析程序程序、过程分析程序 2）过程控制计算：控）过程控制计算：控 制算法程序（制算法程序（PID、最优、最优 化控制、串级调节、比值调节化控制、串级调节、比值调节）,事故处理程事故处理程 序、信息管理程序。序、信息管理程序。 3）公共服务程序）公共服务程序College o

4、f Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.51.1 微型计算机控制系统的组成微型计算机控制系统的组成 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.61.1智能控制的基本概念智能控制的基本概念 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.71.2 微型计算机控制系统分类微型计算机控制系统分类 1、操作指导控制系统、操作指导控制系统 只具有输入采样通道，计算机采集过程参数、计算

5、和输出结果，由只具有输入采样通道，计算机采集过程参数、计算和输出结果，由 人工对给定值或阀门等操作人工对给定值或阀门等操作; 适用于实验新的数学模型或调试新的控适用于实验新的数学模型或调试新的控 制程序。制程序。 2、直接数字控制系统（、直接数字控制系统（DDC: Direct Digital Control） 具有输入采样通道具有输入采样通道/输出控制通道，计算机巡回检测，控制算法计输出控制通道，计算机巡回检测，控制算法计 算，输出控制执行机构；算，输出控制执行机构； 给定值由人工给定。给定值由人工给定。College of Electrical and Information Engine

6、ering, Hunan Univ.81.2 微型计算机控制系统分类微型计算机控制系统分类 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.91.2 微型计算机控制系统分类微型计算机控制系统分类 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.101.2 微型计算机控制系统分类微型计算机控制系统分类 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.111.2 微型计算机

7、控制系统分类微型计算机控制系统分类 3、计算机监督控制系统（、计算机监督控制系统（SCC: Supervisory Computer Control） SCC计算机按照生产过程的数学模型，计算最佳给定值，使生产计算机按照生产过程的数学模型，计算最佳给定值，使生产过程处于最优工作状态。过程处于最优工作状态。 （1）SCC+模拟调节器：特别适用于老设备的技术改造；模拟调节器：特别适用于老设备的技术改造； （2）SCC+DDC：可调整控制规律，具有双机控制功能，提高了：可调整控制规律，具有双机控制功能，提高了可靠性。可靠性。College of Electrical and Information

8、Engineering, Hunan Univ.121.2 微型计算机控制系统分类微型计算机控制系统分类 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.131.2 微型计算机控制系统分类微型计算机控制系统分类 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.141.2 微型计算机控制系统分类微型计算机控制系统分类 4、分布控制系统（、分布控制系统（DCS: Distributed Control System 用计算机对生产过程进行集中监视、

9、操作、管理和分散控制。用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。 （1） 分散过程控制级：由工作站点分别完成数据采集、顺序控制分散过程控制级：由工作站点分别完成数据采集、顺序控制或某一被控制量的闭环控制（故障分散或某一被控制量的闭环控制（故障分散 ）；分散过程控制级收集）；分散过程控制级收集的数据供监督控制级调用，接受监督控制级发送的信息。的数据供监督控制级调用，接受监督控制级发送的信息。 （2）计算机监督控制级：对生产过程的监视与操作，确定分散过）计算机监督控制级：对生产过程的监视与操作，确定分散过程控制级最优给定量。程控制级最优给定量。 （3）生产管理级：根据监督控制级提供的信

10、息和生产任务要求，）生产管理级：根据监督控制级提供的信息和生产任务要求，编制系统工作情况表、审核控制方案，选择数学模型，制定最优编制系统工作情况表、审核控制方案，选择数学模型，制定最优控制策略，对下一级下达命令。控制策略，对下一级下达命令。College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.151.2 微型计算机控制系统分类微型计算机控制系统分类 5、计算机集成制造系统（、计算机集成制造系统（CIMS: Computer Integrated Manufacturing System） CIMS是在是在DCS系统之后发展起

11、来的更高一级的控制系统，是对系统之后发展起来的更高一级的控制系统，是对市场信息、生产规划、销售等进行全面和统一管理的综合技术，市场信息、生产规划、销售等进行全面和统一管理的综合技术，即管理加制造，它包括计算机技术、自动控制技术、制造技术、即管理加制造，它包括计算机技术、自动控制技术、制造技术、信息技术、管理技术、网络技术、系统工程等学科。信息技术、管理技术、网络技术、系统工程等学科。 CIMS的结构采用多任务分层体系结构，其基本控制思想是采用的结构采用多任务分层体系结构，其基本控制思想是采用递阶控制。递阶控制。 应用如柔性制造应用如柔性制造College of Electrical and I

12、nformation Engineering, Hunan Univ.161.2 微型计算机控制系统分类微型计算机控制系统分类 6、现场总线控制系统（、现场总线控制系统（FCS: Fieldbus Control System） 现场总线控制系统的特点：现场总线控制系统的特点： （1）数字化的信息传送：信息交换全部使用数字信号；）数字化的信息传送：信息交换全部使用数字信号； （2）分散的系统结构：智能节点；）分散的系统结构：智能节点； （3）方便的互操作性：产品的异构和兼容；）方便的互操作性：产品的异构和兼容； （4）开放的互联网络：共享网络资源；）开放的互联网络：共享网络资源； 2000年年

13、1月月4日通过日通过IEC 61158.36标准，该标准包括了标准，该标准包括了8种种类型的现场总线子集，它们分别是：基金会现场总线类型的现场总线子集，它们分别是：基金会现场总线FF(原有原有的技术规范的技术规范IEC 61158)；Control Net；Profibus；PNet；FF HSE；Swift Net；Word FIP；Intferbus。College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.171.3 微型计算机控制系统发展概况及趋势微型计算机控制系统发展概况及趋势一、微型计算机的种类一、微型计算机的种类1

14、、单片微型计算机（、单片微型计算机（Single Chip Microcomputer） Atmega64College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.181.3 微型计算机控制系统发展概况及趋微型计算机控制系统发展概况及趋势势 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.191.3 微型计算机控制系统发展概况及趋势微型计算机控制系统发展概况及趋势 College of Electrical and Information Enginee

15、ring, Hunan Univ.201.3 微型计算机控制系统发展概况及趋势微型计算机控制系统发展概况及趋势 8088/8086CPU最小模式最小模式 MCS-51单片机结构单片机结构College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.211.3 微型计算机控制系统发展概况及趋微型计算机控制系统发展概况及趋势势 2、数字信号处理器（、数字信号处理器（DSP：digital signal processor， DSP支持单时钟周期的支持单时钟周期的乘乘-加加运算运算. ） TMS320F240College of Elec

16、trical and Information Engineering, Hunan Univ.221.3 微型计算机控制系统发展概况及趋微型计算机控制系统发展概况及趋势势 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.231.3 微型计算机控制系统发展概况及趋势微型计算机控制系统发展概况及趋势 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.241.3 微型计算机控制系统发展概况及趋势微型计算机控制系统发展概况及趋势 FB DSP USB51

17、0 DSP仿真器仿真器 DSP的主要供应商有的主要供应商有TI，ADI，Motorola, Lucent和和Zilog等，其等，其中中TI占有最大的市场份额。占有最大的市场份额。College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.251.3 微型计算机控制系统发展概况及趋势微型计算机控制系统发展概况及趋势 TI公司现在主推四大系列公司现在主推四大系列DSP 1）C5000系列（定点、低功耗）：系列（定点、低功耗）：C54X，C54XX，C55X 相比相比其它系列的主要特点是低耗，所以最适合个人与便携式上网以及其它系列的主要

18、特点是低耗，所以最适合个人与便携式上网以及无线通信应用，如手机、无线通信应用，如手机、PDA、GPS等应用。处理速度在等应用。处理速度在80MIPS-400MIPS之间。之间。C54XX和和C55XX一般只具一般只具McBSP同步串口、同步串口、HPI并行接口、定时器、并行接口、定时器、DMA等外设。值得等外设。值得注意的是注意的是C55XX提供了提供了EMIF外部存储器扩展接口，可以直接使外部存储器扩展接口，可以直接使用用SDRAM，而，而C54XX则不能直接使用。两个系列的数字则不能直接使用。两个系列的数字IO都都只有两条。只有两条。 2）C2000系列（定点、控制器）：系列（定点、控制器

19、）：C20X，F20X，F24X，F24XX ，C28x该系列芯片具有大量外设资源，如：该系列芯片具有大量外设资源，如：A/D、定、定时器、各种串口（同步和异步），时器、各种串口（同步和异步），WATCHDOG、CAN总线总线/PWM发生器、数字发生器、数字IO脚等。是针对控制应用最佳化的脚等。是针对控制应用最佳化的DSP，在在TI所有的所有的DSP中，只有中，只有C2000有有FLASH，也只有该系列有异，也只有该系列有异步串口可以和步串口可以和PC的的UART相连。相连。 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Un

20、iv.261.3 微型计算机控制系统发展概况及趋势微型计算机控制系统发展概况及趋势 3）C6000系列：系列：C62XX，C67XX，C64X 该系列以高性能著称，该系列以高性能著称，最适合宽带网络和数字影像应用。最适合宽带网络和数字影像应用。32bit，其中：，其中：C62XX和和C64X是定点系列，是定点系列，C67XX是浮点系列。该系列提供是浮点系列。该系列提供EMIF扩展扩展存储器接口。该系列只提供存储器接口。该系列只提供BGA封装，只能制作多层封装，只能制作多层PCB。且功。且功耗较大。同为浮点系列的耗较大。同为浮点系列的C3X中的中的VC33现在虽非主流产品，但现在虽非主流产品，但

21、也仍在广泛使用，但其速度较低，最高在也仍在广泛使用，但其速度较低，最高在150MIPS。3、混合信号处理器（、混合信号处理器（MSP） 丰富的片上外围模块丰富的片上外围模块 MSP430 系列单片机的各成系列单片机的各成 员都集成员都集成 了较丰富的片内外设。它们分别是看门狗（了较丰富的片内外设。它们分别是看门狗（ WDT ）、模拟比较器）、模拟比较器 A 、定时器、定时器 A （ Timer_A ）、定时器）、定时器 B （Timer_B ）、串）、串口口 0 、1（ USART0 、1 ）、硬件乘法器、）、硬件乘法器、 液晶驱动器、液晶驱动器、 10 位位 /12 位位 ADC 、IIC总

22、线直接数据存取（总线直接数据存取（ DMA ）、端口）、端口 O （ P0 ）、端口）、端口 16 （ P1P6 ）、基本）、基本定时器定时器（ Basic Timer ）等的一些外围模块的不同组合。）等的一些外围模块的不同组合。College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.271.3 微型计算机控制系统发展概况及趋微型计算机控制系统发展概况及趋势势 其中，看门狗可以使程序失控时迅速复位；模拟比较器进行模拟电其中，看门狗可以使程序失控时迅速复位；模拟比较器进行模拟电 压的比较，配合定时器，可设计出压的比较，配合定时器

23、，可设计出 A/D 转换器；转换器； 16 位定时器位定时器 （ Timer_A 和和 Timer_B ）具有捕获）具有捕获 / 比较功能，大量的捕获比较功能，大量的捕获 / 比较寄存器，可用于事件计数、时序发生、比较寄存器，可用于事件计数、时序发生、 PWM 等；有的器等；有的器 件更具有可实现异步、同步及多址访问串行件更具有可实现异步、同步及多址访问串行通信通信接口接口可方便的实可方便的实 现多机现多机通信通信等应用；具有较多的等应用；具有较多的 I/O 端口，最多达端口，最多达 6*8 条条 I/O 口线；口线； P0 、 P1 、 P2 端口能够接收外部上升沿或下降端口能够接收外部上升

24、沿或下降 沿的中断输入；沿的中断输入； 12/14 位硬件位硬件 A/D 转换器有较高的转换速转换器有较高的转换速 率，最高可达率，最高可达 200kbps ，能够满足大多数数据采集应用；能直，能够满足大多数数据采集应用；能直 接驱动液晶多达接驱动液晶多达 160 段；实现两路的段；实现两路的 12 位位 D/A 转换；硬件转换；硬件 IIC串行总线接口实现存储器串行扩展；以及为了增加数据传输串行总线接口实现存储器串行扩展；以及为了增加数据传输 速度，而采用直接数据传输（速度，而采用直接数据传输（ DMA ）模块。）模块。MSP430 系列单片机的这些片内外设为系统的单片解决方案提供了极系列单

25、片机的这些片内外设为系统的单片解决方案提供了极 大的方便。大的方便。College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.281.3 微型计算机控制系统发展概况及趋势微型计算机控制系统发展概况及趋势 4、可编程逻辑控制器（、可编程逻辑控制器（PLC: Programmable Logical Control）College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.291.3 微型计算机控制系统发展概况及趋势微型计算机控制系统发展概况及趋势 College o

26、f Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.301.3 微型计算机控制系统发展概况及趋微型计算机控制系统发展概况及趋势势 S7-200系列系列PLC是模块式结构，可以通过配接各种扩展模块来是模块式结构，可以通过配接各种扩展模块来达到扩展功能、扩大控制能力的目的。目前达到扩展功能、扩大控制能力的目的。目前S7-200主要有三大主要有三大类扩展模块。类扩展模块。 （1）输入）输入/输出扩展模块输出扩展模块 S7-200 CPU上已经集上已经集 成了一定数量成了一定数量的数字量的数字量I/O点，但如用户需要多于点，但如用户需要多于CPU单

27、元单元I/O点时，必须对点时，必须对系统做必要的扩展。系统做必要的扩展。CPU221无无I/O扩展能力，扩展能力，CPU 222最多最多可连接可连接2个扩展模块（数字量或模拟量），而个扩展模块（数字量或模拟量），而CPU224和和CPU226最多可连接最多可连接7个扩展模块。个扩展模块。 S7-200 PLC系列目前总共提供共系列目前总共提供共5大类扩展模块：数字量输大类扩展模块：数字量输入扩展板入扩展板EM221（8路扩展输入）；数字量输出扩展板路扩展输入）；数字量输出扩展板EM222（8路扩展输出）；数字量输入和输出混合扩展板路扩展输出）；数字量输入和输出混合扩展板EM223（8I/O，1

28、6I/O，32I/O）；）；College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.311.3 微型计算机控制系统发展概况及趋微型计算机控制系统发展概况及趋势势 模拟量输入扩展板模拟量输入扩展板EM231，每个，每个EM231可扩展可扩展3路模拟量输入路模拟量输入 通道，通道，A/D转换时间为转换时间为25s，12位；模拟量输入和输出混合扩位；模拟量输入和输出混合扩 展模板展模板EM235，每个，每个EM235可同时扩展可同时扩展3路模拟输入和路模拟输入和1路模路模 拟量输出通道，其中拟量输出通道，其中A/D转换时间为转换时间

29、为25s，D/A转换时转换时 间间100s，位数均为，位数均为12位。位。 基本单元通过其右侧的扩展接口用总线连接器（插件）与扩展单基本单元通过其右侧的扩展接口用总线连接器（插件）与扩展单 元左侧的扩展接口相连接。扩展单元正常工作需要元左侧的扩展接口相连接。扩展单元正常工作需要+5VDC工作工作 电源，此电源由基本单元通过总线连接器提供，扩展单元的电源，此电源由基本单元通过总线连接器提供，扩展单元的 24VDC输入点和输出点电源，可由基本单元的输入点和输出点电源，可由基本单元的24VDC电源供电源供 电，但要注意基本单元所提供的最大电流能力。电，但要注意基本单元所提供的最大电流能力。Colle

30、ge of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.321.3 微型计算机控制系统发展概况及趋势微型计算机控制系统发展概况及趋势 （2）热电偶）热电偶/热电阻扩展模块热电阻扩展模块 热电偶、热电阻模块（热电偶、热电阻模块（EM231）是）是 为为CPU222，CPU224，CPU226设计的，设计的，S7-200与多种热与多种热 电偶、热电阻的连接备有隔离接口。用户通过模块上的电偶、热电阻的连接备有隔离接口。用户通过模块上的DIP开关开关 来选择热电偶或热电阻的类型，接线方式，测量单位和开路故障来选择热电偶或热电阻的类型，接线方式，

31、测量单位和开路故障 的方向。的方向。 （3）通讯扩展模块）通讯扩展模块 除了除了CPU集成通讯口外，集成通讯口外，S7-200还可以通过还可以通过 通讯扩展模块连接成更大的网络。通讯扩展模块连接成更大的网络。S7-200系列目前有两种通讯系列目前有两种通讯 扩展模块：扩展模块：PROFIBUS-DP扩展从站模块（扩展从站模块（EM277）和）和AS-I 接口扩展模块（接口扩展模块（CP243-2）。）。College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.331.3 微型计算机控制系统发展概况及趋势微型计算机控制系统发展概况

32、及趋势 S7-200 扩展模块扩展模块 CTS7-200 数字量模块数字量模块 CTS7 221-1BF22-0XA0 EM 221数字量输入模块数字量输入模块, 8输输入入,24VDC CTS7 221-1BH22-0XA0 EM 221数字量输入模块数字量输入模块, 16输输入入,24VDC CTS7 221-1BL22-0XA0 EM 221数字量输入模块数字量输入模块, 32输输入入,24VDC CTS7 222-1BF22-0XA0 EM 222数字量输出模块数字量输出模块, 8输输出出,24VDC CTS7 222-1HF22-0XA0 EM 222数字量输出模块数字量输出模块,

33、8输出输出,继电器继电器 CTS7 222-1BH22-0XA0 EM 222数字量输出模块数字量输出模块, 16输输出出,24VDC College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.341.3 微型计算机控制系统发展概况及趋势微型计算机控制系统发展概况及趋势 CTS7 222-1HH22-0XA0 EM 222数字量输出模块数字量输出模块, 16输出输出,继电继电器器 CTS7 222-1BL22-0XA0 EM 222数字量输出模块数字量输出模块, 32输出输出, 24VDC CTS7 223-1BF22-0XA0

34、 EM 223数字量输入数字量输入/输出模块输出模块, 4输输入入/4输出输出, 24VDC CTS7 223-1HF22-0XA0 EM 223数字量输入数字量输入/输出模块输出模块, 4输输入入 24VDC/4输出输出 继电器继电器 CTS7 223-1BH22-0XA0 EM 223数字量输入数字量输入/输出模块输出模块, 8输输入入/8输出输出, 24VDC CTS7 223-1PH22-0XA0 EM 223数字量输入数字量输入/输出模块输出模块, 8输输入入 24VDC/8输出输出 继电器继电器College of Electrical and Information Engine

35、ering, Hunan Univ.351.3 微型计算机控制系统发展概况及趋势微型计算机控制系统发展概况及趋势 CTS7-200 模拟量模块模拟量模块 CTS7 231-0HC22-0XA0 EM 231模拟量输入模块模拟量输入模块, 4 输入输入 CTS7 231-0HF22-0XA0 EM 231模拟量输入模块模拟量输入模块, 8 输入输入 CTS7 231-7HC22-0XA0 EM 231模拟量输入模块模拟量输入模块, 4 输入输入, 高速高速 CTS7 232-0HB22-0XA0 EM 232模拟量输出模块模拟量输出模块, 2 输出输出 CTS7 232-0HF21-0XA0 E

36、M 232模拟量输出模块模拟量输出模块, 4输出输出 CTS7 235-0KD22-0XA0 EM 235模拟量输入模拟量输入/输出模块输出模块 4输入输入/1输出输出 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.361.3 微型计算机控制系统发展概况及趋微型计算机控制系统发展概况及趋势势 CTS7-200 温度模块温度模块 CTS7 231-7PD22-0XA0 EM 231 热电偶输入模块热电偶输入模块, 4输入输入 CTS7 231-7PF22-0XA0 EM 231 热电偶输入模块热电偶输入模块, 8输入输

37、入 CTS7 231-7TF22-0XA0 EM 231 热电偶输入模块热电偶输入模块, 4输入，输入，带带PID CTS7 231-7PE22-0XA0 EM 231 热电偶输入模块热电偶输入模块, 8输入，输入，带带PID CTS7 231-7PB22-0XA0 EM 231 热电阻输入模块热电阻输入模块, 2输入输入 CTS7231-7PC22-0XA0 EM 231 热电阻输入模块热电阻输入模块, 4输入输入 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.371.3 微型计算机控制系统发展概况及趋势微型计算机

38、控制系统发展概况及趋势 5、STD总线工业控制机总线工业控制机（1）小板结构模块化设计；（）小板结构模块化设计；（2）标准化及兼容性；）标准化及兼容性；（3）面向）面向I/O设计；（设计；（4）高可靠性）高可靠性板板 号号功功 能能 价价 格格STD-80318031 CPU板板8031CPU， 64KB SRAM，64KB ROM两个两个RS232通信口，打印口，看通信口，打印口，看门狗门狗 1150.0 STD-7344位总线位总线板板位总线位总线STD接口板，可单板直接接口板，可单板直接使用或互联使用，与之相配的使用或互联使用，与之相配的BITBUS板有板有PC-7344板板 1300.

39、0STD-78888088CPU 8088 CPU，128KB内存，内存，512KB ROM，RS232口口打印口，带打印口，带DMA、中断接口、中断接口 1600.0STD-8811V40主主板板STD-PC系统，系统，V40 CPU，640 KB内存，内存，256KB ROM固化固化DOS3.3，RS232通信口，打通信口，打印口，中断接口印口，中断接口 2200.0STD-8806V20主主板板 单板单板ALL_IN_ONE STD-XT系系统，统，V20 CPU，12M主频，主频，640KB内存，固化内存，固化DOS3.3，RS232通信口，打印口，软盘接通信口，打印口，软盘接口，键盘

40、口，报警口，中断口口，键盘口，报警口，中断口2800.0STD-386 CPU主主板板单板单板ALL_IN_ONE 386SX CPU系统主板，系统主板，2M内存，双内存，双RS232通信口，通信口，FDC软盘口，软盘口，IDE硬硬盘口，打印口，键盘口，中断盘口，打印口，键盘口，中断口，有看门狗和电源监示电路口，有看门狗和电源监示电路 2900.0STD-486CPU主主板板单板单板ALL_IN_ONE 486SLC CPU系统主板，系统主板，2M内存，双内存，双RS232通信口，通信口，FDC软盘口，软盘口，IDE硬盘口，打印口，键盘口，硬盘口，打印口，键盘口，中断口，有看门狗和电源监示中断

41、口，有看门狗和电源监示电路电路 3800.0College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.381.3 微型计算机控制系统发展概况及趋势微型计算机控制系统发展概况及趋势 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.391.3 微型计算机控制系统发展概况及趋势微型计算机控制系统发展概况及趋势二、微型计算机控制系统的发展趋势二、微型计算机控制系统的发展趋势 1、推广成熟的先进技术、推广成熟的先进技术 （1）PLC向集成化方向发展：向集成化方向发

42、展：PLC与与PC集成、集成、PLC与与DCS集成集成 （具有混合控制策略的（具有混合控制策略的PLC/DCS混合系统混合系统HCS， ）、）、PLC与与 PID集成等，并强化了通讯能力和网络化。集成等，并强化了通讯能力和网络化。PLC与与PC集成，即将集成，即将 计算机、计算机、PLC及操作人员的人及操作人员的人机接口结合在一起，使机接口结合在一起，使PLC能利能利 用计算机丰富的软件资源，而计算机能和用计算机丰富的软件资源，而计算机能和PLC的模块交互存取数的模块交互存取数 据。以据。以PC机为基础的控制容易编程和维护，开放的体系结构提供机为基础的控制容易编程和维护，开放的体系结构提供 灵

43、活性，最终降低成本和提高生产率。灵活性，最终降低成本和提高生产率。 （2）智能化调节器：）智能化调节器： 3）新型的）新型的DCS：如面向测控管一体化设计的：如面向测控管一体化设计的DCS系统；系统； 新型的新型的FCS：现场总线转向：现场总线转向Ethernet (工业以太网工业以太网)。College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.401.3 微型计算机控制系统发展概况及趋势微型计算机控制系统发展概况及趋势 2、研究开发智能控制系统、研究开发智能控制系统 人工神经网络人工神经网络（ ANNs： Artificia

44、l Neural Networks ） 目前在神经网络研究方法最富有成果的研究工作包括：多层网络目前在神经网络研究方法最富有成果的研究工作包括：多层网络 BP算法，算法，Hopfield网络模型，自适应共振理网络模型，自适应共振理 论，自组织特征映论，自组织特征映射理论等。射理论等。 智能控制：智能控制： （1）分级递阶智能控制系统；）分级递阶智能控制系统； （2）模糊控制系统；）模糊控制系统； （3）专家控制系统；）专家控制系统； （4）学习控制系统）学习控制系统 如：神经自校正控制、神经如：神经自校正控制、神经PID控制器控制器 、神经模型参考自适应控制、神经模型参考自适应控制、神经内模控

45、制神经内模控制 、遗传算法与神经控制等。、遗传算法与神经控制等。College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.41第二章第二章 模拟模拟I/O通道接口技术通道接口技术多路开关及采样保持器多路开关及采样保持器1模拟量输出通道接口技术模拟量输出通道接口技术 2模拟量输入通道接口技术模拟量输入通道接口技术3College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.422.1多路开关及采样多路开关及采样/保持器保持器2.1多路开关及采样多路开关及采样/保持器保

46、持器1、信号的分时采样：、信号的分时采样： 多路信号需要多路开关；采样信号不失真原信号，遵守香浓定理。多路信号需要多路开关；采样信号不失真原信号，遵守香浓定理。 香浓定理：香浓定理： (1)多路开关多路开关: n:1, 反多路开关反多路开关 1:n ; (2)单向多路开关单向多路开关, 双向多路开关，多路输入双向多路开关，多路输入/多路输出；多路输出； 例如例如: CD4051、CD4052，CD4067、CD4097，AD7501、AD7502，8816 多路开关的扩展？多路开关的扩展？College of Electrical and Information Engineering, Hu

47、nan Univ.432.1多路开关及采样多路开关及采样/保持器保持器 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.442.1多路开关及采样多路开关及采样/保持器保持器 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.452.1多路开关及采样多路开关及采样/保持器保持器 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.462.1多路开关及采样多路开关及采样/保持器保

48、持器 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.472.1多路开关及采样多路开关及采样/保持器保持器 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.482.1多路开关及采样多路开关及采样/保持器保持器 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.492.1多路开关及采样多路开关及采样/保持器保持器 College of Electrical and Info

49、rmation Engineering, Hunan Univ.502.1多路开关及采样多路开关及采样/保持器保持器 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.512.1多路开关及采样多路开关及采样/保持器保持器 2、采样、采样/保持器（保持器（Sample/Hold）：）： 两种工作方式：采样方式，保持方式；两种工作方式：采样方式，保持方式； 作用：作用： （1）输入通道中，隔离作用，保持信号不变；）输入通道中，隔离作用，保持信号不变； （2）同步系统中，采样同一瞬间的多个模拟量；）同步系统中，采样同一瞬间的多

50、个模拟量； （3）输出通道中，开关或保持器。）输出通道中，开关或保持器。 例如：例如：LF198/298/398, AD582, AD346College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.522.1多路开关及采样多路开关及采样/保持器保持器 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.532.1多路开关及采样多路开关及采样/保持器保持器 College of Electrical and Information Engineering, H

51、unan Univ.542.2 模拟量输出通道接口技术模拟量输出通道接口技术一、一、D/A的种类的种类 1、输出、输出 输出电流型：如输出电流型：如DAC0832，AD7522； 输出电压型（单输出电压型（单/双极性输出）：如双极性输出）：如AD558，AD7224； 2、并、并/串行串行 串行串行D/A如如DAC80；二、二、D/A转换原理转换原理 控制解码网络的位开关，改变解码网络的输出总电流。控制解码网络的位开关，改变解码网络的输出总电流。 对于二进制码，输出模拟电压为：对于二进制码，输出模拟电压为：D/A转换器由参考电源、数字开关控制、模拟转换、数字接口及放大转换器由参考电源、数字开关

52、控制、模拟转换、数字接口及放大器组成。器组成。)2/.2/2/(2211nnREFoutaaaVVCollege of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.552.2 模拟量输出通道接口技术模拟量输出通道接口技术 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.562.2 模拟量输出通道接口技术模拟量输出通道接口技术三、三、D/A转换器及其接口技术转换器及其接口技术 1、DAC0832：8位，输出电流型，两级输入数据缓冲位，输出电流型，两级输入数据缓冲

53、器；内无精器；内无精密电源；密电源； 2、AD558：8位，输出电压型（两种输出范围），一级输入数据缓位，输出电压型（两种输出范围），一级输入数据缓冲器，内有精密参考电源；冲器，内有精密参考电源； 3、AD7226：8位，位，4个个8位位D/A，一级输入数据缓冲器，一级输入数据缓冲器 4、DAC1210：12位，输出电流型，两级输入数据缓冲器；位，输出电流型，两级输入数据缓冲器； 5、串行、串行College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.572.2 模拟量输出通道接口技术模拟量输出通道接口技术 College of

54、 Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.582.2 模拟量输出通道接口技术模拟量输出通道接口技术 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.592.2 模拟量输出通道接口技术模拟量输出通道接口技术 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.602.2 模拟量输出通道接口技术模拟量输出通道接口技术 DAC0832单极性电压输出单极性电压输出 DAC0832双极性电压输出双

55、极性电压输出College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.612.2 模拟量输出通道接口技术模拟量输出通道接口技术 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.622.2 模拟量输出通道接口技术模拟量输出通道接口技术 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.632.2 模拟量输出通道接口技术模拟量输出通道接口技术 AD558电压输出范围：电压输出范围：0-

56、+2.56v，0-+10v。 电压输出量程的选择：电压输出量程的选择：College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.642.2 模拟量输出通道接口技术模拟量输出通道接口技术 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.652.2 模拟量输出通道接口技术模拟量输出通道接口技术 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.662.2 模拟量输出通道接口技术模拟量输

57、出通道接口技术 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.672.2 模拟量输出通道接口技术模拟量输出通道接口技术 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.682.2 模拟量输出通道接口技术模拟量输出通道接口技术 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.692.2 模拟量输出通道接口技术模拟量输出通道接口技术 College of Electric

58、al and Information Engineering, Hunan Univ.702.2 模拟量输出通道接口技术模拟量输出通道接口技术 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.712.2 模拟量输出通道接口技术模拟量输出通道接口技术 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.722.3 模拟量输入通道接口技术模拟量输入通道接口技术一、一、A/D种类种类 1、单一、单一A/D：ADC0801，AD673 2、含多路开关、含多

59、路开关A/D：ADC0809，AD7581 3、多功能、多功能A/D：AD363 内置多路开关内置多路开关,数据放大器数据放大器,S/H和和A/D。 4、串行、串行A/D：MAX195 TLC549二、二、A/D转换原理转换原理 查查V/F变换型变换型A/D AD753 AD754 AD670 1、计数器式、计数器式A/D： 2、逐次逼近型、逐次逼近型A/D：如：如8位的位的ADC0809，10位的位的AD753，12位的位的AD754，AD670 3、双积分式、双积分式A/D： 4、V/F变换型变换型A/D：College of Electrical and Information Engi

60、neering, Hunan Univ.732.3 模拟量输入通道接口技术模拟量输入通道接口技术 AD7574 College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.742.3 模拟量输入通道接口技术模拟量输入通道接口技术 AD0809College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ.752.3 模拟量输入通道接口技术模拟量输入通道接口技术 College of Electrical and Information Engineering, Hunan