微機控制技術(shù)王用倫課件 第1章 微機控制概述.ppt

《微機控制技術(shù)王用倫課件 第1章 微機控制概述.ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、第1章微機控制概述學(xué)習(xí)目標(biāo):1.了解微型計算機控制系統(tǒng)的構(gòu)成原理、硬件組成與軟件組成。2.初步認識微型計算機控制系統(tǒng)分類與裝置種類。3.認識單片微型計算機基本系統(tǒng)及其AT89系列單片機。返回總目錄本章主要內(nèi)容引言1.1控制系統(tǒng)組成1.2控制系統(tǒng)分類1.3控制裝置種類1.4單片微型計算機基本系統(tǒng)本章小結(jié)思考題微機控制技術(shù)及應(yīng)用是把微型計算機技術(shù)與自動控制技術(shù)融為一體的一門綜合性學(xué)問，是以微型計算機為核心部件的過程控制系統(tǒng)和運動控制系統(tǒng)。從微機應(yīng)用的角度出發(fā)，自動控制是其重要的一個應(yīng)用領(lǐng)域；而從自動控制的領(lǐng)域來看，微機技

2、術(shù)又是一個主要的實現(xiàn)手段。引言現(xiàn)在，當(dāng)你走進一個全自動化的生產(chǎn)車間，如圖1-1所示，不僅人跡少見，而且原來許多常規(guī)的控制儀表和調(diào)節(jié)器也已被工業(yè)微型計算機所取代，微機正在全天候地監(jiān)控著整個生產(chǎn)過程，對溫度、壓力、流量、物位、成份、轉(zhuǎn)數(shù)、位置等各種信息進行采樣與處理，顯示并打印各種參數(shù)和統(tǒng)計數(shù)字，并輸出控制指令以操縱生產(chǎn)過程按規(guī)定方式和技術(shù)要求運行，從而完成控制與管理任務(wù)。圖1-1全自動化的生產(chǎn)車間由于微型計算機具有成本低、體積小、功耗少、功能強、可靠性高和使用靈活等諸多特點，它已不僅廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，而且在國民

3、經(jīng)濟的各行各業(yè)以及日常生活中也倍受青睞。本書立足于工業(yè)自動化的領(lǐng)域，討論這種不同于普通計算機的微型計算機控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、相關(guān)技術(shù)及其實際應(yīng)用。1.1控制系統(tǒng)組成主要知識點:1.1.1控制系統(tǒng)概念1.1.2硬件組成1.1.3軟件組成1.1.1控制系統(tǒng)概念微機控制系統(tǒng)是由常規(guī)儀表控制系統(tǒng)演變而來的。如圖1-2所示，常規(guī)儀表組成的自動控制系統(tǒng)根據(jù)不同的控制要求，一般分成閉環(huán)控制與開環(huán)控制兩種結(jié)構(gòu)形式。在圖1-2（a）閉環(huán)控制系統(tǒng)中，測量變送器對被控對象進行檢測，把被控量如溫度、壓力等物理量轉(zhuǎn)換成電信號再反饋到控制器中

4、，控制器將此測量值與給定值進行比較形成偏差輸入，并按照一定的控制規(guī)律產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號驅(qū)動執(zhí)行器工作，執(zhí)行器產(chǎn)生的操縱變量使被控對象的被控量跟蹤趨近給定值，從而實現(xiàn)自動控制穩(wěn)定生產(chǎn)的目的。這種信號傳遞形成了閉合回路，所以稱此為按偏差進行控制的閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。在圖1-2(b)開環(huán)控制系統(tǒng)中，與閉環(huán)系統(tǒng)不同，它不需要被控對象的反饋信號，控制器直接根據(jù)給定值驅(qū)動執(zhí)行器去控制被控對象，所以這種信號的傳遞是單方向的。顯然，開環(huán)控制系統(tǒng)不能自動消除被控量與給定值之間的偏差，其控制性能不如閉環(huán)系統(tǒng)。大多數(shù)控制系統(tǒng)均采用閉環(huán)系統(tǒng)，

5、因此，通常意義下的自動控制系統(tǒng)也是指閉環(huán)控制系統(tǒng)。微型計算機閉環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成如圖1-3所示。它是把圖1-2中的控制器用控制計算機即微型計算機及A/D（模/數(shù)）轉(zhuǎn)換接口、D/A（數(shù)/模）轉(zhuǎn)換接口代替，由于計算機采用的是數(shù)字信號傳遞，而一次儀表多采用模擬信號傳遞，因此需要有A/D轉(zhuǎn)換器將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量作為其輸入信號，以及D/A轉(zhuǎn)換器將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量作為其輸出信號。微機控制系統(tǒng)的監(jiān)控過程可歸結(jié)為以下三個步:1．實時數(shù)據(jù)采集對來自測量變送器的被控量的瞬時值進行采集和輸入。2．實時數(shù)據(jù)處理對采集到的被控量進行分

6、析、比較和處理，按一定的控制規(guī)律運算，進行控制決策。3．實時輸出控制根據(jù)控制決策，適時地對執(zhí)行器發(fā)出控制信號，完成監(jiān)控任務(wù)。上述過程不斷重復(fù)，使整個系統(tǒng)按照一定的品質(zhì)指標(biāo)正常穩(wěn)定地運行，一旦被控量和設(shè)備本身出現(xiàn)異常狀態(tài)時，微機能實時監(jiān)督并做出迅速處理。所謂“實時”是指信號的輸入、運算處理和輸出能在一定的時間內(nèi)完成，超過這個時間，就會失去控制時機?！皩崟r”是一個相對概念，如大型水池的液位控制，由于時間慣性很大，延時幾秒仍然是“實時”的；而套色印刷機的拖動電機控制，“實時”一般是指幾毫秒或更短的時間。應(yīng)用于工業(yè)控制的

7、微型計算機系統(tǒng)包括硬件和軟件兩大部分。1.1.2硬件組成微型計算機控制系統(tǒng)的硬件一般是由主機、常規(guī)外部設(shè)備、過程輸入輸出通道、操作臺和通信設(shè)備等組成，如圖1-4所示。1.主機由CPU(中央處理器)、RAM(讀寫存儲器)、ROM(只讀存儲器)和系統(tǒng)總線構(gòu)成的主機是控制系統(tǒng)的指揮部。主機根據(jù)過程輸入通道發(fā)送來的反映生產(chǎn)過程工況的各種信息，以及預(yù)定的控制算法，作出相應(yīng)的控制決策，并通過過程輸出通道向生產(chǎn)過程發(fā)送控制命令。主機所產(chǎn)生的各種控制是按照人們事先安排好的程序進行的。這里，實現(xiàn)信號輸入、運算控制和命令輸出等功能的程

8、序已預(yù)先存入內(nèi)存，當(dāng)系統(tǒng)啟動后，CPU就從內(nèi)存中逐條取出指令并執(zhí)行，以達到控制目的。2.常規(guī)外部設(shè)備實現(xiàn)微型機和外界交換信息的功能的設(shè)備稱為常規(guī)外部設(shè)備，簡稱外設(shè)。它由輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和外存儲器等組成。輸入設(shè)備有鍵盤、光電輸入機等，用來輸入程序、數(shù)據(jù)和操作命令。輸出設(shè)備有打印機、繪圖機、顯示器等，用來把各種信息和數(shù)據(jù)提供給操作者。外存儲