《微型计算机控制技术》教程第一章
微型计算机控制技术
精选PPT
9
优点是结构简单，控制灵活和安全。 缺点是要由人工操作，开环结构，控制的实时性差，不能 控制多个对象。
主要用于生产初期实验，过程模型获取
精选PPT
10
1.2.2 直接数字控制（DDC）系统
计算机通过检测单元对过程参数进行巡回检测，并经过输入 通道将检测数据输入计算机，计算机按照一定的控制规律进行 运算，得到相应的控制信息，并通过输出通道去控制执行机构， 从而使系统的被控参数达到期望的要求
涉及到哪些技术？
计算机技术、自动控制技术、显示技术、传感器检测与技 术、网络与通信技术、电子技术等
精选PPT
3
1.1 计算机控制系统概述
自动控制：就是在没有人直接参与的情况下，通过控制 器使生产过程自动地按照预定的规律运行。
自动控制系统原理框图：
图1-1 自动控制系统框图
精选PPT
返回
4
1.1.1 计算机控制系统
第一章
1.1 计算机控制系统概述 1.2 计算机控制系统的典型形式 1.3 工业控制机的组成结构及特点
精选PPT
1
1.1 计算机控制系统概述
什么是计算机控制？能完成什么功能？
计算机控制
控制监控对象 显示监控对象的变化过程
（1）控制监控对象
利用传感装置将被监控对象中的物理参量（如温度、压力、 液位、速度）转换为电量（如电压、电流），再将这些代表 实际物理参量的电量送入输入装置中转换为计算机可识别的 数字量，则由计算机中的应用软件根据采集到的物理参量的 大小和变化情况以及按照工艺所要求该物理量的设定值进行 判断；然后在输出装置中输出相应的电信号，并且推动执行 装置（如调节阀、电动机）动作从而完成相应的控制任务。
微型计算机控制技术课后习题答案
第一章计算机控制系统概述习题及参考答案1.计算机控制系统的控制过程是怎样的?计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：(1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。
(2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。
(3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。
2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？(1)实时：所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。
(2)“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。
(3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。
3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分的作用是什么？由四部分组成。
图1.1微机控制系统组成框图(1)主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。
主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。
(2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。
过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。
过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。
过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。
微型计算机控制技术一二章复习资料及部分答案
微型计算机控制技术一二章复习资料及部分答案第一、二章复习题一、多项选择题1.gpib的电气特性要求总线信号采用负逻辑，下列（d）电平为逻辑“0”状态。
a、－10vb.－2vc。
0.5vd。
3v2.gpib的电气特性要求总线信号采用负逻辑，下列（c）电平为逻辑“1”状态。
a.10vb．3vc.0.5vd.2v3.在以下链接中，不属于数字输入通道的是（d）A.调节电路B.锁存器C.解码器d.i/v转换电路4.在确定a／d变换器的精度时，通常要求它的精度应（a）与其相连的传感器精度。
a、高于B.低于C.等于D.不确定5监控系统中的SCC计算机计算（B）并将其发送至模拟调节器或DDC计算机。
a、最佳控制值B.最佳给定值C.最小拍数D.最佳测量值6.rs-232c的电气特性要求总线信号采用负逻辑，下列（d）电平为逻辑“0”状态。
a.－10vb．－2vc.1vd.10v7.量化精度约为（c）A.1%b.0.5%c.0.4%D.0.2%8的8位A/D转换器计算机参与控制的最典型形式是（b）a.操作指导控制b.直接数字控制c.监督控制d.现场总线控制9.一个12位的a/d转换器，其量化精度约为（d）a、 0.01%b.0.1%c.0.4%d.0.02%10。
可以采取的抑制共模干扰的措施有（c）a．增大共模电压b．最大共模增益c．提高共模抑制比d．提高滤波器1.属于内部总线的是（ab）a、地址总线B.数据总线C.PCI总线B总线2.输出信号属于模拟信号的装置是（b）a.感应开关b．行程开关c.角度编码器d.压力变送器3.一个10位的a/d转换器，其量化精度约为（d）a.1%.b．0.4%.c.0.2%d.0.1%4.使用差分放大器作为信号前置放大器是抑制（d）干扰的有效方法。
a、串行模式b.cpuc.电源d.共模5.属于外部总线的是（a）a、 RS-232C串行总线B.标准总线C.ISA总线D.控制总线11.输出信号属于数字信号的设备为（D）。
微型计算机控制技术
微型计算机控制系统课后题答案第一章微型计算机控制系统的概述puter在微型控制中的作用？他的信息从何处来？其输入信息有用于何处？答：1）完成数据的采集把生产过程参数采集，供人为控制和其他控制系统作用2）将生产过程参数转换为数字量，引进控制程序进行计算把控制经过转换输入计算机。
I从生产过程中来，O都作为控制命令。
2.什么是微机控制的实时性？为什么要强调微机控制的实时性？怎样才能保证微机实时控制作用？答：1）时间越短越好，不影响控制2）因为要求用微机能够在规定的时间范围内完成规定操作要使微机控制具有实时性3）在微机方面还是配备具有实时时钟和优先级中断信息处理电路，在软件方面应具备有完善的时钟管理，中断处理的程序，实时时钟和优先级中断系统这保证微机系统实时的必要性，3.微机在控制系统中的在线操作和离线操作的区别是什么?答：在线是直接交换信息离线是不直接对生产装置进行控制。
4.微机控制系统的硬件一般有哪几个主要部分组成？各部分是怎样互相联系的？其中过程通道和系统中起什么作用？他有那几种类型？答：1）生产过程，过程通道，微型计算机，人机联系设备，控制操作台。
2）各部分通道和计算机相连3）过程通道将生产过程参数转换并传输到计算机中去，将计算机的控制传输到被控对象中。
4）过程输入(模拟量，开关量)过程输出（模拟量，开关量）5..直接控制数字控制系统的硬件由哪几部分组成？他们的基本功能是什么？直接数字控制系统和监督控制系统的区别在哪里？答：1）生产过程，过程通道，计算机接口。
2）过程通道：将生产过程的参数取进来，控制程序计算，结果送给控制对象。
计算机：信息优化将模拟控制器的给定值。
借口：连接输入端与计算机3）一个直接参与控制，一个不直接参与控制。
6.微机控制系统按功能分类主要有哪几种？按使用的控制规律分类有主要有哪几种？答：1）按功能：数据采集和数据处理直接数字控制系统监督控制系统集散控制系统现场总线控制系统2）按控制规律：程序和顺序控制PID控制复杂规律控制智能控制第二章过程输入输出通道1.微型计算机的对存储器和I/O接口是如何寻址的？它们各用哪些控制信号线和地址信号线？答：1）用mov X访问外部接口和RAM 用,mov指令取RAM信号2）读、写信号线2.试用两个CD4051扩展成16路的多路开关，并说明其工作原理。
【免费下载】 微型计算机控制技术
第一章计算机控制系统的组成1、实时，在线，离线的含义？(1)实时：所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。
(2)“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。
(3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。
2、操作指导、DDC、SCC系统工作原理、区别？(1)操作指导控制系统：在操作指导控制系统中，计算机的输出不直接作用于生产对象，属于开环控制结构。
计算机根据数学模型、控制算法对检测到的生产过程参数进行处理，计算出各控制量应有的较合适或最优的数值，供操作员参考，这时计算机就起到了操作指导的作用。
其原理框图如图1.2所示。
图1.2操作指导控制系统原理框图(2)直接数字控制系统(DDC系统)：DDC(Direct Digital Control)系统就是通过检测元件对一个或多个被控参数进行巡回检测，经输入通道送给微机，微机将检测结果与设定值进行比较，再进行控制运算，然后通过输出通道控制执行机构，使系统的被控参数达到预定的要求。
DDC系统是闭环系统，是微机在工业生产过程中最普遍的一种应用形式。
其原理框图如图1.3所示。
图1.3 DDC系统原理框图(3)计算机监督控制系统(SCC系统)：SCC(Supervisory Computer Control)系统比DDC系统更接近生产变化的实际情况，因为在DDC系统中计算机只是代替模拟调节器进行控制，系统不能运行在最佳状态，而SCC系统不仅可以进行给定值控制，并且还可以进行顺序控制、最优控制以及自适应控制等。
课程《微型计算机控制技术》电子教案课件(全)
精品课程《微型计算机控制技术》电子教案PPT课件（全）第一章：微型计算机控制技术概述1.1 课程介绍了解《微型计算机控制技术》的课程目标和意义。
掌握课程的主要内容和教学方法。
1.2 微型计算机控制技术基本概念解释微型计算机控制技术的定义。
探讨微型计算机控制技术的发展历程和应用领域。
1.3 微型计算机控制系统组成分析微型计算机控制系统的硬件和软件组成。
了解输入/输出设备、控制器、执行器等主要组成部分的功能。
1.4 微型计算机控制技术的关键技术探讨微型计算机控制技术中的关键技术和算法。
了解数字信号处理、模拟/数字转换、PID控制等核心技术。
第二章：微型计算机控制系统的硬件设计2.1 控制器硬件设计基础分析控制器硬件设计的基本要求和原则。
掌握控制器硬件设计的步骤和注意事项。
2.2 控制器硬件选型了解常用控制器硬件的选择标准。
掌握控制器硬件选型的方法和依据。
2.3 控制器硬件电路设计实例分析具体的控制器硬件电路设计实例。
学习如何设计控制器硬件电路，并进行仿真和测试。
2.4 控制器硬件调试与优化探讨控制器硬件调试和优化的方法和技巧。
学习如何解决控制器硬件设计和实施过程中出现的问题。
第三章：微型计算机控制系统的软件设计3.1 控制器软件设计基础分析控制器软件设计的基本要求和原则。
掌握控制器软件设计的步骤和注意事项。
3.2 控制器软件选型了解常用控制器软件的选择标准。
掌握控制器软件选型的方法和依据。
3.3 控制器软件编程语言介绍常用的控制器软件编程语言。
学习如何选择合适的编程语言进行控制器软件开发。
3.4 控制器软件开发实例分析具体的控制器软件开发实例。
学习如何进行控制器软件开发，并进行调试和优化。
第四章：PID控制算法及其实现4.1 PID控制算法概述解释PID控制算法的定义和原理。
探讨PID控制算法的优点和局限性。
4.2 PID控制算法的数学模型分析PID控制算法的数学模型。
学习如何建立和求解PID控制算法的数学模型。
微型计算机控制技术第一章课件
2．实时时钟
微型计算机控制技术第一章课件
微机控制技术
1.1.2 微型机控制系统的软件
1．1．2 软件 完成各种功能的计算机程序的总和。
• 系统软件：由厂家提供 用以管理计算机本身的程序。
• 应用软件：由用户根据控制系统的微型计算机控制技术第一章课件
微机控制技术
1.1.1 微型机控制系统的硬件结构
四．检测元件及执行机构
1．检测元件： 把非电量变成电量（传感器）。 如：热电偶、节流装置、压力变送器
2．变送器： 把传感器的输出信号变成 CPU 所能接收的电压信号。
3．执行机构： 接收 CPU 输出的控制量并加以动作， 以对生产参数进行控制的机构。 如：阀、开关、电机等。
微型计算机控制技术第一章课件
微机控制技术
1.1.1 微型机控制系统的硬件结构
五、操作台和实时时钟 1．操作台的组成
（1）作用开关：电源开关；数据、地址选择开关； 操作方式选择开关，等。
（2）功能键：向 CPU 申请中断、复位键、启动键、 打印键、显示键、连接、单步工作方式键等。
（3）显示：LED/CRT 显示器件 显示数据，图、表、流程图等。
1.1 微型计算机控制系统的组成
图1.1 典微型型微计算机机控控制制技系术统第一原章理课件图
微机控制技术
1.1 微型计算机控制系统的组成
1.1.1 微型机控制系统的硬件结构 1.1.2 微型机控制系统的软件
微型计算机控制技术第一章课件
1.1.1 微型机控制系统的硬件结构
1．1．1 微型机控制系统硬件结构
ADC0809 等。
微型计算机控制技术第一章课件
微机控制技术
《微型计算机控制技术》教案.doc
入
）
开关量
CRT
接口
显示终端
输
出
操
时
钟
作
通用外部设备
主机、操作台
接口
输入输出通道
检测、变送执
被控对象
行
图1.2
学习必备欢迎下载
基本组成 ：硬件部分和软件部分。
各部件功能简介：
主机
接口电路
输出输入通道
硬件部分
外部设备
操作台
被控对象
①主机
组成：中央处理器（CPU）和内存储器(RAM和ROM)组成。
作用：根据输入通道送来的被控对象的状态参数， 进行信息处理、 分析、计算，作出控制决策，通过输出通道发出控制命令。②接口电路
难
点
教
学
介绍、讨论与多媒体
手
段
教学主要内容
年月日
2
时间
分配
（15’）
计算机控制系统的构成原理
（30’）
计算机控制系统硬件组成与软件组成。
（35’）
初步认识微型计算机控制系统分类与装置种类
（5’）
小结
1．计算机控制系统与常规仪表控制系统的主要异同点是什么？
复
2．分析说明图1-3计算机控制系统的硬件组成及其作用。
点、计算机控制系统的发展概况和趋势。
§1．1计算机控制系统概述
自动控制技术在许多领域里获得了广泛的应用。
自动控制——就是在没有人直接参与的情况下，通过控制器使生产过程自
动地按照预定的规律运行。
近年来，计算机已成为自动控制技术不可分割的重要组成部分，并为自动控
制技术的发展和应用开辟了广阔的新天地。
§1.1.1计算机控制系统及其组成
微型计算机控制技术答案
2.8一个 8位A/D转换器，孔径时间为 100。如果要求转换误差在A/D转换精度（0.4%）内， 求允许转换的正弦波模拟信号的最大频率是多少？
答：原理图见书本上第 28页（图 2.15 ）。
8路模拟量采样程序：
ADC0809 PROC NEAR
MOV CX , 8
CLD
MOV BL , 00H
LEA DI , DATABUF
NEXT: MOV DX , 02C2H
MOV AL , BL
OUT DX , AL
INC DX
MOV AL , 00000111B //输入启动信号
数字量输入程序（设片选端口地址为poBiblioteka t）：MOV DX， port
IN AL , DX
数字量输出程序：
MOV AL , DATA
MOV DX , port
OUT DX， AL
2.3用 8位A/D转换器 ADC0809通过 8255A与PC总线工业控制接口，实现 8路模拟量的采集， 请画出接口原理图，并设计出8路模拟量的数据采集程序。
LOOP NEXT
RET
ADC0809 ENDP
2.5请分别画出一个有源I/V变换电路和一个无源I/V变换电路图。并分别说明各个器件的 作用。
答：有源变换电路见书本上第32页（图 2.19 ）： 同相放大器电路把电阻上的输入电压变成标准的输出电压（放大倍数为） ； 极性电容C能起到滤波作用，防止高频的干扰； 为平衡电容。
集的程序见书本上第 37（图 2.26 ）。
于海生---微型计算机控制技术课后习题答案
第一章计算机控制系统概述习题及参考答案1.计算机控制系统的控制过程是怎样的计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：(1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。
(2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。
!(3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。
2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么(1)实时：所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。
(2)“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。
(3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。
3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成各部分的作用是什么—由四部分组成。
图微机控制系统组成框图(1)主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。
主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。
(2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。
过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。
过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。
过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。
微型计算机控制技术_第1章 [兼容模式]
![微型计算机控制技术_第1章 [兼容模式]](https://img.taocdn.com/s3/m/68f1a30ba6c30c2259019efd.png)
退出
《计算机控制技术》
1.2 计算机控制系统的典型形式
1.2.1 操作指导控制系统
优点是结构简单，控制灵活和安全。 缺点是要由人工操作，开环结构，控制的实时性差，不能 控制多个对象。
退出
《计算机控制技术》
1.2.2 直接数字控制（DDC）系统
闭环结构，控制的实时性好，可以控制多个回路或对象。
《计算机控制技术》
1.1.2 计算机控制系统的组成
计算机控制系统由计算机(工业控制机)和生产过程两大部分 组成。
1.工业控制机 （1）硬件组成： （2）软件组成: 系统软件；应用软件。 2.生产过程
退出
《计算机控制技术》
1.1.3 常用的计算机控制系统主机 1. 2. 3. 4. 5. 可编程序控制器（PLC） 工控机（IPC） 单片机 DSP 智能调节器
《计算机控制技术》
RS-232C信号状态 状态 逻辑状态 信号条件 功能 -15V＜V1＜-5V 1 传号（MARK） OFF +5V＜V1＜+15V 0 空号（SPACE） ON
RS-232C电平转换及接口电路
退出
《计算机控制技术》
2）USB串行通信总线
（1）具有热插拔功能 （2）USB采用“级联”方式连接各个外部设备 （3）适用于低速外设连接
退出
《计算机控制技术》
3）PCI总线信号定义
主控设备49条，目标设备 47条，可选引脚 51条（主要 用于64位扩展、中断请求、高 速缓存支持等），总引脚数 120条（包含电源、地、保留 引脚等）。
4）Compact PCI总线
退出
《计算机控制技术》
2 外部总线
1）RS-232串行通信总线
课程《微型计算机控制技术》电子教案课件
课程《微型计算机控制技术》电子教案课件第一章：微型计算机控制技术概述1.1 课程介绍让学生了解微型计算机控制技术的基本概念、发展和应用领域。
介绍微型计算机控制技术的基本原理和组成部分。
1.2 微型计算机控制系统的组成讲解微型计算机控制系统的硬件和软件组成部分。
介绍控制器、执行器、传感器和接口等基本元素的功能和作用。
1.3 微型计算机控制技术的应用领域分析微型计算机控制技术在工业、医疗、家居等领域的应用案例。
探讨微型计算机控制技术的未来发展前景。
第二章：微控制器基础2.1 微控制器简介让学生了解微控制器的定义、特点和分类。
介绍常见微控制器的品牌和型号。
2.2 微控制器的结构和原理讲解微控制器的基本结构和组成部分。
介绍微控制器的时钟、寄存器、定时器、中断等关键特性。
2.3 微控制器的编程和应用介绍微控制器的编程语言和编程方法。
通过实例分析微控制器在实际应用中的编程和实践技巧。
第三章：微型计算机控制算法3.1 控制算法概述让学生了解控制算法的定义、作用和分类。
介绍常见控制算法的原理和特点。
3.2 比例-积分-微分控制算法（PID）讲解PID控制算法的原理和数学模型。
分析PID控制算法在实际应用中的优缺点和调整方法。
3.3 现代控制算法简介介绍现代控制算法如模糊控制、神经网络控制、自适应控制等。
探讨现代控制算法在微型计算机控制中的应用和优势。
第四章：接口技术4.1 接口概述让学生了解接口的定义和作用。
讲解接口的基本原理和分类。
4.2 数字/模拟接口介绍数字/模拟接口的功能和应用。
讲解数字/模拟接口的电路设计和编程实现。
4.3 串行通信接口讲解串行通信接口的原理和协议。
分析串行通信接口在微型计算机控制中的应用和实例。
第五章：微型计算机控制系统的实践应用5.1 控制系统的设计与实现讲解微型计算机控制系统的设计流程和原则。
分析控制系统中的硬件选择、软件设计和系统调试等环节。
5.2 温度控制系统实例通过温度控制系统实例分析微型计算机控制技术的应用。
课程《微型计算机控制技术》电子教案课件
课程《微型计算机控制技术》电子教案课件第一章：微型计算机控制技术概述1.1 课程简介1.2 微型计算机控制技术的定义与发展1.3 微型计算机控制系统的组成与结构1.4 微型计算机控制技术的应用领域第二章：微控制器基础2.1 微控制器的概念与特点2.2 常见微控制器介绍2.3 微控制器的内部结构与工作原理2.4 微控制器的编程与应用第三章：模拟量输入输出接口技术3.1 模拟量输入输出接口的概念与作用3.2 模拟量输入输出接口的电路设计3.3 模拟量输入输出接口的编程实现3.4 案例分析：模拟量输入输出接口在实际中的应用第四章：数字量输入输出接口技术4.1 数字量输入输出接口的概念与作用4.2 数字量输入输出接口的电路设计4.3 数字量输入输出接口的编程实现4.4 案例分析：数字量输入输出接口在实际中的应用第五章：通信接口技术5.1 通信接口的概念与作用5.2 常见通信接口技术介绍5.3 通信接口的电路设计5.4 通信接口的编程实现第六章：微控制器编程基础6.1 编程语言的选择与使用6.2 微控制器编程的基本概念6.3 常用编程指令与语法6.4 编程实例：实现一个简单的微控制器程序第七章：中断与定时器7.1 中断系统的工作原理与编程7.2 定时器/计数器的工作原理与编程7.3 中断与定时器在实际应用中的案例分析7.4 编程实例：使用中断与定时器实现一个波形发生器第八章：微控制器与外部设备接口技术8.1 并行接口与串行接口的概念与作用8.2 常见外部设备接口技术介绍8.3 外部设备接口的电路设计8.4 外部设备接口的编程实现第九章：微控制器在工业控制系统中的应用9.1 工业控制系统的概念与组成9.2 微控制器在工业控制系统中的应用案例9.3 工业控制系统中常见问题与解决方案9.4 编程实例：使用微控制器实现一个简单的工业控制系统第十章：微控制器在嵌入式系统中的应用10.1 嵌入式系统的概念与组成10.2 微控制器在嵌入式系统中的应用案例10.3 嵌入式系统设计与开发流程10.4 编程实例：使用微控制器实现一个嵌入式系统重点和难点解析一、微型计算机控制技术的定义与发展难点解析：理解微型计算机控制技术的基本原理及其发展过程中的技术创新。
《微型计算机控制技术》教案1
第1章: 绪论随着科学技术的进步，人们越来越多地用计算机来实现控制系统。
近几年来，计算机技术、自动控制技术、检测与传感技术、CRT显示技术、通信与网络技术、微电子技术的高速发展，促进了计算机控制技术水平的提高。
本章主要介绍计算机控制系统及其组成、工业控制机的组成结构及特点、计算机控制系统的发展概况和趋势。
§1．1 计算机控制系统概述自动控制技术在许多领域里获得了广泛的应用。
自动控制——就是在没有人直接参与的情况下，通过控制器使生产过程自动地按照预定的规律运行。
近年来，计算机已成为自动控制技术不可分割的重要组成部分，并为自动控制技术的发展和应用开辟了广阔的新天地。
§1.1.1计算机控制系统及其组成1．计算机控制系统计算机控制系统——利用计算机来实现生产过程自动控制的系统。
（1）计算机控制系统的工作原理典型的计算机控制系统，如图1．1。
图 1.1在计算机控制系统中，由于工业控制机的输入和输出是数字信号，因此需要有A／D转换器和D／A转换器。
从本质上看，计算机控制系统的工作原理可归纳1为以下三个步骤：①实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入。
②实时控制决策：对采集到的被控量进行分析和处理，并按已定的控制规律，决定将要采取的控制行为。
③实时控制输出：根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。
上述过程不断重复，使整个系统按照一定的品质指标进行工作，并对被控量和设备本身的异常现象及时作出处理。
（2）在线方式和离线方式在计算机控制系统中，生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的方式称为在线方式或联机方式；生产过程不和计算机相连，且不受计算机控制，而是靠人进行联系并作相应操作的方式称为离线方式或脱机方式。
（3）实时的含义实时——指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内完成，超出了这个时间，就失去了控制的时机，控制也就失去了意义。
实时的概念不能脱离具体过程，一个在线的系统不一定是一个实时系统，但一个实时控制系统必定是在线系统。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第一章 概述
课堂讨论
控制？ 控制？ 自动控制？ 自动控制？ 微型计算机控制？ 微型计算机控制？
课堂讨论
控制： 控制： 使装置或过程实现预定的状态和性能 自动控制： 自动控制： 用控制器代替人直接参与的控制技术 微型计算机控制： 微型计算机控制： 以微型计算机为控制器核心的自动 控制技术
1.2 微机控制系统
一般控制系统与微机控制系统的比较：
微型计算机控制系统的一般形式
1.2 微机控制系统 1.2.1－1微机控制系统的功能 －
（１）检测功能 （２）监督功能 （３）控制功能
1.2 微机控制系统 1.2.1－2 微机控制系统的特点 －
（１）实时性 （２）可靠性 （３）可维修性 （４）大量的现场交换信息 （５）多种人机交互方式 （６）通信功能 （７）信息处理和控制算法
1. 直接监控系统 2. 分级计算机监控系统 （１）过程监督级 （２）直接测控级 3. 分布式控制系统（DCS） 分布式控制系统（ ） 4. 现场总线系统（FCS） 现场总线系统（ ）
1.3 微型计算机控制技术的发展与 作用 1.3.1 微机控制技术的发展
1959年，世界上第一套工业过程计算 年 机控制系统在美国德州的一个炼油厂 正式投运。 正式投运。 1971年微型计算机的出现，使微型计 年微型计算机的出现， 年微型计算机的出现 算机控制技术登上了历史舞台。 算机控制技术登上了历史舞台。 21世纪将是微机控制技术飞速发展的 世纪将是微机控制技术飞速发展的 新时期。
自动控制有着悠久的历史
不必人的直接参与， “ 不必人的直接参与 ， 就可以使 装置或过程实现预定的状态和性能。 装置或过程实现预定的状态和性能。” 这是人类长期以来的向往 的向往。 这是人类长期以来的向往。 公元前250年古希腊人使用的滴 年古希腊人使用的滴 公元前 水时钟中，就采用了水位调节器， 水时钟中，就采用了水位调节器，其 结构与至今仍在使用的浮子杠杆式水 位控制器已经十分相近。 位控制器已经十分相近。
1.2 微机控制系统 1.2.1－2 微机控制系统的特点 －
近年来， 近年来，针对各种检测控制对象和 应用要求，以各种类型的控制用微机为 应用要求， 核心， 嵌入到应用系统中， 核心， 嵌入到应用系统中，构成了千 变万化的自动化系统。 变万化的自动化系统。 形形色色的嵌入式应用对微机控制 系统提出了更高的要求。 系统提出了更高的要求。
第一次工业革命： 第一次工业革命： 1770年前后 “蒸汽时代” 蒸汽时代” 年前后
许多教科书认为， 许多教科书认为，1769年瓦特 年瓦特 (J．Watt)设计的蒸汽机离心调速 ． 设计的蒸汽机离心调速 器是第一个著名利用旋转质量产生 的离心力，调节蒸汽进汽阀，使蒸 的离心力，调节蒸汽进汽阀， 汽机的转速稳定在人设定的转速上， 汽机的转速稳定在人设定的转速上， 而不因负载变化而变化。 而不因负载变化而变化。
控制技术是标志着工业 革命（科技革命） 革命（科技革命）发展的 里程碑
回顾控制技术的发展史 ， 可以看 回顾控制技术的 发展史， 发展史 到，控制技术与生产力的发展紧密相 是标志着工业革命（科技革命） 连，是标志着工业革命（科技革命） 发展的里程碑， 发展的里程碑，也对人类社会的发展 产生了重大的影响。 产生了重大的影响。
世界上第一套工业过程 计算机控制系统
1959年 ， 世界上第一套工业过程计 年 算机控制系统在美国德州的Texaco Inc 算机控制系统在美国德州的 炼油厂正式投运。该系统控制了26个流量 个流量、 炼油厂正式投运。该系统控制了 个流量、 72个温度 、 3个压力 、 3个成分 。 控制的 个温度、 个压力 个压力、 个成分 个成分。 个温度 主要目的是使反应器的压力最小， 主要目的是使反应器的压力最小，确定反 应器进料量的最优分配， 应器进料量的最优分配，并根据催化作用 控制热水流量以及确定最优循环。 控制热水流量以及确定最优循环。
第二次工业革命： 第二次工业革命： 1870年前后 “电气时代” 电气时代” 年前后
电气与控制 Edison OTIS
第三次科技革命： 第三次科技革命： 20世纪中期 “电子时代” 电子时代” 世纪中期
计算机与控制 1946 美国宾夕法尼亚大学 第一台电子计算机 1959 Texaco Inc 计算机集中控制
1.2 微机控制系统 1.2.2－1 微机控制系统的工作过程 －
（1）实时数据采集 ） （2）实时控制决策 ） （3）输出实时控制信息 ） （4）信息管理 ）
1.2 微机控制系统 1.2.2－2 微机控制系统的工作方式 －
（１）在线方式 （２）离线方式
1.2 微机控制系统 1.2.3 微机控制系统的结构
关于《微型计算机控制技术》 关于《微型计算机控制技术》课程
核心： 核心：微机控制算法及其实现 特色： 特色：软（件）硬（件）兼施， 兼施， 强弱结合(熟 悉控制对象) 强弱结合 熟 悉控制对象 特点： 特点：内容丰富 重点： 重点：能力培养 解决实际问题 把握系统全局
1.3 微型计算机控制技术的发展与 作用 1.3.2微机控制技术的作用 微机控制技术的作用
在通往数字化、信息化、现代化的桥梁上， 在通往数字化、信息化、现代化的桥梁上， 微机控制技术是一块不可缺少的基石。 微机控制技术是一块不可缺少的基石。 信息技术（ ） 信息技术（IT）产业已经成为现代社会中的神经 系统，微型计算机控制技术则是IT产业的一项重 系统，微型计算机控制技术则是 产业的一项重 要支持技术。 要支持技术。 数字化、信息化是21世纪的特征 世纪的特征， 数字化、信息化是 世纪的特征，是现代化的标 微型计算机控制技术是各行各业数字化、 志；微型计算机控制技术是各行各业数字化、信 息化的必备工具。 息化的必备工具。
1.1 控制用微型计算机 １.１.１控制用微机的特点与组成 １１
控制用微机的组成
1.1 控制用微型计算机 １.１.2 控制用微机的类型 １
１．数字控制器 （１）专用型 （２）通用型 ２．工业控制计算机 （１）总线型工控机 （２）模块型工控机
1.2 微机控制系统
一般控制系统与微机控制系统的比较：
1.1 控制用微型计算机 １.１.１控制用微机的特点与组成 １１
从应用的角度出发， 从应用的角度出发，微型计算机可 以分为： 以分为： 面向事务处理的通用型微机 面向实时监测控制的控制用微机
1.1 控制用微型计算机 １.１.１控制用微机的特点与组成 １１
控制用微机在设计思想、系统结构、 控制用微机在设计思想、系统结构、硬 软件组成、开发工具、 软件组成、开发工具、使用方法等方面有 许多特点，例如： 许多特点，例如： 丰富的输入输出(I／ 接口 接口； 丰富的输入输出 ／0)接口； 多样的人机接口； 多样的人机接口； 严格的可靠性； 严格的可靠性； 软件和操作系统的实时性。 软件和操作系统的实时性。