第6章微型计算机控制系统设计
计算机控制系统的设计
23% Option 1
5.操作面板
操作面板也叫操作台， 它是 人机对话的纽带。 根据具体 情况， 操作面板可大可小， 大到可以是一个庞大的操作台， 小到只有几个功能键和开关。
系统负载匹配问题 逻辑电路间的接口及负载匹配问题 在进行系统设计时， 有时需要TTL和CMOS两种电路混 合使用， 但两者要求的电平不一样(TTL高电平为+5 V， CMOS则为+3V～+15V) ， 因此， 一定要注意电 流及负载的匹配问题。 MCS-51系列单片机负载匹配问题 微型计算机与微型计算机之间， 微型计算机与I/O接 口之间都存在着负载匹配问题。
4.开关量I/O接口 设计
在微型计算机控制系 统中， 除了模拟量 输入/输出通道外， 经常遇到的还有开关 量I/O接口。
6.系统速度匹配问题
在不影响系统速度的前提下， 时钟频率选低一些为好, 这样 可降低系统对其他元器件工作
速度的要求， 从而降低成本 和提高系统的可靠性。
30% Option 2
3. 软件开发过程 软件开发大体包括以下几个方面。 (1) 划分功能模块及安排程序结构。 (2) 画出各程序模块详细的流程图。 (3) 选择合适的语言(如高级语言或汇编语言) 编写程序。 (4) 将各个模块连结成一个完整的程序。
8.1.6 微型计算机控制系统的调试
1. 硬件调试 根据设计逻辑图制作好实验样机， 便进入硬件调试阶段。 调试工 作的主要任务是排除样机故障， 其中包括设计错误和工艺性故障。 1) 脱机检查 用万用表或逻辑测试笔逐步按照逻辑图检查印刷板中器件的电源及 各引脚的连接是否正确， 检查数据总线、 地址总线和控制总线是否有 短路等故障。 有时为了保护芯片， 先对各管脚电位(或电源)进行检查， 确定无误后再插入芯片检查。
微型计算机技术课后答案第六章-第八章
6.1 分类说明8086CPU有哪几种中断？答：8086CPU中断源可分为内部中断和外部中断，内部中断有溢出中断、除法出错中断、INTn指令中断、断点中断、单步（陷阱）中断；外部中断有可屏蔽中断INTR\不可屏蔽中断NMI。
6.2 简述 8086可屏蔽中断的响应过程。
可屏蔽中断INTR接受来自普通外设的中断请求信号（一般使用可编程中断控制器8059A来管理此类外设的中断请求），当该信号线有效时，CPU将根据中断允许标志IF的状态来决定是否响应。
如果IF=0，则表示INTR线上中断被屏蔽或禁止，CPU将不理会该中断请求而处理下一条指令。
由于CPU并不锁存INTR信号，INTR信号必须保持有效状态，直到接受到响应信号或撤销请求为止。
如果IF=1，则表示INTR线上的中断开放，CPU在完成现在正在执行的指令后，识别该中断请求，并进行中断处理。
6.5 中断应答时序如图6.2所示，说明前后两个INTA周期的任务。
第一个INTA表示对中断请求的响应，用于通知中断请求设备，第二个INTA用于将中断类型号送数据总线的低8位上。
期间LOCK信号用于保证在中断响应过程中不会被其他CPU占用总线而导致中断响应失败。
6.9 某外设中断类型号为10H，它的中断服务程序的入口地址为1020H：3FC9H，求其向量地址并具体描述中断向量的各字节在存储器中的存储情况。
解：向量地址：10H*4=40H[0040H]、[0041H]、[0042H]、[0043H]依次存放C9H、3FH、20H、10H6.10 某外设的中断服务子程序名称为INT_PROC，其中断类型号为18H，试编写一程序段将该外设的中断向量装入到中断向量表中。
解：向量地址：18H*4=60HPUSH DSMOV AX，0MOV DS，AXMOV WORD PTR [0060H]，OFFSET INT_PROCMOV WORD PTR [0062H]，SEG INT_PROCPOP DSHLT7.2 简述CPU与外围设备交换信息的过程。
微型计算机系统
微型计算机系统数字电子计算机经历了电子管、晶体管、集成电路为主要部件的时代。
随着大规模集成电路的应用，计算机的功能越来越强大、体积却越来越微小，微型计算机（简称为微型机或微机）应运而生，并获得广泛应用。
本章以Intel 80x86微处理器和微机为实例，介绍微处理器的发展和微型计算机的组成结构。
1.1 微处理器发展在巨型机、大型机、小型机和微机等各类计算机中，微机（Microc- omputer）是性能、价格、体积较小的一类，常应用在科学计算、信息管理、自动控制、人工智能等领域。
工作学习中使用的个人微机，生产生活中运用的各种智能化电子设备都是典型的微机系统。
微机的运算和控制核心，即所谓的中央处理单元（Central Processing Unit，CPU），被称为微处理器（Microprocessor）。
它是一块大规模集成电路芯片，代表着整个微机系统的性能。
所以，通常就将采用微处理器为核心构造的计算机称为微机。
1.1.1微处理器历史微处理器的性能经常用字长、时钟频率、集成度等基本的技术参数来反映。
字长（Word）表明微处理器每个时间单位可以处理的二进制数据位数，例如一次进行运算、传输的位数。
时钟频率表明微处理器的处理速度，反映了微处理器的基本时间单位。
集成度表明微处理器的生产工艺水平，通常用芯片上集成的晶体管数量来表达。
1．通用微处理器1971年，美国Intel（英特尔）公司为日本制造商设计了一个微处理器芯片。
该芯片成为世界上第一个微处理器4004。
它字长4位，集成了约2300个晶体管，时钟频率为108kHz（赫兹）。
以它为核心组成的MCS-4计算机也就是世界上第一台微型计算机。
4004随后被改进为4040。
1972年Intel公司研制出字长8位的微处理器芯片8008，其时钟频率为500kHz，集成度约3500个晶体管。
随后的几年当中，微处理器开始走向成熟，出现了以Motorola 公司M6800、Zilog公司Z80和Intel公司8080/8085为代表的中、高档8位微处理器。
《微机原理及接口技术》第六章
2、CPU对中断的响应
关中断：CPU响应中断后，发中断响应（INTA）信号的同时，内部自动实现关中断 保留断点：封锁IP+1，入栈保存CS：IP。 保护现场：由中断服务程序先将有关REG入栈保存。
给出中断入口、转相应的中断服务程序：中断服务程序起始地址，执行中断服务。
恢复现场：将中断服务程序入栈保存的REG内容弹出，恢复现场。 开中断与返回：中断服务的最后一条指令，出栈恢复CS：IP，恢复主程序运行，使IF自动恢
第十章
J X G
微型计算机开发应用
1/27
J X G
微机原理及接口技术 第六章、中断控制系统
本章要点：
J X G
中断的基本概念 中断处理过程 可编程中断控制器8259A的结构、功能 可编程中断控制器8259A的应用
2/27
J X G
微机原理及接口技术 6.1
一、中断的基本概念
中断系统
J X G
微机原理及接口技术
三、外部中断
8086芯片设置有两条中断请求信号输入引脚：NMI和INTR引脚，用于外部中断 源产生的中断请求，可分为以下两种： 1、可屏蔽中断 INTR （18脚） INTR线上的请求信号是电平触发的。当IF=0，CPU中断不响应，这种情况称为 可屏蔽中断。可屏蔽中断通过指令设置IF中断标志位，达到控制的目的。 STI CLI ；IF←1，开中断，CPU才能响应INTR线上的中断请求。 ；IF←0，关中断，CPU不响应INTR线上的中断请求。
对于系统专用中断，系统将自动提供0～4中断类型号，保证系统自动转到处理程序。
J X G
对于可屏蔽中断INTR，外接口电路产生中断类型号。目前8259A产生。
微型计算机控制技术第三版于海生课后习题答案-v5
微型计算机控制技术第三版于海生课后习题答案-v5第一章计算机的概念和组成1. 什么是计算机？计算机是一种能够按照预先设定的程序进行自动化信息处理的电子设备。
2. 计算机的组成有哪些部分？计算机主要由中央处理器（CPU）、内存、输入输出设备和存储设备等组成。
3. 什么是CPU？它的工作原理是什么？CPU是计算机的核心部件，负责执行指令、计算以及控制计算机的所有操作。
它由运算器、控制器和寄存器等组成。
工作原理是通过不同寄存器之间的数据传输、指令译码、运算和控制来完成各种计算和控制操作。
第二章计算机的运算方法和数据表示1. 计算机的运算方法有哪些？计算机的运算方法主要包括算术运算和逻辑运算。
2. 什么是进制？常见的进制有哪些？进制是一种表示数字的方式，常见的进制有十进制、二进制、八进制和十六进制。
3. 如何进行二进制和十进制之间的转换？将一个二进制数转换为十进制数，可以将二进制数每一位的值与2的幂相乘，然后将每个结果相加即可。
将一个十进制数转换为二进制数，可以使用除2取余法，从最低位开始，依次将余数写入二进制数中，直到商为0为止。
第三章计算机硬件系统1. 计算机硬件系统由哪些部分构成？计算机硬件系统由中央处理器、内存、输入输出设备和存储设备组成。
2. 什么是主板？主板上有哪些重要的部件？主板是计算机的核心电路板，负责将各种硬件组件连接在一起。
主板上重要的部件包括CPU插槽、内存插槽、芯片组、扩展槽和接口等。
3. 内存有哪些种类？它们有何区别？内存有主存和辅存两种类型，主存是计算机用来存储数据和指令的地方，它在计算机运行时需要时可读写；辅存是计算机用来存储大量数据和程序的地方，它一般以外部存储器的方式存在，容量较大但读写速度较慢。
第四章计算机的指令系统1. 什么是指令？指令系统的作用是什么？指令是计算机执行操作的基本单位，它规定了计算机在运行时应该按照什么顺序和方法进行处理。
指令系统的作用是为计算机提供操作方法和顺序。
微型计算机控制 第6章 数字滤波技术
6 .1 .7
复合数字滤波
这种滤波方法的原理可由下式表示。 若 X(1)≤X(2)≤…≤X(N), 3≤ N≤14
则
X (2) X (3) X ( N 1) Y (k )
N 2
1 N 1 X (i ) (6-10) N 2 i 2
式(6-10)也称作防脉冲干扰的平均值滤波,它的程序设计方 法读者可根据以前的知识自行设计。 此外，也可采用双重滤波的方法，即把采样值经过低通滤波后， 再经过一次高通滤波，这样，结果更接近理想值，这实际上相 当于多级RC滤波器。
微机控制技术
6．1．8
各种数字滤波性能的比较
以上介绍了七种数字滤波方法，读者可根据需要 设计出更多的数字滤波程序。每种滤波程序都有其各 自的特点，可根据具体的测量参数进行合理的选用。
微机控制技术
6．1．8
各种数字滤波性能的比较
1. 滤波效果 （1）变化比较慢的参数，如温度，用程序判断滤波及 一阶滞后滤波方法。 （2）变化比较快的脉冲参数，如压力、流量等，则可 选择算术平均和加权平均滤波法，特别是加权平均 滤波法更好。 （3）要求比较高的系统，需要用复合滤波法。 （4）在算术平均滤波和加权平均滤波中，其滤波效果 与所选择的采样次数N有关。N越大，则滤波效果越 好，但花费的时间也愈长。 （5）高通及低通滤波程序是比较特殊的滤波程序，使 用时一定要根据其特点选用。
C
i0
n 1
i
1
微机控制技术
6．1．4
加权平均值滤波
式中C0、Cl、…、Cn-1为各次采样值的系数，它体现 了各次采样值在平均值中所占的比例，可根据具体情况 决定。一般采样次数愈靠后，取的比例愈大，这样可增 加新的采样值在平均值中的比例。这种滤波方法可以根 据需要突出信号的某一部分，抑制信号的另一部分。
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。
微型计算机原理与接口技术第六章课后答案pdf
第六章1. CPU与外设交换数据时，为什么要通过I/O接口进行？I/O接口电路有哪些主要功能？答：CPU和外设之间的信息交换存在以下一些问题：速度不匹配；信号电平不匹配；信号格式不匹配；时序不匹配。
I/O接口电路是专门为解决CPU与外设之间的不匹配、不能协调工作而设置的，处于总线和外设之间，一般应具有以下基本功能：⑴设置数据缓冲以解决两者速度差异所带来的不协调问题；⑵设置信号电平转换电路，来实现电平转换。
⑶设置信息转换逻辑，如模拟量必须经 A/D变换成数字量后，才能送到计算机去处理，而计算机送出的数字信号也必须经D/A变成模拟信号后，才能驱动某些外设工作。
⑷设置时序控制电路；⑸提供地址译码电路。
2. 在微机系统中，缓冲器和锁存器各起什么作用？答：缓冲器多用在总线上，可提高总线驱动能力、隔离前后级起到缓冲作用，缓冲器多半有三态输出功能。
锁存器具有暂存数据的能力，能在数据传输过程中将数据锁住，然后在此后的任何时刻，在输出控制信号的作用下将数据传送出去。
3. 什么叫I/O端口？一般的接口电路中可以设置哪些端口？计算机对I/O端口编址时采用哪两种方法？在8086/8088CPU中一般采用哪些编址方法？答：在CPU与外设通信时，传送的信息主要包括数据信息、状态信息和控制信息。
在接口电路中，这些信息分别进入不同的寄存器，通常将这些寄存器和它们的控制逻辑统称为I/O 端口。
一般的接口电路中可以设置数据端口、状态端口和命令端口。
计算机对I/O端口编址时采用两种方法：存储器映像寻址方式、I/O单独编址方式。
在8086/8088CPU中一般采用I/O单独编址方式。
4. CPU与外设间传送数据主要有哪几种方式？答：CPU与外设间的数据传送方式主要有：程序控制方式、中断方式、DMA方式。
程序控制传送方式：CPU与外设之间的数据传送是在程序控制下完成的。
⑴无条件传送方式：也称为同步传送方式，主要用于对简单外设进行操作，或者外设的定时是固定的或已知的场合。
微型计算机控制系统设计之一
长线传输中的波反射或者把它抑制到最低限度。
传输线波阻抗的测量
R Rp时，门A输出的
波形不畸变，反射波完
全消失，这时的R值就 是该传输线的波阻抗。
A
双绞线
RP
R
示波器
无损耗导线的波阻抗 Rp
图11—14 测量传输线波阻抗
Rp
L0 C0
2024/10/14
L0 、C0 分别为单位长度的电感和电容。
串模干扰的抑制
a. 如果串模干扰频率比被测信号频率高，采用输 入低通滤波器；如果串模干扰频率比被测信号频率 低，则采用高通滤波器；如果串模干扰频率落在被 测信号频谱的两侧，则采用带通滤波器。
采用二级阻容 滤波网络可使 50Hz的串模 干扰信号衰减 600倍左右。
输入信号
屏蔽层
75 75 500 500 75 75
开发设计应遵循标准化、模板化、模块化和系 列化的原则。
2024/10/14
2
应用设计
应用设计的任务是选择和开发满足控制对象
所需的硬件和软件，设计控制方案，并根据系统
性能指标要求设计系统硬件和软件，以实现系统
功能。 应用设计或工程设计按 顺序可分为5个阶段。 •可行性研究
•系统总体方案设计
•硬件和软件的细化设计
保险丝
原、副边之 间加有静电 屏蔽层
直流 稳压器
抑制交流电源线 上引入的高频干 扰
电抗器 变阻 隔离 二级管 变压器
图11－5 计算机系统电源
2024/10/14
抑制进入交流电源 线上的瞬时干扰
8
✓电源分组供电
将输入通道电源和其他设备电源分开，以防止 设备间的干扰。
微型计算机控制技术(第2版)讲解
y(∞)
△ △
tr
tδ P
ts
信息工程学院
图1-5
14
tr：启动时间。
超调：y(t) > |y(∞)|称为超调，在0～tr不算． δP：表示超调信号的严重程度。
p
|
ym ax(t ) | y() y()
ymax( tf ) sup | y( tf ) | 0 t
的时间变量均采用人们公认的离散时间变量符号K。
信息工程学院
20
2. 微型计算机控制系统硬件组成
工 业 生
变送
变送 保持
采
样
A/D
装
置
过程通道
多
路 转
D/A
面 向 过
人
机
交
互
微型
通
计算
道
机
接
人 机 交 互 通 道
操 作
控 制 台
系
口
产
保持
ห้องสมุดไป่ตู้
换
程
统
过 程
开 关
通
主机
道
量
的
输
接
微
微
入
口
机
机
开 关
外
I/O
设
阻尼系统的过渡过程分为三种工作状态,即欠阻尼、临界阻尼和过 阻尼。
过阻尼工作状态相似于单调逐渐逼近或一阶系统工作状态，启动 速度变慢。
临界阻尼工作状态使系统特性处于等幅振荡特性。
关于二阶系统的阻尼特性讨论请读者参阅相关论著。
信息工程学院
19
1.2 微型计算机控制系统体系结构与特征
1．2．1 微机控制系统体系结构 1. 微型计算机控制系统一般结构
微型计算机控制系统的设计方法与步骤
式 中 ： A=
1 ? e-T/?
K P (1 ? e-T/?1 )
B=Ae -T/?
e C= -T/?1
因为， D(z)=R(z)/E(z) ，得：
[1? Cz- 1? (1? C)z- -1N]R(z) ? (A ? Bz- )1E(
y(n)=A×e(n)-B×e(n-1)+C ×y(n-1)+(1C)×y(n-N-1) 式中： y(n)——n时刻的输出值； e(n)——n时刻的偏差值； e(n-1)——n-1时刻的偏差值； y(n-N-1) ——n-N-1时刻的输出值。 由系统的飞升特性曲线确定出 τ和τ1后，系 数A、B、C则可分别求出。
Hale Waihona Puke 开始 控制对象的功能和工作过程分析
估算及分配I/O口,存储器 容量及外围设备
画系统工艺流程图
硬件设计
软件设计
I/O口的具体分配
画系统程序框图
系统部件的详细设计
编制源程序
部件芯片老化 筛选和测试
布线及安装
汇编 形成目标程序
调试硬件 是
硬件错否?
系统试运行 否
完成否?
否
是
结束设计
调试和仿真
否 完成否? 是 写入EPROM
闭环调节系统可近似看成一阶惯性环节加一 个延迟环节。因此，根据第 4章第5节的推导， 可以得出：
(1? e-T/?1z-1)(1? e-T/?)
)[ D(z)? KP(1? e-T/?1 1- e-T/?z-1 ? (1- e-T/?)z-N-1]
经
化
简
后
得
到
： D(z)
?
1?
A - Bz -1 Cz -1 ? (1 - C)z -N-1
微型计算机控制系统设计
微型计算机控制系统设计1.系统需求分析与概念设计在设计微型计算机控制系统之前，首先需要进行一系列的需求分析和概念设计。
需求分析包括确定系统的功能需求、性能需求和其他特殊需求，如实时响应、可靠性等。
概念设计阶段则是对系统进行初步的设计，包括确定所需的软件和硬件组件，以及设计系统的整体架构。
2.硬件设计微型计算机控制系统的硬件设计主要包括选型和连接外围设备。
首先需要选择适合的微型计算机单板，同时根据系统需求选取合适的外围设备，如传感器、执行器、通信模块等。
然后，根据选定的硬件组件，设计整体的硬件连接与电源供应，确保各个部件可以正常工作并相互协调。
3.软件设计微型计算机控制系统的软件设计是整个系统的核心。
软件设计包括开发控制算法，设计用户界面和编写程序代码等。
首先，需要根据系统需求，设计合适的控制算法，将其转化为计算机可以理解的代码。
然后，通过编程语言编写代码，实现各个部件的控制和通信。
最后，设计用户界面使得用户可以方便地与系统交互。
4.系统测试与调试在完成硬件和软件设计后，需要进行系统测试和调试。
系统测试是为了验证系统的功能和性能是否符合设计要求。
测试可以通过模拟真实环境来进行，也可以使用仿真工具进行虚拟测试。
测试的结果将帮助设计者了解系统的工作状态，发现并解决潜在问题。
在测试过程中，还需要进行系统的调试，即通过修改和优化软件代码和硬件连接，使系统达到最佳的性能。
5.系统部署与运行在系统测试和调试完成后，可以进行系统的部署和运行。
部署包括将系统安装到预定的位置，并进行有关的设置和配置。
运行阶段，系统将开始工作并实现所需的功能。
在运行过程中，需要进行系统的监控和维护，确保系统的稳定运行。
总结：微型计算机控制系统的设计是一个复杂而综合的工程，需要深入理解系统需求、硬件设计和软件设计。
通过系统的需求分析和概念设计，确定设计方向和目标。
在硬件设计阶段，选择合适的硬件组件并进行连接与供电设计。
软件设计阶段，开发控制算法，设计用户界面和编写代码。
计算机控制技术(第三版)章 (6)
2.按干扰与信号的关系分类 (1)串模干扰信号。串模干扰信号是指串联于有用信号源回 路之中的干扰，也称横向干扰或正态干扰。其表现形式如图6-1 所示。当串模干扰的幅值与有用信号相接近时，系统就无法正 常工作， 即这时提供给计算机系统的数据会严重失真，甚至是错误 的。 产生串模干扰的原因主要是当两个电路之间存在分布电容 或磁环链时，一个回路中的信号就可能在另一个回路中产生感 应电动势，形成串模干扰信号。另外，信号回路中元件参数的 变化也是一种串模干扰信号。
模拟电路的抗干扰隔离技术还可将模拟信号转换为数字信 号，然后采用数字系统的某种电位隔离方法，特别是光电隔离 法，最后再由数/模转换器复原。
图6-5 光电耦合器隔离
6.2.4 串模干扰的抑制 串模干扰(又称常态干扰、正相干扰)是指干扰电压和信号
电压串联叠加于负载或放大电路的输入端，它常常表现为一个 输入端对另一个输入端电压变化的干扰。串模干扰主要来自于 电源(多为50 Hz的工频干扰及其高次谐波)、长线传输中的分布 电感和分布电容以及传感器固有噪声等。
1.电场屏蔽 电场屏蔽的作用是抑制电路之间由于分布电容耦合而产生 的电场干扰。电场屏蔽一般采用低电阻金属材料作为屏蔽层和 外罩，使内部的电力线不传至外部，同时外部的电力线也不影 响内部。实际应用中，盒形屏蔽优于板状屏蔽，全密封的优于 有窗孔和有缝隙的。屏蔽体的厚度一般由结构需要决定。
2.电磁屏蔽 电磁屏蔽主要用来防止高频电磁场对电路的影响。电磁屏 蔽包括对电磁感应干扰及电磁辐射干扰的屏蔽。它采用低电阻 的金属材料作为屏蔽层。电磁屏蔽利用屏蔽罩在高频磁场的作 用下，会产生反方向的涡流磁场而与原磁场抵消，来削弱高频 磁场的干扰；又因屏蔽罩接地，也可实现电场屏蔽。由于电磁 屏蔽利用了屏蔽罩上的感生涡流，因而屏蔽罩的厚度对于屏蔽 效果影响不大，而屏蔽罩是否连续却直接影响到感生涡流的大 小，也即影响到屏蔽效果的好坏。如果在金属体上垂直于电流 方向上开缝，就没有屏蔽效应。原则上屏蔽体越严密越好。因 此，电磁屏蔽层的接缝应注意良好的焊接与密封，通风孔与操 作孔应尽量开小。
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第6 章
微型计算机控制系统设计
二．应用程序的语言选择及设计步骤
（一）语言选择 1．机器语言 2．汇编语言：程序执行速度快，要求的硬件少。 3．高级语言：运算能力强，编写方便。 4. 高级语言和汇编语言混合编程 用高级语言编写计算，图形绘制，显示，打印程
序，用汇编语言编写时钟管理，中断管理和输入输出
常用应用程序设计
数字滤波是通过一定的计算程序对信号作数字化的处理，
以减少干扰在信号中的比重。数字滤波克服了模拟滤波器的不 足，与模拟滤波器相比有以下优点：
（1）用程序完成，可多个输入通道共用一个滤波程序。
（ 2）不需硬件设备，可靠性高、稳定性好，各回路之间 不存在阻抗匹配等问题。 （3）可对频率很低的信号滤波。 （4）改变程序就可实现不同的滤波方法或调整滤波参数，
二．微型计算机选择
（一） 微型计算机系统构成方案选择 1．组装方案：从选择微处理器芯片开始，配置适当的存储器和接口 电路，选择合适的总线，继而进行插件板和印刷电路板的设计，最后进行 组装，并和设计好的软件一起进行调试。 2．单片机方案：体积小、可靠性高、价格便宜、性能指标高。 3．通用微型计算机系统方案：系统结构完备、外围设备齐全、有丰 富的系统软件资源，部件标准化、模块化。常用于大型控制系统， 优点：控制功能强、设计工作量小、研制周期短。 缺点：成本高、体积庞大、可靠性差等。
程序等。
第6 章
微型计算机控制系统设计
（二）应用程序的设计步骤和方法 1. 问题定义：明确要完成哪些任务及执行什么程序，决定 输入/输出的形式，决定于接口硬件电路的连接配合以及出错 处理方法。
2. 程序设计：利用程序对任务做出描述，即编写源程序。
3. 编码：指把源程序转换成微型计算机能执行的指令代码 4. 调试：利用诸如断点、单步跟踪以及模拟运行等手段检 查程序的正确性。 5. 改进和再设计：根据现场运行情况对原设计作修改，或
接控制还是数据处理、监督控制等，确定计算机应承担哪些任务，为完 成这些任务需具备哪些功能，需要设计哪些输入输出通道和配备什么样
的外围设备。
2. 完成系统设计的任务书，画出系统构成的粗框图。
第6 章
微型计算机控制系统设计
（二） 硬件软件功能分配与协调 尽可能地用软件来实现系统的控制功能。
（三） 接口设计
者为了扩充功能对程序进行改进和补充。
第6 章
微型计算机控制系统设计
编写程序之前，一般应绘制流程图。通过流程图可以直 接观察整个系统各部分程序之间的关系，从中找出逻辑错误 和程序之间的不相容性。
顺序结构
选择结构
循环结构
图6-1 流程图的三种基本结构
第6 章
微型计算机控制系统设计
三．高级语言和汇编语言的混合编程
（1） 选用专门的功能接口板 （2） 选用通用接口电路 （3） 用集成电路自行设计接口电路
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（四） 通道设计 确定本系统应设置一些什么样的通道、每个通道有几部分组成，各 部分选用什么器件等。 1. 开关量:输入要解决电平转换、去抖动及抗干扰等问题；输出要 注意驱动功率和输出隔离等问题。
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2、C语言程序调用汇编程序举例 例：用汇编过程完成 A 2 B 计算，并由C语言程序将计算结果显示输出。 /*C语言程序：CAC.C，向汇编程序传送两个参数A和B，并将汇编程序返 回的计算结果（由AX累加器传递）显示*/ Extern int power2 (int，int) main（） { Printf (“3times 2to the power of 5 is %d\n”，power2(3,5)) } 返回地址 参数1（3） 参数2（5） ** SP’ SP
对于快速随机变化的参数，通常采用动态滤波方法，如一 阶滞后滤波方法，表达式为
yk=（1-α）xk+αyk-1
式中xk为第k次采样值， yk为第k次采样或滤波结果输出值； yk1为上一采样周期滤波结果输出值；α为滤波平滑系数
T
，τ为滤波环节的惯性滞后时间常数；T为采样
周期。若选定了τ和T，则α和1-α为常数。
1、 混合语言编程的基本概念 1）程序接口 在一种语言程序中调用由其他语言编写的程序模块。 2）命名约定 为了解决不同语言对名称标识符的不同处理，对目标文件名长度的 不同限制的约定。 3）调用约定 在两种程序语言中为实现彼此调用而建立的一种协定，它具体对应 了一个函数、一个过程或者是一个子程序的调用过程。 4）参数传递约定 在定义或说明时用形式参数，调用时则替换成实际参数. 参数传递方式： ► 传值 ► 传址 ► 传名 ► 传结果
BP保护 返回地址
SP/BP BP+2
参数1（3） BP+4 BP+6 参数2（5）
参数传递时的压栈操作
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四．微型计算机控制系统的研制工具 微型计算机控制系统的研制工具主要有微型计算机开发
系统（MDS）、联机仿真器（ICE）以及模拟仿真程序等。
微型计算机开发系统是针对微处理器的应用而专门设计 的一种通用型开发工具，它为用户系统的硬件、软件综合研
该方法是把ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ次采样值进行相加，然后取其算术平均值为本次 采样值。 算术平均滤波主要对压力、流量等周期脉动的采样值进行 平滑加工，它不适用于脉冲干扰比较严重的场合。平均次数N， 取决于平滑度和灵敏度，随着N值的增大，平滑度提高，灵敏 度降低。
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（二）中值滤波
中值滤波就是对某一个被测参数连续采样N次（一般
4. 有一个“紧急停止”按钮，用于在紧急事故时停止系统运行，转入故 障处理。
控制台设计时必须明确这些转换开关、按钮、键盘、数字显示器或
状态、故障指示灯等的作用和意义，仔细设计控制台的硬件及其相应的 控制台管理程序，使系统的操作即方便灵活，又安全可靠，即使操作失
误也不至于引起严重的后果。
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制提供了强有力的支援。MDS由常规微型计算机的一些主要
部件（如微处理器、存储器和输入输出设备）和系统软件、 工具软件（如编辑程序、调试程序、跟踪程序和模拟程序等）
和硬件（如联机仿真器、 EPROM 编程器等）组合而成。它
与常规的微型计算机系统大致相似。
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第三节
一．数字滤波
灵活、方便。
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（一）算术平均值滤波
找一个 Y ，它与各采样值 Xk 之间误差的平方和 E 为最小， 即
N 2 N 2 E min ek min Y X k k 1 k 1
1 N Xk 其中 N为采样次数。根据极值原理得 Y N k 1
4．通用工业控制计算机系统方案：对通用微型计算机系统进行了改
进，是当前乃至今后微型计算机控制系统的优选方案之一。
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（二） 微型计算机系统性能指标选择 1．完善的中断系统 实时控制性能：一是在系统正常运行时的实时控制能力；二是在发 生故障时紧急处理的能力。 2．足够的存储容量 当内容容量不足以存放程序和数据时，应扩充内存，有时还应当配 备适当的外部存储器（硬盘、软盘）。 3．完备的输入输出通道和实时时钟 完备的输入输出通道是微型计算机和外部过程交换信息的通道；实 时时钟在系统实时控制中给出时间参数，记下事件发生的时刻，同时使 系统能按规定的时间顺序完成各种操作。
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。 第一：要从系统构成上考虑，确定是采用开环控制还是闭环控制； 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，是采用电机驱动、液压驱动还是其他方式驱动，比较 各种方案，择优而用。
第二：确定计算机在整个控制系统中所起的作用，是给定计算、直
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微型计算机控制系统的设计
6.1 6.2 控制系统设计的一般步骤 微型计算机控制系统的软件
6.3
6.4 6.5
常用应用程序设计
微机控制直流伺服系统设计 微机温度控制系统设计
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第一节
（一） 确定控制任务
控制系统设计的一般步骤
一．系统总体控制方案设计
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（二）应用软件 所谓应用软件就是面向控制系统本身的程序，它是根据系统的具体要 求，由用户自己设计的。在进行计算机控制系统设计时，大量的工作就是 如何根据各个生产过程的实际需要设计应用程序。 1．控制程序：实现对系统的调节和控制，满足系统的性能指标。 2．数据采集及处理程序 可靠性检查、A/D转换及采样、数字滤波、线性化处理 3．巡回检测程序 数据采集、越限报警、事故预告、画面显示。 4．数据管理程序 统计报表；产品销售、生产调度及库存管理程序；产值利润预测等
N取奇数），然后把N次的采样值从小到大（或从大到小）
排队，再取中间值为本次采样值。 中值滤波去掉脉动性的干扰比较有效，但对快速变
化过程的参数不宜采用。N值不宜太大，否则滤波效果反
而不好，且总的采样时间以及数字滤波处理时间将增长。 一般取N为3~5即可。
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（三）一阶滞后滤波
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第二节
一．软件的分类 （一）系统软件
微型计算机控制系统的软件
系统软件是为了提高微型计算机使用效率、扩大功能、为用
它具有通用性。
户使用维护和管理微型计算机提供方便而专门设计的一类程序，
1．操作系统：对计算机进行管理和控制
2 ．语言加工系统 （1） 编辑程序（ 2 ） 编译程序 （3） 连接、装配程序（4） 调试程序（5） 子程序库 3．诊断系统：维护计算机