微型计算机控制系统设计
【DOC】第3章机电一体化技术与系统中微型计算机控制系统及接
第3章：机电一体化技术与系统中微型计算机控制系统及接口设计 3.1 控制系统的一般设计思路3.1.1专用与通用、硬件与软件的权衡与抉择1. 专用与通用的抉择 专用控制系统：适合于大批量生产的而且较成熟的机电一体化产品。
通用控制系统：适合还在不断改进，结构还不十分稳定的产品。
2. 硬件与软件的权衡根据经济性和可靠性的标准权衡决定。
例：分立元件组成硬件------软件 利用LSI 芯片组成电路-----软件3.1.2 控制系统的一般设计思路 设计步骤为：确定系统整体控制方案；确定控制算法；选用微型计算机；系统总体设计；软件设计等。
1、确定系统整体控制方案（1）应了解被控对象的控制要求，构思控制系统的整体方案。
（2）考虑执行元件采用何种方式。
（3）要考虑是否有特殊控制要求。
（4）考虑微机在整个控制系统中的作用，是设定计算、直接控制还是数据处理，微机应承担哪些任务，为完成这些任务，微机应具备哪些功能，需要哪些输入/输出通道、配备哪些外围设备。
（5）应初步估算其成本。
2、确定控制算法建立该系统的数学模型，确定其控制算法。
数学模型：就是系统动态特性的数学表达式。
它反映了系统输入、内部状态和输出之间的数量和逻辑关系。
控制算法：所谓计算机控制，就是按照规定的控制算法进行控制，因此，控制算法的正确与否直接影响控制系统的品质，甚至决定整个系统的成败。
例如：机床控制中常使用的逐点比较法的控制算法和数字积分法的控制算法；直线算法：a a xy yx F -= 或K x y T T ee Y X==∆∆ 圆弧算法：222R Y X F i i i -+= 或yxT T Y X =∆∆ 直接数字控制系统中常用的PID 调节的控制算法；位置数字伺服系统中常用的实现最少拍控制的控制算法；另外，还有各种最优控制的控制算法、随机控制和自适应控制的控制算法。
3、选择微型计算机 （1）较完善的中断系统 （2）足够的存储容量（3）完备的输入／输出通道和实时时钟（4）特殊要求：字长、速度、指令4、系统总体设计设计中主要考虑硬件与软件功能的分配与协调、接口设计、通道设计、操作控制台设计、可靠性设计等问题。
微机控制第1-2章
通信
数字信号处理技术在通信领域 应用广泛，如调制解调、信道
均衡、语音编码等。
控制
数字信号处理技术可以用于控 制系统，如PID控制器、自适
应控制等。
05 微机控制系统的软件设计
微机控制系统的软件组成
实时操作系统
用于管理微机控制系统 的资源，提供多任务处
理和实时性支持。
监控软件
控制算法软件
微处理器的基本概念
微处理器是一种集成电路芯片，它包含中央处理器（CPU）和一定数量的内存，是 计算机系统的核心部件。
微处理器的主要功能是执行算术、逻辑和指令控制操作，以实现计算机程序的运行。
微处理器的发展经历了多个阶段，从早期的4位处理器到现代的64位多核处理器， 性能得到了极大的提升。
微控制器的特点与分类
输入输出接口的功能
输入输出接口的主要功能包括数据传输、信号转换、缓冲存储、设 备选择等，以确保微机与外部设备之间的可靠通信。
输入输出接口的类型
常见的输入输出接口类型包括并行接口、串行接口、定时器接口、 中断接口等，根据不同的应用需求选择合适的接口类型。
输入接口技术
模拟量输入接口
模拟量输入接口用于将模拟信号 转换为数字信号，以便微机进行 处理。常见的模拟量输入接口包 括模数转换器（ADC）和多路模
汽车电子等。
微控制器通过接收输入信号，执 行程序，输出控制信号，实现对
被控对象的精确控制。
微控制器具有可靠性高、实时性 强、成本低等优点，因此在自动 化和智能化控制领域得到了广泛
应用。
03 输入输出接口技术
输入输出接口的基本概念
输入输出接口定义
输入输出接口是微机系统中的重要组成部分，负责连接微机与外 部设备，实现数据传输和控制。
微控制器系统的设计与开发
微控制器系统的设计与开发第一章：微控制器系统的基础知识1.1 微控制器的概念和分类微控制器是一种集成了微处理器、存储器、输入/输出接口和时钟系统等功能的单芯片微型计算机系统，常用于嵌入式系统中。
根据微控制器的不同特点和应用领域，可将其分类为通用微控制器和专用微控制器。
1.2 微控制器的基本构成微控制器由CPU、存储器、输入/输出接口以及时钟系统等部分组成，其中CPU是微控制器的中央处理单元，负责指令的执行和数据的运算；存储器用于存储程序代码和数据；输入/输出接口用于与外部设备进行通讯；时钟系统用于提供时钟信号和计时。
1.3 微控制器的工作原理微控制器将存储器中的程序代码和数据导入CPU中进行处理，然后将结果通过输入/输出接口传输给外部设备。
时钟系统负责提供CPU工作时的基本时钟信号，并控制各种定时器、计数器等运行。
第二章：微控制器系统的软件开发2.1 程序设计环境微控制器的程序设计环境包括开发系统、编译器、调试器等工具。
常用的开发系统有Keil、IAR等，编译器为CCS、AVR Studio等，调试器为JTAG、ICE等。
2.2 程序设计流程微控制器程序设计流程包括需求分析、程序编写、调试测试和部署上线等过程，其中需求分析是整个程序设计的重要环节，其目的是确定程序的功能、接口、输入输出及其限制等。
2.3 程序设计语言微控制器程序设计语言具有低级别、高效性、硬件控制能力强等特点。
常用的程序设计语言有C、C++、Assembly等，其中C 语言应用最广泛。
第三章：微控制器系统的硬件设计3.1 硬件设计基础微控制器系统硬件设计基础包括电路原理、逻辑设计、数字电路和模拟电路等方面。
电路设计过程中要注意控制信号的处理、电源滤波和抗干扰等问题。
3.2 微控制器系统的板级设计微控制器板级设计是指针对单片机芯片进行硬件电路设计的过程，包括原理图设计、PCB布局和焊接等环节。
关键技术包括模块化设计、可开发性设计、器件选择和布线规划等。
微型计算机控制系统的设计方法与步骤
否
否
本次越限标志送
5FH
清零 5EH 单元
上限处理
6-6 T0
图 中 断 服 务 程 序 流 程 图
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.
.. .
键盘与显示
过零信号发生器
MC 14528
LM311
~220V
..
.
.
74LS00TI光 耦L117驱 动 器
加热丝
.
变送器
热电偶
图6-2 电阻炉炉温控制系统原理图
1. 检测元件及变送器
检测元件选用镍铬-镍铝热电偶，分度号为 EU，适用于0℃~1000℃的温度测量范围，相应 输出电压为0mV~41.32mV。
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6.3.3 控制系统程序设计
开始
6-5
1.
设定堆栈指针
开始
主
清标志和暂存单元
图
程 序
T 1 中断程序
清显示缓冲区
主 程
清标志D5H
序
T 0 初始化
流
开CPU中断
程
停止输出
图
扫描键盘 返回
温度显示
T 1 中断服务程序
2. T0中断服务程
T0中断服务程序是此系统的主体程序，用 于启动A/D转换、读入采样数据、数字滤波、 越限温度报警和越限处理、大林算法计算和输 出可控硅的同步触发脉冲等。在T0中断服务程 序中，要用到一系列子程序。如：采样子程序、 数字滤波子程序、越限处理程序、大林算法程 序、标度变换程序和温度显示程序等。T0中断 服务程序流程图如图6-6所示。
3.2机电一体化中的微型计算机系统
第三章 微机控制系统及接口技术
8位机有单片和多片之分，主要用于控 制和计算。 16位机功能更强、性能更好，用于比较 复杂的控制系统,可以使小型机微型化。
32位和64位机是比小型机更有竞争力的 产品。人们把这些产品称为超级微机。它具大 提高了软件的生产效率。
第三章 微机控制系统及接口技术
第三章 微机控制系统及接口技术
在单板机的印制电路板上装有一个 十六进制的小键盘和数字显示器,可完 成一些简单的数据处理和编辑功能。 用单板机实现机电产品的机电一体 化成本低，在机械设备的简易数控、检 测设备、工业机器人的控制等领域中得 到广泛应用。
第三章 微机控制系统及接口技术
3) 微型计算机系统
根据需要，将微型计算机、ROM、RAM、 I/O接口电路、电源等组装在不同的印制电路 板上， 然后组装在一个机箱内，再配上键盘、 CRT显示器、打印机、硬盘和软盘驱动器等多 种外围设备和足够的系统软件,就构成了一个 完整的微机系统。
第三章 微机控制系统及接口技术
(2)按微处理机位数分类
按微处理机位数可将微型计算机分为 位片、4位、8位、16位、32位和64位等机 种。所谓位数是指微处理机并行处理的数 据位数，即可同时传送数据的总线宽度。 4位机目前多做成单片机。即把微处理 机、1~2KB的ROM、64~128KB的RAM、I/O接 口做在一个芯片上，主要用于单机控制、 仪器仪表、家用电器、游戏机等中。
第三章 微机控制系统及接口技术
2)操作系统 所谓操作系统(OS-Operating System)，就 是计算机系统的管理程序库。它是用于提高计 算机利用率、方便用户使用计算机及提高计算 机响应速度而配备的一种软件 。操作系统可以 看成是用户与计算机的接口，用户通过它而使 用计算机。它属于在数据处理监控程序控制之 下工作的一组基本程序，或者是用于计算机管 理程序操作及处理操作的一组服务程序集合。
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。
微型计算机控制系统课件第5章 数字控制器的直接设计技术
2）根据系统的性能指标要求以及实现的约束条件构造闭环z传递函数φ(z);
3）依据式（5-3）确定数字控制器的传递函数D(z)；
G(z)
Z H 0 ( s)GC
(s)
1 eTs
Z
s
GC
(s)
;
4）由D(z)确定控制算法并编制程序。
D(z) 1 Φ(z) G(z) 1 Φ(z)
数字控制器的直接设计 步骤
i0
i 1
数字控制器的直接设计步骤 最少拍无差系统的设计 达林控制算法
最少拍无差系统的设计
1、最少拍无差系统定义：
在典型的控制输入信号作用下能在最少几个采样周期内达到稳 态静无差的系统。
其闭环z传递函数具有如下形式：
(z) m1z1 m2 z2 m3 z3 mn zn
上式表明：闭环系统的脉冲响应在n个采样周期后变为零，即系统在 n拍后到达稳态。
要保证输出量在采样点上的稳定,G(Z)所有极点应在单位圆内 要保证控制量u 收敛， G(Z)所有零点应在单位圆内
稳定性要求
所谓稳定性要求，指闭环系统的连续物理过程真正稳定，而不仅仅是在采样点上稳定。前面的最少拍系统设 计，闭环Z传递函数φ(z)的全部节点都在z=0处，因此系统输出值在采样时刻的稳定性可以得到保证。但系统在采 样时刻的输出稳定并不能保证连续物理过程的稳定。如果控制器D(z)设计不当，控制量u就可能是发散的，系统 在采样时刻之间的输出值将以振荡形式发散，实际连续过程将是不稳定的。下面以一实例说明。
3.774 16.1z1 46.96z2 130.985z3
稳定性要求
从零时刻起的输出系列为0，1，1，…，表面上看来可一步到达稳态，但控制系列为3.774，16.1，49.96，-130.985，…，故是发散的。事实上，在采样点之间的输出值也是振荡发散的，所 以实际过程是不稳定的，如图所示。
微型计算机系统课程设计日记
微型计算机系统课程设计日记
上个星期五，是家长视导日的最后一天，妈妈就在这天来。
我还上了一节难忘的微型计算机系统课。
上午最后一节课，我们来到了二楼的微机室上微型计算机系统课。
我兴奋地坐到座位上注册了信息，因为这节课要进行课程设计。
打字可是我的拿手特长，按照老师的指导，我们打开了微型计算机，输入了考号，然后就可以开始进行设计了。
我迅速地进入状态，教室里静悄悄的，只听见键盘的敲击声，同学们互帮互助，纷纷拿出自己的看家本领，我也不甘示弱，提着自己的意见。
微型计算机控制技术PPT课件
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
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
地址
译码
C
DB
数据
P
缓冲
U
CB
控制
电路
数据端口
外
状态端口
控制端口
设
(1)从编程角度看,接口内部主要包括一个或多个CPU可 以进行读/写操作的有地址的寄存器,又称为I/O端口. (2)数据端口:双向的数据端口具有锁存和三态缓冲功能. 状态端口:只读端口,包含三态缓冲器. 控制端口:只写端口,包含锁存器.
接口的必要性： 外设是用来实现人机交互的一些机电设备.外设处理信息的类
型、速度、通信方式与CPU不匹配,不能直接挂在总线上,必须 通过接口和系统相连.
CPU与外设之间交换信息的种类
通常有三类信息：
数据信息
状态信息 控制信息
数字量 模拟量 开关量
数据
CPU
状态
外部 设备
控制
接口的构成
AB
第2章 输入输出接口与过程通道
2.1 IO端口及地址译码技术 2.2 数字量输入输出接口与过程通道 2.3 模拟量输入接口与过程通道 2.4 模拟量输出接口与过程通道 2.5 硬件抗干扰技术
第2章 输入输出接口与过程通道
接口：接口是计算机与外部设备（部件与部件之间）交换信 息的桥梁，它包括输入接口和输出接口。 接口的含义： 狭义上：连接计算机和I/O设备的部件； 广义上：还包括接口电路的管理驱动程序； 接口技术：接口技术是研究计算机与外部设备之间如何交换 信息的技术。
微型计算机控制系统的设计WK
3．模糊控制 模糊控制也叫Fuzzy控制。是按照人的思维方 法去完成各种控制。采用这种方法，不需要数 学模型，只要把设计者的控制决策(即专家意 见)用模糊规则加以描述，即可实现模糊控制 。 模糊控制的特点是简单，执行速度快，占用 内存少，开发方便、迅速，因而近几年得到了 广泛的应用。
•微机控制技术
5.1 积分分离的PID算式
设给定值为R(k)，经数字滤波后的测量值为M(k)， 最大允许偏差值为A，则积分分离控制的算式为
当
图7中曲线1为采用积分分离手段后的控制曲线，比
较曲线1和2可知，使用积分分离方法后，显著降低了
被控变量的超调量和过渡过程时间，使调节性能得到
改善。
•微机控制技术
•微机控制技术
变速积分PID优点： （1）实现了用比例作用消除大偏差
，用积分作用消除小偏差的理想调节特 性，从而完全消除了积分饱和现象；
（2）大大减小了超调量，可以很容 易地使系统稳定，改善了调节品质；
（3）适应能力强，一些用常规PID控 制不理想的过程可以采用此种算法；
•微机控制技术
（4）参数整定容易，各参数间的相互 影响小，而且对A、B两参数的要求不 精确，可作一次性确定。 变速积分与积分分离控制方法很类似，但 调节方式不同。积分分离对积分项采用 “开关”控制，而变速积分则是根据误差 的大小改变积分项速度，属线性控制。 因而，后者调节品质大为提高，是一种 新型的PID控制。
• 过零触发电路
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4、控制策略的选择
（1）直接数字控制 直接数字控制是根据采样理论，首先把被控对象的数学模型 进行离散，然后由计算机根据离散化的数字其针对性更强，调节品质更好 。
（2）最优控制 要求系统能够根据被测参数、环境及原材料的成分的变化而 自动对系统进行调节，使系统随时都处于最佳状态。包括性 能估计(辨别)、决策和修改三个环节，它是微机控制系统发展 的方向。但由于控制规律难以掌握，所以推广起来尚有一些 问题难以解决。
【精品】计算机控制技术课程设计温度控制系统设计
课程设计题目温度控制系统设计学院自动化学院专业自动化专业班级姓名指导教师2014年6月24日课程设计任务书题目：温度控制系统设计要求完成的主要任务:被控对象为电炉，采用热阻丝加热，利用大功率可控硅控制器控制热阻丝两端所加的电压大小,来改变流经热阻丝的电流，从而改变电炉炉内的温度。
可控硅控制器输入为0－5伏时对应电炉温度0－300℃，温度传感器测量值对应也为0－5伏，对象的特性为二阶惯性系统,惯性时间常数为T1＝20秒，滞后时间常数为τ＝10秒。
1）设计温度控制系统的计算机硬件系统，画出框图；2）编写积分分离PID算法程序，从键盘接受K p、T i、T d、T及β的值；3）通过数据分析T i改变时对系统超调量的影响.4）撰写设计说明书。
时间安排:6月9日查阅和准备相关技术资料,完成整体方案设计6月10日—6月12日完成硬件设计6月13日-6月15日编写调试程序6月16日-6月17日撰写课程设计说明书6月18日提交课程设计说明书、图纸、电子文档指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日本次课程设计我设计的题目是温度控制系统。
通过专业课程的学习，我将引入计算机，单片机,传感器，以及PID算法来实现电炉温度的自动控制，完成课程设计的任务.计算机的自动控制是机器和仪表的发展趋势,它不仅解放了劳动力，也比以往的人为监控更准确,更及时。
一旦温度发生变化，计算机监控系统可以立即检测到并通过模拟量数字通道传送到计算机。
计算机接收到信号后通过与给定值进行比较后，计算出偏差，再通过PID控制算法给出下一步将要执行的指令。
最后通过模拟量输出通道将指令传送到生产过程，实现机器仪表的智能控制.本次课程设计用到了MATLAB这一软件，通过编写程序，将被控系统离散化。
再通过MATLAB中的simulink 仿真功能，可以看到随着Ki,Kp，Kd改变波形发生的改变,从而可以通过波形直观地看出PID参数对系统动态性能的影响。
第3章 机电一体化中微型计算机控制系统及接口设计
第三章机电一体化中微型计算机控制系统及接口设计1.微型计算机控制系统的设计主要是解决选用微机、设计接口、选用控制形式和动作控制方式的问题。
2.在微型计算机控制系统的设计中，首先会遇到的问题是：（1）专用与通用的抉择，（2）硬件与软件的权衡。
3. 微型计算机控制系统的一般设计思路：（1）确定系统整体控制方案，（2）确定控制算法，（3）选择微型计算机，（4）系统总体设计，（5）软件设计，（6）系统调试。
4.确定微型计算机控制系统整体控制方案：（1）从系统构成上考虑是否采用开环控制或闭环控制（闭环控制还考虑采用何种检测元件）；（2）执行元件采用何种方式；（3）考虑系统是否有特殊控制要求及采取的措施是什么？（4）考虑微机在整个控制系统中的作用；（5）初步估算其成本。
5.从控制的角度出发，微型计算机应能满足：（1）较完善的中断系统（2）足够的存储容量（3）完备的I/O通道和实时时钟。
从被控对象角度语言，选择微型计算机还应考虑字长、速度和指令等特殊要求。
6. 微型计算机控制系统软件设计中应用软件设计方法有两种：程序模块化设计和程序结构化设计。
7. 微型计算机控制系统设计中系统调试步骤是：硬件调试→软件调试→系统调试。
8. 微型计算机的基本构成：微处理机(微处理器、CPU)、微型计算机、微型计算机系统。
9. 微处理机(Microprocessor)简称CPU。
它是一个大规模集成电路(LSI)器件或超大规模集成电路(VLSI)器件，器件中有数据通道、多个寄存器、控制逻辑和运算逻辑部件，有的器件还含有时钟电路，为器件的工作提供定时信号。
10. 微型计算机(Microcomputer)简称MC。
它是以微处理机(CPU)为中心，加上只读存储器(ROM)、读写存储器(RAM)、输入／输出接口电路、系统总线及其他支持逻辑电路组成的计算机。
11. 微型计算机系统(Microcomputer system)，简称MCS。
它是配有系统软件、外围设备、系统总线接口的微型计算机。
微机8086红绿灯系统设计详细设计
生物医学工程学院（医学信息专业）信息技术设计2报告课程设计名称十字路口交通灯控制系统设计摘要十字道口的红绿灯是交通法规的无声命令，是司机和行人的行为准则。
十字道口的交通红绿灯控制是保证交通安全和道路畅通的关键。
当前，国内大多数城市正在采用“自动”红绿交通灯，它具有固定的“红灯—绿灯”转换间隔，并自动切换。
但是，实际上不同时刻的车辆流通状况是十分复杂的，是高度非线性的、随机的，还经常受人为因素的影响，例如在救护车以及警车开过的情况下，交通灯应当为其开辟“绿色通道”，使其畅通无阻。
本系统采用8253定时器计数，8255并口控制，的交通灯演示系统。
设计一个用于十字路口的交通灯管理系统，分东、西、南、北四个通行方向，东西和南北方向各有一组红、绿灯用于指挥交通；红、绿的持续时间分别为20s，周而复始。
因为南北向和东西向交通灯是对称的，所以我们从南北向和东西向各取一个交通灯来进行控制。
关键词：8086CPU 红绿灯控制系统 8255 8253目录1.系统方案选择与论证 (4)1.1任务 (4)1.2要求 (4)1.3系统基本方案 (4)1.3.1各种方案选择及论证 (4)1.3.2系统的最终方案 (5)2.系统硬件设计 (6)2.1电路原理与电路图，实验系统接线图 (6)2.2主要芯片工作原理 (7)2.21．8255芯片的内部结构及引脚 (7)3．系统软件设计 (10)3.1系统主程序的设计 (10)3.2延时子程序的设计 (11)3.3检测开关是否打开子程序 (12)4.调试与分析 (12)5.收获与体会 (13)6参考资料 (14)附录1（硬件电路原理图）： (14)附录2（主要程序）： (15)1.系统方案选择与论证1.1任务设计并制作一个十字路口红绿灯控制系统。
交通信号灯的控制：(1)通过8255并口来控制LED发光二极管的亮灭。
(2)输出为0则亮，输出为1则灭。
(3)利用8253定时来控制变换时间。
微型计算机原理与接口技术简易计算器系统设计
微型计算机原理与接口技术简易计算器系统设计计算器是一种能够进行基本算术运算的设备，它通常包括数字输入、运算功能、显示屏和输出等部分。
在设计计算器系统时，我们首先需要确定计算器的硬件结构和组成，然后再考虑如何实现各个功能模块之间的接口。
首先，我们需要确定计算器的硬件结构，包括中央处理器（CPU）、存储器、输入设备、输出设备和控制器等。
其中，CPU负责执行计算器的运算逻辑，存储器用于存储运算过程中的数据，输入设备用于接收用户的输入，输出设备用于显示计算结果，控制器用于控制各个部件之间的数据传输和协调工作。
接下来，我们需要考虑如何实现输入设备和CPU之间的接口。
常见的计算器输入设备有键盘和按钮，这些设备通常以二进制码的形式将输入的数字和操作符传输给CPU。
在接口设计中，我们可以使用行列扫描和键盘编码等技术，将键盘上每个按钮与一个独立的编码对应，通过扫描键盘的行和列，可以确定用户按下的是哪个按钮，并将对应的编码传输给CPU。
接着，我们需要考虑如何实现CPU和存储器之间的接口。
存储器通常分为寄存器和内存两部分，寄存器用于存储CPU运算过程中的中间结果，内存用于存储用户输入的数据和计算结果。
在接口设计中，我们可以使用地址线和数据线来实现CPU与存储器之间的数据传输。
通过选择不同的地址线，CPU可以读取和写入不同的数据，从而实现数据的存储和读取等操作。
最后，我们需要考虑如何实现CPU和输出设备之间的接口。
输出设备通常是液晶显示屏或数码管等，它们用于显示计算结果。
在接口设计中，我们可以使用数据线和控制线来实现CPU与输出设备之间的数据传输和控制。
通过向输出设备发送指定的数据和控制信号，CPU可以控制输出设备实现相应的显示功能。
综上所述，微型计算机原理与接口技术是一个涉及计算机硬件结构、工作原理和接口设计的重要课程。
在本简易计算器系统设计中，我们考虑了计算器的硬件结构和组成，以及输入设备、存储器、CPU和输出设备之间的接口。
单片微型计算机原理与设计1章PPT课件
单片微型计算机的应用领域
智能仪表
单片机可以用于实现各种智能 仪表的测控和数据处理，如水
表、电表、燃气表等。
工业控制
单片机在工业控制领域中有着 广泛的应用，如自动化生产线 、机器人等。
智能家居
单片机可以用于实现各种智能 家居设备的控制和监测，如智 能门锁、智能照明等。
物联网
单片机作为嵌入式系统的核心 ，在物联网中发挥着重要的作 用，如传感器节点、智能网关
工业自动化控制系统
工业自动化控制系统利用单片微型计 算机实现生产过程的自动化和智能化。
工业自动化控制系统还包括机器人、 自动化流水线等设备，这些设备通过 与单片微型计算机的连接，实现了高 效、精准的生产控制。
单片微型计算机在工业自动化控制系 统中扮演着重要的角色，它可以对生 产设备进行实时监测和控制，提高生 产效率和产品质量。
等。
02
单片微型计算机的基本组成
中央处理器
01
中央处理器（CPU）是 单片微型计算机的核心 部件，负责执行指令和 处理数据。
02
CPU由算术逻辑单元、 控制单元和寄存器组等 组成，通过内部总线连 接在一起。
03
CPU按照程序指令的要 求，对数据进行运算、 传输和存储等操作，并 输出结果。
04
CPU的性能指标主要包 括运算速度、字长和指 令集等。
单片微型计算机原理与设计1 章ppt课件
• 单片微型计算机概述 • 单片微型计算机的基本组成 • 单片微型计算机的工作原理
• 单片微型计算机的设计方法 • 单片微型计算机的实际应用案例
01
单片微型计算机概述
单片微型计算机的定义
• 单片微型计算机，也称为单片机，是一种集成了微处理器、存 储器、输入输出接口等功能的集成电路芯片。它具有体积小、 功耗低、可靠性高等特点，广泛应用于各种嵌入式系统中。
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
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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。
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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
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抑制进入交流电源 线上的瞬时干扰
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✓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。
微机原理课程设计——交通灯控制系统
设计要求：设计要求：（1） 利用8253定时，8259中断及8255输出实现交通灯模拟控制。
（2） 实现能自动控制和手动控制。
实现能自动控制和手动控制。
（3） 实现能随时可以调整自动模式的绿灯和红灯时间和红灯时间1 1 设计目的设计目的电子课程设计是电子技术学习中非常重要的一个环节，是将理论知识和实践能力相统一的一个环节，是真正锻炼学生能力的一个环节。
交通灯能保证行人过马路的安全交通灯能保证行人过马路的安全,,控制交通状况等优点受到人们的欢迎，在很多场合得到了广泛的应用。
多场合得到了广泛的应用。
交通灯是采用计算机通过编写汇编语言程序控制的。
红灯停，绿灯行的交通规则。
广泛用于十字路口广泛用于十字路口,,车站车站, , , 码头等公共场所码头等公共场所码头等公共场所,,成为人们出行生活中不可少的必需品成为人们出行生活中不可少的必需品,,由于计算机技术的成熟与广泛应用计算机技术的成熟与广泛应用,,使得交通灯的功能多样化的功能多样化,,远远超过老式交通灯远远超过老式交通灯, , , 交通交通灯的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了交通灯的功能。
诸如闪烁警示、鸣笛警示，时间程序自动控制、倒计时显示，所有这些，都是以计算机为基础的。
还可以根据主、次干道的交通状况的不同任意设置各自的不同的通行时间。
或者给红绿色盲声音警示的人性化设计。
现在的交通灯系统很多都增加了智能控制环节，比如对闯红灯的车辆进行拍照。
当某方向红灯亮时，此时相应的传感器开始工作，当有车辆通过时，照相机就把车辆拍下。
辆通过时，照相机就把车辆拍下。
要将交通灯系统产品化，应该根据客户不同的需求进行不同的设计，应该在程序中增加一些可以人为改变的参数，以便客户根据不同的需要随时调节交通灯。
因此，研究交通灯及扩大其应用，有着非常现实的意义。
义。
2 2 设计内容设计内容交通灯控制系统交通灯控制系统利用8253定时器、8255等接口，设计一电路，模拟十字路口交通灯控制。
计算机控制技术习题—广州工业大学
1.1 什么是计算机控制系统？它由哪几个部分组成？1.2 计算机控制系统的典型形式有哪些？各有什么优缺点？1.3 实时、在线方式和离线方式的含义是什么？1.4 工业控制机的哪几个部分组成？各部分的主要作用是什么？工业控制机的特点有哪些？1.5 什么是总线、内部总线和外部总线？1.6 PC总线和STD 总线各引线的排列和含义是怎样的？1.7 RS-232C 和 IEEE-488 总线各引线的排列和含义是怎样的？2.1 什么是接口、接口技术和过程通道？2.2 采用74LS244和74LS273与PC总线工业控制机接口，设计8路数字量（开关量）输入接口和8路数字量(开关量)输出接口，请画出接口电路原理图，并分别编写数字输入和数字输出程序。
2.3 采用8位 A/D 转换器 ADC0809 通过 8255A 与PC总线工业控制机接口，实现8路模拟量采集。
请画出接口原理图，并设计出8路模拟量的数据采集程序。
2.4 用12位 A/D 转换器 AD574 通过 8255A 与PC总线工业控制机接口，实现模拟量采集。
请画出接口原理图，并设计出A/D转换程序。
2.5 请分别画出一路有源I/V变换电路和一路无源I/V变换电路图,并分别说明各元器件的作用？2.6 什么是采样过程、量化、孔径时间？2.7 采样保持器的作用是什么？是否所有的模拟器输入通道中都需要采样保持器？为什么？2.8 一个8位 A/D 转换器，孔径时间为100μs, 如果要求转换误差在A/D 转换器的转换精度 (0.4 %) 内，求允许转换的正选波模拟信号的最大频率是多少？2.9 试用 8255A 、AD574、LF398、CD4051 和PC总线工业控制机接口，设计出8路模拟量采集系统。
请画出接口电路原理图，并编写相应的8路模拟量的数据采集程序。
2.10 采用DAC0832和PC总线工业控制机接口，请画出接口电路原理图，并编写D/A转换程序。
2.11 采用 DAC1210 和PC总线工业控制机接口，请画出接口电路原理图，并编写D/A转化程序。
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。
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6.1简述微型计算机控制系统设计的一般步骤。
答：系统总体控制方案设计
1、微型计算机选择
2、控制算法设计
3、硬件设计
4、软件设计
5、系统联调
6.2 写出从坐标原点出发的任意象限直线的逐点比较法插补的程序框图。
6.3 采用逐点比较法插补直线OP，起点坐标O(0，0)，终点坐标P(-7，+6)。
要求以表格形式给出插补计算过程，并画出插补运动轨迹。
6.4 欲加工一个顺时针圆弧，其圆心坐标为(0，0)、起点坐
标为A(-5，0)、终点坐标为B(0，5)，用逐点比较法实现插
补运算，并给出走步轨迹。
（注：本资料素材和资料部分来自网络，仅供参考。
请预览后才下载，期待你的好评与关注！）。