第4章微机控制系统的选择及接口技术(免费阅读).pptVIP

第4章 微机控制系统的选择及接口设计 4.1 概述 4.2 微机控制系统的设计思路 4.3 微机控制系统的种类与选择 4.4 微机控制系统的接口及通道设计 4.5 微机控制系统的可靠性设计 4.6 可编程控制器(PLC)的原理与应用 4.7 常用检测传感器的选用 思考题 （1）由中央处理器、时钟电路、内存储器构成的计算机主机是组成计算机控制系统的核心部件，主要实现数据采集、数据处理、逻辑判断、控制量计算、越限报警等功能，并通过接口电路向系统发出各种控制命令，指挥全系统有条不紊地协调工作。 （2）操作台是人—机对话的联系纽带。 （3）通用外围设备主要是为了扩大计算机主机的功能而配置的。 （4）I/O接口与I/O通道是计算机主机与外部连接的桥梁。常用的I/O接口有并行接口和串行接口，I/O通道有模拟量I/O通道和数字量I/O通道。其中，模拟量I/O通道的作用是：一方面将经由传感器得到的工业对象的生产过程参数变换成二进制代码传送给计算机；另一方面将计算机输出的数字控制量变换为控制操作执行机构的模拟信号，以实现对生产过程的控制。 （5）传感器的主要功能是将被检测的非电学量参数转变成电学量，如热电偶把温度变成电压信号，压力传感器把压力变成电信号等等。变送器的作用是将传感器得到的电信号转变成适用于计算机接口使用的标准的电信号（如0~10mA/DC）。 4.2 微机控制系统的设计思路 PC/AT总线工业控制机，一般是对原有微机作了以下几方面的改进： （1）机械结构加固，使微机的抗震性好。 （2）采用标准模板结构。 （3）加上带过滤器的强力通风系统，加强散热，增加系统抵抗粉尘的能力。 （4）采用电子软盘取代普通的软磁盘，使之能适于在恶劣的工业环境下工作。 （5）根据工业控制的特点，常采用实时多任务操作系统（如UNIX）。 一、接口、通道及其功能 1、I/O接口电路 I/O接口电路简称接口电路，它是主机和外围设备之间交换信息的连接部件（电路）。它在主机和外围设备之间的信息交换中起着桥梁和纽带作用。接口电路的主要作用如下： （1）解决主机CPU和外围设备之间的时序配合和通信联络问题。 （2）解决CPU和外围设备之间的数据格式转换和匹配问题。 （3）解决CPU的负载能力和外围设备端口的选择问题。 接口芯片与CPU之间必要的连接信号有下列4类： （1）数据信号D0～D7。 （2）读/写控制信号 。 （3）片选信号CS和地址线A１、A0。 （4）时钟、复位、中断控制、联络信号等控制信号。 a）分辨率 D/A转换器的分辨率表示当输入的数字量最低有效位发生变化时，输出模拟量变化的大小。它反映了D/AC对输入量微小变化的敏感程度。对于一个n位的D/A转换器,其分辨率为： d）输入编码 一般二进制编码比较通用，也有BCD等其他专用编码形式芯片。其他类型编码可在D/A转换前用CPU进行代码转换变成二进制编码。 e）温度范围 较好的D/A转换器的工作温度范围为-40～85℃，较差的为0～70℃。可按计算机控制系统使用环境查器件手册选择合适的器件类型。 ADC0809的主要管脚的功能如下： IN0～IN7——8个模拟量输入端。 START——启动A/D转换器，当START为高电平时，开始A/D转换。 EOC——转换结束信号。当A/D转换完毕之后，发出一个正脉冲，表示A/D转换结束。此信号可作为A/D转换是否结束的检测信号或中断申请信号。 OE——输出允许信号。如果此信号被选中，则允许从A/D转换器的锁存器中读取数字量。 CLOCK——时钟信号。 ALE——地址锁存允许，高电平有效。当ALE为高电平时，允许C、B、A所示的通道被选中，并将该通道的模拟量接入A/D转换器。 ADDA、ADDB、ADDC——通道号地址选择端，当C、B、A为全零（000）时，选中IN0通道接入；为001时，选中IN1通道接入；为111时，选中IN7通道接入。 D7～D0——数字量输出端。 UREF（+）、ＵREF（-）——参考电压输入端，分别接+、-极性的参考电压，用来提供D/A转换器权电阻的标准电平。在模拟量为单极性输入时, UREF（+）＝5V，ＵREF（-）＝0V;当模拟量为双极性输入时，UREF（+） =+5V，ＵREF（-） =-5V。 2、模拟输出通道 模拟量输出通道有以下两种基本结构形式： （1）一个通道设置一个D/