总线组成:
数据总线
地址总线
控制总线
电源
数据总线
是外部设备和总线主控设备之间进行数据 传送的数据通道；
通常用D0、D1…Dn表示数据位的序号,序 号和数据的位权一致；
n表示数据宽度,表示总线传输数据的能力； 数据总线宽度基本上表征了总线数据传输 能力,反映该总线的性能。
1 前四章重点内容回顾
2.总线部分
总线的组成及功能 RS-232C和RS-485串行通信接口及其区别
总线定义:
采用总线结构是微型计算机系统体系结构 的特点之一。总线是若干连线的集合。
是计算机各模块间进行信息传输的通道；
包括通道控制、仲裁方法、传输方式等内 容。 总线结构越来越复杂，功能越来越强大。了解 总线对工程技术人员来说很重要。
RS-232C采用电平传输，在通信速率为 19.2kbit/s时，其通信距离只有15m，若要延长 通信距离，必须以降低通信速率为代价。
RS-485串行通信接口
在许多工业过程控制中，往往要求用最少的信号线来 完成通信任务。目前广泛应用的RS-485串行接口总线就是 为适应这种需要应运而生的。它实际就是RS-422总线的变 型，二者不同之处在于：RS-422为全双工，采用两对差分 平衡信号线；而RS-485为半双工，只需一对平衡差分信号 线。RS-485更适合于多站互连（已经具备了现场总线的概 念），一个发送驱动器最多可连接大于32个负载设备，负 载设备可以是被动发送器、接收器和收发器。其电路结构 是在平衡连接的电缆上挂接发送器、接收器或组合收发器，
接口 输入通道 检测
生 产
算
过
报警 机
给定值
接口
程
输出通道 执行器
直接数字控制系统
监督计算机控制系统（SCC）
监督计算机控制系统即SCC--是OGC系统与常 规仪表控制系统或与DDC系统综合而成的两级系
统。显然，这属于计算机在线最优控制的一种形
式。当上位机出现故障时，可由下位机独立完成 控制。下位机直接参与生产过程控制，要求其实 时性好，可靠性高和抗干扰能力强；而上位机承 担高级控制与管理任务，应配置数据处理能力强，
RS-232C串行通信接口
RS-232C总线是由美国电子工业协会EIA于1969年 修定的一种通信接口标准，专门用于数据终端设 备DTE和数据通信设备DCE之间的串行通信。数据 终端设备DTE（Data Terminal Equipment ）是数 据的源点或归宿，通常是指输入、输出设备和传 输控制器或者计算机等数据处理装置及其通信控 制器。数据通信设备DCE(Data Communi_cation Equipment)的任务是实现由源点到目的点的传输， 通常是指自动呼叫应答设备、调制解调器以及其 它一些中间装置的集合。目前RS—232C接口已成 为计算机的标准配置，如串行口COM1、COM2均为 RS-232C总线接口标准。
计算机控制系统执行控制程序的过程步骤
a.实时数据采集--对来自测量变送器的被控量的 瞬时值进行采集和输入； b.实时数据处理--对采集到的被控量进行分析、 比较和处理，按一定的控制 规律运算，进行控制决策； c.实时输出控制--根据控制决策，实时地对执行 器发出控制信号，完成监控 任务； d.信息管理--信息共享与管理。
采用可编程并行接口 8255A
PA0 PA1 PA2 PA3 PA4 PA5 PA6
10 k 8
+5V
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8
PA7
采用8255A扩展独立式按键
独立式按键扩展
采用三态缓冲器 74HC245
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
KEYCS 1A 1B
存储容量大的高档计算机。
S CC 工艺数据 显示 打印 报警 计 算 机
给定值
模 拟 控 制 器
测量
控制
生 产 过 程
(a) SCC+模拟控制器系统
工艺数据
SCC
给定值
显示 打印 报警
计 算 机
DDC 用 计 算 机测量Biblioteka 控制生 产 过 程
(b) SCC+ DDC控制系统
监督计算机控制系统的两种结构形式
键按下
键释放
前沿抖动
闭合稳定
后沿抖动 释放稳定
按键抖动波形 图 6-2 按键的抖动干扰
键盘的特点与确认
按键的确认：
按键的电路如右图所示。 当S按下时，VA=0，为低 电平； 当S未按下时，VA=1，为 高电平；反之依然。 按键的闭合与否，反映在 电压上就是呈现高电平 或低电平。 通过对电平高低状态的检 测，便可判断按键按下 与否。
地址总线
是外部设备和总线主控设备之间传送地址 信息的通道； 通常用A0、A1…An表示； 地址总线的宽度表明了该总线的寻址范围。
控制总线
是专供各种控制信号传递的通道，总线操 作的各项功能都是由控制总线完成的； 是总线信号中种类最多、变化最大、功能 最强的信号，最能体现总线特色；
DDC系统与SCC系统的区别
DDC系统中对生产过程产生直接影响的被控参 数给定值是预先设定的，不能根据生产工艺信息 的变化及时修改，因此无法使生产过程处于最优 工况； SCC系统中，计算机按照描述生产过程的数学 模型计算出最佳给定值送给模拟调节器或DDC计 算机，因此使生产过程始终处于最优工况。
且在电缆两端各挂接一个终端电阻用于消除两线间的干扰。
RS-485的接口采用二线差分平衡传输；
当采用+5V电源供电时，若差分电压信号为-
2500~-200mV时，为逻辑“0”；若差分电压信 号为+2500~+200mV时，为逻辑“1”；若差分 电压信号为-200~+200mV时，为高阻状态；
RS-232C的电气特性
由于 RS-232C 是早期为促进公用电话网络进 行数据通信而制定的标准。为了增加信号在线路 上的传输距离和提高抗干扰能力，RS-232C采用了 较高的传输电平，且为双极性、公共地和负逻辑， 即规定逻辑“1”状态电平为-15~-5V，逻辑“0” 状态电平为+5~+15V。
由于计算机均采用TTL逻辑电平。TTL电平 规定低电平“0”在0~+0.8V之间，高电平“1” 在+2.4~+5V之间，因此在TTL电路与RS-232C总 线之间要进行电平的转换及正反逻辑的转换， 否则将使TTL电路烧毁。
计算机控制系统
主讲教师:路飞
山东大学控制科学与工程学院 Email:lawyerlf@;Tel:88392115
复习(一)
主要知识点
1 对前四章重点内容的回顾

2 习题
1 前四章重点内容回顾
1．绪论部分
了解计算机控制系统的构成原理 了解计算机控制系统硬件组成与软件组成 初步认识微型计算机控制系统分类
10 k 8
+5V
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8
2A
3A 4A 5A 6A 7A 8A
2B
3B 4B 5B 6B 7B 8B DIR
数据采集系统（DAS） 操作指导控制系统 (OGC) 直接数字控制系统（DDC） 监督计算机控制系统（SCC）
集散控制系统（DCS） 现场总线控制系统（FCS） 工业过程计算机集成制造系(CIMS）
直接数字控制系统（DDC）
DDC系统--是用一台计算机不仅完成对多个被控 参数的数据采集，而且能按一定的控制规律进行实时
几个常用术语

◆
在线（Online）：计算机控制系统与生产设备直接相连 离线（Offline）：计算机控制系统与生产设备断开 实时（Real time）：计算机输入、输出和计算都在规定时
◆
间内完成
◆
在线与实时的关系 — 一个在线系统不一定是实时系统
— 一个实时系统必定是在线系统
计算机控制系统的组成
计算机控制系统由两大部分组成—一部分是 计算机及其输入输出通道,另一部分是工业生产对 象。 硬件组成 软件组成
硬件组成
计算机控制系统硬件一般包括：

主机—CPU ＋RAM＋ROM＋系统总线 常规外部设备——输入/输出设备、外存储器 等 过程输入输出通道—AI、AO、DI、DO 外部设备—接口电路 运行操作台—CRT、LED、LCD 等 网络通信接口—RS-232C通信接口等 实时时钟 工业自动化仪表
不同总线标准最大的不同体现在控制总线 上，地址总线、数据总线、电源可以相同或 相似。
电源
+12V、-12V、+5V、-5V是系统必备总线；
计算机系统发展的趋势：向低压发展。
总线功能
总线功能是计算机总线研究的重点； A-BUS、D-BUS、C-BUS的功能：
数据传输功能； 中断功能； 多主设备支持功能； 错误处理功能。
总线分类: 在计算机系统中，一般将总线分为内部总 线（系统总线）和外部总线。
内部总线—计算机内部各功能模块之间进行通 信的通道，是构成完整计算机系统的内部信息 枢纽。如：ISA总线、PCI总线、STD总线。 外部总线—用于计算机系统与系统之间或计算 机系统与外部设备之间的通信。有两类：
并行总线：各位间并行传输； 串行总线：各位间串行传输。
决策，并通过过程输出通道发出控制信号，实现对生
产过程的闭环控制。为了操作方便，DDC系统还配置
一个包括给定、显示、报警等功能的操作控制台。
DDC系统中的一台计算机不仅完全取代了多个模拟调 节器，而且在各个回路的控制方案上，不改变硬件只 通过改变程序就能有效地实现各种各样的复杂控制。
显示 计 打印机
RS-485的接口电路本章从略。
1 前四章重点内容回顾