1、专用与通用的抉择 ➢专用适合于大批量生产的机电一体化 产品； ➢通用控制系统适合于多品种、中小批 量生产的机电一体化产品；
如果要求具有机械与电子有 机结合的紧凑结构，必须选用专 用控制系统；
专用控制系统的设计的方法： 1）就是选用适当的通用IC芯片来 组成控制系统 2）重新设计制作专用集成电路
一般说： • 通常的顺序控制、程序控制可选用
1 位微处理器
对计算量小、计算精度和速度
要求不高的系统可选用 4 位机；
对计算精度要求较高、处理
速度较快的系统可选用 8 位机
对计算精度要求高、处理
速度快的系统可选用 16 位以
上的微机。
速度
速度的选择可根据被控对象而定
对于同一算法、同一精度要求时：
执行速度较快→字长短
指令 对指令的要求是：系控制指令
（2）微机系统的类型 • 单片机 • 单板机 • 可编程序控制器（PLC） • 总线型工业控制计算机 • 微机
微机系统的选择的依据： • 成本高低 • 程序编制难易 • 扩充输入/输出接口是否方便等
2716（2k×8) 27128(16k×8)
• KEPROM 带键保护
3）完备的输入/输出通道和实时时钟 完备的输入输出通道包括： 1）开关量输入/输出通道 2）模拟量输入/输出通道 3）直接数据通道
选择微型计算机还应考虑以下几个 特殊要求：
1）字长 2）速度 3）指令
字长直接影响:
• 数据的精度 • 寻址的能力 • 指令的数目 • 执行操作的时间
控制算法，按照规定的控制算法进 行控制。
控制算法的选择标准：
❖控制速度 ❖控制精度 ❖系统稳定性
3、选择微型计算机
（1）对微型计算机的要求 1）较完善的中断系统
必须具有实时中断能力
实时中断系发统生正故常障运时行紧时急的处实理时能控力制能力
2）足够的存储容量
随机存储器（RAM） 存储器
只读存储器（ROM）
4）总线型工业控制计算机 特点： • 提高设计效率，缩短设计和制造周期 • 提高了系统的可靠性； • 便于调试和维修； • 能适应技术发展的需要，迅速改进系 统的性能
总线类型：
• ISA总线 • VESA 总线 • PCI总线 • AGP标准 • STD总线
ISA总线:
• ISA（industrial standard architecture） 总线标准是IBM 公司1984年为推出 PC/AT机而建立的系统总线标准，所以 也叫AT总线。它是对XT总线的扩展， 以适应8/16位数据总线要求。
STD总线:
• STD总线是美国PRO-LOG公司1978年 推出的一种工业控制微型机的标准系统 总线。
• STD总线采用小板结构，高度模块化， 是一种以小尺寸插板结合LSI技术建立 了一种以功能模块的方法来进行面向控 制的系统设计。STD它被国际标准化会 议定名为IEEE961。
5）微机： • 具有丰富的系统软件 • 编程、调试方便 • 系统内存大 • 数据输入输出速度快 • 成本较高，抗干扰能力差
随机存储器（RAM）：
存放数控程序及中间运算结果。
双极型RAM
静态RAM：6264（8k 8)
MOS型RAM 动态RAM : 2186(8k 8)
非易失性RAM( NVRAM)
只读存储器（ROM）：
存放系统程序。
掩膜型ROM 可编程ROM 可擦除可编程ROM
可擦除的ROM包括 • EPROM 紫外光可擦除 • E2PROM 电可擦除
• 它支持33MHZ的时钟频率，定义了32位数 据总线，且可扩展为64位。
• PCI总线主板插槽的体积比原ISA总线插槽 还小，其功能比VESA、ISA有极大的改善， 支持突发读写操作，最大传输速率为 132MB/s，可同时支持多组外围设备。
AGP标准
• 随着90年代Pentium系列微处理器的 出现，要求的总线频率都在66MHz或 者66MHz以上，由于PCI总线的频率 只有33MHz，这样就成了超高速系统 的一个传送瓶颈，为了解决这个问题， 而推出了AGP（Accelerated Graphics Port）标准。
二、控制系统的设计思路
1、确定系统整体控制方案 1）从系统构成上考虑是否采用开
环控制或闭环控制；
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。 6）画出系统组成的初步框图
2、确定控制算法 建立系统的数学模型，确定其
通用控制系统的设计的步骤： 1）合理选择主控制微机机型 2）设计接口 3）编制应用软件
实质上是通过接口设计和软件编制来使通 用微机专用化的问题。
（2）硬件与软件的权衡
由经济性和可靠性的标准权衡决定。
能用通用的LSI芯片来组成
电路的，则最好采用 硬件 。
必须使用分立元件组成硬件
时，最好采用软件；
VESA 总线:
• VESA（video electronics standard association）总线是 1992年由60家 附件卡制造商联合推出的一种基于 80486CPU的32位局部总线，简称为 VL (VESA local bus) 总线。
PCI总线
• PCI（peripheral component interconnect） 总线是当前最流行的总线之一。
1）单板机
特点： • 价格低，体积小，便于现场 应用和维护管理 • 内存小，接口电路小 • 使用机器语言编程
2）单片机
特点 • 受集成度限制，片内存储器容量 较小； • 可靠性高； • 易扩展 ； • 控制功能强； • 有固定的开发软件
3）可编程序控制器
特点： • 控制程序可变，具有很好的柔性； • 可靠性强、适用于工业环境； • 编程简单，使用方便； • 功能完善 • 体积小、重量轻、易于装入机器内部
第四章
目录
4.1 微机控制系统 4.2 微机应用系统的输入/输出控制的可靠
性设计 4.3 常用检测传感器的性能特点、选用及
其微机接口
4.1 微机控制系统
微机控制系统的设计主要包括： • 选用微机 • 设计接口 • 选用控制形式 • 动作控制方式等
一、微机控制系统专用与通用、硬件与软 件的权衡与决择