微機(jī)控制系統(tǒng)及接口設(shè)計(jì)PPT教案

1、微機(jī)控制系統(tǒng)及接口設(shè)計(jì)微機(jī)控制系統(tǒng)及接口設(shè)計(jì)第1頁(yè)/共130頁(yè)第2頁(yè)/共130頁(yè)第3頁(yè)/共130頁(yè)第4頁(yè)/共130頁(yè)第5頁(yè)/共130頁(yè)實(shí)質(zhì)上是通過(guò)接口設(shè)計(jì)和軟件編制來(lái)使實(shí)質(zhì)上是通過(guò)接口設(shè)計(jì)和軟件編制來(lái)使通通用微機(jī)專用化用微機(jī)專用化的問(wèn)題。的問(wèn)題。第6頁(yè)/共130頁(yè)由由經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性和和可靠性可靠性的標(biāo)準(zhǔn)權(quán)衡決定。的標(biāo)準(zhǔn)權(quán)衡決定。第7頁(yè)/共130頁(yè) 能用通用的能用通用的LSI芯片來(lái)組成芯片來(lái)組成電路的，則最好采用電路的，則最好采用 硬件硬件 。第8頁(yè)/共130頁(yè)第9頁(yè)/共130頁(yè)第10頁(yè)/共130頁(yè)第11頁(yè)/共130頁(yè)第12頁(yè)/共130頁(yè)第13頁(yè)/共130頁(yè) 力力發(fā)生故障時(shí)緊急處理能發(fā)生故障時(shí)緊急

2、處理能控制能力控制能力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的實(shí)時(shí)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的實(shí)時(shí)實(shí)時(shí)中斷實(shí)時(shí)中斷第14頁(yè)/共130頁(yè) ）只讀存儲(chǔ)器（只讀存儲(chǔ)器（）隨機(jī)存儲(chǔ)器（隨機(jī)存儲(chǔ)器（存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器ROMRAM第15頁(yè)/共130頁(yè) )()88(2186:)886264NVRAMRAMkRAMkRAMRAMMOSRAM非易失性非易失性動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)（：靜態(tài)靜態(tài)型型雙極型雙極型第16頁(yè)/共130頁(yè) ROMROMROM可擦除可編程可擦除可編程可編程可編程掩膜型掩膜型第17頁(yè)/共130頁(yè)2716（2k8)27128(16k8)第18頁(yè)/共130頁(yè)1）開關(guān)量輸入）開關(guān)量輸入/輸出通道輸出通道2）模擬量輸入）模擬量輸入/輸出通道輸出通道3）直接

3、數(shù)據(jù)通道）直接數(shù)據(jù)通道第19頁(yè)/共130頁(yè)1）字長(zhǎng)）字長(zhǎng)2）速度）速度3）指令）指令第20頁(yè)/共130頁(yè)第21頁(yè)/共130頁(yè)第22頁(yè)/共130頁(yè)第23頁(yè)/共130頁(yè)第24頁(yè)/共130頁(yè)第25頁(yè)/共130頁(yè)對(duì)于同一算法、同一精度要求時(shí)：對(duì)于同一算法、同一精度要求時(shí)：執(zhí)行速度較快執(zhí)行速度較快字長(zhǎng)短字長(zhǎng)短第26頁(yè)/共130頁(yè)第27頁(yè)/共130頁(yè)第28頁(yè)/共130頁(yè)第29頁(yè)/共130頁(yè)第30頁(yè)/共130頁(yè)第31頁(yè)/共130頁(yè)第32頁(yè)/共130頁(yè)第33頁(yè)/共130頁(yè)第34頁(yè)/共130頁(yè)第35頁(yè)/共130頁(yè)第36頁(yè)/共130頁(yè)第37頁(yè)/共130頁(yè)第38頁(yè)/共130頁(yè)第39頁(yè)/共130頁(yè)第40頁(yè)/共130頁(yè)

4、第41頁(yè)/共130頁(yè)第42頁(yè)/共130頁(yè)第43頁(yè)/共130頁(yè)第44頁(yè)/共130頁(yè)第45頁(yè)/共130頁(yè)第46頁(yè)/共130頁(yè)第47頁(yè)/共130頁(yè)第48頁(yè)/共130頁(yè)第49頁(yè)/共130頁(yè)第50頁(yè)/共130頁(yè)第51頁(yè)/共130頁(yè)第52頁(yè)/共130頁(yè)第53頁(yè)/共130頁(yè)第54頁(yè)/共130頁(yè)如何擴(kuò)展接口；如何擴(kuò)展接口；如何安排通過(guò)各接口電路如何安排通過(guò)各接口電路I/O端的端的輸入輸入/輸出信號(hào)，選定各信號(hào)輸入輸出信號(hào)，選定各信號(hào)輸入/輸輸出時(shí)采用何種控制方式。出時(shí)采用何種控制方式。第55頁(yè)/共130頁(yè)第56頁(yè)/共130頁(yè)第57頁(yè)/共130頁(yè)第58頁(yè)/共130頁(yè)輸輸入入口口輸入輸入波形波形R:R:上拉電阻上

5、拉電阻OFF:OFF:高電平高電平ON: ON: 低電平低電平第59頁(yè)/共130頁(yè)第60頁(yè)/共130頁(yè)第61頁(yè)/共130頁(yè)功率驅(qū)動(dòng)等功率驅(qū)動(dòng)等輸入通道輸入通道 輸出通道輸出通道電平轉(zhuǎn)換電路電平轉(zhuǎn)換電路去抖動(dòng)電路去抖動(dòng)電路抗干擾電路等抗干擾電路等第62頁(yè)/共130頁(yè)輸輸入入口口輸入輸入波形波形R:R:上拉電阻上拉電阻OFF:OFF:高電平高電平ON: ON: 低電平低電平開關(guān)輸入電路波形開關(guān)輸入電路波形開關(guān)：開關(guān)：OFFOFF開關(guān)：開關(guān)：ONON開關(guān)：開關(guān)：OFFOFF開關(guān)：開關(guān)：ONON無(wú)抖動(dòng)無(wú)抖動(dòng)時(shí)間時(shí)間高電平高電平低電平低電平有抖動(dòng)有抖動(dòng)發(fā)生抖動(dòng)的時(shí)間發(fā)生抖動(dòng)的時(shí)間10ms10ms以下以下

6、第63頁(yè)/共130頁(yè)硬件去抖電路及工作原理硬件去抖電路及工作原理第64頁(yè)/共130頁(yè)8255光電隔離電路光電隔離電路A相放大相放大A相放大相放大A相放大相放大步進(jìn)步進(jìn)電機(jī)電機(jī)環(huán)形分配器環(huán)形分配器進(jìn)給進(jìn)給方向方向光電隔離電路光電隔離電路定時(shí)器定時(shí)器PA0PA1PA2PB第65頁(yè)/共130頁(yè)微微機(jī)機(jī)I/O光電隔離電路光電隔離電路A相功放電路相功放電路A相功放電路相功放電路A相功放電路相功放電路步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)第66頁(yè)/共130頁(yè)第67頁(yè)/共130頁(yè)第68頁(yè)/共130頁(yè)第69頁(yè)/共130頁(yè)ADC9080通過(guò)通過(guò)8255A與與CPU連接連接模擬量模擬量第70頁(yè)/共130頁(yè)第71頁(yè)/共130頁(yè)第72頁(yè)/

7、共130頁(yè)第73頁(yè)/共130頁(yè)第74頁(yè)/共130頁(yè)第75頁(yè)/共130頁(yè)第76頁(yè)/共130頁(yè)第77頁(yè)/共130頁(yè)性性第78頁(yè)/共130頁(yè)第79頁(yè)/共130頁(yè)第80頁(yè)/共130頁(yè)第81頁(yè)/共130頁(yè)第82頁(yè)/共130頁(yè)第83頁(yè)/共130頁(yè)第84頁(yè)/共130頁(yè)第85頁(yè)/共130頁(yè)第86頁(yè)/共130頁(yè)第87頁(yè)/共130頁(yè)1輸入信號(hào)輸入信號(hào)（來(lái)自微機(jī)）（來(lái)自微機(jī)）輸出輸出（去執(zhí)行系統(tǒng)）（去執(zhí)行系統(tǒng)）VC +5V +12VG第88頁(yè)/共130頁(yè)（1）可將輸入與輸出兩部分電）可將輸入與輸出兩部分電路的地線分開，各自使用一套電路的地線分開，各自使用一套電源供電；源供電；第89頁(yè)/共130頁(yè)（3）提高驅(qū)動(dòng)能力。

8、）提高驅(qū)動(dòng)能力。第90頁(yè)/共130頁(yè)輸入輸入輸出輸出123管腳管腳3主要主要用于溫度用于溫度補(bǔ)償及檢補(bǔ)償及檢測(cè)等。測(cè)等。適用于輸入信號(hào)頻率在適用于輸入信號(hào)頻率在100KHz以下的系統(tǒng)以下的系統(tǒng)1）普通型）普通型第91頁(yè)/共130頁(yè)輸入輸入輸出輸出12+-第92頁(yè)/共130頁(yè)輸入輸入輸出輸出12+-第93頁(yè)/共130頁(yè)輸入輸入輸出輸出12+-3第94頁(yè)/共130頁(yè)第95頁(yè)/共130頁(yè)其它其它I/O設(shè)備設(shè)備多通道多通道地地 址址選選 擇擇光電耦合光電耦合光電耦合光電耦合地址選擇地址選擇后向接口后向接口光電耦合光電耦合D/A或或執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)CPU前向接口前向接口光電耦合光電耦合A/D光電耦合的基

9、本配置光電耦合的基本配置第96頁(yè)/共130頁(yè)輸出輸出8031P1.3R1+5VR2光電耦合輸入接口光電耦合輸入接口第97頁(yè)/共130頁(yè)輸出輸出8031P1.3R1+5VR2光電耦合輸出接口光電耦合輸出接口+12VT第98頁(yè)/共130頁(yè)8255（8155）PA.3R1+5VR28255、8155與光電耦合器的輸出接口與光電耦合器的輸出接口+12VTR1R4第99頁(yè)/共130頁(yè)第100頁(yè)/共130頁(yè)G功放電路功放電路繼電器繼電器G功放電路功放電路繼電器繼電器G功放電路功放電路繼電器繼電器G功放電路功放電路直流電磁鐵直流電磁鐵交流接觸器交流接觸器AC電機(jī)電機(jī)AC電機(jī)電機(jī)電磁鐵電磁鐵來(lái)來(lái)自自微微機(jī)機(jī)開

10、開關(guān)關(guān)量量功率較大功率較大功率較小功率較小第101頁(yè)/共130頁(yè)微微機(jī)機(jī)I/O光電隔離電路光電隔離電路A相功放電路相功放電路B相功放電路相功放電路C相功放電路相功放電路步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)采用軟件實(shí)現(xiàn)環(huán)形分配的步進(jìn)電機(jī)控制通道組成采用軟件實(shí)現(xiàn)環(huán)形分配的步進(jìn)電機(jī)控制通道組成第102頁(yè)/共130頁(yè)微機(jī)微機(jī)D/A功放及速度控制功放及速度控制直流伺服電機(jī)直流伺服電機(jī)位置反饋位置反饋速度反饋速度反饋直流伺服電機(jī)的控制回路直流伺服電機(jī)的控制回路第103頁(yè)/共130頁(yè)D/A信號(hào)信號(hào)放大器放大器電液電液伺服閥伺服閥液壓液壓執(zhí)行元件執(zhí)行元件來(lái)來(lái)自自微微機(jī)機(jī)的的數(shù)數(shù)字字量量電液轉(zhuǎn)換控制回路電液轉(zhuǎn)換控制回路第104頁(yè)/

11、共130頁(yè)8255光電隔離電路光電隔離電路A相放大相放大A相放大相放大A相放大相放大步進(jìn)步進(jìn)電機(jī)電機(jī)簡(jiǎn)易數(shù)控步進(jìn)電機(jī)的控制通道組成簡(jiǎn)易數(shù)控步進(jìn)電機(jī)的控制通道組成環(huán)形分配器環(huán)形分配器進(jìn)給進(jìn)給方向方向光電隔離電路光電隔離電路定時(shí)器定時(shí)器PA0PA1PA2PB第105頁(yè)/共130頁(yè)第106頁(yè)/共130頁(yè)1）按作用分）按作用分第107頁(yè)/共130頁(yè) 激光測(cè)距機(jī)激光測(cè)距機(jī)無(wú)線電接受機(jī)無(wú)線電接受機(jī)純工程性傳感器純工程性傳感器聽覺(jué)傳感器等聽覺(jué)傳感器等壓覺(jué)傳感器壓覺(jué)傳感器與人體感官對(duì)應(yīng)傳感器與人體感官對(duì)應(yīng)傳感器外部信息傳感器外部信息傳感器溫度傳感器等溫度傳感器等力傳感器力傳感器速度傳感器速度傳感器內(nèi)部信息傳感

12、器內(nèi)部信息傳感器第108頁(yè)/共130頁(yè) ）代碼型（編碼器、磁尺代碼型（編碼器、磁尺計(jì)數(shù)器）計(jì)數(shù)器）計(jì)數(shù)型（二值計(jì)數(shù)型（二值數(shù)字型數(shù)字型電感、電阻型電感、電阻型電壓、電流型電壓、電流型電阻型電阻型模擬型模擬型接近開關(guān)）接近開關(guān)）非接觸型（光電開關(guān)、非接觸型（光電開關(guān)、觸開關(guān)）觸開關(guān)）接觸型（微動(dòng)開關(guān)、接接觸型（微動(dòng)開關(guān)、接開關(guān)型開關(guān)型第109頁(yè)/共130頁(yè) 濕度傳感器等濕度傳感器等溫度傳感器溫度傳感器力和力矩傳感器力和力矩傳感器速度和加速度傳感器速度和加速度傳感器位移、位置傳感器位移、位置傳感器第110頁(yè)/共130頁(yè)第111頁(yè)/共130頁(yè)4）便于與計(jì)算機(jī)聯(lián)接）便于與計(jì)算機(jī)聯(lián)接5）不易受被測(cè)對(duì)象性

13、的影響，也不影）不易受被測(cè)對(duì)象性的影響，也不影響外部環(huán)境；響外部環(huán)境；第112頁(yè)/共130頁(yè)7）現(xiàn)場(chǎng)處理簡(jiǎn)單、操作性好）現(xiàn)場(chǎng)處理簡(jiǎn)單、操作性好8）價(jià)格便宜）價(jià)格便宜第113頁(yè)/共130頁(yè)第114頁(yè)/共130頁(yè)第115頁(yè)/共130頁(yè)第116頁(yè)/共130頁(yè)1）根據(jù)使用要求選擇傳感器）根據(jù)使用要求選擇傳感器第117頁(yè)/共130頁(yè)第118頁(yè)/共130頁(yè)第119頁(yè)/共130頁(yè)生生產(chǎn)產(chǎn)過(guò)過(guò)程程信號(hào)源信號(hào)源傳傳感感器器電信號(hào)電信號(hào)信信號(hào)號(hào)處處理理模擬信號(hào)模擬信號(hào)采采樣樣-保保持持采樣信號(hào)采樣信號(hào)A/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)采集通道的一般組成數(shù)據(jù)采集通道的一般組成第120頁(yè)/共130頁(yè)（1）

14、模擬量接口方式）模擬量接口方式（2）開關(guān)量接口方式）開關(guān)量接口方式（3）數(shù)字量接口方式）數(shù)字量接口方式第121頁(yè)/共130頁(yè)接口方式接口方式基基 本本 方方 法法 模擬量接模擬量接口方式口方式傳感器輸出信號(hào)傳感器輸出信號(hào)放大放大采樣保持采樣保持模擬模擬多路開關(guān)多路開關(guān) A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 I/O接口接口微機(jī)微機(jī)開關(guān)量接開關(guān)量接口方式口方式開關(guān)型傳感器輸出二值式信號(hào)開關(guān)型傳感器輸出二值式信號(hào)三態(tài)緩沖三態(tài)緩沖器器微機(jī)微機(jī)數(shù)字量接數(shù)字量接口方式口方式數(shù)字型傳感器輸出數(shù)字量數(shù)字型傳感器輸出數(shù)字量計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 三態(tài)三態(tài)緩沖器緩沖器微機(jī)微機(jī)第122頁(yè)/共130頁(yè)第123頁(yè)/共130頁(yè)生生產(chǎn)產(chǎn)過(guò)過(guò)程程計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)信號(hào)信號(hào)源源傳傳感感器器電信電信號(hào)號(hào)信信號(hào)號(hào)處處理理模擬模擬信號(hào)信號(hào)采采樣樣-保保持持采樣采樣信號(hào)信號(hào)A/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換數(shù)字?jǐn)?shù)字信號(hào)信號(hào)信號(hào)信號(hào)源源傳傳感感器器電信電信號(hào)號(hào)信信號(hào)號(hào)處處理理模擬模擬信號(hào)信號(hào)采采樣樣-保保持持采樣采樣信號(hào)信號(hào)A/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換數(shù)字?jǐn)?shù)字信號(hào)信號(hào)最簡(jiǎn)單的形式，應(yīng)用范圍窄。最簡(jiǎn)單的形式，應(yīng)用范圍窄。