第十章微型計算機控制系統(tǒng)相關(guān)設(shè)計

第十章微型計算機控制系統(tǒng)相關(guān)設(shè)計1微機控制系統(tǒng)設(shè)計的基本要求和特點1）.設(shè)計的基本要求（1）系統(tǒng)操作性能要好（2）通用性好、便于擴充（3）可靠性要高①采用雙機系統(tǒng)。②采用集散控制系統(tǒng)。2）.設(shè)計特點在進行微機控制系統(tǒng)設(shè)計時，系統(tǒng)設(shè)計人員必須把系統(tǒng)要執(zhí)行的任務(wù)和應(yīng)具備的功能合理地分配給硬件和軟件來實現(xiàn)，做到合理權(quán)衡硬件、軟件的配置，并盡量節(jié)省機器時間和內(nèi)存空間。硬件設(shè)計主要采用大規(guī)模集成電路。2微機控制系統(tǒng)的設(shè)計方法及步驟1）.確定系統(tǒng)整體控制方案第一：要從系統(tǒng)構(gòu)成上考慮，是采用開環(huán)控制還是閉環(huán)控制。第二：考慮執(zhí)行機構(gòu)采用什么方案，是采用電機驅(qū)動、液壓驅(qū)動還是其他方式驅(qū)動，比較各種方案，擇優(yōu)而用。第三：考慮是否有特殊控制要求。2）.確定控制算法（1）確定算法能否滿足控制速度、精度和系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求。（2）確定某些情況下要進行修改與補充。（3）確定為設(shè)計、調(diào)試方便，可將控制算法作合理的簡化，逐步將控制算法完善，直到獲得最好的控制效果。3）.選擇微型計算機和外圍設(shè)備（1）較完善的中斷系統(tǒng)（2）足夠的存儲容量（3）完備的輸入輸出通道和實時時鐘（4）字長（5）速度（6）指令種類和數(shù)量（7）尋址范圍和尋址方式（8）內(nèi)部存儲器的種類和數(shù)量4）.系統(tǒng)總體設(shè)計（1）估計內(nèi)存容量、進行內(nèi)存分配（2）過程通道和中斷處理方式的確定（3）系統(tǒng)總線的選擇（4）操作臺的控制5）.硬件和軟件的具體設(shè)計（1）硬件設(shè)計：根據(jù)系統(tǒng)總體框圖，設(shè)計出系統(tǒng)電氣原理圖，再按照電氣原理圖著手元件的選購和開始施工設(shè)計工作。（2）軟件設(shè)計：①實時性②針對性③靈活性和通用性④可靠性。6）.系統(tǒng)聯(lián)調(diào)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)是要把已調(diào)好的各程序功能塊按照總體設(shè)計要求連成一個完整的程序。程序調(diào)試完成后，還要進行在線仿真，然后進行試運行。經(jīng)過一段考機和試運行后，即可投入正式運行。圖6-1控制系統(tǒng)設(shè)計步驟流程圖3微機控制系統(tǒng)設(shè)計舉例

1）硬件電路2）數(shù)字控制器的數(shù)學(xué)模型3）控制系統(tǒng)程序設(shè)計電阻爐爐溫控制系統(tǒng)原理圖1）硬件電路1.檢測元件及變送器檢測元件選用鎳鉻-鎳鋁熱電偶，分度號為EU，適用于0℃~1000℃的溫度測量范圍，相應(yīng)輸出電壓為0mV~41.32mV。變送器由毫伏變送器和電流/電壓變送器組成：毫伏變送器用于把熱電偶輸出的0~41.32mV變換成0~10mA范圍內(nèi)的電流；電流/電壓變送器用于把毫伏變送器輸出的0~10mA電流變換成0~5V范圍內(nèi)的電壓。表溫度-數(shù)字量對照表2.接口電路8031的接口電路有ADC0809、8155和2732等。本系統(tǒng)采用ADC0809型A/D轉(zhuǎn)換器，該芯片為8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器。ADC0809為溫度測量電路的輸入接口；8155用于鍵盤和顯示接口；2732作為8031外部程序(ROM)存儲器。3.溫度控制電路如圖雙向可控硅和加熱絲串接在交流回路，因此可控硅導(dǎo)通時間決定加熱絲的加熱功率。圖6-3給出了可控硅在給定周期T內(nèi)具有不同導(dǎo)通時間的情況。過零信號是正弦交流電壓過零時刻的同步脈沖，可使可控硅在交流電壓正弦波過零后觸發(fā)導(dǎo)通。過零同步脈沖由過零觸發(fā)電路產(chǎn)生，如圖所示。輸出功率與通斷時間的關(guān)系過零觸發(fā)電路2）數(shù)字控制器的數(shù)學(xué)模型閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)可近似看成一階慣性環(huán)節(jié)加一個延遲環(huán)節(jié)。因此，根據(jù)推導(dǎo)，可以得出：經(jīng)化簡后得到：式中：A=B=AC=因為，D(z)=R(z)/E(z)，得：y(n)=A×e(n)-B×e(n-1)+C×y(n-1)+(1-C)×y(n-N-1)式中：y(n)——n時刻的輸出值；e(n)——n時刻的偏差值；e(n-1)——n-1時刻的偏差值；y(n-N-1)——n-N-1時刻的輸出值。由系統(tǒng)特性曲線確定出τ和τ1后，系數(shù)A、B、C則可分別求出。返回本節(jié)3）控制系統(tǒng)程序設(shè)計圖主程序流程圖1）.主程序2）.T0中斷服務(wù)程T0中斷服務(wù)程序是此系統(tǒng)的主體程序，用于啟動A/D轉(zhuǎn)換、讀入采樣數(shù)據(jù)、數(shù)字濾波、越限溫度報警和越限處理、大林算法計算和輸出可控硅的同步觸發(fā)脈沖等。在