微型计算机控制技术-课件.ppt

1、国家级精品课程国家级精品课程计算机控制技术计算机控制技术青岛大学青岛大学第第2 2讲讲第第1 1章章 绪论（二）绪论（二）1.3 1.3 工业控制机的组成结构及特点工业控制机的组成结构及特点 1.41.4计算机控制系统的发展概况和趋势计算机控制系统的发展概况和趋势 1.5 1.5 第一章第一章 小节小节 第第1 1章章 绪论（二）绪论（二）工业计算机（工控机）：1.3 1.3 工业控制机的组成结构及特点工业控制机的组成结构及特点工控机主板、母板及板卡：PCI-板卡板卡1.3 1.3 工业控制机的组成结构及特点工业控制机的组成结构及特点ATX ATX 母板母板 嵌入式单板电脑嵌入式单板电脑 IS

2、A-板卡板卡1.3.1 1.3.1 工业控制机的组成工业控制机的组成工业控制机包括硬件和软件两部分。工业控制机包括硬件和软件两部分。1.1.工业控制机的硬件组成工业控制机的硬件组成 主机主机板板人机人机接口接口系统系统支持支持磁盘磁盘系统系统通信通信接口接口模拟量模拟量输入通道输入通道(AI)(AI)模拟量模拟量输出通道输出通道(AO)(AO)数字量数字量输入通道输入通道(DI)(DI)数字量数字量输出通道输出通道(DO)(DO)外部总线外部总线内部总线内部总线 工业控制机的硬件组成结构工业控制机的硬件组成结构1.3 1.3 工业控制机的组成结构及特点工业控制机的组成结构及特点2 2.工业控制

3、机的软件组成工业控制机的软件组成 软件是工业控制机的程序系统，它可分为系统软件、支持软件、应用软件三个部分。(1)(1)系统软件系统软件 实时多任务操作系统、引导程序、调度执行程序，如Intel公司的iRMX86实时多任务操作系统；Ready System 公司的嵌入式实时多任务操作系统VRTX/OS；MS-DOS；Windows等。1.3 1.3 工业控制机的组成结构及特点工业控制机的组成结构及特点2 2.工业控制机的软件组成工业控制机的软件组成 (2)(2)支持软件支持软件 汇编语言、高级语言、编译程序、编辑程序、调试程序、诊断程序等 (3)(3)应用软件应用软件 系统设计人员针对某个生产

4、过程而编制的控制和管理程序。它包括过程输入程序、过程控制程序、过程输出程序、人机接口程序、打印显示程序和公共子程序等。1.3 1.3 工业控制机的组成结构及特点工业控制机的组成结构及特点1.3.2 1.3.2 工业控制机的总线结构工业控制机的总线结构 总线总线:就是一组信号线的集合，它定义了各引线的信就是一组信号线的集合，它定义了各引线的信号、电气、机械特性，使计算机内部各组成部分之间以及号、电气、机械特性，使计算机内部各组成部分之间以及不同的计算机之间建立信号联系，进行信息传送和通信。不同的计算机之间建立信号联系，进行信息传送和通信。总线可以分为内部总线和外部总线。总线可以分为内部总线和外部

5、总线。1.3 1.3 工业控制机的组成结构及特点工业控制机的组成结构及特点1.1.内部总线内部总线 内部总线内部总线:就是计算机内部功能模板之间进行通就是计算机内部功能模板之间进行通信的总线，它是构成完整的计算机系统的内部信息枢信的总线，它是构成完整的计算机系统的内部信息枢纽。分为片级总线和系统总线。纽。分为片级总线和系统总线。片级总线片级总线:数据总线、地址总线、控制总线、数据总线、地址总线、控制总线、I I2 2C C总线、总线、SPISPI总线、总线、SCISCI总线等；总线等；系统总线系统总线:ISAISA总线、总线、EISAEISA总线、总线、VESAVESA总线、总线、PCIPCI

6、总线等。总线等。1.3 1.3 工业控制机的组成结构及特点工业控制机的组成结构及特点PC/ISAPC/ISA总线简介总线简介:1981 1981年，年，PC/XT PCPC/XT PC总线总线6262线；线；19841984年，年，PC/AT PCPC/AT PC总线总线98(62+36)98(62+36)线；线；19871987年，年，IEEE ISAIEEE ISA总线总线98(62+36)98(62+36)线；线；ISAISA信号线定义信号线定义:（Industry Standard Industry Standard Architecture Architecture）ISAISA信号

7、线信号线1.3 1.3 工业控制机的组成结构及特点工业控制机的组成结构及特点ISA-板卡板卡PCIPCI总线简介总线简介:PCI(Peripheral Component Interconnect)PCI(Peripheral Component Interconnect)是美是美国国SIG SIG 集团推出的集团推出的6464位总线。位总线。该总线的最高总线频率为该总线的最高总线频率为33MHz33MHz，数据传输率为，数据传输率为80Mb/s(80Mb/s(峰值传输率为峰值传输率为133Mb/s)133Mb/s)。1.3 1.3 工业控制机的组成结构及特点工业控制机的组成结构及特点PCI-

8、板卡板卡PCIPCI总线信号定义总线信号定义:总引脚数总引脚数 120120条条（包含（包含电源、地、保留引脚等）。电源、地、保留引脚等）。主控设备主控设备4949条，条，目标设备目标设备4747条，条，可选引脚可选引脚5151条（主要用条（主要用于于6464位扩展、中断请求、位扩展、中断请求、高速缓存支持等）高速缓存支持等）.1.3 1.3 工业控制机的组成结构及特点工业控制机的组成结构及特点其它总线简介其它总线简介:1.PC/104 1.PC/104总线总线 2.PC/104 plus2.PC/104 plus总线总线 3.STD3.STD总线总线 (1)STD(1)STD总线信号总线信号

9、 (2)STD32(2)STD32总线总线1.3 1.3 工业控制机的组成结构及特点工业控制机的组成结构及特点 2.2.外部总线外部总线 外部总线，就是计算机与计算机之间或计算机与其外部总线，就是计算机与计算机之间或计算机与其它智能设备之间进行通信的连线。它智能设备之间进行通信的连线。主要包括：主要包括：RS-232CRS-232C、USBUSB等总线。等总线。1.3 1.3 工业控制机的组成结构及特点工业控制机的组成结构及特点 （1 1）RS-232C RS-232C 串行通信总线串行通信总线 通信距离不大于通信距离不大于1515米米;传送信号的速率不大于传送信号的速率不大于20kbps;2

10、0kbps;总线信号采用负逻辑总线信号采用负逻辑,逻辑逻辑“1”1”电平为电平为15V15V5V5V，逻辑逻辑“0”0”电平为电平为+5V+5V15V15V，其中，其中5V5V5V5V用作信号用作信号状状态的变迁区。态的变迁区。RS-232CRS-232C电平转换及接口电路：电平转换及接口电路：（2 2）USB USB 串行通信总线串行通信总线 a.a.具有热插拔功能具有热插拔功能 b.USBb.USB采用采用“级联级联”方式连接各个外部设方式连接各个外部设备（可连备（可连127127个外设个外设/5m/5m）c.c.适用于低速外设连接适用于低速外设连接 (传送速度传送速度12Mb/s)12M

11、b/s)1.3 1.3 工业控制机的组成结构及特点工业控制机的组成结构及特点1.3.3 1.3.3 工业控制机的特点工业控制机的特点 (1)(1)可靠性高和可维修性好。可靠性高和可维修性好。(2)(2)环境适应性强。环境适应性强。(3)(3)控制的实时性。控制的实时性。(4)(4)完善的输入输出通道。完善的输入输出通道。(5)(5)丰富的软件。丰富的软件。(6)(6)适当的计算机精度和运算速度。适当的计算机精度和运算速度。1.3 1.3 工业控制机的组成结构及特点工业控制机的组成结构及特点 1.4.1 1.4.1 计算机控制系统的发展概况计算机控制系统的发展概况 1.1.计算机技术的发展过程计

12、算机技术的发展过程 （1 1）开创时期（）开创时期（1955195519621962年）年）（2 2）直接数字控制时期（）直接数字控制时期（1962196219671967年）年）（3 3）小型计算机时期（）小型计算机时期（1967196719721972年）年）（4 4）微型计算机时期（）微型计算机时期（19721972年至今）年至今）1.4 1.4 计算机控制系统的发展概况和趋势计算机控制系统的发展概况和趋势 2.2.计算机控制理论的发展过程计算机控制理论的发展过程 （1 1）采样定理）采样定理 （2 2）差分方程）差分方程 （3 3）Z Z变换法变换法 （4 4）状态空间理论）状态空间理

13、论 （5 5）最优控制与随机控制）最优控制与随机控制 （6 6）代数系统理论）代数系统理论 （7 7）系统辨识与自适应控制）系统辨识与自适应控制 （8 8）先进控制技术）先进控制技术1.4 1.4 计算机控制系统的发展概况和趋势计算机控制系统的发展概况和趋势 1.4.2 1.4.2 计算机控制系统的发展趋势计算机控制系统的发展趋势 1.1.推广应用成熟的先进技术推广应用成熟的先进技术 （1 1）普及应用可编程序控制器（）普及应用可编程序控制器（PLCPLC）（2 2）广泛使用智能调节器）广泛使用智能调节器 （3 3）采用新型的）采用新型的DCSDCS和和FCSFCS 2.2.大力研究和发展先进

14、控制技术大力研究和发展先进控制技术 模糊控制技术、神经网络控制技术、专家控制技术、自模糊控制技术、神经网络控制技术、专家控制技术、自适应控制技术、预测控制技术、内模控制技术、分层递阶控适应控制技术、预测控制技术、内模控制技术、分层递阶控制技术、鲁棒控制技术、学习控制技术已成为先进控制的重制技术、鲁棒控制技术、学习控制技术已成为先进控制的重要研究内容。要研究内容。1.4 1.4 计算机控制系统的发展概况和趋势计算机控制系统的发展概况和趋势 3.3.计算机控制系统的发展趋势计算机控制系统的发展趋势 （1 1）控制系统的网络化（有线、无线）控制系统的网络化（有线、无线）（2 2）控制系统的扁平化）控制系统的扁平化 （3 3）控制系统的智能化）控制系统的智能化 （4 4）控制系统的综合化）控制系统的综合化1.4 1.4 计算机控制系统的发展概况和趋势计算机控制系统的发展概况和趋势 1.5 1.5 第一章小节第一章小节n本章主要介绍了计算机控制系统概述、计算机控制系本章主要介绍了计算机控制系统概述、计算机控制系统的典型形式、工业控制机的组成结构及特点、计算统的典型形式、工业控制机的组成结构及特点、计算机控制系统的发展概况和趋势。机控制系统的发展概况和趋势。n本章作业本章作业 P21 P21 习题习题1 1 1,2,3,4 1,2,3,4。1.5 1.5 小节小节 本节课程结束！