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1、复习复习执行元件执行元件执行元件的执行元件的种类和特点种类和特点电气式电气式液压式液压式气压式气压式其他其他对执行元件的对执行元件的根本要求根本要求4点点电气式电气式动力用电动机动力用电动机控制用电动机控制用电动机步步进进电电机机直直流流伺伺服服电电机机交交流流伺伺服服电电机机精选课件本次课的任务本次课的任务n机电一体化中的计算机机电一体化中的计算机机电一体化中的计算机电一体化中的计算机与通用的计算机之机与通用的计算机之间有何区别？间有何区别？什么样的计算机什么样的计算机在机电一体化中在机电一体化中应用？应用？单单片片机机工工控控机机PLCn特点和应用特点和应用精选课件第四章第四章 微机的控制
2、系统及接口微机的控制系统及接口(3)(3)从运行环境来看从运行环境来看，通用微型机在实验室环境使用，而机电一体化系统中的计算机，通用微型机在实验室环境使用，而机电一体化系统中的计算机一般要运行在生产现场，其运行环境要恶劣得多。一般要运行在生产现场，其运行环境要恶劣得多。4.1：概述：概述计算机的特点是具有存储记忆功能和极强的信息处理能力，它与检测传感装置相结计算机的特点是具有存储记忆功能和极强的信息处理能力，它与检测传感装置相结合，能根据给定的指令和机器的实际运行状态，去控制执行机构完成预定的工作。合，能根据给定的指令和机器的实际运行状态，去控制执行机构完成预定的工作。增强了机电一体化系统的功
3、能，提高了机电一体化系统的柔性和可靠性，使机电一增强了机电一体化系统的功能，提高了机电一体化系统的柔性和可靠性，使机电一体化系统具有了一定的智能。体化系统具有了一定的智能。机电一体化系统中使用的计算机跟通用微型机的区别：机电一体化系统中使用的计算机跟通用微型机的区别：n(1)从信息输入和输出看从信息输入和输出看，它的输入信号和输出信号的处理要比通用微型机复杂得，它的输入信号和输出信号的处理要比通用微型机复杂得多，因为输入机电一体化系统中计算机的大量数据来自各种类型的传感器、开关和多，因为输入机电一体化系统中计算机的大量数据来自各种类型的传感器、开关和按钮等，输出信号还要送到分布在各处的执行机构
4、上去。按钮等，输出信号还要送到分布在各处的执行机构上去。(2)从数据在计算机内的运行来看从数据在计算机内的运行来看，机电一体化系统中计算机的运算数据要简单得，机电一体化系统中计算机的运算数据要简单得多，通常只有逻辑运算和简单的数学运算；而通用微型机常用于复杂的科学计算和多，通常只有逻辑运算和简单的数学运算；而通用微型机常用于复杂的科学计算和管理，其数据运算和处理要复杂得多。管理，其数据运算和处理要复杂得多。精选课件机电一体化系统中的计算机必须具备以下特征；机电一体化系统中的计算机必须具备以下特征；具有很强的控制功能；具有很强的控制功能；具有丰富的具有丰富的IO接口；接口；运行速度快，能适应实时
5、控制的需要；运行速度快，能适应实时控制的需要；抗干扰能力强，耐环境能力强。抗干扰能力强，耐环境能力强。满足这些要求的计算机主要有满足这些要求的计算机主要有单片机单片机、工业工业控制机控制机和和可编程控制器可编程控制器等。等。精选课件4.2 单片机单片机(4.12)单片机单片机精选课件 一、单片机的结构特点一、单片机的结构特点1、在系统结构上采用哈佛型程序存储与数据存储、在系统结构上采用哈佛型程序存储与数据存储别离；别离；2、极强的布尔处理能力位寻址功能，算术和逻辑、极强的布尔处理能力位寻址功能，算术和逻辑运算；运算；3、具有较齐全的输入输出接口及实时中断功能并、具有较齐全的输入输出接口及实时中
6、断功能并行、串行、定时计数；行、串行、定时计数；A/D或或DA。4、配有实时控制的特殊电路、配有实时控制的特殊电路 但是，存储容量很小，在系统内部，缺乏监控程但是，存储容量很小，在系统内部，缺乏监控程序或管理软件。序或管理软件。精选课件二、常用单片机及其性能二、常用单片机及其性能n典型常用的单片机有：典型常用的单片机有：n1、Intel公司的公司的MCS51、MCS96、MCS48系列；系列；n2、Philips公司的公司的51系列；系列；n3、Motorola公司的公司的MC68HC05系列；系列；n4、Zilog公司的公司的Z8系列；系列；精选课件 三、单片机的系统扩展三、单片机的系统扩展
7、n扩展的方法可以用单片机专用的扩展芯片，也可用其扩展的方法可以用单片机专用的扩展芯片，也可用其它它8 8位位CPUCPU的外围芯片来扩展。的外围芯片来扩展。n1 1ROMROM的扩展的扩展n程序存储器的扩展通常用程序存储器的扩展通常用EPROMEPROM或或EEPR0MEEPR0M芯片。使用芯片。使用一片扩展时，一片扩展时，ROMROM的片选信号可直接接片选电平，而使的片选信号可直接接片选电平，而使用多片用多片ROMROM芯片扩展时，可用线选法或地址译码法接片芯片扩展时，可用线选法或地址译码法接片选信号。常用的选信号。常用的EPROMEPROM芯片有芯片有2716(2KB)2716(2KB)、
8、2732(4KB)2732(4KB)、2764(8KB)2764(8KB)、27128(16KB)27128(16KB)、27256(32KB)27256(32KB)、27512(64KB)27512(64KB)。由于单片机是用。由于单片机是用P0P0口分时输出低口分时输出低8 8位地位地址和数据，所以为了把地址信息别离出来保存，为外址和数据，所以为了把地址信息别离出来保存，为外部存储器提供低部存储器提供低8 8位地址信息，一般须外加地址锁存器，位地址信息，一般须外加地址锁存器，如如74LS37374LS373。精选课件2 2RAMRAM的扩展的扩展n单片机内部具有单片机内部具有128B128
9、B的的RAM(8052RAM(8052等有等有256B)256B)，它们，它们可作为工作存放器、堆栈和数据缓冲器等，可作为工作存放器、堆栈和数据缓冲器等，CPUCPU对对内部内部RAMRAM有丰富的操作指令，因此应充分利用这些有丰富的操作指令，因此应充分利用这些资源。但在有些应用系统中，片内资源。但在有些应用系统中，片内RAMRAM不够用，需不够用，需扩展扩展RAMRAM容量。容量。n最常用的是静态随机存储器最常用的是静态随机存储器6116(2KB)6116(2KB)和和6264(8KB)6264(8KB)。精选课件3 3并行并行I IO O口的扩展口的扩展nMCSMCS一一5151系列单片机
10、虽然有四个系列单片机虽然有四个I IO O口，但真正供口，但真正供用户使用的只有用户使用的只有P1P1口和局部口和局部P3P3口。如果单片机不口。如果单片机不需扩展的话，四个口均可供用户使用。需扩展的话，四个口均可供用户使用。n供作扩展供作扩展I IO O口的芯片有：通用的口的芯片有：通用的I IO O接口芯片接口芯片和和TTLTTL、CMOSCMOS类的锁存器、缓冲器等。扩展并行类的锁存器、缓冲器等。扩展并行I I0 0口的方法有总线扩展法和串行口扩展法：口的方法有总线扩展法和串行口扩展法：n总线扩展法就是把扩展的总线扩展法就是把扩展的I IO O口引脚直接与单片口引脚直接与单片机的总线相连
11、，选片信号与片外机的总线相连，选片信号与片外RAMRAM统一编址；统一编址；n串行口扩展法就是单片机串行口工作于方式串行口扩展法就是单片机串行口工作于方式0 0状态状态下提供的下提供的I IO O扩展功能，把单片机串行输入输扩展功能，把单片机串行输入输出的出的8 8位数据，转换为与位数据，转换为与CPUCPU并行输入输出。并行输入输出。精选课件四、单片机的应用四、单片机的应用n按照单片机的特点，单片机的应用可分为按照单片机的特点，单片机的应用可分为单机应用和多机应用单机应用和多机应用。n1 1单机应用单机应用n在一个应用系统中，只使用一个单片机，这是目前应用最多的方式。在一个应用系统中，只使用
12、一个单片机，这是目前应用最多的方式。单机应用的主要领域有：单机应用的主要领域有：n(1)(1)智能产品智能产品n(2)(2)智能仪表智能仪表n(3)(3)测控系统测控系统n(4)(4)数控系统控制器数控系统控制器n(5)(5)智能接口智能接口n2 2多机应用多机应用n单片机的多机应用系统可分为单片机的多机应用系统可分为弥散系统弥散系统、并行多机处理系统并行多机处理系统以及以及局局部网络系统部网络系统。n(1)(1)多机弥散系统满足外围功能要求；多机弥散系统满足外围功能要求；n 任意环节上设置单片机子系统；任意环节上设置单片机子系统；n(2)(2)并行多机控制系统并行多机控制系统 解决快速性要求
13、；解决快速性要求；n(3)(3)局部网络系统分布式控制；局部网络系统分布式控制；精选课件4.3 工业控制计算机工业控制计算机n工业控制计算机工业控制计算机(简称工控机简称工控机)是在工业环境中使用的以电子是在工业环境中使用的以电子计算机为核心的计算机为核心的测量和控制系统测量和控制系统。它的作用是处理来自检测。它的作用是处理来自检测与传感装置的输入信息，并把处理结果输出到执行机构，从与传感装置的输入信息，并把处理结果输出到执行机构，从而控制生产过程，同时可对生产过程进行监督和管理。而控制生产过程，同时可对生产过程进行监督和管理。n一、总线式工控机的结构和特点一、总线式工控机的结构和特点n总线式
14、工控机是依赖某种标准总线，按总线式工控机是依赖某种标准总线，按工业化标准设计，由包括主机在内的各工业化标准设计，由包括主机在内的各种种I/O接口功能模块而组成的计算机。接口功能模块而组成的计算机。其典型结构如下图。其典型结构如下图。n特点是：取消了计算机系统母板；采用特点是：取消了计算机系统母板；采用开放式总线结构；各种开放式总线结构；各种I/O功能模板可功能模板可直接插在总线槽上；选用工业化电源；直接插在总线槽上；选用工业化电源；可按控制系统的要求配置相应的模板；可按控制系统的要求配置相应的模板；便于实现最小系统。便于实现最小系统。精选课件二、二、STD总线概述总线概述nSTDSTD总线总线
15、(StandardBus)(StandardBus)是一个通用工业控制的是一个通用工业控制的8 8位微型机总位微型机总线，它定义了线，它定义了8 8位微处理器总线标准，可容纳各种位微处理器总线标准，可容纳各种8 8位通用微处位通用微处理器。理器。1616位微处理器出现后，为了仍能使用位微处理器出现后，为了仍能使用STDSTD总线，采用周总线，采用周期窃取和总线复用技术来扩充数据线和地址线。所以，期窃取和总线复用技术来扩充数据线和地址线。所以，STDSTD总总线是线是8 8位位1616位兼容的总线，可容纳的位兼容的总线，可容纳的1616位微处理器。为了能位微处理器。为了能和和3232位微处理器兼
16、容，近年来又定义了位微处理器兼容，近年来又定义了STD32STD32总线标准，与原总线标准，与原来的来的8 8位总线的位总线的I/OI/O模板兼容。模板兼容。nSTDSTD总线是总线是5656条信号的并行底扳总线，共分条信号的并行底扳总线，共分5 5个功能组。分别个功能组。分别是：是：n逻辑电源线：逻辑电源线：6 6根，引脚根，引脚1616；n数据总线；数据总线；8 8根双向，引脚根双向，引脚714714；n地址总线；地址总线；1616根，引脚根，引脚15301530；n控制总线：控制总线：2222根，引脚根，引脚31523152；n辅助电源线：辅助电源线：4 4根，引脚根，引脚53565356。精选课件STDSTD总线主要引脚说明总线主要引脚说明:n(1)(1)两组电源线两组电源线 这些电源线分别为模拟电路和数字电路这些电源线分别为模拟电路和数字电路提供电源。提供电源。l l和和2 2号脚为号脚为+5V+5V，3 3和和4 4脚为脚为+5V+5V的地。的地。5 5和和6 6脚为脚为负电源线，为某些动态负电源线，为某些动态RAMRAM使用。当使用。当5 5脚作为后备电池供电脚作为后备电
