机电一体化系统设计第4章微机控制系统的选择及接口设计OK

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1、机电一体化系统设计机电一体化系统设计2024/7/252024/7/252024/7/25本章教学目标及要求本章教学目标及要求重点掌握以下内容：重点掌握以下内容：微机的作用及机电一体化系统对其基本要求；微机的作用及机电一体化系统对其基本要求；微机控制系统的设计问题与设计步骤；微机控制系统的设计问题与设计步骤；微机的系统构成、种类与选用要点；微机的系统构成、种类与选用要点；单片机硬件结构特点及系统配置；单片机硬件结构特点及系统配置；数字显示器及键盘的接口电路；数字显示器及键盘的接口电路；电气控制与电气控制与PLC微机应用系统的微机应用系统的I/O控制及可靠性设计控制及可靠性设计PROTEL软件应

2、用软件应用第四章第四章 微机控制系微机控制系统的的选择及接口及接口设计第四章第四章 微机控制系微机控制系统的的选择及接口及接口设计第一节第一节 微机控制系统设计的一般知识微机控制系统设计的一般知识 第二节第二节 微机控制系统的微机控制系统的设计思路设计思路第三节第三节 微机控制系统的微机控制系统的构成与种类构成与种类 第四节第四节 微机控制系统的微机控制系统的软件与程序设计语言软件与程序设计语言 第五节第五节 微机微机应用领域及其选用要点应用领域及其选用要点第八节第八节 单片机硬件结构特点及其最小应用系统单片机硬件结构特点及其最小应用系统 第九节第九节 数字显示器及键盘的接口电路数字显示器及键

3、盘的接口电路 第十节第十节 微机应用系统输入输出控制可靠性设计微机应用系统输入输出控制可靠性设计 习题与思考与思考题第一节第一节 微机控制系统设计的一般知识微机控制系统设计的一般知识 一、微机部分的作用及机电一体化系统对其基本要求一、微机部分的作用及机电一体化系统对其基本要求1.作用：作用： 将来自传感器的检测信息和外部输入命令进行处理，并按照一定的程序和节奏发出相应的指令控制整个机电一体化系统有目的地运行。它在机电一体化系统中所处的位置见下图。2. 基本要求基本要求（1）适用性，）适用性，系统的性能必须满足生产要求；（2）可靠性，）可靠性，系统能够无故障运行的能力，硬件、软件的容错能力；（3

4、）经济性，）经济性，在满足任务要求前提下，使系统成本尽可能低；（4）可维护性，）可维护性，检测和维修方便；（5）可扩展性，）可扩展性，使系统能在不做大的变动条件下很快适应新的情况。第二节第二节 微机控制系统的微机控制系统的设计思路设计思路不不同同产产品品所所需需要要的的控控制制功功能能、控控制制形形式式和和动动作作控控制制方方式式不不尽尽相相同同。控控制制系系统统的的设设计计是是综综合合运运用用各各种种知知识的过程识的过程。由由于于采采用用微微机机作作为为机机电电一一体体化化系系统统的的控控制制器器，因因此此，其其控控制制系系统统的的设设计计就就是是选选用用微微机机、设设计计接接口口、控控制制

5、形形式式和和动动作作控控制制方方式式的的问问题题。这这不不仅仅需需要要微微机机控控制制理理论论、数数字字电电路路、软软件件设设计计等等方方面面的的知知识识，也也需需要要一定的生活和生产工艺知识。一定的生活和生产工艺知识。通通常常由由机机电电一一体体化化系系统统设设计计人人员员首首先先提提出出总总的的设设计计要求，然后由各专业人员通力协作要求，然后由各专业人员通力协作。二、微机控制系统设计 随着机电一体化系统所需的控制功能、控制形式、控随着机电一体化系统所需的控制功能、控制形式、控制方式的不同和多控制过程日趋复杂，对控制系统的要制方式的不同和多控制过程日趋复杂，对控制系统的要求越来越高。微机控制

6、系统的引用，在许多方面能满足求越来越高。微机控制系统的引用，在许多方面能满足机电一体化控制系统的要求。机电一体化控制系统的要求。 微机控制系统微机控制系统：是将微型计算机作为机电一体化产是将微型计算机作为机电一体化产品的控制器，结合微型计算机的工作原理、接口电路品的控制器，结合微型计算机的工作原理、接口电路（数字和模拟）的设计、相应的控制硬件和软件，以及（数字和模拟）的设计、相应的控制硬件和软件，以及它们之间的匹配，实现对控制对象的有效控制。它们之间的匹配，实现对控制对象的有效控制。 常用的微机控制系统：常用的微机控制系统：专用微机控制系统专用微机控制系统 核心部件为单片机和单板机。核心部件为

7、单片机和单板机。 通用通用微机控制系统微机控制系统 核心部件为可编程控制器和工核心部件为可编程控制器和工业计算机。业计算机。4.2.1 微机控制系统硬件与软件抉择和权衡微机控制系统硬件与软件抉择和权衡 在确定微机控制系统时，应重点考虑几方在确定微机控制系统时，应重点考虑几方面的问题。面的问题。（1）专用专用/ /通用微型计算机的选择通用微型计算机的选择 1）专用控制系统的构成与特点专用控制系统的构成与特点 用于用于大批量生产大批量生产的机电一体化产品。具有的机电一体化产品。具有机械电子有机结合紧凑，由专用机械电子有机结合紧凑，由专用IC芯片、接芯片、接口电路、执行元件、传感器等相互合理匹配口电

8、路、执行元件、传感器等相互合理匹配成专用控制器，成专用控制器，软件采用专用机器代码或语软件采用专用机器代码或语言言，可靠性强，成本低，但适应能力较差。，可靠性强，成本低，但适应能力较差。 2）通用控制系统的构成与特点通用控制系统的构成与特点 构成：控制系统以构成：控制系统以通用微型计算机为核心通用微型计算机为核心，设计，设计专用或选用通用的集成专用或选用通用的集成IC芯片、接口电路、执行元芯片、接口电路、执行元件、传感器，以及相互合理匹配元件，组成具有较件、传感器，以及相互合理匹配元件，组成具有较好通用能力的控制器。好通用能力的控制器。软件采用通用平台软件系统软件采用通用平台软件系统。 特点：

9、具有可靠性高，适应性强，但成本高，应特点：具有可靠性高，适应性强，但成本高，应采取一定的抗干扰措施等特点。采取一定的抗干扰措施等特点。 应用：适用于应用：适用于多品种、中小批量生产多品种、中小批量生产的机电一体的机电一体化产品。化产品。 实质实质上就是上就是通过接口设计和软件编制来使通用微通过接口设计和软件编制来使通用微机专用化的问题机专用化的问题。（2）硬件与软件的权衡硬件与软件的权衡 / /匹配匹配 任何微机控制系统的控制功能，可以由硬件实现，任何微机控制系统的控制功能，可以由硬件实现，也可以由软件实现，也可以由软件实现，两者的合理匹配两者的合理匹配是确定或选用微是确定或选用微机控制系统研

10、究内容之一。机控制系统研究内容之一。 主要依据主要依据经济性、可靠性、适用性经济性、可靠性、适用性等要求来决定。等要求来决定。 主要用主要用通用分离元件通用分离元件组成的控制系统组成的控制系统最好采最好采用用软件软件来实现对机电一体化产品的主要控制功能，接来实现对机电一体化产品的主要控制功能，接口少，易于调整，适应能力强，但成本较高。口少，易于调整，适应能力强，但成本较高。 主要用主要用专用集成元件专用集成元件组成的控制系统组成的控制系统最好选最好选用用硬件硬件实现对机电一体化产品的主要控制功能，具有实现对机电一体化产品的主要控制功能，具有廉价、可靠、处理速度快等特点。如三相步进电机的廉价、可

11、靠、处理速度快等特点。如三相步进电机的硬环分使用硬环分使用CH250集成芯片要好于触发器搭接的环形集成芯片要好于触发器搭接的环形分配器。分配器。 由于工作环境比较恶劣（存在电噪由于工作环境比较恶劣（存在电噪声干扰等），易产生故障。为提高控制声干扰等），易产生故障。为提高控制系统的环境适应能力和抗干扰能力，以系统的环境适应能力和抗干扰能力，以及可靠性，及可靠性，必须采取相应的抗干扰措施必须采取相应的抗干扰措施。（3）应有必要的抗干扰措施）应有必要的抗干扰措施4.2.2 微机控制系统的设计思路微机控制系统的设计思路 （1）确定系统总体控制方案确定系统总体控制方案 总体控制方案确定技术路线总体控制方

12、案确定技术路线 从系统构成上考虑控制方式（开环控制、半闭环控制、从系统构成上考虑控制方式（开环控制、半闭环控制、闭环控制）闭环控制）传感元件选用（含精度）传感元件选用（含精度）选用选用/ /设设计执行元件计执行元件考虑被控制对象特殊控制要求（高可靠考虑被控制对象特殊控制要求（高可靠性、高精度、快速响应特性）性、高精度、快速响应特性）微机在整个控制系统中微机在整个控制系统中的作用的作用（计算、数据处理、直接（计算、数据处理、直接/ /间接控制方式、控制间接控制方式、控制功能、功能、I/OI/O接口、外围设备等）接口、外围设备等）控制系统成本核算。控制系统成本核算。 确定微机控制系统总体控制的初步

13、方案确定微机控制系统总体控制的初步方案 总体方案可行性论证总体方案可行性论证总体方案技术总体方案技术/ /经济评价经济评价总体方案鉴定。总体方案鉴定。 最终确定微机控制系统总体控制方案最终确定微机控制系统总体控制方案（2）确定控制算法确定控制算法 目的在于确定微机控制系统输入目的在于确定微机控制系统输入/ /输出之间的数字和逻输出之间的数字和逻辑数学模型的数学表达方式，为控制系统输出的控制信辑数学模型的数学表达方式，为控制系统输出的控制信号，实现被控制对象的各控制功能、精度、稳定性、可号，实现被控制对象的各控制功能、精度、稳定性、可靠性等要求提高可靠的理论依据。靠性等要求提高可靠的理论依据。

14、常用的控制算法：常用的控制算法： 逐点比较法逐点比较法、数字积分法数字积分法、PIDPID调节控制法调节控制法、最小拍控最小拍控制法制法、最优控制法最优控制法、随机控制法随机控制法、自适用控制法自适用控制法、遗传遗传控制法控制法、模糊控制法模糊控制法、鲁棒控制法鲁棒控制法、神经网络控制法神经网络控制法、专家系统专家系统等。等。 选用何种控制算法，应依据被控制对象的具体要求而选用何种控制算法，应依据被控制对象的具体要求而定，主要包括定，主要包括控制功能、精度、稳定性、可靠性控制功能、精度、稳定性、可靠性等。等。（3）微型计算机选择微型计算机选择 任何微机控制系统中的微型计算机，无论被控制对象的要

15、求任何微机控制系统中的微型计算机，无论被控制对象的要求如何，对微型计算机都有一定最基本要求。如何，对微型计算机都有一定最基本要求。 1）较完善的适时中断系统较完善的适时中断系统微型计算机控制系统必须具有实时控制性能。微型计算机控制系统必须具有实时控制性能。实时控制包实时控制包含两个意思含两个意思：一是系统正常运行时的实时控制能力，如数控机：一是系统正常运行时的实时控制能力，如数控机床的伺服控制；二是在发生故障时紧急处理的能力，这些控制床的伺服控制；二是在发生故障时紧急处理的能力，这些控制要求微机具有较完善的中断系统。要求微机具有较完善的中断系统。 2 2）足够的存储容量（）足够的存储容量（RO

16、MROM、RAMRAM、EPROM EPROM ） 有效保证微机系统软件、应用软件、数据处理工作的正常运行。有效保证微机系统软件、应用软件、数据处理工作的正常运行。 3 3）完善的输入）完善的输入/ /输出通道输出通道 逻辑、数字、模拟通道，以及输入逻辑、数字、模拟通道，以及输入/输出通道接口数。输出通道接口数。 4 4）实时时钟控制）实时时钟控制 作为控制系统实现控制功能的基准。作为控制系统实现控制功能的基准。 5）字长与速度）字长与速度 微处理器的字长定义为并行数据总线的线数。字长直接影响数据精度、寻址能力、指令数目和执行速度。字长短时，指令执行速度就慢，为保证实时控制，就必须选用速度快的

17、机器。同理，字长长时就可选用速度稍慢的机器。6）指令）指令 一般说来，指令条数越多，程序越少越灵活。对于控制系统来说，尤其要求较丰富的逻辑判断指令和外围设备控制指令，通常8位微处理器都具有足够的指令种类和数量。7）类型选择）类型选择根据成本高低、程序编制难易以及扩充I/O接口是否方便等因素，确定是选用单片机、单板机，还是微型计算机系统。（3）微型计算机选择微型计算机选择（4）接口设计）接口设计接口设计包括两个方面的内容包括两个方面的内容：一是扩展接口；二是安排各接口电路输入输出端的信号，选定各信号输入输出时采用何种控制方式。接口扩展方法：接口扩展方法： 选用功能接口板 选用通用接口电路 用集成

18、电路自行设计接口电路输入输出控制方式输入输出控制方式 顺序？查询？中断？DMA？如果要采用程序中断方式，就要考虑中断申请输入、中断优先级排队等问题。若要采用直接存储器存取方式，则要增加直接存储器存取(DMA)控制器作为辅助电路加到接口上。（5）操作控制台设计 微机控制系统为便于人机联系，通常都要设计一个现场操作人员使用的控制台，它一般不使用微机所带的键盘，因为现场操作人员不了解计算机的硬件和软件，假若操作失误可能发生事故，所以一般要单独设计。（6）软件设计）软件设计微机控制系统的软件主要分两大类，即系统软件系统软件和应用软件应用软件。系统软件用户只须了解其大致原理和使用方法就行了。而应用软件都

19、要由用户自行编写，设计方法有两种，即模块化程序和结构化程序。程序模块化设计方法程序模块化设计方法:在进行软件设计时，通常把整个程序分成若干部分，每一部分叫作一个模块。所谓“模块”，实质上就是能完成一定功能、相对独立的程序段。这种程序设计方法就叫作模块程序设计法。 结构化程序设计方法结构化程序设计方法:给程序设计施加了一定的约束，它限定采用规定的结构类型和操作顺序，因此能编写出操作顺序分明、便于查找错误和纠正错误的程序常用的结构有顺序结构、选择结构、循环结构。其特点是程序本身易于用程序框图描述，易于构成模块，操作顺序易于跟踪，便于查找错误和测试。（7）系统调试微机控制系统设计完成以后，要对整个系

20、统进行调试。调试步骤为硬件调试硬件调试 软件调试软件调试 系统系统调试调试。 硬件调试硬件调试包括对元器件的筛选及老化、印制电路板制作、元器件的焊接及试验，安装完毕后要经过连续考机运行；软件调试软件调试主要是指在微机上把各模块分别进行调试，使其正确无误，然后固化在EPROM中；系统联调系统联调主要是指把硬件与软件组合起来，进行模拟实验，正确无误后进行现场试验，直至正常运行为止。第三第三节节微型微型计算机的系算机的系统构成及种构成及种类 1 1微型计算机的系统构成微型计算机的系统构成 人人们们常常用用“微微机机”这这个个术术语语。该该术术语语是是三三个个概概念念的的统统称称，即即微微处处理理机机

21、( (微微处处理理器器) )、微微型计算机、微型计算机系统型计算机、微型计算机系统的统称。的统称。 微微处处理理机机(Microprocessor)(Microprocessor)简简称称CPUCPU。它它是是一一个个大大规规模模集集成成电电路路(LSI)(LSI)器器件件或或超超大大规规模模集集成成电电路路(VLSI)(VLSI)器器件件，器器件件中中有有数数据据通通道道、多多个个寄寄存存器器、控控制制逻逻辑辑和和运运算算逻逻辑辑部部件件，有有的的器器件件还还含含有有时时钟钟电电路路，为为器器件件的的工工作作提提供供定定时时信信号号。控控制制逻逻辑辑可可以以是是组组合合逻逻辑辑，也也可可以以

22、是是微微程程序序的的存存储储逻逻辑辑，可可以以执执行行机机器器语语言言描描述述的的系系统统指指令令，是是完完成成计计算算机机对对信信息息的的处处理理与与控控制制等等的的中央处理功能的器件，并非是完整的计算机。中央处理功能的器件，并非是完整的计算机。 微微型型计计算算机机(Microcomputer)(Microcomputer)简简称称MCMC。它它是是以以微微处处理理机机(CPU)(CPU)为为中中心心，加加上上只只读读存存储储器器(ROM)(ROM)、随随机机存存取取存存储储器器(RAM)(RAM)、输输入入输输出出接接口口电电路路、系系统统总总线线及及其其他他支支持持逻逻辑辑电电路组成的

23、计算机。路组成的计算机。 上述微处理机、微型计算机都是从上述微处理机、微型计算机都是从硬件硬件角度定义的，而计算机的使用离不开软件支角度定义的，而计算机的使用离不开软件支持。一般将持。一般将配有系统软件、外围设备、系统配有系统软件、外围设备、系统总线接口的微型计算机称为微型计算机系统总线接口的微型计算机称为微型计算机系统(Microcomputer system)(Microcomputer system)，简称，简称MCSMCS。 CPU CPU、MCMC与与MCSMCS的关系的关系微型计算机的基本硬件构成微型计算机的基本硬件构成 一般由一般由数据总线、地址总线和控制总线数据总线、地址总线和

24、控制总线相连；主存储相连；主存储器又叫内部存储器，目前这些存储器均是大规模集成电路器又叫内部存储器，目前这些存储器均是大规模集成电路(LSI)(LSI)，主要有，主要有RAMRAM(Random Access Memory)(Random Access Memory)和和ROMROM(Read (Read Only MemoryOnly Memory），通常），通常ROMROM存储固定程序和数据，而输入存储固定程序和数据，而输入输出数据和作业领域的数据由输出数据和作业领域的数据由RAMRAM存储。输入输出装置主存储。输入输出装置主要执行数据和程序的输入输出，以及用于控制时输入检要执行数据和程序

25、的输入输出，以及用于控制时输入检测传感元件的信息和输出控制执行元件的信息。辅助存储测传感元件的信息和输出控制执行元件的信息。辅助存储装置可作为存储器使用；操作面板或键盘也属于输入装置，装置可作为存储器使用；操作面板或键盘也属于输入装置，如下图所示。如下图所示。2 2微型计算机的种类微型计算机的种类 (1)(1)按组装形式分类按组装形式分类 按按组组装装形形式式可可将将微微型型计计算算机机分分为为单单片片机机、单单板板机机和和微机系统微机系统等。等。 1)1)单片机（如下图所示）单片机（如下图所示） 在在一一块块集集成成电电路路芯芯片片(LSI)(LSI)上上装装有有CPUCPU、ROMROM、

26、RAMRAM以以及及输输入入输输出出端端口口电电路路，该该芯芯片片就就称称为为单单片片微微型型计计算算机机( (SCM-Single SCM-Single Chip Chip MicrocomputerMicrocomputer) )简简称称单单片片机机。例例如如IntelIntel公司的公司的MCS48MCS48系列、系列、5151系列、系列、9696系列等。系列等。单单片片机机的的设设计计充充分分考考虑虑了了机机械械的的控控制制需需要要，它它独独有有的的硬硬件件结结构构、指指令令系系统统和和输输入入输输出出(I/O)(I/O)能能力力，提提供供了了有有效效的的控控制制功功能能、故故又又称称

27、为为微微控控制制器器(Microcontroller)(Microcontroller)。同同时时，它它与与通通用用微微处处理理器器一一样样，具具有有很很强强的的运运算算功功能能，因因而而它它不不但但是是一一种种高高效效能能的的过过程程控控制制机机，同同时时也也是是有有效效的的数数据据处处理理机机。随随着着单单片片机机性性能能的的提提高高和和功功能能的的增增强强，使使单单片片机机的的应应用用打打破破了了原原来来认为只能用于简单的小系统的概念。认为只能用于简单的小系统的概念。目目前前，单单片片机机已已广广泛泛应应用用于于家家用用电电器器、机机电电产产品品、仪仪器器仪仪表表、办办公公室室自自动动化

28、化产产品品、机机器器人人等等的的机机电电一一体体化化。上上至至航航天天器器、下下至至儿儿童童玩玩具具，均均是是单单片片机的应用领域。机的应用领域。单片机应用系统：单片机应用系统： 单片机应用系统由硬件和软件组成，硬件是应用系统的基础。软件是在硬件的基础上对其资源进行合理调配和使用，从而完成应用系统所要求的任务。单片机程序设计语言：单片机程序设计语言： 机器语言 汇编语言 高级语言单片机应用系统开发单片机应用系统开发 单片机虽然功能很强，但它却无法独立完成程序录入、查错、改错和程序固化等功能，必需借助于开发工具(仿真器、编程器等)才能实现相关操作。利用独立型仿真器开发：利用独立型仿真器开发： 这

29、种仿真器不需要依赖PC机就能独立完成单片机应用系统的在线仿真，便于在现场对应用软件进行调试和修改。利用非独立型仿真器开发：利用非独立型仿真器开发： 这种开发方式要由PC机和仿真器共同实现。仿真器与PC机之间以串行通讯方式连接，利用PC机配置的组合软件完成开发任务。有些仿真器上还有固化插座，能够将开发调试后的用户程序写入存储器芯片。与前一种相比，这种开发方式在现场参数的修改和调试方面不够方便。不使用仿真器开发：不使用仿真器开发：新型单片机开发系统可以不使用仿真器，而是直接将单片机安装到印刷线路板上，利用PC机完成应用程序的编辑、汇编和模拟运行，最后将目标程序串行下载到单片机应用系统。 将微型计算

30、机的基本体系将微型计算机的基本体系CPUCPU、一定容量的、一定容量的ROMROM和和RAMRAM、输入、输入输出端口输出端口(I/O(I/O电路电路) )以及一些辅助电路分别做成以及一些辅助电路分别做成LSILSI芯片，并芯片，并将它们配置在一块印制电路板上，用电缆线和外部设备直接将它们配置在一块印制电路板上，用电缆线和外部设备直接连接起来，这样的计算机叫做单板微型计算机，简称单板机。连接起来，这样的计算机叫做单板微型计算机，简称单板机。例如例如TP801TP801是以是以8 8位微处理器位微处理器( (如如Z80)Z80)为核心组装的为核心组装的8 8位单板机，位单板机，SDK-86SDK

31、-86是以是以1616位微处理器（位微处理器（Intel8086/8088)Intel8086/8088)为中央处理器为中央处理器组装的组装的1616位单板机。位单板机。 2)单板机单板机在在单单板板机机的的印印制制电电路路板板上上装装有有一一个个十十六六进进制制的的小小键键盘盘和和数数字字显显示示器器,可可完完成成一一些些简简单单的的数数据据处处理理和和编编辑辑功功能能。用用单单板板机机实实现现机机电电产产品品的的机机电电一一体体化化成成本本低低，在在机机械械设设备备的的简简易易数数控控、检检测测设设备备、工工业业机机器器人人的的控控制制等等领领域域中中得得到到广泛应用。广泛应用。 根据需要

32、，将微型计算机、根据需要，将微型计算机、ROMROM、RAMRAM、I/OI/O接口电路、电源等组装在不同的印制接口电路、电源等组装在不同的印制电路板上，然后组装在一个机箱内，再电路板上，然后组装在一个机箱内，再配上键盘、配上键盘、CRTCRT显示器、打印机、硬盘和显示器、打印机、硬盘和软盘驱动器等多种外围设备和足够的系软盘驱动器等多种外围设备和足够的系统软件统软件, ,就构成了一个完整的微机系统。就构成了一个完整的微机系统。如如IBM-PC(IBM-PC(如：如：PP、P P 、PP等等) ) 。由由PC机组成的控制系统可充分利用机组成的控制系统可充分利用PC机原有的系统资源，但由于机原有的

33、系统资源，但由于PC机本来是机本来是用作办公自动化的，所以对操作环境有用作办公自动化的，所以对操作环境有一定的限制，因此，一定的限制，因此，普通普通PC多用于数据多用于数据采集系统或其他环境较好的场合。当用采集系统或其他环境较好的场合。当用在工业现场时，对于各种干扰、振动及在工业现场时，对于各种干扰、振动及环境等要采取防范措施或采用环境等要采取防范措施或采用工业工业PC机机。 3) 3) 微型计算机系统微型计算机系统普通普通PC机：机： 工业工业PC机机为了改进普通PC机在工业环境下的适应性，出现了工业PC机。工业工业PC机是结构经过加固，元器件经过严格筛选、接机是结构经过加固，元器件经过严格

34、筛选、接插件结合部经过强化设计、有良好抗干扰性、工作可靠性并插件结合部经过强化设计、有良好抗干扰性、工作可靠性并保留了普通保留了普通PC机的总线及接口标准以及其他优点的微机机的总线及接口标准以及其他优点的微机。 通常工业PC也配有种类齐全的PC总线接口模板，包括：数字量I/O板，A/D板，D/A板，定时器/计数器板、专用控制板、通信板以及存储器板等，为设计微机系统提供了极大的方便。 用工业PC组成控制系统的过程就是选用或设计相应接口模板，并开发控制软件的过程。 由于工业PC选用的元器件档次较高，结构经过强化处理，所以组成的系统性能也较高，但相应的成本也高，宜用于需进行大量数据处理、可靠性要求高

35、的大型工业控制系统。4)可编控制器PLC可编控制器（PLC）是在继电器逻辑控制系在继电器逻辑控制系统的基础统的基础上，利用微处理器技术发展起来的有逻辑运算、计时/计数、算术运算、模拟量调节、操作显示等功能的新型工业控制器。 它结构简单、编程方便、体积小、抗干扰能力强、运行可靠，可以取代传统的继电器逻辑控制系统、模拟控制系统等，被广泛应广泛应用于工业生产过程控制中用于工业生产过程控制中。 PLC一般使用8位或16位微处理器，大型PLC也有32位微处理器。(2)(2)按微处理机位数分类按微处理机位数分类 按微处理机位数可将微型计算机分为位片、位片、4位、位、8位、位、16位、位、32位和位和64位

36、位等机种。所谓位数是指微处理机并行处位数是指微处理机并行处理的数据位数，即可同时传送数据的总线宽度理的数据位数，即可同时传送数据的总线宽度。 4位机目前多做成单片机。即把微处理机、12KB的ROM、64128KB的RAM、I/O接口做在一个芯片上，主要用于单机控制、仪器仪表、家用电器、游戏机等中。 8位机有单片和多片之分，主要用于控制和计算。 16位机功能更强、性能更好，用于比较复杂的控制系统,可以使小型机微型化。 32位和64位机是比小型机更有竞争力的产品。人们把这些产品称为超级微机。它具有面向高级语言的系统结构，有支持高级调度、调试以及开发系统用的专用指令，大大提高了软件的生产效率。 按用

37、途分类可以将微型计算机分为控制用和数据处理用微型计算机。对单片机来说：可分为通用型和专用型。 通通用用型型单单片片机机，即通常所说的各各种种系系列列的的单单片片机机。它可把开发的资源(如ROM、I/O接口等)全部提供给用户，用户可根据自己应用上的需要来设计接口和编制程序，因此通用型单片机可作为系统或产品的微控制器，适用于各种应用领域。 专专用用单单片片机机或或称称专专用用微微控控制制器器，是专门为某一应用领域或某一特定产品而开发的一类单片机。为满足某一领域应用的特殊要求而开发的单片机，其内部系统结构或指令系统都是特殊设计(甚至内部已固化好程序)。(3)(3)按用途分类按用途分类第四第四节节 微

38、机微机软件与程序件与程序设计语言言 软件是比程序意义更广的一个概念，内含极其丰富。软件是比程序意义更广的一个概念，内含极其丰富。 1)1)程序设计语言程序设计语言 程程序序设设计计语语言言是是编编写写计计算算机机程程序序所所使使用用的的语语言言，是是人人机机对对话话的的工工具具。目目前前使使用用的的程程序序设设计计语语言言大大致致有有三三大大类类，即即“机机器器语语言言”(Machine (Machine Language)Language)、 “汇汇 编编 语语 言言 ”(Assembly (Assembly Language)Language)、 “高高 级级 语语 言言 ”(High (

39、High Level Language)Level Language)。 2)2)操作系统操作系统 所所谓谓操操作作系系统统(OS-Operating (OS-Operating System)System)，就就是是计计算算机机系系统统的的管管理理程程序序库库。它它是是用用于于提提高高计计算算机机利利用用率率、方方便便用用户户使使用用计计算算机机及及提提高高计计算算机机响响应应速速度度而而配配备备的的一一种种软软件件 。操操作作系系统统可可以以看看成成是是用用户户与与计计算算机机的的接接口口，用用户户通通过过它它而而使使用用计计算算机机。它它属属于于在在数数据据处处理理监监控控程程序序控控制

40、制之之下下工工作作的的一一组组基基本本程程序序，或者是用于计算机管理程序操作及处理操作的一组服务程序集合。或者是用于计算机管理程序操作及处理操作的一组服务程序集合。 3)3)程序库程序库 计计算算机机的的可可用用程程序序和和子子程程序序的的集集合合就就是是程程序序库库( (或或软软件件包包) )。目目前前，微微型型计计算算机机积积累累的的程程序序非非常常丰丰富富，而而且且可可以以通通用用。而而在在机机械械控控制制领领域域，由由于于被被控控对对象象( (产产品品) )的的特特殊殊性性较较强强，其其程程序序库库的的形形成成较较难难。但但是是，随随着着微微型型计计算算机机的普及与应用，其应用程序将不

41、断丰富，也将会形成各式各样的程序库。的普及与应用，其应用程序将不断丰富，也将会形成各式各样的程序库。第五第五节节 微机的微机的应用用领域及域及选用要点用要点 微微型型计计算算机机的的基基本本特特点点是是小小型型化化、超超小小型型化化，具具有有一一般般计计算算机机的的信信息息处处 理理、计计测测、控控制制和和记记忆忆功功能能，价价格格低低廉廉，且且可可靠靠性性高高、耗耗电电少少，故故用用微微机构成机电一体化系统机构成机电一体化系统( (或产品或产品) )具有以下效果具有以下效果： 小型化小型化- -应用应用LSILSI技术减少了元件数量，简化了装配，缩小了体积；技术减少了元件数量，简化了装配，缩

42、小了体积； 多功能化多功能化- -利用了微机以信息处理能力、控制能力为代表的智能；利用了微机以信息处理能力、控制能力为代表的智能； 通用性增大通用性增大- -容易用软件更改和扩展设计；容易用软件更改和扩展设计； 提提高高了了可可靠靠性性- -用用LSILSI技技术术减减少少了了元元器器件件、焊焊点点及及接接续续点点数数量量，增增加加了了用用软件进行检测的功能；软件进行检测的功能； 提提高高了了设设计计效效率率- -将将硬硬件件标标准准化化用用软软件件适适应应产产品品规规格格的的变变化化，能能大大大大缩缩短短产品开发周期；产品开发周期； 经经济济效效果果好好- -降降低低了了零零件件费费、装装配

43、配成成本本、电电源源能能耗耗，通通过过硬硬件件标标准准化化易易于于实现大量生产；进一步降低成本；实现大量生产；进一步降低成本； 产品产品( (或系统或系统) )标准化标准化- -硬件易于标准化；硬件易于标准化； 提提高高了了维维修修保保养养性性能能- -产产品品的的标标准准化化使使维维修修保保养养人人员员易易于于掌掌握握维维修修保保养养规规则，易于运用故障自诊断功能。则，易于运用故障自诊断功能。 微机的应用范围十分广泛，如：微机的应用范围十分广泛，如： （1 1）工业控制和机电产品的机电一体化。）工业控制和机电产品的机电一体化。 （2 2）交通与能源设备的机电一体化。）交通与能源设备的机电一体

44、化。 （3 3）家用电器的机电一体化。）家用电器的机电一体化。 （4 4）商用产品机电一体化。）商用产品机电一体化。 （5 5）仪器、仪表机电一体化。）仪器、仪表机电一体化。 （6 6）办公自动化设备的机电一体化。）办公自动化设备的机电一体化。 （7 7）信息处理自动化设备。）信息处理自动化设备。 （8 8）导航与控制。）导航与控制。 1. 应用领域应用领域 不同领域可选用不同品种、不同档次的微机。不同领域可选用不同品种、不同档次的微机。一般的工业控制设备、数控机床、交通与能源管一般的工业控制设备、数控机床、交通与能源管理等可使用理等可使用8位或位或16位微机系统；位微机系统；控制系统与被控对

45、象分离时，可使用单板机、微控制系统与被控对象分离时，可使用单板机、微机系统；机系统；微机装在产品内时微机装在产品内时(如家用电器、计算器等如家用电器、计算器等)可采用可采用4位或位或8位单片机。位单片机。复杂实时控制及过程控制复杂实时控制及过程控制(如智能机器人、导航系如智能机器人、导航系统等统等),主要使用主要使用16位与位与32位微机。位微机。 总之，总之，4位机常用于较简单、规模较小的系统位机常用于较简单、规模较小的系统(或产品或产品)，16位与位与32位机及位机及64位机主要用于较复位机主要用于较复杂的大系统，杂的大系统，8位机则用于中等规模的系统位机则用于中等规模的系统。 2. 选用

46、要点选用要点第八第八节节 单片机的片机的结构特点及其最小构特点及其最小应用系用系统一、单片机概述一、单片机概述 单片微机是单片微型计算机单片微型计算机SCMC（Single Chip Micro Computer）的译名简称，常简称为单片机单片机。由于主要面向控制，也叫微控制器微控制器（Micro-Controller UnitMCU），嵌入到专用系统中就叫嵌入式微控制器嵌入式微控制器（Embedded Microcontroller）它包括中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、中断系统、定时器/计数器、串行口和并行I/O等等。 除了工业控制领域，单片微机在家用电器、电子玩具、

47、通信、高级音响、图形处理、语言设备、机器人、计算机等各个领域迅速发展。目前单片微机的世界年产量已达100亿片，而在中国大陆地区单片微机的年应用量已达6亿片左右。由此可见单片微机的广泛用途和发展前景！ 1970年微型计算机研制成功之后，随着大规模集成电路的发展又出现了单片微机。MCS-51系列单片机：系列单片机：8051单片微机是美国INTEL公司在1980年年推出的MCS-51系列单片微机的第一个成员，MCS是INTEL公司的注册商标。凡INTEL公司生产的以8051为核心单元的其它派生单片微机都可称为MCS-51系列单片机（8位机），有时简称为51系列系列。INTEL公司将MCS51的核心技

48、术授权给了很多其它公司，所以有很多公司在做以8051为核心的单片机，当然，功能或多或少有些改变，以满足不同的需求。 Intel公司的MCS-51单片微机，和以8051为核心单元的世界许多公司生产的单片微机，比如PHILIPS(飞利浦公司) 的83C552及51LPC系列等、SIEMENS(西门子公司) 的SAB80512等、AMD(先进微器件公司) 的8053等、ATMEL（爱特梅尔公司）的89C51等统称为统称为80C51系列单片微机系列单片微机。二、二、MCS-51MCS-51系列单片机的结构特点系列单片机的结构特点 MCS-51MCS-51系系列列单单片片机机包包括括805l805l、8

49、7518751和和80318031三三种种产产品品，其其硬件设计简单灵活。硬件设计简单灵活。 80518051片片内内有有4KB4KB的的ROMROM。用用户户将将已已开开发发好好的的程程序序交交给给芯芯片片制制造造厂厂商商，在在制制造造芯芯片片时时用用掩掩掩掩膜膜膜膜工工工工序序序序将将用用户户程程序序写写入入ROMROM。显显然然用用户户本本身身是是无无法法将将自自己己的的程程序序写写入入80518051芯芯片片的的。程程序序一一经经写写入入片片内内ROMROM，用用户户也也无无法法改改变变程程序序。所所以以80518051用用在在批批量量较大较大(1000(1000片以上片以上) )时，

50、经济上才合算。时，经济上才合算。 87518751片片内内有有4KB4KB的的EPROMEPROM。用用户户可可以以用用高高高高压压压压脉脉脉脉冲冲冲冲将将用用户户程程序序写写入入片片内内EPROMEPROM。所所以以当当用用户户的的程程序序不不长长时时使使用用这这种种芯芯片片可可简简化化电电路路，也也可可以以作作为为开开发发系系统统片片内内8051ROM8051ROM单单片片机机的的代代用用芯芯片片。由由于于EPROMEPROM可可通通过过照照射射紫紫外外光光线线抹抹去去原原有有程程序序进进行行改写，所以这类芯片也可用于程序的开发工作改写，所以这类芯片也可用于程序的开发工作。 8031803

51、1芯芯片片内内无无ROMROM或或EPROMEPROM，使使用用时时必必须须配配置置外外部部的的程程序序存存储储器器EPROMEPROM。如如不不使使用用805l805l或或87518751芯芯片片片片内内的的ROMROM或或EPROMEPROM即即可可将将其其作作为为80318031芯芯片片使使用用。这这三三种种引引脚脚相相容容的的产产品品均均可可寻寻址址64KB64KB的外部程序存储器和的外部程序存储器和64KB64KB的外部数据存储器的外部数据存储器。 数据存储器数据存储器 RAM（Random Access Memory）程序存储器程序存储器 ROM（Read Only Memory）

52、闪速存储器闪速存储器 Flash MemoryEPROM Erazible Programmable ROMEEPROM/E2PROM Electrical Erasable Programmable ROM (如如winbond公司公司W27C系列系列)静态存储器静态存储器 SRAM Static RAM(6管管) 动态存储器动态存储器 DRAM Dynamic RAM(4,3,1管管)按字节寻址：每个字节按字节寻址：每个字节( (8个位个位) )占一个地址占一个地址按位寻址：有的存储器每一个位就有一个地址按位寻址：有的存储器每一个位就有一个地址单片机的存储器紫外线擦除，如紫外线擦除，如27

53、16(2Kx8 位位)、2732(4Kx8位位)、2764(8Kx8 位位)、27128(16Kx8位位)、27256(32Kx8 位位)、27512(64Kx8位位)等等MCS-51单片机基本特性单片机基本特性8 8 位的位的 CPUCPU， 片内有振荡器和时钟电路片内有振荡器和时钟电路, ,工作频率为工作频率为 1 112MHz12MHz片内有片内有 128/256128/256字节字节 RAMRAM片内有片内有 0K/4K/8K0K/4K/8K字节字节 程序存储器程序存储器ROMROM可寻址片外可寻址片外 64K64K字节字节 数据存储器数据存储器RAMRAM可寻址片外可寻址片外 64K

54、64K字节字节 程序存储器程序存储器ROMROM片内片内 21/2621/26个个 特殊功能寄存器（特殊功能寄存器（SFRSFR）4 4个个8 8位位 的并行的并行I/OI/O口（口（PIOPIO）1 1个个 全双工串行口（全双工串行口（SIO/UARTSIO/UART）2/32/3个个1616位位 定时器定时器/ /计数器（计数器（TIMER/COUNTERTIMER/COUNTER）可处理可处理 5/65/6个中断源，两级中断优先级个中断源，两级中断优先级内置内置1 1个布尔处理器和个布尔处理器和1 1个布尔累加器（个布尔累加器（CyCy）MCS-51MCS-51指令集含指令集含 1111

55、11条指令条指令(254(254个代码个代码) )MCS-51内部结构图内部结构图MCS-51MCS-51系列单片机的引脚及功能系列单片机的引脚及功能三三MCS-51系列单片机最小应用系统及其扩展系列单片机最小应用系统及其扩展18051/8751最小应用系统最小应用系统8051/8751是是片片内内有有 ROM/EPROM的的单单片片机机，因因此此，用用这这种种芯芯片片构构成成的的最最小小应应用用系系统统结结构构简简单单，工工作作可靠。可靠。28031最小应用系统最小应用系统8031是 片 内 无程序存储器的单片机芯片，因此，其最小应用系统应在片片外外扩扩展展EPROM。右图为 用 8031外

56、 接程序存储器构成的最小系统。四、四、 MCS-51系列单片机存储空间与系列单片机存储空间与存储器扩展存储器扩展五、五、 MCS-51系列单片机系列单片机I/O扩展扩展 六、实现片选（译码）方法六、实现片选（译码）方法 以上内容请同学们复习所学过的以上内容请同学们复习所学过的单片单片微机原理微机原理相关章节。相关章节。第九第九节节 数字数字显示器及示器及键盘的接口的接口电路路 一、数字显示器的结构及其工作原理一、数字显示器的结构及其工作原理 单单片片机机应应用用系系统统中中，常常使使用用LED(发发光光二二极极管管，Light Emitting Diode )、CRT（阴阴极极射射线线管管Ca

57、thode Ray Tube） 显显 示示 器器 和和 LCD(液液 晶晶 显显 示示 器器 ， Liquid Crystal Display )等等作作为为显显示示器器件件。其其中中LED和和LCD成本低、配置灵活、与单片机接口方便，应用广泛。成本低、配置灵活、与单片机接口方便，应用广泛。 1、LED显示器显示器LED是是由由若若干干个个发发光光二二极极管管组组成成的的。当当发发光光二二极极管管导导通通时时，相相应应的的一一个个点点或或一一个个笔笔划划发发亮亮。控控制制不不同同组组合合的的二二极极管管导导通通，就就能能显显示示出出各各种种字字符符。这这种种笔笔划划式式的的七七段段显显示示器器

58、，能能显示的字符数量少，但控制简单、使用方便。显示的字符数量少，但控制简单、使用方便。 发光二极管的阳极连在一起的称为发光二极管的阳极连在一起的称为共阳极共阳极显示器，阴极显示器，阴极连在一起的称为连在一起的称为共阴极共阴极显示器。显示器。共阳极共阳极共阴极共阴极通常的七段LED显示块中有八个发光二极管，故也称之为八八段段显显示示块块。其中七个发光二极管构成七七笔笔字字形形“8”。一个发光二极管构成小小数数点点。七段显示块与单片机接口非常容易。只要将将一一个个8位位并并行行输输出出口口与与显显示示块块的的发发光光二二极极管管引引脚脚相相连连即可。8位并行输出口输出不同的字节数据即可获得不同的数

59、字或字符。通常将控制发光二极管的8位字节数据称为段段选选码码。共共阳阳极极与与共共阴阴极极的的段段选选码码互互为为补补数数，二者之和为二者之和为FFH。 如： 3FH: 0 0 1 1 1 1 1 1 3 F 7FH： 0 1 1 1 1 1 1 1 7 F 七段七段LED的段选码的段选码 显示器有静态和动态两种方法：（1 1）. . 静态显示静态显示 就是当显示器显示某一个字符时，相应的就是当显示器显示某一个字符时，相应的发光二极管发光二极管恒定恒定地导通或截止。例如七段显地导通或截止。例如七段显示器的示器的a a、b b、c c、d d、e e、f f导通，导通，g g截止，显示截止，显示

60、0 0。这种显示方式每一位都需要一个这种显示方式每一位都需要一个8 8位输出位输出口控制，口控制，三位显示器的接口逻辑如下图所示。三位显示器的接口逻辑如下图所示。静态显示的特点：静态显示的特点：每一位都需要一个每一位都需要一个8位输出口控制位输出口控制，用于显示位数较少（仅一、二位）的场合；较小的电流能得到较高的亮度，可以由8255的输出口直接直接驱动。 （2 2）. . 动态显示动态显示 动态显示就是动态显示就是一位一位地轮流点亮一位一位地轮流点亮各位显示器各位显示器( (扫描扫描) )。对于每对于每一位显示器来说，每隔一段时间点亮一次。显示器的亮度既与导一位显示器来说，每隔一段时间点亮一次

61、。显示器的亮度既与导通电流有关，也和点亮时间与间隔时间的比例有关。调通电流有关，也和点亮时间与间隔时间的比例有关。调整电流和整电流和时间参数，可实现亮度较高较稳定的显示时间参数，可实现亮度较高较稳定的显示；若显示器的位数不大；若显示器的位数不大于于8 8位，位，则控制显示器公共极电位只需一个则控制显示器公共极电位只需一个8 8位并行口位并行口( (称为称为扫描口扫描口或或位选口位选口 ) )。控制各位显示器所显示的字形也需一个共用的控制各位显示器所显示的字形也需一个共用的8 8位口位口( (称为段数据口称为段数据口) )。用于显示位数稍多的场合，需编写扫描程序。用于显示位数稍多的场合，需编写扫

62、描程序。 8 8位共阴极显示器和位共阴极显示器和81558155的接口逻辑如下图所示：的接口逻辑如下图所示：动态扫描程序流程图 2LCD显示器显示器液晶显示器（LCD）是一种功耗极低功耗极低的显示器件，它广泛应用于便携式电子产品中，它不仅省电，而且能够显示大量的信息，如文字、曲线、图形等，其显示界面较之数码管有了质的提高。近年来，液晶显示技术发展很快，LCD显示器已经成为仅次于显像管的第二大显示产业。 LCD显示器由于类型、用途不同，其性能、结构不可能完全相同，但其基本形态和结构却是大同小异。实验一：八段数码管显示 一、实验要求一、实验要求利用实验仪提供的显示电路，动态显示一行数据.二、实验目

63、的二、实验目的了解数码管动态显示的原理。三、实验设备与环境三、实验设备与环境1伟福单片机实验仪2配套PC机及开发系统Lab2000仿真软件四、实验线路及连线四、实验线路及连线位位选通信号通信号 (0x002H) 段段码输出出(0x004H)地址地址总线 实验仪提供了6位8段码LED显示电路，只要按地址输出相应数据，就可实现对显示器的控制。显显示示共共有有6位位，用用动动态态方方式式显显示示。8位段码、6位位码是由两片74LS374输出。位码经MC1413或ULN2003倒相驱动后，选择相应显示位。 实验仪中8位段码输出地址为0X004H，位码输出地址为 0X002H。此处X是由KEY/LED

64、CS 决定，参见地址译码。做键盘和LED实验时，需需将将KEY/LED CS 接接到到相相应应的的地地址址译译码码上上,以以便便用用相相应应的的地地址址来来访访问问。例如，将KEY/LED CS 接到CS0上，则段码地址为08004H，位码地址为08002H。附：地址译码插孔CS008000H08FFFHCS109000H09FFFHCS20A000H0AFFFHCS30B000H0BFFFHCS40C000H0CFFFHCS50D000H0DFFFHCS60E000H0EFFFHCS70F000H0FFFFH附：附：LED电平显示电路电平显示电路实实验验仪仪上上装装有有8只只发发光光二二极极

65、管管及及相相应应驱驱动动电电路路。见见上上图图，L0 L7为为相相应应发发光光二二极极管管驱驱动动信信号号输输入入端端，该该输输入入端端为为高高电电压压电电平平“1”时时发发光光二二极极管管点点亮亮。我我们们可可以以通通过过P1口口对对其其直直接接进行控制，点亮或者熄灭发光二极管。进行控制，点亮或者熄灭发光二极管。键盘及及LED显示示电路路 实实验验仪仪的的LED显显示示电电路路和和键键盘盘电电路路如如图图。显显示示控控制制的的位位码码由由74HC374输输出出，经经MC1413反反向向驱驱动动后后，做做LED的的位位选选通通信信号号。位位选选通通信信号号也也可可做做为为键键盘盘列列扫扫描描码

66、码，键键盘盘扫扫描描的的行行数数据据从从74HC245读读回回，374输输出出的的列列扫扫描描码码经经245读读入入后后，用用来来判判断断是是否否有有键键被被按按下下，以以及及按按下下的的是是什什么么键键。如如果果没没有有键键按按下下，由由于于上上拉拉电电阻阻的的作作用用，经经245读读回回的的值值为为高高，如如果果有有键键按按下下，374输输出出的的低低电电平平经经过过按按键键被被接接到到245的的端端口口上上，这这样样从从245读读回回的的数数据据就就会会有有低低位位，根根据据374输输出出的的列列信信号号和和245读读回回的的行行信信号号，就就可可以以判判断断哪哪个个键键被被按按下下。L

67、ED显显示示的的段码由另一个段码由另一个74HC374输出。输出。 七段数码管的字型代码表如下表：七段数码管的字型代码表如下表： 显示字形示字形gfedcba段段码001111113fh1000011006h210110115bh310011114fh4110011066h511011016dh611111017dh7000011107h811111117fh911011116fhA111011177hb11111007chC011100139hd10111105ehE111100179hF111000171h附：程序框图二、键盘接口电路二、键盘接口电路 键盘是单片机应用系统的一个重要输入设备

68、，用键盘是单片机应用系统的一个重要输入设备，用于输入数据、干预系统的工作状态；于输入数据、干预系统的工作状态；1按键输入原理按键输入原理 在单片机应用系统中，除了在单片机应用系统中，除了复位按键有专门的复复位按键有专门的复位电路及专一的复位功能位电路及专一的复位功能外，其它按键都是外，其它按键都是以开关以开关状态状态来设置控制功能或输入数据的。当所设置的功来设置控制功能或输入数据的。当所设置的功能键或数字键按下时，计算机应用系统应完成该按能键或数字键按下时，计算机应用系统应完成该按键所设定的功能，键信息输入是与软件结构密切相键所设定的功能，键信息输入是与软件结构密切相关的过程。关的过程。对于一

69、组键或一个键盘，总有一个接口电路与对于一组键或一个键盘，总有一个接口电路与CPU相连。相连。CPU可以采用可以采用查询查询或或中断方式中断方式了解有无了解有无将键输入，并检查是哪一个键按下，将该键号送入将键输入，并检查是哪一个键按下，将该键号送入累加器累加器ACC，然后通过跳转指令转入执行该键的功，然后通过跳转指令转入执行该键的功能程序，执行完后再返回主程序。能程序，执行完后再返回主程序。2单片机上的按键单片机上的按键单片机系统中最常见的是单片机系统中最常见的是触点式开关按键触点式开关按键， 这些按这些按键的连接方式，可分为键的连接方式，可分为独立式独立式按键和按键和行列式行列式键盘。键盘。触

70、点式触点式按键在按下或释放时，由于机械弹性作用的按键在按下或释放时，由于机械弹性作用的影响，通常伴随有一定时间的触点机械抖动，然后影响，通常伴随有一定时间的触点机械抖动，然后其触点才稳定下来。其抖动过程如图所示，抖动时其触点才稳定下来。其抖动过程如图所示，抖动时间的长短与开关的机械特性有关，一般为间的长短与开关的机械特性有关，一般为5 10 ms。在触点抖动期间检测按键的通与断状态，可能导致在触点抖动期间检测按键的通与断状态，可能导致判断出错，即按键一次按下或释放判断出错，即按键一次按下或释放被错误地认为是被错误地认为是多次操作多次操作，这种情况是不允许出现的。，这种情况是不允许出现的。为了克

71、服按键触点机械抖动所致的检测误判，必须为了克服按键触点机械抖动所致的检测误判，必须采取采取去抖动措施去抖动措施。这一点可从硬件、软件两方面予。这一点可从硬件、软件两方面予以考虑。以考虑。在键数较少时，可采用硬件去抖，而当键在键数较少时，可采用硬件去抖，而当键数较多时，采用软件去抖数较多时，采用软件去抖。在在硬件硬件上可采用在键输出端加上可采用在键输出端加R-S触发器触发器(双稳态触发器双稳态触发器)或或单稳态触发器单稳态触发器构成去抖构成去抖动电路。动电路。软软件件上上采采取取的的措措施施是是：在在检检测测到到有有按按键键按按下下时时，执执行行一一个个10ms左左右右（具具体体时时间间应应视视

72、所所使使用用的的按按键键进进行行调调整整）的的延延时时程程序序后后，再再确确认认该该键键电电平平是是否否仍仍保保持持闭闭合合状状态态电电平平，若若仍仍保保持持闭闭合合状状态态电电平平，则则确确认认该该键键处处于于闭闭合合状状态态。同同理理，在在检检测测到到该该键键释释放放后后，也也应应采采用用相相同同的的步步骤骤进进行行确确认认，从从而而可可消消除抖动的影响。除抖动的影响。 3独立式按键当当单单片片机机控控制制系系统统中中只只需需要要几几个个功功能能键键时时，可可采采用用独独立立式式按按键键结结构构。独独立立式式按按键键是是直直接接用用I/O口口线线构构成成单单个个按按键键电电路路，其其特特点

73、点是是每每个个按按键键单单独独占占用用一一根根I/O口线口线，每个按键的工作不会影响其它，每个按键的工作不会影响其它I/O口线的状态。口线的状态。 独独立立式式按按键键电电路路配配置置灵灵活活，软软件件结结构构简简单单，但但每每个个按按键键必必须须占占用用一一根根I/O口口线线，因因此此，在在按按键键较较多多时时，I/O口口线线浪浪费费较较大大，不不宜宜采采用用。独独立立式式按按键键的的典典型型应应用用如如图图所所示示。其其软软件件常常采采用用查查询询式式结结构构。先先逐逐位位查查询询每每根根I/O口口线线的的输输入入状状态态，如如某某一一根根I/O口口线线输输入入为为低低电电平平，则则可可确

74、确认认该该I/O口口线线所所对对应应的的按按键键已已按按下下，然后，再转向该键的功能处理程序。然后，再转向该键的功能处理程序。4、行列式键盘接口电路、行列式键盘接口电路 单单片片机机系系统统中中，若若使使用用按按键键较较多多时时，通通常常采采用用行行列列式式键键盘盘(也也称称为为矩矩阵阵式式键键盘盘)。用用I/O口口线线组组成成行行、列列结结构构，按按键键设设置置在在行行列列的的交交点点上上。例例如如用用22的的行行、列列可可构构成成4个个键键的的键键盘盘，44的的行行列列结结构构可可构构成成16个个键键的的键键盘盘。因因此此，在在按按键键数数量量较较多多时时，可可以以节节省省I/O口线。口线

75、。 1）行列式键盘工作原理）行列式键盘工作原理: 行行列列式式键键盘盘的的按按键键设设置置在在行行、列列线线交交点点上上。行行线线通通过过上上拉拉电电阻阻接接到到+5V上上。当当无无键键按按下下时时，行行线线处处于于高高电电平平状状态态；当当有有键键按按下下时时，行行、列列线线将将导导通通，此此时时，行行线线电电平平将将由由与与此此行行线线相相连连的的列列线线电电平平决决定定。这这是是识识别别按按键键是是否否按按下下的的关关键键。然然而而，行行列列式式键键盘盘中中的的行行线线、列列线线和和多多个个键键相相连连，各各按按键键间间将将相相互互影影响响，因因此此，必必须须将将行行线线、列列线线信信号

76、号配配合合起起来来作作适适当当处处理理，才才能能确确定定有有无无按按键键按下，及按键的位置。按下，及按键的位置。 2） 按键的识别按键的识别:识别按键的方法很多，最常见的方法是识别按键的方法很多，最常见的方法是扫描扫描法法。由列线送入全由列线送入全“0”扫描字、行线读入行扫描字、行线读入行线状态来判断线状态来判断。其方法是：给列线的。其方法是：给列线的所有所有I/O线线均置成低电平，然后将行线电平状态读入均置成低电平，然后将行线电平状态读入累加器累加器A中。如果有键按下，总会有一根行线中。如果有键按下，总会有一根行线电平被拉至低电平，从而使行输入不全为电平被拉至低电平，从而使行输入不全为1。（

77、全扫描，确定行）（全扫描，确定行）键盘中键盘中哪一个键按下哪一个键按下由列线由列线逐列逐列置低电平后，置低电平后，检查行输入状态。方法是：依次给列线送低检查行输入状态。方法是：依次给列线送低电平，然后查所有行线状态，如果全为电平，然后查所有行线状态，如果全为1，则，则所按下之键不在此列。如果不全为所按下之键不在此列。如果不全为1，则所按，则所按下的键必在此列。而且是在与电平为下的键必在此列。而且是在与电平为“0”的的行线相交点上的那个键行线相交点上的那个键。（逐列扫描，确定。（逐列扫描，确定列）列）3） 键盘的编码键盘的编码 例如：例如： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 1

78、 1 1 0 1 1 1 7 7 H D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 1 1 1 1 0 1 1 7 B H 对对于于矩矩阵阵式式键键盘盘，按按键键的的位位置置由由行行号号和和列列号号唯唯一一确确定定，因因此此可可分分别别对对行行号号和和列列号号进进行行二二进进制制编编码码，然然后后将将两两值值合合成成一一个个字字节节，高高4位位是是行行号号，低低4位是列号。位是列号。 4） 键盘扫描方式键盘扫描方式 单片机应用系统中，键盘扫描只是单片机应用系统中，键盘扫描只是CPU工作的一个内工作的一个内容之一。容之一。CPU在忙于各项工作任务时，如何兼顾键盘扫描，在忙于各项工作任务时，

79、如何兼顾键盘扫描，即既保证不失时机地响应键操作，又不过多占用即既保证不失时机地响应键操作，又不过多占用CPU时间。时间。因此，要根据应用系统中因此，要根据应用系统中CPU的忙、闲情况，选择好键盘的忙、闲情况，选择好键盘的工作方式。的工作方式。键盘的工作方式有键盘的工作方式有编程扫描方式编程扫描方式、定时扫描方式和中、定时扫描方式和中断扫描方式三种断扫描方式三种。 a) 编编程程扫扫描描工工作作方方式式: 利利用用CPU在在完完成成其其他他工工作作的的空空闲闲，调调用用键键盘盘扫扫描描子子程程序序，来来响响应应键键输输入入要要求求。在在执执行行键键功功能能程序时，程序时，CPU不再响应键输入要求

80、不再响应键输入要求。 下面以上图下面以上图8155扩展扩展I/O口组成的行列式键盘为例，介口组成的行列式键盘为例，介绍编程扫描工作方式的工作过程与键盘扫描子程序流程。绍编程扫描工作方式的工作过程与键盘扫描子程序流程。在该键盘中，在该键盘中，键值与键号相一致键值与键号相一致，依次排列为，依次排列为031，共，共32个键，由个键，由1个个8位口和位口和1个个4位口组成位口组成48的行列式键盘。在键的行列式键盘。在键盘扫描子程序中完成下述几个功能：盘扫描子程序中完成下述几个功能： （1）判断键盘上有无键按下判断键盘上有无键按下。其方法为：PA口输出全扫描字00H，读PC口状态，PC0PC3为全l，则

81、键盘无键按下，若不全为1，则有键按下。 （2）去键的机械抖动影响去键的机械抖动影响。其方法为，在判断有键按下后，软件延时一段时间再判断键盘状态，如果仍为有键按下状态，则认为有一个确定的键按下，否则按键抖动处理。（3 3） 求求按按下下键键的的键键号号。按按照照行行列列式式键键盘盘工工作作原原理理，在在“8155扩扩展展I/O口口组组成成的的行行列列式式键键盘盘”的的图图中中32个个键键的的键键值值对对应应作作如如下下分分布布(PA、PC口为二进制码，口为二进制码，X为任意值为任意值)：FEXE FDXE FBXE F7XE EFXE DFXE BFXE 7FXE FEXD FDXD FBXD

82、F7XD EFXD DFXD BFXD 7FXD FEXB FDXB FBXB F7XB EFXB DFXB BFXB 7FXB FEX7 FDX7 FBX7 F7X7 EFX7 DFX7 BFX7 7FX7 其相对应的键号如图中所示。这种顺序排列的键号按照其相对应的键号如图中所示。这种顺序排列的键号按照行首键行首键 号与列号相加的办法处理号与列号相加的办法处理，每行的行首键号依次为：，每行的行首键号依次为：0，8，16， 24，列首依列线顺序为，列首依列线顺序为07。在上述键值中，。在上述键值中，从零电平对应的位从零电平对应的位 可以找出行首键号与相应的列号。可以找出行首键号与相应的列号。例

83、例 如：如：FEXE： “0”键键PA7 PA6 PA5 PA4 PA3 PA2 PA1 PA0 1 1 1 1 1 1 1 0PC7 PC6 PC5 PC4 PC3 PC2 PC1 PC0 X 1 1 1 0 FDXE： “1”键键PA7 PA6 PA5 PA4 PA3 PA2 PA1 PA0 1 1 1 1 1 1 0 1PC7 PC6 PC5 PC4 PC3 PC2 PC1 PC0 X 1 1 1 0 （4）键闭合一次仅进键闭合一次仅进行一次功能操作行一次功能操作. 其方其方法为法为:等待键释放以后再等待键释放以后再将键号送入累加器将键号送入累加器A中中。 右图为键扫描子程序框图。编程扫

84、描工作方编程扫描工作方式只有在式只有在CPU空闲时才空闲时才调用键盘扫描子程序调用键盘扫描子程序。因此，在应用系统软件方案设计时，应考虑这种键盘扫描子程序的编程调用应能满足键盘响应要求。b）定时扫描方式）定时扫描方式定定时时扫扫描描方方式式是是每每隔隔一一段段时时间间对对键键盘盘扫扫描描一一次次，它它利利用用单单片片机机内内部部的的定定时时器器产产生生一一定定时时间间（如如10ms）的的定定时时，当当定定时时时时间间到到就就产产生生定定时时器器溢溢出出中中断断。CPU响响应应中中断断后后对对键键盘盘进进行行扫扫描描，并并在在有有键键按按下下时时识识别别出出该该键键，再再执执行行该该键键的的功功

85、能能程程序序。定定时时扫描方式的硬件电路与编程扫描方式相同。扫描方式的硬件电路与编程扫描方式相同。c）中断扫描方式）中断扫描方式采采用用上上述述两两种种键键盘盘扫扫描描方方式式时时，无无论论是是否否按按键键，CPU都都要要定定时时扫扫描描键键盘盘，而而单单片片机机应应用用系系统统工工作作时时，并并非非经经常常需需要要键键盘盘输输入入，因因此此，CPU经经常常处处于于空空扫扫描描状状态态。 为为提提高高CPU工工作作效效率率，可可采采用用中中断断扫扫描描工工作作方方式式。其其工工作作过过程程如如下下：当当无无键键按按下下时时，CPU处处理理自自己己的的工工作作，当当有有键键按按下下时时，产产生生

86、中中断断请请求求，CPU转去执行键盘扫描子程序，并识别键号。转去执行键盘扫描子程序，并识别键号。 三、键盘、显示器的接口电路三、键盘、显示器的接口电路在单片机应用系统中，键盘和显示器往往需同时使用，为在单片机应用系统中，键盘和显示器往往需同时使用，为节省节省I/O口口线线，可将键盘和显示电路做在一起，构成实用的键盘、显示电路。下图是，可将键盘和显示电路做在一起，构成实用的键盘、显示电路。下图是用用8155并行扩展并行扩展I/O口构成的典型的键盘、显示接口电路。口构成的典型的键盘、显示接口电路。 LED显显示示器器采采用用共共阴阴极极数数码码管管。8155的的B口口用用作作数数码码管管段段选选码

87、码输输出出口口；A口口用用作作数数码码管管位位选选码码输输出出口口，同同时时，它它还还用用作作键键盘盘列列选选口口；C口口用用作作键键盘盘行行扫扫描描信信号号输输入入口口。当当其其选选用用4根根口口线线时时，可可构构成成48键键盘盘，选选用用6根根口口线线时时，可可构构成成68键键盘盘。LED采采用用动动态态显显示示软软件件译译码码，键键盘盘采采用用逐逐列列扫扫描描查查询询工工作作方方式式，LED的的驱驱动动采采用用74LS244总总线线驱驱动器。动器。 还可采用专用的键盘、显示器接口的芯片还可采用专用的键盘、显示器接口的芯片Intel 8279。 键盘及及LED显示示电路路 实实验验仪仪的的

88、LED显显示示电电路路和和键键盘盘电电路路如如图图。显显示示控控制制的的位位码码由由74HC374输输出出，经经MC1413反反向向驱驱动动后后，做做LED的的位位选选通通信信号号。位位选选通通信信号号也也可可做做为为键键盘盘列列扫扫描描码码，键键盘盘扫扫描描的的行行数数据据从从74HC245读读回回，374输输出出的的列列扫扫描描码码经经245读读入入后后，用用来来判判断断是是否否有有键键被被按按下下，以以及及按按下下的的是是什什么么键键。如如果果没没有有键键按按下下，由由于于上上拉拉电电阻阻的的作作用用，经经245读读回回的的值值为为高高，如如果果有有键键按按下下，374输输出出的的低低电

89、电平平经经过过按按键键被被接接到到245的的端端口口上上，这这样样从从245读读回回的的数数据据就就会会有有低低位位，根根据据374输输出出的的列列信信号号和和245读读回回的的行行信信号号，就就可可以以判判断断哪哪个个键键被被按按下下。LED显显示示的的段码由另一个段码由另一个74HC374输出。输出。三、键盘、显示器的接口电路三、键盘、显示器的接口电路第十第十节节 微机微机应用系用系统的的输入入输出控制的出控制的可靠性可靠性设计 微机应用系统的输入输出是通过硬件电路和软微机应用系统的输入输出是通过硬件电路和软件共同完成的。件共同完成的。对其硬件电路的要求是对其硬件电路的要求是： 能够可靠地

90、能够可靠地传递控制信息传递控制信息，并能够输入有关运，并能够输入有关运动机构的状态信息；动机构的状态信息； 能够进行相应的能够进行相应的信息转换信息转换，以满足微机对输入，以满足微机对输入输出信息的转换要求，如输出信息的转换要求，如D/AD/A、A/DA/D转换，并行数字转换，并行数字量转换成串行电脉冲、电平的转换与匹配，电量与量转换成串行电脉冲、电平的转换与匹配，电量与非电量之间的转换，弱电与强电的转换以及功率的非电量之间的转换，弱电与强电的转换以及功率的匹配等；匹配等；应具有较强的应具有较强的阻断干扰信号阻断干扰信号进入微机控制系统的进入微机控制系统的能力，以提高系统的可靠性。能力，以提高

91、系统的可靠性。一、光电隔离电路设计一、光电隔离电路设计为为了了防防止止强强电电干干扰扰以以及及其其他他干干扰扰信信号号通通过过I/OI/O控控制制电电路路进进入入计计算算机机，影影响响其其工工作作，通通常常的的办办法法是是首首先先采采用用滤滤波波吸吸收收，抑抑制制干干扰扰信信号号的的产产生生，然然后后采采用用光光电电隔隔离离的的办办法法，使使微微机机与与强强电电部部件件不不共共地地，阻阻断断干干扰扰信信号号的的传传导导。光光电电隔隔离离电电路路主主要要由由光电耦合器的光电转换元件组成，如下图所示光电耦合器的光电转换元件组成，如下图所示. .图图a，控控制制输输出出时时，微微机机输输出出的的控控

92、制制信信号号经经74LS04非非门门反反相后，加到光电耦合器相后，加到光电耦合器G的发光二极管正端。的发光二极管正端。1.当当控控制制信信号号为为高高电电平平时时，经经反反相相后后，加加到到发发光光二二极极管管正正端端的的电电平平为为低低电电平平，因因此此，发发光光二二极极管管不不导导通通，没没有有光光发发出出。这这时时光光敏敏晶晶体体管管截截止止，输输出出信信号号几几乎乎等等于于加在光敏晶体管集电极上的电源电压。加在光敏晶体管集电极上的电源电压。2.当当控控制制信信号号为为低低电电平平时时，发发光光二二极极管管导导通通并并发发光光，光光敏敏晶晶体体管管接接收收发发光光二二极极管管发发出出的的

93、光光而而导导通通，于于是是输输出出端的电平几乎等于零端的电平几乎等于零。图图b，将光电耦合器用于，将光电耦合器用于信息的输入信息的输入。光电隔离电路的主要作用：光电隔离电路的主要作用： （1）可可将将输输入入与与输输出出端端两两部部分分电电路路的的地地线线分分开开，各各自自使使用用一一套套电电源源供供电电。这这样样信信息息通通过过光光电电转转换换，单单向向传传递递，又又由由于于光光电电耦耦合合器器输输入入与与输输出出端端之之间间绝绝缘缘电电阻阻非非常常大大(一一般般为为10111013)，寄寄生生电电容容很很小小(一一般般为为0.52pF)，因因此此，干干扰扰信信号号很很难难从从输输出出端端反

94、馈到输入端，从而起到隔离作用反馈到输入端，从而起到隔离作用。 （2）可以进行电平转换可以进行电平转换。如上图。如上图a所示电路，通所示电路，通过光电耦合器可以很方便地把微机的输出信号变为过光电耦合器可以很方便地把微机的输出信号变为12V。 （3）提提高高驱驱动动能能力力。隔隔离离驱驱动动用用光光电电耦耦合合器器件件，如如达达林林顿顿晶晶体体管管输输出出和和晶晶闸闸管管输输出出型型光光电电耦耦合合器器件件，不不但但具具有有隔隔离离功功能能，而而且且还还具具有有较较强强的的驱驱动动负负载载能能力力。微微机机输输出出信信号号通通过过这这种种光光电电耦耦合合器器件件后后，就就能能直接直接驱动负载。驱动

95、负载。图图a为为普普通通型型信信号号隔隔离离用用光光电电耦耦合合器器件件，以以发发光光二二极极管管为为输输入入端端，光光敏敏晶晶体体 管管 为为 输输 出出 端端 。 这这 种种 器器 件件 用用 在在100kHz以以下下的的频频率率信信号号。如如果果光光敏敏晶晶体体管管的的基基极极有有引引出出线线则则可可用用于于温温度度补偿、检测等。补偿、检测等。图图b为为高高速速型型光光电电耦耦合合器器件件的的结结构构形形式式，与与普普通通型型的的不不同同处处在在于于其其输输出出部部分分采采用用光光敏敏晶晶体体管管和和高高速速开开关关管管组组成成复合结构，具有复合结构，具有较高的响应速度较高的响应速度。图

96、图c为为达达林林顿顿管管输输出出光光电电耦耦合合器器件件，其其输输出出部部分分以以光光敏敏晶晶体体管管和和放放大大晶晶体体管管构构成成达达林林顿顿管管输输出出。具具有有达达林林顿顿晶晶体体管管输输出出的的一一切切特特性性，可可直直接接用用于于驱驱动较动较低频率低频率的负载。的负载。图图d为为晶晶闸闸管管输输出出型型光光电电耦耦合合器器件件。输输出出部部分分为为光光控控晶晶闸闸管管，光光控控晶晶闸闸管管有有单单向向、双双向向两两种种形形式式。这这种种光光电电耦耦合器常用在合器常用在大功率大功率的隔离驱动场合的隔离驱动场合。 2. 2. 光电耦合隔离电路应用光电耦合隔离电路应用 采用光电耦合器可以

97、将采用光电耦合器可以将微机与前向、后向微机与前向、后向通道通道以及其他相关部分切断与电路的联系，以及其他相关部分切断与电路的联系，从而有效地防止干扰信号进入微机，其基本从而有效地防止干扰信号进入微机，其基本配置如下图所示。配置如下图所示。 1.1.弱电转强电电路弱电转强电电路 微微机机应应用用系系统统中中微微机机发发出出的的控控制制信信号号一一般般要要经经过过功功率率放放大后，才能驱动各类执行元件。大后，才能驱动各类执行元件。 二、信息转换电路设计二、信息转换电路设计图图a表示：微机输出的开关量信号通过功率放大后，能表示：微机输出的开关量信号通过功率放大后，能够驱动有关够驱动有关小功率的直流电

98、磁铁小功率的直流电磁铁YA。图图b表示：如果是交流电磁铁，或大功率的直流电磁铁，表示：如果是交流电磁铁，或大功率的直流电磁铁，就需使用就需使用继电器继电器K作进一步的功率放大。作进一步的功率放大。图图c表示：利用继电器表示：利用继电器K也可驱动小功率的交流电动机。也可驱动小功率的交流电动机。图图d表示：对于表示：对于大功率大功率的交流电动机，还需增加的交流电动机，还需增加交流接交流接触器触器C才能驱动。才能驱动。 在在控控制制系系统统中中，应应用用微微机机很很容容易易实实现现数数字字脉脉冲冲的的转转换换工工作作。只只要要CPUCPU定定时时地地向向某某个个I/OI/O端端口口的的某某一一二二进

99、进制制位位输输出出高高低低电电平平相相间间的的逻逻辑辑信信号号，就就可可产产生生一一个个脉脉冲冲序序列列。步步进进电电动动机机控控制制经经常常用用到到数数字字脉脉冲冲转转换换，如如下下图图所所示示的的三三相相步步进进电电动动机机驱驱动动接接口口电电路路。该该电电路路中中电电动动机机的的每每相相驱驱动动电电路路都都单单独独有有光光电电隔隔离离和和放放大大电电路路，并并连连接接到到微微机机并并行行输输出出端端口口的的一一个个二二进进制制位位上上。脉脉冲冲信信号号经经光光隔隔离离电电路路耦耦合合、各各相相放放大大电电路路放放大大后后，控控制制步步进进电电动动机机按照一定方向转动。按照一定方向转动。

100、2. 数字脉冲转换数字脉冲转换下下图图所所示示的的采采用用直直流流伺伺服服电电动动机机的的控控制制回回路路中中，增增加加了了D/AD/A转转换换环环节节。控控制制输输出出时时，微微机机每每次次都都将将运运算算后后得得到到的的以以数数字字形形式式的的控控制制参参数数输输出出到到D/AD/A转转换换电电路路中中进进行行转转换换，转转换换后后的的模模拟拟电电压压信信号号仍仍为为弱弱电电信信号号，还还需需经经过过线线性性功功率率放放大大电电路路放放大大，然然后控制电动机运行。后控制电动机运行。 机机械械系系统统的的位位置置反反馈馈信信号号可可以以是是数数字字量量信信号号，也也可可能能是是模模拟拟量量信

101、信号号，视视测测量量传传感感元元件件不不同同而而异异。若若位位置置反反馈馈量量是是模模拟拟量量, ,则则在在位位置置反反馈馈回回路路中中应应设设置置模模/ /数数(A/D)转转换换装装置置。在在位位置置信信号号进入微机前，完成模数转换工作。进入微机前，完成模数转换工作。3. 数模数模(D/A)、模数、模数(A/D)转换转换 例例如如，开开关关量量的的电电液液转转换换元元件件是是电电液液伺伺服服磁磁阀阀，在在电电液液伺伺服服控控制制电电路路中中，需需要要数数模模（D/AD/A）转转换换后后的的模模拟拟信信号号，而而且且也也要要经经过过适适当当放放大大后后，才才能能驱驱动动电电液液伺伺服服阀阀中中

102、的的电电磁磁元元件件。这这种种控控制制的的流流程程框框图图如下图所示。如下图所示。 4. 电量非电量转换电量非电量转换本章小结本章小结 本章介绍了机电一体化系统的微机控制系统选择及接口设计的有关问题，涉及的内容比较多，包括微机控制系统设计微机控制系统设计的一般知识，包括:（1）微机设计中遇到的一般问题：通用与专用的权衡，软件与硬件的权衡；（2）微机控制系统设计的参考项目；（3）微机的系统构成与种类和微机的选用要点。 重点掌握重点掌握MCS-51系列单片机的结构特点及由系列单片机的结构特点及由单片机构成微机控制系统时的存储器、单片机构成微机控制系统时的存储器、I/O扩展电路扩展电路。（4）数字显

103、示器及键盘的接口电路。重点掌握重点掌握LED显示的原理和行列式键盘的工作原理。显示的原理和行列式键盘的工作原理。4-1 4-1 试说明试说明CPUCPU、MCMC与与MCSMCS之关系。之关系。4-2 4-2 试说明微型计算机的基本特点及选用要点试说明微型计算机的基本特点及选用要点. . 4-3 4-3 在设计微机控制系统中首先会遇到的问题是什么？在设计微机控制系统中首先会遇到的问题是什么？4-4 4-4 从控制的角度得出所选择的微机应能满足哪些要求？从控制的角度得出所选择的微机应能满足哪些要求？4-9 4-9 试说明试说明MCS51MCS51系列单片机的结构特点。系列单片机的结构特点。4-1

104、0 4-10 单片机具有哪些独特优点？单片机具有哪些独特优点？4-11 4-11 常用半导体存储器的种类有哪些？常用半导体存储器的种类有哪些？4-12 4-12 试说明试说明80318031单片机的输入输出及存储器的扩展方法。单片机的输入输出及存储器的扩展方法。4-13 4-13 试说明七段试说明七段LEDLED的组成原理。的组成原理。4-14 4-14 静态显示与动态显示的主要区别有哪些？静态显示与动态显示的主要区别有哪些？4-15 4-15 键盘键值如何确定。键盘键值如何确定。4-16 4-16 微机应用系统微机应用系统I/OI/O控制可靠性设计分析方法是什么？控制可靠性设计分析方法是什么？4-17 4-17 试说明光电耦合器的光电隔离原理。试说明光电耦合器的光电隔离原理。 习题与思考题习题与思考题