第4章 机电一体化系统的微机控制系统的选择与的设计.ppt

第4章 机电一体化系统的微机控制系统的选择与设计 4.1 微机控制系统 4.3 CPU的扩展接口及相关芯片 4.4 MCS-51的特点、系统构成 4.5 数字显示器及键盘的接口电路 4.6 微机应用系统的输入/输出控制的可靠性设计 4.8常用检测传感器的性能特点、选用及其微机接口 4.1 微机控制系统 4.1.1 微机控制系统专用与通用、硬件与软件的抉择和权衡 1、主要遇到的问题： A 专用与通用的抉择： 专用控制系统适合于大批量生产的机电一体化系统；对于多品种、中小批量生产的机电一体化产品，采用通用控制系统比较合理。 B 硬件与软件的权衡 在用分立元件组成硬件的情况下，就可考虑是否采用软件，能采用通用的LSI芯片来组成所需的电路的情况下，则最好采用硬件；这是因为与采用分立元件组成的电路相比，采用软件不需要焊接，且易于修改，所以采用软件更为可靠，而在得用LSI芯片组成电路时，不公价廉，而且可靠性高，处理速度快，因而在此条件下，采用硬件更为有利。 4、系统的总体设计 a 接口设计：一是扩展接口，二是安排通过各接口电路输入输出端的输入输出信号，选定各信号输入输出时采用何种控制方式。 b通道设计：开关量、模拟量和数字量 c擦作控制台设计 5、软件设计：模块化设计、结构化设计 6、系统调试： 2、微型计算机的种类： 按组装形式分： a 单片机： b单板机： c 微型计算机系统： 选用要点： 4位机常用于较简单、规模较小的系统，16位或32位及64位机主要用于较复杂的大系统，8位机则用于中等规模的系统。 另外，对于一般的工业控制设备及机电产品、汽车机电一体化控制、智能仪表、计算机外设控制、磅秤自动化、交通与能源管理等多采用8位机。 4.3 CPU的扩展接口及相关芯片 1、输入输出接口： 在机电一体化系统中，微机与外部设备、执行元件和检测传感器之间都需要有I/O通道，以便交换信息。I/O接口应包括I/O接口硬件电路和软件两方面的内容。 I/O接口硬件电路主要由地址译码、I/O读写译码接口芯片（如数据缓冲器和数据锁存器）组成。 通用I/O扩展接口芯片主要有Intel的PPI8255、8155等。 a PPI8255芯片使用简介。（Programmable Peripheral Interface）8255芯片可按照程序指定进行数据输入输出的三个独立的端口A、B、C，每个端口都是8位。 通常，A或B为输入、输出数据端口，C为控制或状态信息端口，它在状态字控制下，可分为两个4位的端口，每个端口均有锁存器，分别与A或B配合使用，可作为控制信号输出或状态信号输入端口。 8255芯片的工作方式是通过CPU的控制字来指定的。在其内有控制寄存器，接受来自CPU输出的控制字，端口C是按照控制字来实现每一位的“复位”与“置位”控制的。 b I/O寻址方法。选择I/O端口的方法就是I/O寻址方法，I/O地址是输入端口或输出端口的地址总称，这些地址是用十六进制数表示的。 使用8255的输入输出端口时，首先要通过初始化程序来规定A、B、C各个端口是输入口还是输出口，这种规定是通过将8位控制字代码写入控制寄存器来选择8255的动作状态的，8255的工作状态有三种，即0、1和2状态。 0状态为基本的输入输出方式，可将A、B、C高4位和C低4位分别作为输入或输出使用，如下表所示，通过不同的控制字可选择不同的输入输出端口。 1状态时为选通控制信号，状态信号的I/O方式，端口A和端口B用于输入或输出，而端口A的动作状态由端口C（高4位）控制，端口B组的动作状态由端口C（低声下气位）控制。 2状态时为双向选通输入输出方式，只能使用端口A，就是说端口A由端口C控制。 上述最常用的是0工作状态。 c 实现片选的方法。 逻辑电路法：只使用于只有1个或2个8255的场合，如下图 译码器法：当同时使用几个8255时，用逻辑电路法选片使电路过于复杂，此时可使用译码器来选片，如图4-20所示。 2、8155芯片使用简介 与8255相比，8155功能更强，它除了能提供并行接口，还能提供RAM存储器的定时/计数器。 8155芯片具有三个可编程I/O口，其中A口和B口为8位，C口为6位，此外还有256个单元的RAM和一个14位计数结构的定时器/计数器。 单片机与8155的地址、命令、