微型计算机控制系统及其发展趋势

微型计算机控制技术介绍微型计算机控制技术是一种将微型计算机用于控制和自动化系统的技术。

随着微型计算机技术的不断发展，微型计算机控制技术在工业自动化、控制系统以及各种通用设备中得到了广泛应用。

本文将介绍微型计算机控制技术的概念、应用领域以及其发展趋势，以便更好地了解这项技术。

微型计算机控制技术的概念微型计算机控制技术是指通过使用微型计算机（通常是单片机或嵌入式系统）来实现对控制系统、设备或机器的监控和控制。

它将计算机的高度集成、高速运算和丰富的外设接口与控制工程相结合，使得控制系统更加智能化、精确化和可靠化。

微型计算机控制技术的应用领域微型计算机控制技术在各个领域都有广泛的应用，包括但不限于以下几个领域：工业自动化微型计算机控制技术在工业自动化方面的应用非常广泛。

它可以应用于自动化生产线的控制、机器人的控制、自动化仓储系统的控制等方面。

通过使用微型计算机控制技术，可以提高生产效率、降低成本和人力需求。

智能家居微型计算机控制技术在智能家居领域也有很大的应用。

通过将微型计算机集成到家居控制系统中，可以实现对家居设备的智能控制，如智能灯光控制、智能门锁控制、智能温度控制等。

这样可以提高家居的舒适性、安全性和能源利用效率。

能源管理微型计算机控制技术在能源管理方面也有重要意义。

通过使用微型计算机控制技术，可以对能源的供给和使用进行精确控制，实现能源的高效利用。

例如，在工业生产中，可以通过微型计算机控制技术来控制能源供应和生产设备的协调运行，实现能源的节约和优化。

医疗设备微型计算机控制技术在医疗设备方面也有广泛应用。

通过使用微型计算机控制技术，可以实现对医疗设备的精确控制和监测，提高医疗设备的稳定性和安全性。

例如，心脏起搏器、呼吸机、血压监测仪等医疗设备都可以使用微型计算机控制技术来实现更加精准的操作和监测。

微型计算机控制技术的发展趋势随着科技的不断发展，微型计算机控制技术也在不断进步和发展。

以下是一些微型计算机控制技术的发展趋势：全面集成化未来的微型计算机控制技术将更加注重集成化。

微机控制技术的发展概况及趋势微机控制技术是以微型计算机作为机电一体化的控制器,结合微型计算机的工作原理和接口设计,相应的控制硬件和软件以及它们的配合,实现对控制对象的控制的一门技术。

它的发展离不开自动控制理论和计算机技术的发展,随着科学技术的发展,人们越来越多地用计算机来实现控制系统。

本文从计算机控制系统的发展历史,我国工业控制机及系统的发展应用,计算机控制系统的发展趋势,这几个方面来阐述微机控制技术的发展概况及相关趋势。

计算机控制系统在60年代引入控制领域当时计算机是控制调节器的设定点, 具体的控制则由电子调节器来执行, 这种系统称为计算机监控系统。

在60 年代末期出现了用一台计算机直接控制一个机组或一个车间的控制系统,简称集中控制系统。

这种控制系统即常说的直接数字控制(DDC)系统。

计算机DDC 控制的基本思想是使用一台计算机代替若干个调节控制回路功能。

这个控制系统由于只有一台计算机而且没有分层,所以非常有利于集中控制盒运算的集中处理,并且能得到很好的反映,并且,各个控制规律都可以直接实现。

但是,如果生产过程复杂,则该系统的可靠性就很难保证了。

系统的危险性过于集中, 一旦计算机发生故障, 整个系统就会停顿。

[7]70 年代随着电子技术的飞速发展,随着大规模集成电路的出现和发展, 集散控制系统(DCS)出现,之后在此基础上,随着生产发展的需要而产生了一种更新一代的控制系统,即分布式控制系统。

典型的集散控制系统具有两层网络结构下层负责完成各种现场级的控制任务,上层负责完成各种管理、决策和协调任务。

90年代以来,随着各个学科的发展和交叉融合,随着现代大型工业生产自动化的不断兴起, 利用计算机网络作为控制工具的综合性控制系统,计算机集成系统(CIPS)应运而生。

它紧密依赖于最新发展的计算机技术、网络通信技术和控制技术,并且终将成为未来控制系统的发展趋势。

我国工业控制发展的道路是比较曲折的,20世纪80年代末到90年代初,我国市场上大都是首先引进了成套设备,在引进成套设备的同时相继引进了各种工控系统,来填充国内在这方面的不足,90年代后,在我国一批科学家的带领下,我国逐渐有了自己设计的控制系统和装置,建立自己的实验室,生产出属于自己版权的产品,然后在原有技术的基础上进行二次开发和应用,从1997年开始,大陆本土的IPC厂商开始进入该市场,IPC也随之发展成了中国第二代主流工控机技术。

第一章计算机过程控制系统的应用与开展在石油、化工、冶金、电力、轻工和建材等工业生产中连续的或按一定程序周期进行的生产过程的自动控制称为生产过程自动化。

生产过程自动化是保持生产稳定、降低消耗、降低本钱、改善劳动条件、促进文明生产、保证生产平安和提高劳动生产率的重要手段，是20世纪科学与技术进步的特征，是工业现代化的标志。

但凡采用模拟或数字控制方式对生产过程的某一或某些物理参数进行的自动控制就称为过程控制。

过程控制系统可以分为常规仪表过程控制系统与计算机过程控制系统两大类。

随着工业生产规模走向大型化、复杂化、精细化、批量化，靠仪表控制系统已很难到达生产和管理要求，计算机过程控制系统是近几十年开展起来的以计算机为核心的控制系统。

1.1 计算机过程控制系统的开展回忆世界上第一台电子数字计算机于19461959年世界上第一台过程控制计算机TRW-300回忆工业过程的计算机控制历史，经历了以下几个8寸期：(1)起步时期(20世纪50年代)。

20世纪50年代中期，有人开始研究将计算机用于工业过程控制。

(2)试验时期(20世纪60年代)。

1962年，英国的帝国化学工业公司利用计算机完全代替了原来的模拟控制。

(3)推广时期(20世纪70年代。

随着大规模集成电路(LSI)技术的开展，1972年生产出了微型计算机(mi—erocomputer)。

其最大优点是运算速度快，可靠性高，价格廉价和体积小。

(4)成熟时期(20世纪80年代)。

随着超大规模集成电路(VLSI)技术的飞速开展，使得计算机向着超小型化、软件固定化和控制智能化方向开展。

80年代末，又推出了具有计算机辅助设计(CAD)、专家系统、控N*0管理融为一体的新型集散控制系统。

(5)进一步开展时期(20世纪90年代)。

在计算机控制系统进一步完善应用更加普及，价格不断下降的同时，功能却更加丰富，性能变得更加可靠。

1.2 计算机过程控制系统的分类计算机控制系统的应用领域非常厂泛，计算机可以控制单个电机、阀门，也可以控制管理整个工厂企业；控制方式可以是单回路控制，也可以是复杂的多变量解耦控制、自适应控制、最优控制乃至智能控制。

第一章计算机控制系统概述习题及参考答案1.计算机控制系统的控制过程是怎样的?计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：(1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。

(2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。

(3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。

2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？(1)实时：所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。

(2)“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。

(3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。

3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分的作用是什么？由四部分组成。

图1.1微机控制系统组成框图(1)主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。

主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。

(2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。

过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。

过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。

过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。

第一章计算机控制系统概述§1．1概述随着科学技术的进步，人们越来越多地用计算机来实现控制系统。

近几年来，计算机技术、自动控制技术、检测与传感技术、CRT显示技术、通信与网络技术、微电子技术的高速发展，促进了计算机控制技术水平的提高。

本章主要介绍计算机控制系统及其组成、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。

1．1．1计算机控制技术研究的内容及特点1、研究的内容：主要研究控制理论、计算机技术（软、硬件技术）、网络通信技术、测量技术、信号处理技术等在微机控制中的应用、以及微机的控制方法及其应用。

2、主要的特点：1）理论性强：应用各种控制理论、信号处理理论等2）综合性强：应用有控制理论、计算机硬件技术、编程技术、网络技术、测量技术、信号处理技术、电子技术等3）实践性强：所有设计、计算必须要反复进行实验；在实践中积累了大量的经验方法、经验数据等4）理论与实践相结合5）实用性强6）应用广泛等1．1．2计算机控制技术这门课所应用到的技术：计算机技术、自动控制技术、微电子技术、信息处理技术、检测与传感技术、通信与网络技术、CRT显示技术等等1．1．3计算机控制技术的现状与发展趋势计算机控制技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术，主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分1．1．4目前，计算机控制技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。

一、以工业PC为基础的低成本工业控制自动化将成为主流二、PLC在向微型化、网络化、PC化和开放性方向发展三、面向测控管一体化设计的DCS系统四、控制系统正在向现场总线（FCS）方向发展五、仪器仪表技术在向数字化、智能化、网络化、微型化方向发展六、数控技术向智能化、开放性、网络化、信息化发展七、工业控制网络将向有线和无线相结合方向发展八、工业控制软件正向先进控制方向发展► 1.2. 计算机控制系统的组成► 1.3 计算机控制系统分类► 1.4 计算机控制系统中的计算机► 1.5 微型计算机控制系统的发展趋势§1.2 计算机控制系统的组成★自动控制：在没有人直接参与的情况下，通过控制器使生产过程自动地按照预定的规律运行。

微型计算机控制技术介绍微型计算机控制技术是指利用微型计算机来实现对其他设备、系统或过程的控制。

微型计算机控制技术广泛应用于工业自动化、智能家居、医疗设备以及交通运输等领域。

它能够提高工作效率、降低成本，并且具有灵活性和可靠性的优势。

微型计算机控制系统的组成微型计算机控制系统由硬件和软件两个部分组成。

硬件部分硬件部分是微型计算机控制系统的物理组成部分，主要包括以下几个方面的内容：1.中央处理器单元（CPU）：负责执行计算机程序指令的核心部件。

2.存储器：用于存储程序和数据的设备，包括随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。

3.输入设备：用于接收外部信号和数据，如键盘、鼠标、触摸屏等。

4.输出设备：用于向外部传递信号和数据，如显示器、打印机、音响等。

5.接口电路：将微型计算机和其他设备相连接的电路，实现数据的输入和输出。

6.传感器：用于感知环境和系统状态的器件，如温度传感器、压力传感器等。

7.执行器：用于控制外部设备的执行单元，如电机、阀门、灯光等。

软件部分软件部分是微型计算机控制系统的程序和算法，主要包括以下几个方面的内容：1.操作系统：管理计算机硬件和软件资源的系统软件。

2.应用软件：用于实现具体功能的软件，如工控软件、家庭自动化软件等。

3.程序设计语言：用于编写程序的语言，如C语言、Python等。

4.控制算法：根据需要对输入信号进行处理和分析，生成相应的控制信号。

微型计算机控制技术的应用微型计算机控制技术具有广泛的应用领域，以下是几个常见的应用举例：1.工业自动化：微型计算机控制技术在工业生产过程中起着关键作用，能够实现生产线的自动化控制和监控，提高生产效率和产品质量。

2.智能家居：通过微型计算机控制技术，实现家庭设备的联网和智能化控制，实现远程监控、安全防护和能源管理等功能。

3.医疗设备：微型计算机控制技术可以应用于医疗设备，如手术机器人、呼吸机等，提高医疗质量和患者安全性。

4.交通运输：微型计算机控制技术在交通运输领域有着重要的应用，如交通信号灯控制、智能驾驶等，提高交通效率和安全性。

关于现代计算机控制系统的发展方向研究摘要：本文选取相互结合计算机与自动控制理论的角度进行分析，对于现代计算机控制系统的发展历史进行概括，并且概括所涉及到的关键技术与发展趋势，从而探究现代计算机控制系统的发展方向。

关键词：现代；计算机；控制系统；发展方向；趋势中图分类号：tp3011 当前计算机控制系统发展概况从定义上来看，所谓的计算机控制系统则是有效的结合计算机技术和控制理论所得到的产物，而这一过程处于不断的演变发展当中，也就是从简单的计算机控制系统逐步往多级分布式计算机控制系统进行过渡。

从时间上来看，当结束二战之后，有两件有着深远影响的大事在科学技术领域发生，其中的一件就是出现第一台电子计算机，第二件就是建立起景点控制理论，有效联合起新型与控制，发展计算机控制系统与发展控制论两者之间存在着息息相关的关系。

通过对发展的计算机的硬件进行分析，已经有着四代发展历程，当前已经迈入第五代，而从处理方式进行分析，也经历着批量处理、分时处理、分布式处理这三个阶段，而如今已经迈入到“稠密处理”的新阶段。

而在发展的网络通信技术的背景下，将计算机连成网络，做到高度共享资源的实现，使得在整个网络当中的所有计算机软硬件资源所具备的潜力充分发挥，处理极大数量的信息。

而在这一过程当中，控制理论也相应的经历着经典控制理论、现代控制理论、大理论这三代变化，而且整个控制理论依然处于持续不断的发展过程当中，如今已经正在孕育着新的一代控制理论。

计算机控制系统这是有效结合计算机技术和控制理论，其发展虽然存在着一定的关系与控制理论与计算机技术，可是这首要的是出于现代大型工业自动化生产发展的客观需要所决定，从阶段上来看，计算机控制系统主要可以划分为四大阶段：计算机控制的开创阶段，从时间上是1955至1962年；直接数字控制阶段，从时间上是1962至1967年；小型计算机控制阶段，从时间上是1967至1972年。

在这一阶段当中出现各种类型的小型计算机进行工业控制；微型计算机控制阶段，从时间上1972年到现在，所采用的则是借助于微型计算机从而能够做到大量的各种专用控制器、集散控制系统与分级递阶控制系统制造出来。

未来计算机的发展趋势计算机技术是世界上发展最快的科学技术之一，产品不断升级换代。

当前计算机正朝着巨型化、微型化、智能化、网络化等方向发展，计算机本身的性能越来越优越，应用范围也越来越广泛，从而使计算机成为工作、学习和生活中必不可少的工具。

①计算机技术的发展主要有以下4个特点。

1）多极化如今，个人计算机已席卷全球，但由于计算机应用的不断深入，对巨型机、大型机的需求也稳步增长，巨型、大型、小型、微型机各有自己的应用领域，形成了一种多极化的形势。

如巨型计算机主要应用于天文、气象、地质、核反应、航天飞机和卫星轨道计算等尖端科学技术领域和国防事业领域，它标志一个国家计算机技术的发展水平。

目前运算速度为每秒几百亿次到上万亿次的巨型计算机已经投入运行，并正在研制更高速的巨型机。

2）智能化智能化使计算机具有模拟人的感觉和思维过程的能力，使计算机成为智能计算机。

这也是目前正在研制的新一代计算机要实现的目标。

智能化的研究包括模式识别、图像识别、自然语言的生成和理解、博弈、定理自动证明、自动程序设计、专家系统、学习系统和智能机器人等。

目前，已研制出多种具有人的部分智能的机器人。

3）网络化网络化是计算机发展的又一个重要趋势。

从单机走向联网是计算机应用发展的必然结果。

所谓计算机网络化，是指用现代通信技术和计算机技术把分布在不同地点的计算机互联起来，组成一个规模大、功能强、可以互相通信的网络结构。

网络化的目的是使网络中的软件、硬件和数据等资源能被网络上的用户共享。

目前，大到世界范围的通信网，小到实验室内部的局域网已经很普及，因特网（Internet）已经连接包括我国在内的150多个国家和地区。

由于计算机网络实现了多种资源的共享和处理，提高了资源的使用效率，因而深受广大用户的欢迎，得到了越来越广泛的应用。

4）多媒体多媒体计算机是当前计算机领域中最引人注目的高新技术之一。

多媒体计算机就是利用计算机技术、通信技术和大众传播技术，来综合处理多种媒体信息的计算机。

微型计算机控制技术课后答案及解析习题⼀1，微型计算机控制系统的硬件由哪⼏部分组成？各部分的作⽤是什么？答：CPU，接⼝电路及外部设备组成。

CPU，这是微型计算机控制系统的核⼼，通过接⼝它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进⾏实时检测及处理。

接⼝电路，微机和⽣产对象之间进⾏信息交换的桥梁和纽带。

外部设备：这是实现微机和外界进⾏信息交换的设备2，微型计算机控制系统软件有什么作⽤？说出各部分软件的作⽤。

答：软件是指能够完成各种功能的计算机程序的总和。

整个计算机系统的动作，都是在软件的指挥下协调进⾏的，因此说软件是微机系统的中枢神经。

就功能来分，软件可分为系统软件、应⽤软件1)系统软件：它是由计算机设计者提供的专门⽤来使⽤和管理计算机的程序。

对⽤户来说，系统软件只是作为开发应⽤软件的⼯具，是不需要⾃⼰设计的。

2)应⽤软件:它是⾯向⽤户本⾝的程序，即指由⽤户根据要解决的实际问题⽽编写的各种程序。

3，常⽤⼯业控制机有⼏种？它们各有什么⽤途？4，操作指导、DDC和SCC系统⼯作原理如何？它们之间有何区别和联系？答：(1)操作指导控制系统：在操作指导控制系统中，计算机的输出不直接作⽤于⽣产对象，属于开环控制结构。

计算机根据数学模型、控制算法对检测到的⽣产过程参数进⾏处理，计算出各控制量应有的较合适或最优的数值，供操作员参考，这时计算机就起到了操作指导的作⽤。

(2)直接数字控制系统(DDC系统)：DDC(Direct Digital Control)系统就是通过检测元件对⼀个或多个被控参数进⾏巡回检测，经输⼊通道送给微机，微机将检测结果与设定值进⾏⽐较，再进⾏控制运算，然后通过输出通道控制执⾏机构，使系统的被控参数达到预定的要求。

DDC系统是闭环系统，是微机在⼯业⽣产过程中最普遍的⼀种应⽤形式。

(3)计算机监督控制系统(SCC系统)：SCC(Supervisory Computer Control)系统⽐DDC 系统更接近⽣产变化的实际情况，因为在DDC系统中计算机只是代替模拟调节器进⾏控制，系统不能运⾏在最佳状态，⽽SCC系统不仅可以进⾏给定值控制，并且还可以进⾏顺序控制、最优控制以及⾃适应控制等SCC是操作指导控制系统和DDC系统的综合与发展。