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第3章：机电一体化技术与系统中微型计算机控制系统及接口设计 3.1 控制系统的一般设计思路3.1.1专用与通用、硬件与软件的权衡与抉择1. 专用与通用的抉择 专用控制系统：适合于大批量生产的而且较成熟的机电一体化产品。
通用控制系统：适合还在不断改进，结构还不十分稳定的产品。
2. 硬件与软件的权衡根据经济性和可靠性的标准权衡决定。
例：分立元件组成硬件------软件 利用LSI 芯片组成电路-----软件3.1.2 控制系统的一般设计思路 设计步骤为：确定系统整体控制方案；确定控制算法；选用微型计算机；系统总体设计；软件设计等。
1、确定系统整体控制方案（1）应了解被控对象的控制要求，构思控制系统的整体方案。
（2）考虑执行元件采用何种方式。
（3）要考虑是否有特殊控制要求。
（4）考虑微机在整个控制系统中的作用，是设定计算、直接控制还是数据处理，微机应承担哪些任务，为完成这些任务，微机应具备哪些功能，需要哪些输入/输出通道、配备哪些外围设备。
（5）应初步估算其成本。
2、确定控制算法建立该系统的数学模型，确定其控制算法。
数学模型：就是系统动态特性的数学表达式。
它反映了系统输入、内部状态和输出之间的数量和逻辑关系。
控制算法：所谓计算机控制，就是按照规定的控制算法进行控制，因此，控制算法的正确与否直接影响控制系统的品质，甚至决定整个系统的成败。
例如：机床控制中常使用的逐点比较法的控制算法和数字积分法的控制算法；直线算法：a a xy yx F -= 或K x y T T ee Y X==∆∆ 圆弧算法：222R Y X F i i i -+= 或yxT T Y X =∆∆ 直接数字控制系统中常用的PID 调节的控制算法；位置数字伺服系统中常用的实现最少拍控制的控制算法；另外，还有各种最优控制的控制算法、随机控制和自适应控制的控制算法。
3、选择微型计算机 （1）较完善的中断系统 （2）足够的存储容量（3）完备的输入／输出通道和实时时钟（4）特殊要求：字长、速度、指令4、系统总体设计设计中主要考虑硬件与软件功能的分配与协调、接口设计、通道设计、操作控制台设计、可靠性设计等问题。
微控制器系统的设计与开发第一章：微控制器系统的基础知识1.1 微控制器的概念和分类微控制器是一种集成了微处理器、存储器、输入/输出接口和时钟系统等功能的单芯片微型计算机系统，常用于嵌入式系统中。
根据微控制器的不同特点和应用领域，可将其分类为通用微控制器和专用微控制器。
1.2 微控制器的基本构成微控制器由CPU、存储器、输入/输出接口以及时钟系统等部分组成，其中CPU是微控制器的中央处理单元，负责指令的执行和数据的运算；存储器用于存储程序代码和数据；输入/输出接口用于与外部设备进行通讯；时钟系统用于提供时钟信号和计时。
1.3 微控制器的工作原理微控制器将存储器中的程序代码和数据导入CPU中进行处理，然后将结果通过输入/输出接口传输给外部设备。
时钟系统负责提供CPU工作时的基本时钟信号，并控制各种定时器、计数器等运行。
第二章：微控制器系统的软件开发2.1 程序设计环境微控制器的程序设计环境包括开发系统、编译器、调试器等工具。
常用的开发系统有Keil、IAR等，编译器为CCS、AVR Studio等，调试器为JTAG、ICE等。
2.2 程序设计流程微控制器程序设计流程包括需求分析、程序编写、调试测试和部署上线等过程，其中需求分析是整个程序设计的重要环节，其目的是确定程序的功能、接口、输入输出及其限制等。
2.3 程序设计语言微控制器程序设计语言具有低级别、高效性、硬件控制能力强等特点。
常用的程序设计语言有C、C++、Assembly等，其中C 语言应用最广泛。
第三章：微控制器系统的硬件设计3.1 硬件设计基础微控制器系统硬件设计基础包括电路原理、逻辑设计、数字电路和模拟电路等方面。
电路设计过程中要注意控制信号的处理、电源滤波和抗干扰等问题。
3.2 微控制器系统的板级设计微控制器板级设计是指针对单片机芯片进行硬件电路设计的过程，包括原理图设计、PCB布局和焊接等环节。
关键技术包括模块化设计、可开发性设计、器件选择和布线规划等。
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。
微型计算机系统课程设计日记
上个星期五，是家长视导日的最后一天，妈妈就在这天来。
我还上了一节难忘的微型计算机系统课。
上午最后一节课，我们来到了二楼的微机室上微型计算机系统课。
我兴奋地坐到座位上注册了信息，因为这节课要进行课程设计。
打字可是我的拿手特长，按照老师的指导，我们打开了微型计算机，输入了考号，然后就可以开始进行设计了。
我迅速地进入状态，教室里静悄悄的，只听见键盘的敲击声，同学们互帮互助，纷纷拿出自己的看家本领，我也不甘示弱，提着自己的意见。
课程设计题目温度控制系统设计学院自动化学院专业自动化专业班级姓名指导教师2014年6月24日课程设计任务书题目：温度控制系统设计要求完成的主要任务:被控对象为电炉，采用热阻丝加热，利用大功率可控硅控制器控制热阻丝两端所加的电压大小,来改变流经热阻丝的电流，从而改变电炉炉内的温度。
可控硅控制器输入为0－5伏时对应电炉温度0－300℃，温度传感器测量值对应也为0－5伏，对象的特性为二阶惯性系统,惯性时间常数为T1＝20秒，滞后时间常数为τ＝10秒。
1）设计温度控制系统的计算机硬件系统，画出框图；2）编写积分分离PID算法程序，从键盘接受K p、T i、T d、T及β的值；3）通过数据分析T i改变时对系统超调量的影响.4）撰写设计说明书。
时间安排:6月9日查阅和准备相关技术资料,完成整体方案设计6月10日—6月12日完成硬件设计6月13日-6月15日编写调试程序6月16日-6月17日撰写课程设计说明书6月18日提交课程设计说明书、图纸、电子文档指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日本次课程设计我设计的题目是温度控制系统。
通过专业课程的学习，我将引入计算机，单片机,传感器，以及PID算法来实现电炉温度的自动控制，完成课程设计的任务.计算机的自动控制是机器和仪表的发展趋势,它不仅解放了劳动力，也比以往的人为监控更准确,更及时。
一旦温度发生变化，计算机监控系统可以立即检测到并通过模拟量数字通道传送到计算机。
计算机接收到信号后通过与给定值进行比较后，计算出偏差，再通过PID控制算法给出下一步将要执行的指令。
最后通过模拟量输出通道将指令传送到生产过程，实现机器仪表的智能控制.本次课程设计用到了MATLAB这一软件，通过编写程序，将被控系统离散化。
再通过MATLAB中的simulink 仿真功能，可以看到随着Ki,Kp，Kd改变波形发生的改变,从而可以通过波形直观地看出PID参数对系统动态性能的影响。
第三章机电一体化中微型计算机控制系统及接口设计1.微型计算机控制系统的设计主要是解决选用微机、设计接口、选用控制形式和动作控制方式的问题。
2.在微型计算机控制系统的设计中，首先会遇到的问题是：（1）专用与通用的抉择，（2）硬件与软件的权衡。
3. 微型计算机控制系统的一般设计思路：（1）确定系统整体控制方案，（2）确定控制算法，（3）选择微型计算机，（4）系统总体设计，（5）软件设计，（6）系统调试。
4.确定微型计算机控制系统整体控制方案：（1）从系统构成上考虑是否采用开环控制或闭环控制（闭环控制还考虑采用何种检测元件）；（2）执行元件采用何种方式；（3）考虑系统是否有特殊控制要求及采取的措施是什么？（4）考虑微机在整个控制系统中的作用；（5）初步估算其成本。
5.从控制的角度出发，微型计算机应能满足：（1）较完善的中断系统（2）足够的存储容量（3）完备的I/O通道和实时时钟。
从被控对象角度语言，选择微型计算机还应考虑字长、速度和指令等特殊要求。
6. 微型计算机控制系统软件设计中应用软件设计方法有两种：程序模块化设计和程序结构化设计。
7. 微型计算机控制系统设计中系统调试步骤是：硬件调试→软件调试→系统调试。
8. 微型计算机的基本构成：微处理机(微处理器、CPU)、微型计算机、微型计算机系统。
9. 微处理机(Microprocessor)简称CPU。
它是一个大规模集成电路(LSI)器件或超大规模集成电路(VLSI)器件，器件中有数据通道、多个寄存器、控制逻辑和运算逻辑部件，有的器件还含有时钟电路，为器件的工作提供定时信号。
10. 微型计算机(Microcomputer)简称MC。
它是以微处理机(CPU)为中心，加上只读存储器(ROM)、读写存储器(RAM)、输入／输出接口电路、系统总线及其他支持逻辑电路组成的计算机。
11. 微型计算机系统(Microcomputer system)，简称MCS。
它是配有系统软件、外围设备、系统总线接口的微型计算机。
生物医学工程学院（医学信息专业）信息技术设计2报告课程设计名称十字路口交通灯控制系统设计摘要十字道口的红绿灯是交通法规的无声命令，是司机和行人的行为准则。
十字道口的交通红绿灯控制是保证交通安全和道路畅通的关键。
当前，国内大多数城市正在采用“自动”红绿交通灯，它具有固定的“红灯—绿灯”转换间隔，并自动切换。
但是，实际上不同时刻的车辆流通状况是十分复杂的，是高度非线性的、随机的，还经常受人为因素的影响，例如在救护车以及警车开过的情况下，交通灯应当为其开辟“绿色通道”，使其畅通无阻。
本系统采用8253定时器计数，8255并口控制，的交通灯演示系统。
设计一个用于十字路口的交通灯管理系统，分东、西、南、北四个通行方向，东西和南北方向各有一组红、绿灯用于指挥交通；红、绿的持续时间分别为20s，周而复始。
因为南北向和东西向交通灯是对称的，所以我们从南北向和东西向各取一个交通灯来进行控制。
关键词：8086CPU 红绿灯控制系统 8255 8253目录1.系统方案选择与论证 (4)1.1任务 (4)1.2要求 (4)1.3系统基本方案 (4)1.3.1各种方案选择及论证 (4)1.3.2系统的最终方案 (5)2.系统硬件设计 (6)2.1电路原理与电路图，实验系统接线图 (6)2.2主要芯片工作原理 (7)2.21．8255芯片的内部结构及引脚 (7)3．系统软件设计 (10)3.1系统主程序的设计 (10)3.2延时子程序的设计 (11)3.3检测开关是否打开子程序 (12)4.调试与分析 (12)5.收获与体会 (13)6参考资料 (14)附录1（硬件电路原理图）： (14)附录2（主要程序）： (15)1.系统方案选择与论证1.1任务设计并制作一个十字路口红绿灯控制系统。
交通信号灯的控制：(1)通过8255并口来控制LED发光二极管的亮灭。
(2)输出为0则亮，输出为1则灭。
(3)利用8253定时来控制变换时间。
微型计算机原理与接口技术简易计算器系统设计计算器是一种能够进行基本算术运算的设备，它通常包括数字输入、运算功能、显示屏和输出等部分。
在设计计算器系统时，我们首先需要确定计算器的硬件结构和组成，然后再考虑如何实现各个功能模块之间的接口。
首先，我们需要确定计算器的硬件结构，包括中央处理器（CPU）、存储器、输入设备、输出设备和控制器等。
其中，CPU负责执行计算器的运算逻辑，存储器用于存储运算过程中的数据，输入设备用于接收用户的输入，输出设备用于显示计算结果，控制器用于控制各个部件之间的数据传输和协调工作。
接下来，我们需要考虑如何实现输入设备和CPU之间的接口。
常见的计算器输入设备有键盘和按钮，这些设备通常以二进制码的形式将输入的数字和操作符传输给CPU。
在接口设计中，我们可以使用行列扫描和键盘编码等技术，将键盘上每个按钮与一个独立的编码对应，通过扫描键盘的行和列，可以确定用户按下的是哪个按钮，并将对应的编码传输给CPU。
接着，我们需要考虑如何实现CPU和存储器之间的接口。
存储器通常分为寄存器和内存两部分，寄存器用于存储CPU运算过程中的中间结果，内存用于存储用户输入的数据和计算结果。
在接口设计中，我们可以使用地址线和数据线来实现CPU与存储器之间的数据传输。
通过选择不同的地址线，CPU可以读取和写入不同的数据，从而实现数据的存储和读取等操作。
最后，我们需要考虑如何实现CPU和输出设备之间的接口。
输出设备通常是液晶显示屏或数码管等，它们用于显示计算结果。
在接口设计中，我们可以使用数据线和控制线来实现CPU与输出设备之间的数据传输和控制。
通过向输出设备发送指定的数据和控制信号，CPU可以控制输出设备实现相应的显示功能。
综上所述，微型计算机原理与接口技术是一个涉及计算机硬件结构、工作原理和接口设计的重要课程。
在本简易计算器系统设计中，我们考虑了计算器的硬件结构和组成，以及输入设备、存储器、CPU和输出设备之间的接口。
设计要求：设计要求：（1） 利用8253定时，8259中断及8255输出实现交通灯模拟控制。
（2） 实现能自动控制和手动控制。
实现能自动控制和手动控制。
（3） 实现能随时可以调整自动模式的绿灯和红灯时间和红灯时间1 1 设计目的设计目的电子课程设计是电子技术学习中非常重要的一个环节，是将理论知识和实践能力相统一的一个环节，是真正锻炼学生能力的一个环节。
交通灯能保证行人过马路的安全交通灯能保证行人过马路的安全,,控制交通状况等优点受到人们的欢迎，在很多场合得到了广泛的应用。
多场合得到了广泛的应用。
交通灯是采用计算机通过编写汇编语言程序控制的。
红灯停，绿灯行的交通规则。
广泛用于十字路口广泛用于十字路口,,车站车站, , , 码头等公共场所码头等公共场所码头等公共场所,,成为人们出行生活中不可少的必需品成为人们出行生活中不可少的必需品,,由于计算机技术的成熟与广泛应用计算机技术的成熟与广泛应用,,使得交通灯的功能多样化的功能多样化,,远远超过老式交通灯远远超过老式交通灯, , , 交通交通灯的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了交通灯的功能。
诸如闪烁警示、鸣笛警示，时间程序自动控制、倒计时显示，所有这些，都是以计算机为基础的。
还可以根据主、次干道的交通状况的不同任意设置各自的不同的通行时间。
或者给红绿色盲声音警示的人性化设计。
现在的交通灯系统很多都增加了智能控制环节，比如对闯红灯的车辆进行拍照。
当某方向红灯亮时，此时相应的传感器开始工作，当有车辆通过时，照相机就把车辆拍下。
辆通过时，照相机就把车辆拍下。
要将交通灯系统产品化，应该根据客户不同的需求进行不同的设计，应该在程序中增加一些可以人为改变的参数，以便客户根据不同的需要随时调节交通灯。
因此，研究交通灯及扩大其应用，有着非常现实的意义。
义。
2 2 设计内容设计内容交通灯控制系统交通灯控制系统利用8253定时器、8255等接口，设计一电路，模拟十字路口交通灯控制。
6.1简述微型计算机控制系统设计的一般步骤。
答：系统总体控制方案设计
1、微型计算机选择
2、控制算法设计
3、硬件设计
4、软件设计
5、系统联调
6.2 写出从坐标原点出发的任意象限直线的逐点比较法插补的程序框图。
6.3 采用逐点比较法插补直线OP，起点坐标O(0，0)，终点坐标P(-7，+6)。
要求以表格形式给出插补计算过程，并画出插补运动轨迹。
6.4 欲加工一个顺时针圆弧，其圆心坐标为(0，0)、起点坐
标为A(-5，0)、终点坐标为B(0，5)，用逐点比较法实现插
补运算，并给出走步轨迹。
（注：本资料素材和资料部分来自网络，仅供参考。
请预览后才下载，期待你的好评与关注！）。
