计算机控制技术chapter4(2013)

高速化
标准化
随着数据传输速率的不断提高，总线技术 也在不断向高速化方向发展。
为了方便不同设备间的互连互通，总线技 术也在不断向标准化方向发展。
集成化
智能化
随着芯片技术的发展，总线技术也在不断 向集成化方向发展，实现更高效的数据传 输和控制。
随着人工智能技术的发展，总线技术也在 不断向智能化方向发展，实现更智能的数 据传输和控制。
计算机控制技术全套ppt电子课件 教案-第四章总线
目录
• 总线概述 • 总线的通信协议 • 总线的仲裁机制 • 总线的应用和发展趋势 • 总线的优缺点
01 总线概述
总线的定义
总线定义
总线是计算机各功能部件之间传 输信息的公共通路，是连接各个
部件的桥梁。
总线的组成
总线由数据总线、地址总线和控制 总线三部分组成，分别负责数据传 输、寻址和命令控制的功能。
标准化与规范
总线的标准化和规范化为计算机各部件之间的连接和通信提供了统一 的标准和规范，使得不同厂商的部件可以相互兼容和互操作。
扩展与升级
总线的设计通常考虑到了扩展和升级的需求，通过增加或更换某些部 件，可以实现计算数据格式
定义数据在总线上传输时的格式，包括起始位、 数据位、校验位和停止位等。
总线的特点
总线具有规范性、共享性、标准性 和可扩展性等特点，使得计算机各 部件之间的信息传输更加高效可靠。
总线的分类
按传输方式分类
总线可以分为串行总线和并行总 线，串行总线以位为单位逐位传 输数据，并行总线则可以同时传
输多个位的数据。
按功能分类
总线可以分为地址总线、数据总 线和控制总线，分别负责地址寻 址、数据传输和命令控制的功能。
发送过程

河海大学电气工程学院
§4.1 顺序控制装置
一、继电器控制的顺序控制装置
——用继电器、接触器及其触点按一定的逻辑关 系连接起来，按顺序动作。
特点：结构简单、直观、价格便宜 但寿命短，可靠性差,控制功能不能随意更改。
二、半导体逻辑元件顺序控制装置
——由二极管、三极管或集成电路构成的顺序控 制装置。
特点：无触点、体积小、可靠性高、寿命长 同样控制功能不能随便更改
§4.3 开环数值控制
从起点出发， 当F>=0，向-x方向进给一步，并计算新的偏差； 当F <0，下一步向+y方向进给，并计算新的偏差。 按上述步骤循环到达终点后结束。
河海大学电气工程学院
§4.3 开环数值控制
－偏差的简化计算，以第一象限逆圆弧为例： 当Fi>=0，向-x方向进给一步
F(i+1)=Fi-2xi+1 当Fi<0，向+y方向进给一步
3.用脉冲信号去控制X,Y方向的步进电机使之带动画笔、刀 具或线电极运动至插补运算算出的各中间点
河海大学电气工程学院
§4.3 开环数值控制
步进电机在X,Y方向上走一步的长度——步长，常用△x, △y 表示，一般总取△ x＝ △ y 发出的每个脉冲信号相当于电机走一步，对应于每个脉冲移动 的相对位置——脉冲当量
(PLC)
一、PLC一般组成
1.中央控制单元（CPU，RAM,系统ROM，用户ROM等） 2.基本I/O（输入组件、输出组件） 3.编程器（显示器，键盘及状态指示） 4.电源 5.扩展I/O 其中输入输出组件要求与现场信号隔离，一般采用光电隔离
按钮 继电器触点
行程开关
CPU
输
输
入 单

D( z ) D( s ) | s z 1 T
u (t )
D( s )
de (t ) dt
U (k )
u (s) s e( s )
e(k 1) e(k ) T
D( z )
U ( z) z 1 D(s)| z 1 s E( z) T T
《计算机控制技术教案》
wT 1 e 2 e jwT / 2 频率特性： H ( jw) T wT jw 2 T 考虑到相位裕量和时间滞后环节 2 ，可取 T (0.15 ~ 0.5) 1 ， w
jwT
1 e sT H (s) 零阶保持器： s
sin
wc——剪切频率（由数字量转换成模拟量的频率）。
U ( z) (a1z 1 a2 z 2 an z n )U ( z) (b0 b1z 1 bm z m )E( z)
右移定理： z m F ( z) z[ f (t mT)]
U (k ) a1U (k 1) a2U (k 2) anU (k n) b0 e(k ) b1e(k 1)
• 陶瓷炼釉炉温度控制系统 • 要求：工作时炉内温度控制在1200±20度，
不工作时可以手动调节炉内温度0~1200度。
《计算机控制技术教案》
3 最少拍控制器设计
•
最少拍控制
— 要求闭环系统对于某种特定的输入在最少个采样周期 内达到无静差的稳态，且其闭环脉冲传递函数式
( z ) m1 z 1
这样按最少拍设计的控制量将不能实现最少拍控制器设计最少拍控制器设计最少拍控制只能保证在采样点上的稳态误差为零在许多情况下系统在采样点之间的输出出现波纹这不但使实际控制不能达到预期目的而且增加了执行机构的功率损耗和机械磨损例如对被控对象经采样和零阶保持后t1其广义脉冲传函为10103679最少拍控制器设计最少拍控制器设计针对单位阶跃输入设计最少拍控制器选择因此0543410505434105054032040最少拍控制器设计最少拍控制器设计计算机控制技术教案最少拍无纹波控制器设计最少拍无纹波控制器设计最少拍无波纹系统的设计是在最少拍控制存在波纹时对期望闭环响应z进行修正以达到消除采样点之间波纹的目的系统输出在采样点之间的波纹是由控制量序列的波动引起的其根源在于控制量的z变换中含有非零极点设计最少拍无波纹控制器时除了选择z以保证控制器的可实现性和闭环系统的稳定性之外还应将被控对象gz在单位圆内的非零零点包括在z中以便在控制量的z变换中消除引起振荡的所有极点计算机控制技术教案最少拍无纹波控制器设计最少拍无纹波控制器设计若被控对象有l个采样周期的纯滞后并有w个非零零则设计最少拍无纹波系统时选取其中例如对被控对象针对单位速度输入设计最少拍无波纹控制器选择因此071814080825027210367910480825038002009009最少拍无纹波控制器设计最少拍无纹波控制器设计无纹波系统的调整时间比有纹波系统的调整时间增加若干拍增加的拍数等于gz在单位圆内的零点数目计算机控制技术教案模糊是人类感知万物获取知识思维推理决策实施的重要特征更符合客观世界

造成传输错误。 负载能力为400pF，据此可以估算出总线允许长度和所接器
件数量。
I2C总线接口
I2C总线
一个数据字节有8位组成，总线对每次传送的字节数没有限 制，但每个字节后必须跟一位应答位。
在SCL低电平期间，SDA上的电平才允许变化。每个SCL脉 冲对应SDA上的一位数据。
起始信号(S)：SCL高电平期间，SDA上出现了下降沿。 起始信号(P)：SCL高电平期间，SDA上出现了上升沿。
速率称号
低速(Low-Speed) 全速(Full-Speed) 高速(High-Speed)
超高速(Super-Speed)
10Gbps
超高速+(Super-Speed+)
推出时间 1996年1月 1998年9月 2000年4月 2008年11月
2013年12月
思考
总线一般分为哪三种，有何异同？ 对比I2C总线和SPI总线的异同。 PC/104总线与ISA和PCI总线有关系吗？ RS-232和RS-485有什么区别？
第1 节 内部总线
SPI总线
SPI(Serial Peripheral Interface)总线 Motorola公司推出的一种同步串行接口。在主器件的移位脉
冲下，数据按高位在前，低位在后的顺序进行传输。 在点对点的通信中，不需要进行寻址操作，且为全双工通信。
在多个从器件的系统中，每个从器件需要独立的使能信号进 行选通。
I2C总线的数据传送
I2C总线
起始信号后的第一个字节是寻址字节。 寻址字节的高七位是接收设备的地址，第八位是传送方向
位，0表示主控设备发送数据，1表示主控设备接收数据。 寻址字节后面可以是很多数据字节，每个字节后都要有一