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1、第三章第三章 I/O接口技术接口技术了解新型接口技术功能、种类（CAN/USB/一线总线）掌握在I/O控制的典型芯片：输入接口（74244）、输出接口（74273/74373）、光耦（TLP521）类比单片机完成I/O接口设计 例：8255，D/A，A/DP89 3-6用用8位位DAC芯片组成芯片组成双极性双极性电压输出电路，输电压输出电路，输出电压范围为出电压范围为-5+5V，求对应下列偏移量的输出电压求对应下列偏移量的输出电压参见书参见书P79 用用8位位DAC芯片组成芯片组成8位位D/A转换电路输出转换电路输出电压电压 与输入数字量与输入数字量 D 之间的关系之间的关系P90 3-7用用
2、DAC0832芯片设计一个能够输出频率为芯片设计一个能够输出频率为50Hz的方波的电路和程序的方波的电路和程序8031说明：说明：1.晶振频率（6M/12M）不同，延时子程序中工作寄存器的初值不同且不唯一。2.延时子程序编写还可以利用定时器（TL，TH）完成,初始化定时器，设置初值。3.0832口地址不唯一，与硬件电路设计有关4.一些基础的常用的延时程序需要积累记忆（1ms，10ms）方法很多方法很多MOV DPTR,#7FFFHMOV A,#0FFHMOVX DPTR,AACALL DELAYMOV A,#00HMOVX DPTR,AACALL DELAYAJMP ATARTENDSTART
3、:MOV R0,#100MOV R1,#50DJNZ R1,DELAY2DJNZ R0,DELAY1RETDELAY:DELAY1:DELAY2:10ms 10ms P90 3-8用用74LS244和和74LS273和和8031设计设计8路数字量输入路数字量输入输出接口，接口电路原理图和数字量输入输出程序输出接口，接口电路原理图和数字量输入输出程序P90 3-9 A/D转换接口技术 ADC0809与8255A接口 8255A的A口工作方式0。A口为数据输入端 C口上半部分为输入，下半部分为输出。PC0-PC2 通道地址ABC PC3 ALE和START，启动转换 PC7 OE和EOC，检测转换
4、结束 8255A系统地址2C0H2C3H。ADC0809PROC NEAR MOV CX,8;循环次数 CLD;DI自动增量 MOV BL,00H;模拟通道地址 LEA DI,DATABUF；字串存储地址 NEXTA:MOV DX,02C2H MOV AL,BL OUT DX,AL INC DX MOV AL,00000111B；输出启动信号，上升沿锁存地址 NOP NOP NOP MOV AL,00000110B；下降沿,形成ALE,START 脉冲 OUT DX,AL DEC DX NOSC:IN AL,DX;检测转换结束信号 TEST AL,80H JNZ NOSC;EOC=1,则等待，
5、检测EOC下降沿 NOEOC:IN AL,DX;TEST AL,80H JZ NOSC;EOC=0,则等待，检测EOC上升沿，转换结束 MOV DX,02C0H;读转换结果 IN AL,DX STOS DATABUF;保存结果 INC BL;修改模拟通道地址 LOOP NEXTA；CX-1;RET ADC0809 ENDP补充：补充：AD574与8255A接口 AD574的12/8接5V，A0接地，工作于12位转换和读出方式。8255A的A口、B口工作方式0，数据输入端 C口上半部分为输入，下半部分为输出。PC0-PC2 R/C，CS，CE PC7 STS，检测转换结束 8255A系统地址2C
6、0H2C3H。MOV DX,02C2H;令CS,R/C为低电平 MOV AL,00H OUT DX,AL NOP NOP MOV AL,04H；令CE=1,启动转换 OUT DX,AL NOP NOP MOV AL,03H；令CE=0，CS,R/C1，启动完毕 OUT DX,AL POLLING:IN AL,DX;查询STS状态 TEST AL,80H JNZ POLLING;STS=1 则等待，检测下降沿（转换结束）MOV AL,01H；令CS0,R/C1,准备读OUT DX,AL NOP MOV AL,05H;令CE=1,允许读出 OUT DX,AL MOV DX,02C0H IN AL,
7、DX;读高4位DB11-DB8;AND AL,0FH MOV BH,AL；存高4位 INC DX IN AL,DX ；读低8位DB7-DB0 MOV BL,AL INC DX MOV AL,03HOUT DX,AL;结束读出操作第四章第四章数字程序控制的基础（直线插补、圆弧插补）要求：掌握直线插补的步骤、原理、计算、程序的编写数控装置执行机构的核心步进电机/交流伺服电机的原理和控制技术（单片机PLC专用的数字控制器控制卡）直线插补直线插补偏差偏差定义：定义：Fm=Fm=y ym mx xe e-x-xm my ye e Fm=0Fm=0，点，点m m在在OAOA直线段上；直线段上；FmFm 0
8、 0，点，点m m在在OAOA直线段的上方；直线段的上方；Fm0Fm0，点，点m m在在OAOA直线段的下方。直线段的下方。第一象限逐点比较法直线插补的原理：第一象限逐点比较法直线插补的原理：从从直直线线的的起起点点出出发发，当当FmFm 0 0时时，沿沿+x+x轴轴方方向向走走一一步步；当当Fm0Fm=0Fm=0，Fm+1=FmFm+1=Fmy ye e；若若Fm0FmB-C-A001-010-100 即控制字为即控制字为01H-02H-04H0 0 10 1 01 0 01 0 0关于步进电机的工作方式关于步进电机的工作方式双三拍工作方式双三拍工作方式 AB-BC-CA-AB-011-11
9、0-101即控制字为即控制字为03H-06H-05H 1 1 00 1 11 0 11 1 00 1 11 0 11 1 0AB通电通电CABBCA3412CABBCA3412BC通电通电CA通电通电CABBCA3412三相六拍工作方式三相六拍工作方式 A-AB-B-BC-C-CA-A-001-011-010-110-100-101即控制字为即控制字为01H-03H-02H-06H-04H-05H1 0 01 1 01 1 00 1 11 0 11 0 11 0 01 1 01 1 00 1 11 0 11 0 1CABBCA3412CABBCA3412CABBCA3412第五章第五章*数字数
10、字PIDPID控制器的设计控制器的设计（便于计算机实现便于计算机实现PIDPID算法，可将积分运算用部分和来近似算法，可将积分运算用部分和来近似，微分运算微分运算用差分来近似用差分来近似 ）数字控制器的直接设计数字控制器的直接设计*根据采样定理根据采样定理1.1.求得带零阶保持器的被控对象的广义脉冲传递函数求得带零阶保持器的被控对象的广义脉冲传递函数2.2.根根据据系系统统性性能能指指标标要要求求以以及及实实现现的的约约束束条条件件构构造造闭闭环环传传递函数递函数 （输入形式不同对应的（输入形式不同对应的 不同）不同）3.3.确定数字控制器的传递函数确定数字控制器的传递函数 4.4.由由 确定
11、控制算法并编制程序确定控制算法并编制程序 纯滞后补偿控制纯滞后补偿控制设计数字控制器的算式数字控制器的算式由由计算机算机实现的控制算法的控制算法 D(z)的一般形式：的一般形式：m个零点和个零点和n个极点个极点相关知识：见自动控制原理相关章节相关知识：见自动控制原理相关章节离散化方法有很多种离散化方法有很多种方法方法1：直接做：直接做Z变换（离散化）见变换（离散化）见P19D(Z)=(1/a)a1 a2b1对于于很很小的采小的采样样周期周期，用，用幂级数展开：数展开：H(s)可用可用T/2的的时间滞后滞后环节近似。近似。结论：采用数字控制器的采用数字控制器的连续化化设计方法，采方法，采样周期周
12、期应该相当短。相当短。方法方法2:双双线性性变换法（法（Tustin 突斯汀突斯汀变换法）法）推推导：级数展开数展开z=esT,T很小。很小。得到得到：结论：稳定的系定的系统经过双双线性性变换仍然是仍然是稳定的。定的。通通过以下以下3种种近似方法，把近似方法，把连续控制器离散化控制器离散化为数字控制器。数字控制器。方法方法3:前向差分法前向差分法结论：结论：稳定的系定的系统经前向差分法前向差分法转换后可能不后可能不稳定定（慎用）（慎用）方法方法4:后向差分法后向差分法 用一阶后向差分近似代替微分。用一阶后向差分近似代替微分。结论：结论：稳定的系定的系统经后后向差分法向差分法转换后后稳定定方法方
13、法5：模拟调节规律离散化方法：模拟调节规律离散化方法P150 5-2按一定性能指标要求对某控制系统综合校正后按一定性能指标要求对某控制系统综合校正后得到其应加的校正装置为得到其应加的校正装置为第5章作业5-2 5-3 5-8 5-9 5-121.1.试按试按模拟调节规律离散化模拟调节规律离散化的方法实现此调节规律的数字控的方法实现此调节规律的数字控制器的算式（思路：求调节之后输出的差分方程，即：制器的算式（思路：求调节之后输出的差分方程，即：U Uk k）2.2.画出该数字控制器算法实现程序的流程图画出该数字控制器算法实现程序的流程图5-2解：P150 5-3已知系统传递函数已知系统传递函数D
14、(s)，离散化，求数字控制器离散化，求数字控制器D(z)，并求输入输出关系。并求输入输出关系。增量式增量式PID算式算式位置式位置式PID算式算式P150 5-8最少拍有纹波设计最少拍有纹波设计单位速度输入单位速度输入解：解：最少拍有纹波设计：最少拍有纹波设计：P151 5-9最少拍无纹波设计最少拍无纹波设计单位速度输入单位速度输入解：解：参见书参见书P135 例例 5-2 有纹波设计有纹波设计 P139 例例5-3无无纹波设计纹波设计用长除法求用长除法求U(z)、C(z)，写出前若干项写出前若干项长除法长除法采样周期采样周期 ，若设闭环系统时间常数若设闭环系统时间常数是否回出现振铃？用大林算
15、法设计是否回出现振铃？用大林算法设计P151 5-12已知已知解：若用书上解：若用书上P141页公式求页公式求 ：也可以直接用也可以直接用Z变换求变换求 ：V1.若不产生振铃问题若不产生振铃问题X2.若产生振铃问题，令若产生振铃问题，令 中的中的 ，则，则讨论零点讨论零点第六章新型控制策略新型控制策略模糊，神经网络，预测控制模糊，神经网络，预测控制 模糊控制以及模糊控制系统的仿真模糊控制以及模糊控制系统的仿真6-4 设两个模糊矩阵设两个模糊矩阵A A、B B分别为分别为计算AB，AB，设设A A、B B为为X X中的两个模糊集合，隶属函数分别为中的两个模糊集合，隶属函数分别为A A(x x)、
16、B B(x x)，则则模糊集合模糊集合A A、B B的并集的并集ABAB，交集交集ABAB和和补补集集A A实际实际上就是逐点上就是逐点对对隶属函数隶属函数进进行相行相应应的运算的运算 C=AB C(x)=A(x)B(x)“”表示二者比较后取大值C=AB C(x)=A(x)B(x)“”表示二者比较后取小值C=C(x)=1A(x)求：求：做模糊合成 设设R R是是X X到到Y Y的模糊关系，的模糊关系，S S是是Y Y到到Z Z的模糊关系，则的模糊关系，则P=RSP=RS称为称为R R和和S S的模糊关系合成，的模糊关系合成，P P是是X X到到Z Z的模糊关系。的模糊关系。常用的常用的max-
17、minmax-min合成算法合成算法:另外，另外，max-max-乘积算法乘积算法:6-5 已知模糊向量已知模糊向量A A和模糊关系和模糊关系R R如下：如下：P188 6-6 已知已知 ，阶跃信号，阶跃信号 PID设计参见书设计参见书P123临界比例度法临界比例度法延迟环节 ，令采样时间 ，等幅值振荡时FUZZY设计参见书设计参见书P1641.什么是软件陷阱？通常安排在什么地方？如何实现什么是软件陷阱？通常安排在什么地方？如何实现？2.什么是现场总线？什么是现场总线？FCS相对于相对于DCS有什么优点？举例有什么优点？举例说明现在常用的说明现在常用的5种典型的现场总线技术。种典型的现场总线技
18、术。3.简述扩充响应曲线法整定简述扩充响应曲线法整定PID参数的步骤。参数的步骤。4.简述扩充临界比例度法整定简述扩充临界比例度法整定PID参数的步骤。参数的步骤。5.A/D，D/A转换器在计算机控制系统中的作用。转换器在计算机控制系统中的作用。6.什么是串行通信和并行通信？各有什么优缺点？什么是串行通信和并行通信？各有什么优缺点？7.简述数据通信线路的简述数据通信线路的3种工作制式。种工作制式。8.什么是计算机控制系统？由哪几部分组成？什么是计算机控制系统？由哪几部分组成？复习题复习题9.什么是什么是I/O通道？模拟量输入通道由哪几部分组成？通道？模拟量输入通道由哪几部分组成？10.实时、在线方式、离线方式的含义是什么？实时、在线方式、离线方式的含义是什么？11.计算机控制系统采样周期的选择需要考虑哪些因素计算机控制系统采样周期的选择需要考虑哪些因素？12.数字控制器连续化设计的步骤。数字控制器连续化设计的步骤。13.数字控制器离散化设计的步骤。数字控制器离散化设计的步骤。14.为什么要引入积分分离为什么要引入积分分离PID算法？如何实现？算法？如何实现？15.什么是微分先行什么是微分先行PID算法？如何实现？算法？如何实现？16.模拟输入通道的组成部分？各部分作用？模拟输入通道的组成部分？各部分作用？17.说明限幅滤波的原理。说明限幅滤波的原理。The End