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第第14 14章章微型计算机应微型计算机应用系统的开发用系统的开发与设计与设计本章内容本章内容本章内容?微型计算机实时控制系统的组成?微机实时控制系统的基本设计原则与开发方法?微型计算机实时控制系统的设计步骤?实时控制系统设计实例微机实时控制系统的概念: 微型计算机应用系统大多为实时控制系微型计算机应用系统大多为实时控制系统,指有效使用某一种或几种统,指有效使用某一种或几种微处理器微处理器作为作为控制核心控制核心,配合优化设计的,配合优化设计的检测电路、驱动检测电路、驱动电路、控制电路以及人机接口设备电路、控制电路以及人机接口设备等,在控等,在控制软件的管理与操纵下, 制软件的管理与操纵下, 完成某些特定的实完成某些特定的实时检测和时检测和/ /或控制任务的软硬件整体或控制任务的软硬件整体。。 微型计算机实时控制系统的组成 微型计算机实时控制系统的硬件主机存储器软件电源打印机显示器键盘鼠标通讯口微型计算机接口接口接口接口 A/D D/A 多路开关多路开关开关变换器 1变换器 p 隔离器 q 功放 1功放 q 人机接口时钟扩展接口电路调理电路 1调理电路 n驱动 1驱动 n 传感器 1传感器 n执行机构 1执行机构 n 被控对象本体数据交换及隔离信号传感与驱动变换计算机控制系统被控对象隔离器 p隔离器 1 隔离器 典型的微型计算机实时控制系统原理图微机实时控制系统的应用软件是服务于实时控制的程序的集合,由实时控制系统的设计者编写。实时控制系统的复杂程度和功能差别很大,故应用软件的差别也很大,必须根据系统功能和组成编写。考虑硬件的可扩充性,宜采用模块化结构设计应用软件。这种结构易于扩展和更改。 微型计算机实时控制系统的软件 微型计算机实时控制系统的软件?模块化结构设计的应用程序包括主程序和各种模块子程序。?主程序的任务是完成系统初始化,执行需要连续顺序运行的功能程序,有效调用模块子程序,实现系统级的所有功能。?模块子程序是指实现相对独立功能块的程序,这类功能块程序不需要连续运行,仅由主程序在适当的时候调用,或在满足规定条件时才运行,分为子程序和中断子程序。一般情况下,若独立功能块子程序的运行时间不能事先确定,或具有随机性, 则常将这类子程序设计为中断子程序, 常见的有故障保护功能子程序、通讯子程序、 A/D 转换子程序、定时计数子程序等。 基本设计原则与开发方法 1、确定设计对象的要求和详细的设计目标,辨别设计的约束条件?设计目标应当满足对象的性能要求; ?设计目标就是对象性能要求的具体实现,否则,容易造成浪费资源的所谓“过设计”; ?约束条件是指对象和系统运行的限制条件; ?列出详细设计目标、对约束条件定出优先次序,有利于分析和分解设计任务,有利于在设计过程中检查设计目标和约束条件是否满足。 微机实时控制系统的基本设计原则与开发方法 微机实时控制系统的基本设计原则与开发方法?任务是指微机实时控制系统应当且必须完成或执行的动作和功能; ?设计开始时,将复杂的设计问题分解成若干个较简单的、可以独立表征的子任务,如有可能,最好将子任务分解到可以直接实现的简单程度; ?硬件任务分解和软件任务分解具有对应性,但是, 软件任务一般多于硬件任务,程序设计中,子任务应当能用模块化子程序实现。 2、任务分解?硬件与软件具有一定的互换性。?多用硬件完成一些功能可以提高工作速度, 但增加了硬件成本和复杂程度; ?用软件代替某些硬件的功能可使硬件成本降低、系统简单,但软件的工作量增加, 执行速度降低; ?总体设计时,必须在硬件和软件之间进行协调优化设计。 、软件协调设计