第六章

微型计算机控制系统设计 操作性好 经济效益高 实施性强

设计原则： 可靠性高 通用性好

§ 6.1一般设计步骤：

控制系统设计的一般步骤

系统总体控制方案设计 微型计算机选择 控制算法设计 硬件设计 软件设计 系统联调

一、确定系统总体控制方案 构思系统的整体方案，应从以下几方面入手 ： 考虑系统结构 执行机构采用什么方案 有否特殊控制要求？特殊要求应采取那些措施。 确定计算机在整个控制系统中所起的作用 二、确定控制算法 三、选择计算机 所选计算机应满足以下要求： 完善的中断系统 足够的存储容量

完备的I/O通道和实时时钟

四、系统总体设计 ★ 硬件软件功能分配与协调 大量使用硬件会增加成本，影响系统可靠性；增加软件，系 统速度相应降低 。 ★ 接口设计 接口设计内容： 扩充接口

安排接口电路的I/O信号及交换方式。常用的扩充方法： 选用专门的功能接口板 选用通用接口电路

用集成电路自行设计接口电路接口电路I/O信号的交换方式： 中断控制读取I/O方式

直接存储器存取方式

★ 通道设计系统I/O通道： 数字量I/O通道 开关量I/O通道 模拟量I/O通道 脉冲量I/O通道

在总体设计中，应确定本系统应设置什么样的通道、每个通道由几部分组成，各部分选用什么器件等。 ★ 操作员控制台设计 包括：各种转换开关、按钮、键盘、数字显示器、状态故障指 示灯等。

★ 可靠性设计

五、硬件设计任务：根据系统总体框图，设计出系统的电气原理图，再按 照电气原理图选购元件和进行施工设计。 包括： 接口电路和I/O通道的扩充 组合逻辑或时序逻辑电路

供电电源 光电隔离 电平转换 驱动放大电路等

六、软件设计

系统软件 软件 应用软件

组织应用软件的内容及步骤： 确定具体要求 软件规划 程序编制 软件调试 善后工作 ★ 确定具体要求 管理要求 输入输出要求 语言加工要求 功能处理要求

★ 软件规划 模式选择 语言选择

汇编语言 高级语言 确定数据结构 划分程序块 确定程序编制顺序 内存安排 用符号来代替某部分程序的首址。 粗略估算各部分容量

根据具体情况对内存作精确安排

★ 程序编排和分配 ★ 软件装配和总调

★ 软件设计的善后工作

§6.2 微型计算机控制系统的软件 一、软件的分类

软件 控制程序 数据可靠性检查程序 A/D转换及采样程序 数据采集及处理程序 数字滤波程序 应

用软件 线性化处理程序 巡回检测程序数据管理程序

系统软件 语言加工系统 诊断系统

操作系统

编辑程序 编译程序 连接、装配程序 调试程序 子程序库

数据采集程序 越限报警程序 事故预告程序 画面显示程序

二、应用程序的语言选择及设计步骤 1、语言选择 机器语言

汇编语言 高级语言 2、应用程序的设计步骤和方法 应用程序设计的五个步骤： 问题定义

程序设计 编码 调试

改进和再设计

程序设计通常采用模块程序设计法和结构程序设计法结构化程序设计基本思想的三种基本结构表示： 顺序结构

选择结构循环结构

三、高级语言和汇编语言的混合编程 1、 混合语言编程的基本概念 1)程序接口

在一种语言程序中调用由其他语言编写的程序模块。2)命名约定 为了解决不同语言对名称标识符的不同处理，对目标文件名长 度的不同限制的约定。 3)调用约定 在两种程序语言中为实现彼此调用而建立的一种协定，它具体 对应了一个函数、一个过程或者是一个子程序的调用过程。 4)参数传递约定

在定义或说明时用形式参数，调用时则替换成实际参数.

参数传递方式： 传值 传址 传名 传结果

2、 C语言程序对汇编语言程序的调用1)C语言程序中的接口处理 命名约定

调用约定 参数传递约定

2) 汇编语言中的接口处理 在定义和编写汇编语言程序的被调用过程时，应以下划 线开头，并用PUBLIC说明. 如果C语言程序以巨型、大型、存储模式编译，被C语言 调用的汇编过程应说明成fa;小型、紧凑型存储模式编译，被 调用的汇编过程应说明成NEAR。 考虑调用约定 在被C语言调用的汇编过程中用指令RET返回，而在 BASIC等其他语言中要求用指令RETn返回。 根据缺省默认，C语言的参数传递方式是传值，但数组总 是采用传址方式。

3、汇编语言程序对C语言程序的调用 1)命名约定

2)调用约定3)参数传递的方式 4、微型计算机控制系统的研制工具 利用联机仿真器可以实现以下开发手段： 1)系统实时仿真

2)资源借调3)控制系统综合设计和调试

三、常用应用程序设计 1、 数字滤波器 算术平均值滤波1 N Y Xk N k 1

算术平均值滤波程序流程图