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。
12.
CPU、MC与MCS的关系
13.微型计算机的基本硬件构成：CPU、主存储器（RAM和ROM）、辅助存储器装置、输入/输出装置，以上各部分由数据总线、地址总线和控制总线相连。
14. 微型计算机按组装形式可分为单片机、单板机和微机系统等。
15. 微型计算机按微处理机位数可分为1位、4位、8位、16位、32位和64位等机种。 16. 微型计算机按用途分类可分为控制用和数据处理用微型计算机。
17. 序设计语言大致有三大类，即“机器语言”(Machine Language)、“汇编语言”(Assembly Language)、“高级语言”(High Level Language)。
18.机器语言设计指令用“0”和“1”符号所组成的代码表示。
19. 微型计算机软件操作系统)，就是计算机系统的管理程序库。它是用于提高计算机利用率、方便用户使用计算机及提高计算机响应速度而配备的一种软件。典型的磁盘操作系统包括软盘控制器、驱动系统和软件系统。
20.单片机控制系统分为两种基本形式：一种称为最小应用系统，另一种称为扩展应用系统。
21.扩展应用系统中系统扩展分为四部分：（1）基本系统扩展（2）人—机对话通道扩展（3）前向通道扩展（4）后向通道扩展。
22.单片机控制系统的设计内容主要包括：硬件设计、应用软件设计和系统仿真调式三部分。
23.单片机控制系统的硬件设计包括：单片机选型、基本系统扩展设计、I/O口扩展设计、人—机通道设计、前向通道接口设计和后向通道接口设计。
24.将传感器测量的被测对象信号输入到单片机数据总线的通道为前向通道。前向通道在单片机一侧有三种类型：数据总线、并行I/O口和定时/计数器口。
25.A/D转换采样的方式主要有以下三种：中断方式、程序查询方式、定时采样方式。 26.后向通道在单片机一侧主要有两种类型：数据总线及并行I/O口。信号形式有数字量、开关量和频率量三种。
27.光电隔离：为了避免外部设备的电源干扰，防止被控对象电路的强电反窜，通常采取将微机的前后向通道与被连模块在电气上隔离的方法。
28.光电耦合器是把发光元件和受光元件封装在一起，以光作为媒介来传输信息的。 29.光电隔离电路原理：当控制信号为高电平时，经74LS04反相器反相后，加在发光二极管正端的电平为低电平，因此。发光二极管不导通，没有光发出。这时光敏三极管截止，输出信号等于加在光敏三极管集电极上的电源电压。当控制信号为低电平时，发光二极管导
通并发光，光敏三极管接受发光二极管发出的光而导通，于是输出端的电平几乎等于零。
30.步进机控制主要涉及的两个问题：一个是位置控制，另一个是速度控制。 31.在机电一体化系统中，功率放大器被称为功率驱动接口，其主要功能是把微机系统后向通道输出的弱电控制信号转换成能驱动执行元件动作的具有一定电压和电流的强电功率信号或液压气动信号。
32.功率驱动接口根据负载的供电特性可分为直流输出和交流输出两类，其中交流输出功率驱动接口又分为单相交流输出和三相交流输出。
33.晶闸管常用的三种结构类型：单向晶闸管、双向晶闸管和可关断晶闸管。 34.直流电动机的控制方式有电枢控制和磁场控制两种。
35.将模拟信号转换成数字信号的电路，称为 模数转换器（简称 A/D转换器或 ADC,Analog to Digital Converter）；将数字信号转换为模拟信号的电路称为数模转换器（简称 D/A转换器或DAC,Digital to Analog Converter）。
36.
在一块集成电路芯片(LSI)上装有CPU、ROM、RAM以及输入／输出端口电路，该
芯片就称为单片微型计算机简称单片机。
第3章 机电一体化中微型计算机控制系统及接口设计
