【正文】 含寬廣的物理形式，從根本上來說他們均是具有相同的基本設(shè)計(jì)。 在微處理器系統(tǒng)中，處理是由微處理器本身完成的。存儲(chǔ)是利用存儲(chǔ)器電路，而進(jìn)入和出自系統(tǒng)的信息傳輸則是利用特定的輸入 /輸出（ I/O）電路。要在一個(gè)微處理器化時(shí)鐘中找出執(zhí)行計(jì)數(shù)功能的一個(gè)特殊硬件是不可能的，因?yàn)闀r(shí)間存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，而在固定的時(shí)間間隔下由微處理器控制增值。但是，規(guī)定系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程的軟件包含實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能 的單元。由于系統(tǒng)幾乎完全由軟件所定義，所以對(duì)微處理器結(jié)構(gòu)和其輔助電路這種看起來非常抽象的處理方法使其在應(yīng)用時(shí)非常靈活。這種設(shè)計(jì)過程主要是軟件工程，而且在生產(chǎn)軟件時(shí)，就會(huì)遇到產(chǎn)生于常規(guī)工程中相似的構(gòu)造和維護(hù)問題。 圖 微型計(jì)算機(jī)的三個(gè)組成部分 圖 起來的。該系統(tǒng)由微處理器控制，它管理自己與存儲(chǔ)器和輸入 /輸出單元的信息傳輸。外部的連接與工程的其余部分（即非計(jì)算機(jī)部分）有關(guān)。 盡管圖中顯示的只有一個(gè)存儲(chǔ)單 元，實(shí)際中有 RAM 和 ROM 兩種不同的存儲(chǔ)器被使用。由于概念上的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器更像一個(gè)公文柜，上述的“存儲(chǔ)器”一詞是非常不恰當(dāng)?shù)模盒畔⒋娣旁谝幌盗幸褬?biāo)號(hào)的“箱子”中，而且可按問題由“箱子”的序列號(hào)進(jìn)行信息的參考定位。 存儲(chǔ)器 (ROM,RAM) 微處理器 I/O 接口 7 微計(jì)算機(jī)常使用 RAM（隨機(jī)存取存儲(chǔ)器），在 RAM 中數(shù)據(jù)可被寫入，并且在需要時(shí)可被再次讀出。這種數(shù)據(jù)能以任一所希望的次序號(hào)從存儲(chǔ)器中讀出，不必按寫入時(shí)的相同次序，所以有“隨機(jī)”存取存儲(chǔ)器。另一類型 ROM（只讀存儲(chǔ)器）用來保持不受微處理器影響的固定的信息標(biāo)本：這些標(biāo)本在電源切斷后不會(huì)丟失，并通常用來保 存規(guī)定微處理器化系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程的程序。 ROM 可像 RAM 一樣被讀取，但與 RAM 不一樣的是不能用來存儲(chǔ)可變的信息。有些 ROM 制造時(shí)將其數(shù)據(jù)標(biāo)本放入，而另外的則可通過特殊的設(shè)備由用戶編程，所以稱為可編程 ROM。被廣泛使用的可編程 ROM 可利用特殊紫外線燈察除，并被成為 EPROM，即可 擦 除可編程只讀存儲(chǔ)器的縮寫。另有新類型的期器件不必用紫外線燈而用電察除，所以稱為電可 擦 除可編程只讀存儲(chǔ)器 EEPROM。 微處理器在程序控制下處理數(shù)據(jù)，并控制流向和來自存儲(chǔ)器和輸入 /輸出裝置的信息流。有些輸入 /輸出裝置是通用型的，而另外一些 則是設(shè)計(jì)來控制如磁盤驅(qū)動(dòng)器的特殊硬件，或控制傳給其他計(jì)算機(jī)的信息傳輸。大多數(shù)類型的 I/O 裝置在某種程度下可編程，允許不同形式的操作，而有些則包含特殊用途微處理器的 I/O 裝置不用主微處理器的直接干預(yù)，就可實(shí)施非常復(fù)雜的操作。 假如應(yīng)用中不需要太多的程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量，微處理器、存儲(chǔ)器和輸入 /輸出可全被包含在同一集成電路中。這通常是低成本應(yīng)用情況，例如用于微波爐和自動(dòng)洗衣機(jī)的控制器。當(dāng)商品被大量生產(chǎn)時(shí)，這種單一芯片的使用就可節(jié)省相當(dāng)大的成本。當(dāng)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，更強(qiáng)的處理器和更大數(shù)量的存儲(chǔ)器被包含形成單片微型計(jì)算機(jī) ，結(jié)果使最終產(chǎn)品的裝配成本得以節(jié)省。但是在可預(yù)見的未來，當(dāng)需要大量的存儲(chǔ)器或輸入 /輸出時(shí)，還是有必要繼續(xù)將許多集成電路相互聯(lián)結(jié)起來，形成微計(jì)算機(jī)。 微計(jì)算機(jī)的另一主要工程應(yīng)用是在過程控制中。這是由于裝置是按特定的應(yīng)用情況由微機(jī)編程實(shí)現(xiàn)的，對(duì)用戶來說微計(jì)算機(jī)的存在通常就更加明顯。在過程控制應(yīng)用中，由于這種設(shè)備以較少的數(shù)量生產(chǎn)，將整個(gè)系統(tǒng)安裝在單個(gè)芯片上所獲取的利益常比不上所涉及的高設(shè)計(jì)成本。而且，過程控制器通常更為復(fù)雜，所以要將他們做成單獨(dú)的集成電路就更為困難。可 采用兩種處理，將控制器做成一種通用的微計(jì)算機(jī)，正像較強(qiáng)版本的業(yè)余計(jì)算機(jī)那樣；或者做成“包裹”式系統(tǒng)，按照像電磁繼電器那樣的較老式的技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，來取代控制器。對(duì)前一種情況，系統(tǒng)可以用常規(guī)的編程語言來編程，正如以后要介紹的語言那樣：而另一種情況，可采用特殊用途的語言，例如那種使控制器功能按照繼電器相互連接的方法進(jìn)行描述。兩種情況下，序均能存于 RAM，這讓程序能按應(yīng)用情況變化時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的變化，但是這使得總系統(tǒng)易受掉電影響而工作不正常，除非使用電池保證供電連續(xù)性。另一種選擇是將程序在 ROM 中，這樣他們就變成了電子 “硬件”的一部分并常被稱為“固件”。 盡管大規(guī)模集成電路的應(yīng)用使小型和微型計(jì)算機(jī)的差別變得“模糊”，更復(fù)雜的過程控制器需要小型計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)他們的過程。各種類型的產(chǎn)品和過程控制器代表了當(dāng)今微計(jì)算機(jī)應(yīng)用的廣泛性，而具體的結(jié)構(gòu)取決于對(duì)“產(chǎn)品”一詞的解釋。實(shí)際上，計(jì)算機(jī)的 8 kPamAkPamAkPakPa mAmAKr 420 ?????所有工程和科學(xué)上的應(yīng)用都能指定來進(jìn)行這些種類的某一或某些工作。而在本設(shè)計(jì)中壓力和壓力變送器當(dāng)某一力加到某一面積上，就形成壓力，假如這力是 1 牛頓均勻地加在1 平方米的面積上，這壓力被定為 1 帕斯卡。壓力是一種普遍的工藝狀態(tài)，它也是這個(gè)星球上的一個(gè)生活條件： 我們生活在向上延伸許多英里的大氣海洋的底部?？諝馕镔|(zhì)是有重量的，而且這種下壓的重量形成大氣壓。水，是生活的必需品，也是在壓力之下提供給我們中的大多數(shù)人。在典型的過程工廠中，壓力影響沸點(diǎn)溫度、凝固點(diǎn)溫度、過程效率、消耗和其他重要因數(shù)。壓力的測(cè)量和控制，或者壓力的不足 真空，在典型的過程控制中是極為重要的。 工廠中的工作儀器通常包括壓力計(jì)、精密紀(jì)錄儀、以及氣動(dòng)和電動(dòng)的壓力變送器。壓力變送器實(shí)現(xiàn)壓力測(cè)量并產(chǎn)生正比于所傳感壓力的氣動(dòng)或電信號(hào)輸出。 在過程工廠中，將控制儀表遠(yuǎn)遠(yuǎn)放在過程的附近是不現(xiàn)實(shí)的，并且大多數(shù)測(cè)量 是不容易從遠(yuǎn)處傳來的。壓力測(cè)量是一個(gè)例外，但是，如果要離測(cè)量點(diǎn)幾百英尺外指示或記錄某種危險(xiǎn)化學(xué)品的高壓，就會(huì)有來自這個(gè)壓力所載的化學(xué)品所引發(fā)的危險(xiǎn)。為了消除這一問題，開發(fā)了一種信號(hào)傳輸系統(tǒng)。這種系統(tǒng)常常可是氣動(dòng)或者電動(dòng)的。使用這種系統(tǒng)，就可以在某一地點(diǎn)安裝大多數(shù)的指示、記錄和控制儀器。這也是最少數(shù)量的操作者有效的運(yùn)行工廠成為現(xiàn)實(shí)。 當(dāng)使用氣動(dòng)傳送系統(tǒng)時(shí)，測(cè)量信號(hào)就由變送器將比例為 0%~100%的測(cè)量值轉(zhuǎn)換為氣動(dòng)信號(hào)。變送器安裝在靠近過程中的測(cè)量點(diǎn)上。變送器輸出 對(duì)氣動(dòng)變送器是輸出壓力 通過管道傳給記錄或控制 儀表。氣動(dòng)變送器的標(biāo)準(zhǔn)輸出范圍是 20~100kPa，這信號(hào)幾乎在全球使用。 當(dāng)使用電子壓力變送器時(shí)，壓力就被轉(zhuǎn)換成電流或電壓形式的電信號(hào)。其標(biāo)準(zhǔn)范圍對(duì)電流來說是 4~20mA DC，對(duì)電壓信號(hào)來說是 1~5V DC。當(dāng)今，另一種電信號(hào)形式變的越來越常用，就是數(shù)字或離散信號(hào)?；谟?jì)算機(jī)或微處理器的儀器或控制系統(tǒng)的應(yīng)用正推動(dòng)這類信號(hào)的應(yīng)用不斷增加。有時(shí)，分析獲取描述傳感器 /變送器特性的參數(shù)是很重要的。當(dāng)量程已知，去獲取增益就非常簡(jiǎn)單。假定電子壓力傳感器的量程為 0~600kPa，增益定義為輸出變化除以輸入變化。這里， 輸出的電信號(hào)（ 4~20mA DC），而輸入的過程壓力（ 0~600kPa），這樣增益就為： 此外我們?cè)诒驹O(shè)計(jì)中還必須對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量，溫度測(cè)量在工業(yè)控制中是很重要的，因?yàn)樗鳛橄到y(tǒng)或產(chǎn)品狀態(tài)的直接指標(biāo)，或者作為如反應(yīng)率、能量流、渦輪機(jī)效率和潤(rùn)滑質(zhì)量等間接指標(biāo)。現(xiàn)行的溫度分度已使用了約 200 年，最初的儀器是基于氣體和液體的熱膨脹。現(xiàn)在盡管有許多其他類型的儀器在使用，這些填充式系統(tǒng)仍常用于直接的溫 9 度測(cè)量。有代表性的溫度傳感器包括：填充式熱系統(tǒng)、玻璃液體溫度計(jì)、熱電偶、電阻溫度探測(cè)器、熱敏電阻、雙金屬器件、 光學(xué)和輻射高溫計(jì)和熱敏涂料。 電氣系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)包括高的精度和靈敏度，能實(shí)現(xiàn)開關(guān)切換或掃描多個(gè)測(cè)量點(diǎn)，可在測(cè)量元件和控制器之間長(zhǎng)距離傳輸，出現(xiàn)事故時(shí)可調(diào)換元件，快速響應(yīng)，以及具有測(cè)量高溫的能力。其中熱電偶和電阻溫度探測(cè)器則被最廣泛的使用。