【正文】 (A向 )與橫向 (B向 )的交通燈定時(shí) 60秒交換紅綠色一次。即一旦硬件針對(duì)一臺(tái)機(jī)器設(shè)計(jì)好了以后，若要改變工作的程序，只要重編控制程序，一般也只需改編控制程序中的若干條指令即可。這就是只有前饋的信息而無反饋的信息，不能形成一個(gè)閉環(huán)信息系統(tǒng)，故稱為開環(huán)系統(tǒng)。 微型計(jì)算機(jī)在開環(huán)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 一般程序控制 (或順序控制 )是控制裝置發(fā)出一系列控制命令，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)服從其控制而作出相應(yīng)的操作。一般講計(jì)算機(jī)應(yīng)用的書都會(huì)有這方面的章節(jié)。因此顯得簡(jiǎn)單緊湊。對(duì)于外圍設(shè)備來說，因用戶對(duì)象較多樣化，所以常用一些通用的接口器件。 圖 ，而且在圖電路。 圖 市場(chǎng)上出售的單板計(jì)算機(jī)大都將十六進(jìn)制鍵盤 (KB)、發(fā)光二極管 (LED)顯示器、針打式微型打印機(jī) (PR)和輸入 /輸出 (I/O)接口器件裝在一起。以一個(gè)單板計(jì)算機(jī)為例，左邊這幾種外部設(shè)備都可以裝到和計(jì)算機(jī)內(nèi)部設(shè)備在一起的一塊板上。這種情況是會(huì)產(chǎn)生的，但不會(huì)是經(jīng)常遇得到的。輸出通道則可以產(chǎn)生相應(yīng)的控制量：模擬量輸出、數(shù)字量輸出、開關(guān)量輸出和脈沖量輸出。 圖 8路通道中，上面 4路是輸入通道，下面 4路是輸出通道。 (3) 開關(guān)量： 如行程開關(guān)或限位接點(diǎn)接通時(shí)產(chǎn)生的突變電壓。 圖 (1) 模擬量： 如電流、電壓，它們來自某些量測(cè)裝置的傳感器，模擬量就是連續(xù)的量。右邊被控制的對(duì)象，總稱為用戶。左邊為計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備，其中包括打印機(jī) (PR)、顯示屏 (CRT)、鍵盤 (KB)以及外存儲(chǔ)磁帶 (CS)或軟盤硬盤。 典型微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成 以微型計(jì)算機(jī)為核心組成的控制系統(tǒng)，如圖 所示。但是，我們不打算按上述三個(gè)類型分別舉例，因?yàn)檫@種分類法也不是典型的。一方面既有很多數(shù)據(jù)輸入，并進(jìn)行相應(yīng)的處理，另一方面又要根據(jù)處理的結(jié)果去控制相應(yīng)的裝置，以達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)的預(yù)期目的。當(dāng)然后者在系統(tǒng)形成上要比前者復(fù)雜得多。 這類系統(tǒng)，多為鍵盤輸入數(shù)據(jù)，而在顯示器上顯示結(jié)果，這就是所謂離線處理。這種類型為了取得人機(jī)對(duì)話的方便，必須設(shè)有電視屏顯示器(或稱陰極射線管 CRT)和完整的鍵盤輸入器 (要有數(shù)字鍵及文字鍵 )。其他的“手腳”和“耳目”之類的器件都是一般控制檢測(cè)裝置上通用的，只要作適當(dāng)?shù)倪x配，即可以使用于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。如執(zhí)行機(jī)構(gòu)是連續(xù)式的，則計(jì)(D/A convertor)才能產(chǎn)生連續(xù)控制量 (如電壓或電流量 )。而 A/D轉(zhuǎn)換器是起到使“耳目”和“頭腦”之間的匹配作用，或者說，起到將現(xiàn)象翻譯成數(shù)字的作用，以適應(yīng)計(jì)算機(jī)的工作特點(diǎn)。這就 (A/D convertor)。 微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用一般可分成 3種類型： 1. 檢測(cè)控制型 這種類型用于對(duì)控制對(duì)象作某些判斷然后再去控制其執(zhí)行機(jī)構(gòu)?！皯?yīng)用”則既可以是對(duì)計(jì)算機(jī)的硬件作相當(dāng)大的增加(如檢測(cè)通道、執(zhí)行通道及相應(yīng)的接口 )或者是在原有軟件 (操作系統(tǒng)，監(jiān)控程序 )的支持下設(shè)計(jì)出完全滿足用戶需要的應(yīng)用軟件。另一方面，更可利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，隨時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，隨時(shí)“指導(dǎo)”下一步的控制規(guī)律。而“應(yīng)用”的含義將更為廣泛，它除具有上述的“使用”的意義之外，還可以在用戶選配的外圍設(shè)備或器件 (硬件 )的支持下對(duì)機(jī)器、儀表、裝置以及整個(gè)過程進(jìn)行檢測(cè)控制。 微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用的意義 這里所說的“應(yīng)用” (application) 將區(qū)別于“使用” (use) 這樣的術(shù)語。微型計(jì)算機(jī)不但在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面的應(yīng)用，在科研設(shè)備中也有很普遍的應(yīng)用，而且在辦公自動(dòng)化及家庭生活中也已逐漸得到推廣和應(yīng)用。第 14章 微型計(jì)算機(jī)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用的意義 典型微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成 微型計(jì)算機(jī)在開環(huán)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 以微型計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的閉環(huán)控制系統(tǒng) 微型計(jì)算機(jī)在多對(duì)象檢測(cè)及控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 微型計(jì)算機(jī)在多變量尋優(yōu)系統(tǒng)中的應(yīng)用 431 微型計(jì)算機(jī)在過程控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 單片機(jī)在稱重裝置中的應(yīng)用 習(xí)題 系統(tǒng)中的應(yīng)用由于大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)的微型化很快，其性能價(jià)格比也大為提高，因而微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛。計(jì)算機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用，已有大量的報(bào)道，從中可知計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 本章將就微型計(jì)算機(jī)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用方面舉些實(shí)例，說明微型計(jì)算機(jī)在整個(gè)系統(tǒng)中處于什么位置，起到什么作用，能在多大程度上代替人的腦力和體力勞動(dòng)，使生產(chǎn)過程自動(dòng)化的程度和產(chǎn)品質(zhì)量得到什么樣的改善或提高。所謂計(jì)算機(jī)的“使用”指的是在計(jì)算機(jī)本身帶有的軟硬件的支持下，按照說明書進(jìn)行操作，以計(jì)算某些題目。在用戶自編應(yīng)用程序的支持下，一方面既可以利用計(jì)算機(jī)來積累資料，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)以達(dá)到“自學(xué)”實(shí)踐中的規(guī)律，從而作為改進(jìn)今后控制方法的依據(jù)。 總而言之，“使用”是對(duì)計(jì)算機(jī)本身的硬件毫無增減，在軟件上也是只在對(duì)計(jì)算機(jī)配備好的軟件略加增減。這就是，“應(yīng)用”必須是有硬件和 /或軟件的增減，以滿足用戶的需要。它不需要作復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型的計(jì)算工作，但它必須有檢測(cè)控制對(duì)象的某些現(xiàn)象的傳感器件，并且還得將由此而得到的模擬量 (連續(xù)的電壓或電流量 )轉(zhuǎn)變成數(shù)字量 (變?yōu)榱炕拿}沖量 )。作為一個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，如果把計(jì)算機(jī)比作人的“頭腦” (電腦 )的話，則傳感器就相當(dāng)于“耳目”，執(zhí)行機(jī)構(gòu)則為行動(dòng)的“手腳”。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)如果是開關(guān)式的，則計(jì)算機(jī)只要輸出開關(guān)量 (如繼電器 )即可。 這里要指出的是： A/D和 D/A轉(zhuǎn)換器是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的必備的重要器件。 2. 數(shù)據(jù)處理型 這是指輸入數(shù)據(jù)量比較多 (數(shù)十，數(shù)百，甚至成千上萬的數(shù)據(jù) )，而且需要經(jīng)過一定規(guī)律進(jìn)行分類、排列 (列表 )、折算 (如線性化 )、換算 (如求均值、方差等 )，然后送入有關(guān)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行繁雜運(yùn)算的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。為了便于多處使用而?？稍鲈O(shè)若干個(gè)帶有電傳打字機(jī)的終端機(jī)。如果數(shù)據(jù)直接由各個(gè)數(shù)據(jù)輸入端隨時(shí)輸入，然后機(jī)器連續(xù)運(yùn)算，并隨時(shí)或定時(shí)給出計(jì)算結(jié)果，則稱為在線處理。 3. 混合型 即以上二者的復(fù)合型式。 下面幾節(jié)將介紹幾個(gè)具體的例子，以使初學(xué)者有一個(gè)較完整的計(jì)算機(jī)應(yīng)用概貌。況且，一個(gè)系統(tǒng)的存在是有其實(shí)際需要而存在的，有時(shí)不一定可以列入任何一類中去。圖中間是微處理器 (CPU)，以及組成內(nèi)存的 ROM和 RAM，這是微型計(jì)算機(jī)的主要內(nèi)部設(shè)備。它們各自都得通過相應(yīng)的接口才能與計(jì)算機(jī)的內(nèi)部總線相連。它們只有 4種形式。 (2) 數(shù)字量： 如數(shù)字式電壓表或某些傳感器所產(chǎn)生的數(shù)字量。 (4) 脈沖量： 如脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖系列 (一般為電壓脈沖 )。輸入通道配有 4種傳感器，就是模擬量傳感器、數(shù)字量傳感器、開關(guān)量傳感器和脈沖量傳感器。 圖 /輸出的可能性都集中在一起，因而看起來比較復(fù)雜。常見的倒是這樣：右邊只有一個(gè)模擬量輸入和一個(gè)開關(guān)量輸出，左邊則有一個(gè)鍵盤 (作為程序及數(shù)據(jù)輸入 )，一個(gè)顯示器 (監(jiān)視過程 )以及一個(gè)打印機(jī) (用以收集數(shù)據(jù)和控制的結(jié)果 )。圖 就是這樣一個(gè)簡(jiǎn)單系統(tǒng)的示意圖。這樣在設(shè)計(jì)應(yīng)用上就十分方便，設(shè)計(jì)者只需挑選合適的 A/D變換器即可。對(duì)于外部設(shè)備來說，每種設(shè)備都有專用的接口電路。在單板計(jì)算機(jī)上，鍵盤、顯示器和打印機(jī)都比較簡(jiǎn)單，用法較固定，所以它們和內(nèi)部總線的連接不用外加接口裝置，而在板上的印刷電路上加以解決。 單板計(jì)算機(jī)上一般都帶有適于外圍通道用的輸入 /輸出接口，接口技術(shù)也是搞計(jì)算機(jī)應(yīng)用者的一個(gè)重要課題。本書限于篇幅，就不多加介紹了，下面具體系統(tǒng)中遇到具體接口時(shí)再略加說明。但是執(zhí)行的效果如何，不返回去與控制命令相核對(duì)。 在開環(huán)系統(tǒng)中采用微型計(jì)算機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是可以用軟件方法來改變控制程序。 下面就以交通管理為例簡(jiǎn)要介紹一下開環(huán)控制系統(tǒng)的微機(jī)控制方法。 (2) 燈光有 3種顏色：紅、黃、綠 (圖 R， O，G)。 (3) 一路在 60秒內(nèi)過車完后超過 6秒，無車?yán)^續(xù)過時(shí)，如另一路有車在等待，則自動(dòng)提前交換燈色。 (4) 在緊急車輛 (如消防車、救護(hù)車等 )通過時(shí)，四邊街口均顯紅燈，以便只許緊急車輛通過。緊急車輛過后自動(dòng)恢復(fù)原來的燈色標(biāo)志。不過，上述 4點(diǎn)基本要求已足以說明交通燈控制問題對(duì)計(jì)算機(jī)提出的方式是什么。 (2) 開關(guān)量輸入和開關(guān)量輸出。計(jì)算機(jī)控制交通燈的通斷是通過繼電器的，所以也是開關(guān)量輸出。 即一路的車輛能夠申請(qǐng)另一路中斷其綠燈而讓其通行 。 (4) 有非屏蔽中斷響應(yīng)功能