模拟电梯控制系统设计论文

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电梯控制系统设计 机电一体化本科毕业论文

电梯控制系统设计  机电一体化本科毕业论文

电梯控制系统设计机电一体化本科毕业论文摘要:电梯作为现代城市的重要交通工具已经成为人们生活中不可或缺的一部分。

为保证电梯运行的安全、快捷和舒适,电梯控制系统的设计和实现显得尤为重要。

本文利用机电一体化的理论和技术手段,对电梯控制系统的设计进行了详细的研究和探究,主要从电梯控制策略、控制模式以及控制器设计等方面进行了详细的介绍和探讨,最终成功实现了一个高效安全的电梯控制系统。

关键词:电梯控制系统;机电一体化;控制策略;控制模式;控制器设计。

第一章引言电梯作为城市交通重要的组成部分已经深入人心,促进了人们对城市的发展和生活质量的提高。

随着社会的发展,人们对电梯的安全、稳定、快速和舒适的要求也越来越高。

而要满足这些要求,就必须采用先进的控制技术,实现对电梯系统的精细控制。

本文主要基于机电一体化的原理,对电梯控制系统的设计进行了深入研究。

其中,控制策略、控制模式以及控制器设计等方面进行了详细的介绍和探讨,最终实现了一个高效安全的电梯控制系统。

第二章电梯控制策略设计2.1 轿厢工作状态控制策略电梯的控制基于轿厢的工作状态,在选择对应的策略时,必须考虑当前的具体情况,包括轿厢的位置、载重、速度等因素。

常见的控制策略包括开门、关门、上行、下行、保持等操作。

2.2 轿厢位置控制策略轿厢的位置控制是电梯控制系统最关键的部分之一,因为它决定了轿厢的运行轨迹和最终到达的楼层。

一般来说,轿厢位置控制策略可以分为两种:开环控制和闭环控制。

2.3 轿厢速度控制策略轿厢速度是电梯控制系统的另一个重要因素,它是电梯运行时间和运行效率的关键之一。

根据实际情况,可以采用不同的速度控制策略,比如加速度限制、最大速度限制、平均速度限制等。

第三章电梯控制模式设计3.1 单机控制模式单机控制模式是指电梯控制系统只有一个控制器的情况。

此模式需要对电梯进行全局控制,实现快速响应和高效的运行。

3.2 多机控制模式多机控制模式是指电梯控制系统有多个控制器的情况。

基于PLC的电梯自动控制系统设计_毕业设计论文

基于PLC的电梯自动控制系统设计_毕业设计论文

海南大学毕业论文(设计)题目:电梯自动控制系统的设计学院:机电工程学院系别:电气工程系专业:电气工程及其自动化完成日期:2013年 5 月10日摘要随着经济的发展,现代城市中的高层建筑日益增多,电梯成为人们日常生活必不可少的工具。

而电梯性能的好坏,除了电机等硬件以外,电梯控制系统是其核心因素。

目前电梯控制系统主要有三种控制方式:继电器控制系统、PLC 控制系统、微机控制系统。

继电器控制系统由于故障率高、可靠性差、控制方式不灵活以及消耗功率大等缺点,目前已逐渐被淘汰。

微机控制系统虽在智能控制方面有较强的功能,但也存在抗扰性差、系统设计复杂,一般维修人员难以掌握其维修技术等缺陷。

实践表明可编程序控制器对电梯进行控制优于传统的继电器控制,其性能有很大改善。

因此,本设计采用可编程序控制器实现对五层电梯的自动控制。

论文内容主要包括对电梯发展和可编程序控制器的介绍,电梯系统软硬件设计,控制系统的程序编制和仿真。

结果表明,该方案切实可行。

关键词:可编程序控制器;电梯自动控制;仿真AbstractAlong with the economic development, increasing number of high-rise buildings in the modern city, elevators become an indispensable tool of daily living. And lift performance for better or worse, in addition to hardware such as motor, the elevator control system is its core elements. At present there are mainly three kinds of control methods of the elevator control system: relays, PLC control system the control system, computer controlled systems. Relay control system because of the high failure rate inflexibility, poor reliability, control methods, as well as disadvantages, such as power consumption, is now gradually being phased out. Microcomputer control system for intelligent control with strong features, but there is also poor immunity, complex system design, technical defects such as general staff it is difficult to control their maintenance. Practice shows that the programmable logic controller of the elevator control than traditional relay control, its performance has improved substantially. Therefore, this design using programmable controller to realize the automatic control of five-story elevator. Content of the paper included the elevator development and introduction to programmable logic controllers, system hardware and software design, programming and simulation of control system. Results show that the programme is practical.Keywords: Programmable controller; elevators control; simulation目录1.引言 (1)2.电梯技术简介 (1)2.1.电梯的定义及发展历程 (1)2.2.电梯的分类 (2)2.3.电梯技术的研究现状及发展趋势 (4)3. PLC的基本概念 (5)3.1. PLC的由来 (5)3.2. PLC的定义 (5)3.3. PLC的特点 (6)3.4. PLC的结构及工作原理 (7)3.4.1. PLC结构 (7)3.4.2. PLC工作原理 (8)3.5. PLC控制系统与其他控制系统的比较 (9)3.5.1. PLC与微机控制系统的比较 (9)3.5.2. PLC与继电器控制系统的比较 (10)4.电梯的控制系统 (11)4.1.电梯的工作原理 (11)4.2电梯的机械系统 (11)4.3 电梯电气控制系统 (12)5.电梯的PLC控制系统 (14)5.1.电梯的PLC控制系统的硬件组成 (14)5.2.电梯的控制要求 (14)5.3.电梯PLC控制系统设计 (14)5.4. PLC的选择 (15)5.5.电梯的PLC控制系统梯形图 (16)5.5.1.开关门环节 (16)5.5.2.层楼信号的产生与清除环节 (17)5.5.3.停层信号的登记与清除环节 (18)5.5.4.外呼信号的登记与清除环节 (18)5.5.5.电梯的定向环节 (19)5.5.6.停层过程环节 (19)5.5.7.停车制动过程环节 (20)5.5.8.启动加速、稳速运行、停车制动环节 (20)6.仿真软件的介绍及调试运行 (20)6.1.仿真软件的介绍 (20)6.2.软件中梯形图的编写 (21)6.3.梯形图程序仿真 (23)总结 (24)致谢 (25)参考文献 (26)附录 (27)附录1 (27)附录2 (29)附录3 (30)附录4 (31)附录5 (31)附录6 (33)附录7 (34)附录8 (34)1.引言近年来我国的经济飞速发展,人民生活水平的迅速梯高,工作居住条件得到了巨大的改善。

电梯PLC控制系统论文_正文、结论、参考文献

电梯PLC控制系统论文_正文、结论、参考文献

1概述1.1电梯的起源与发展电梯是随着高层建筑的兴建而发展起来的一种垂直运输工具。

多层厂房和多层仓库需要有货梯;高层住宅需要有住宅电梯;百货大楼和宾馆需要有客梯、自动扶梯…… 在现代社会,电梯已像汽车、飞机一样,成为了人类不可缺少的交通运输工具。

据估计,目前全球在用电梯已超过635万台,其中垂直电梯约610万台,自动扶梯和自动人行道约25万台。

电梯已成为人类现代生活中使用最广泛的交通运输工具。

电梯,为人们快捷高效舒适的现代化生活提供了保障,没有了电梯,现代化的楼宇将陷于瘫痪。

当今世界,电梯的使用量已成为衡量现代化程度的标志之一。

追溯电梯的起源,在我国及国外都能找到其雏形。

如我国公元前1700多年出现的桔槔,是一种用于提水的升降装置。

公元前1100多年出现的辘轳,是一种用于提水或升举重物的升降装置。

在古代希腊,于公元前236年出现的阿基米德绞车,是一种升举重物的升降装置。

它们的共同特点是都是由支架、卷筒、绳索、摇杆、盛物装置几部分组成的最原始、最简单的升降机械,由木(竹)材料制成,靠人力或畜力驱动在很低速度下运行⑴[2]。

自1889年美国奥的斯升降机公司推出世界上第一部以直流电动机为动力的升降机以来,电梯在驱动方式上经历了卷筒式驱动、牵引式驱动等历程,逐渐形成了直流电机拖动和交流电机拖动两种不同的拖动方式。

如今电梯已成为人们进出高层建筑不可或缺的代步工具;而且作为载人工具,人们对电梯在运行时的平稳性、高速性、准确性、高效性等一系列静、动态性能提出了更高的要求。

由于早期的电梯继电器控制方式存在故障率较高、可靠性差、接线复杂、一旦完成不易更改等缺点,所以需要开发一种安全、高效的控制方式。

可编程控制器(以下简称PLC既保留了继电器控制系统的简单易懂,而且具备控制精度高、可靠性好、控制程序可随工艺改变、易于与计算机接口连接、维修方便等诸多高品质性能。

因此,PLC在电梯控制领域得到了广泛而深入的应用[1][3]。

基于单片机的电梯控制系统_毕业设计(论文))

基于单片机的电梯控制系统_毕业设计(论文))

毕业设计(论文)题目基于单片机的电梯控制系统模拟电梯控制系统设计摘要单片机即单片微型计算机(Single-Chip Microcomputer ),是集CPU ,RAM ,ROM ,定时,计数和多种接口于一体的微控制器。

其中51单片机是各种单片机中最为典型和最有代表性的一种,广泛应用于各个领域.电梯是集机械原理应用、电气控制技术、微处理器技术、系统工程学等多学科和技术分支于一体的机电设备,它是建筑中的永久垂直交通工具。

本论文选择AT89S51为核心控制元件,设计了一个八层电梯系统,使用单片机汇编语言进行编程,实现运送乘客到任意楼层,并且显示电梯的楼层和上下行。

利用单片机控制电梯有成本低,通用性强,灵活性大及易于实现复杂控制等优点。

关键词单片机电梯系统控制Simulated elevator control system designAbstract Microcontroller that microcomputer (Single-Chip Microcomputer) gathering CPU, RAM, ROM, the timing, number and variety of interface integrated microcontrollers. 51 various SCM SCM is the most typical and most representative of a widely used in various fields. Elevator is the application of the principle set machinery, electrical control technology, microprocessor technology, systems engineering and other technical disciplines and branches of the integration of mechanical and electrical equipment, which is building a permanent vertical transport. This paper choice AT89S51 control of the core components, designed a new 8 storey lift systems, using single-chip assembly language programming, transporting passengers arrived a floor, it also shows the elevator floor and downlink. SCM control elevators low cost, versatility, flexibility and ease of large complex control advantagesKeyboards Single-Chip Microcomputer Elevator system control目录引言 (1)第一章单片机概述 (2)1.1单片机简介 (2)1.2单片机的特点 (3)1.3单片机的应用领域 (4)1.4单片机的发展趋势 (4)1.5单片机的主要生产厂家和机型 (5)第二章硬件系统实现 (7)2.1功能模块图 (7)2.2各功能模块介绍 (7)2.2.1 AT89S51芯片 (7)2.2.2 显示模块 (10)2.2.3 复位开关模块 (10)2.2.4 振荡器电路模块 (11)2.2.5 程序下载模块 (11)2.3设计电路及连线 (11)第三章软件设计 (13)3.1汇编语言简介 (13)3.2流程图设计 (14)3.3程序设计 (15)3.3.1程序初始化 (15)3.3.2主程序调用 (15)3.3.3中断程序调用 (16)第四章系统调试 (19)4.1硬件调试 (19)4.2软件调试 (19)第五章英文翻译 (21)结论 (25)致谢 (26)参考文献 (27)程序附录 (28)引言随着现代高科技的发展,住房和办公用楼都已经逐渐向高层发展。

基于PLC四层电梯控制系统设计毕业论文

基于PLC四层电梯控制系统设计毕业论文

基于PLC四层电梯控制系统设计毕业论文摘要:电梯控制系统是现代建筑物不可缺少的设备之一、本文基于PLC(可编程逻辑控制器)设计了一个四层电梯控制系统。

首先,介绍了电梯控制系统的原理和功能。

然后,详细描述了本设计所使用的硬件设备和软件工具。

接下来,对电梯的每个工作状态进行了分析与设计。

最后,通过实验验证了本设计的可行性和稳定性。

关键词:PLC,电梯控制系统,工作状态,实验验证一、引言随着现代城市建筑的发展,电梯已经成为人们出行的重要交通工具之一、而电梯控制系统则是电梯正常运行的核心。

目前,市面上主要有基于PLC的电梯控制系统和微控制器控制系统。

与微控制器控制系统相比,基于PLC的电梯控制系统具有更高的可靠性和稳定性。

本文将基于PLC设计一个四层电梯控制系统,旨在提供一种优质的电梯控制解决方案。

二、电梯控制系统的原理和功能电梯控制系统的核心是电梯控制器,它通过控制电梯的运动和动作来实现不同楼层之间的垂直运输。

其主要功能包括:楼层选择、开门关门、运行方向控制、故障报警和紧急停止等。

本设计中,PLC作为电梯控制器,负责控制电梯各个动作和状态的转换。

三、硬件设备和软件工具本设计采用了一台三相交流电机作为电梯的驱动力源,PLC作为电梯控制器。

PLC选用了国产的LS系列PLC,并使用了相应的编程软件进行控制程序的编写和调试。

此外,还用了按钮输入模块、指示灯输出模块和电动机驱动器等辅助设备。

四、电梯的工作状态设计本设计中,电梯主要分为四个工作状态:待命状态、上行状态、下行状态和开门状态。

在待命状态下,电梯监听楼层请求信号,并判断是否要进入上行或下行状态。

上行状态和下行状态中,电梯通过判断楼层选择信号和运行方向信号,选择最合适的楼层进行停靠。

在开门状态中,电梯通过开门传感器判断门是否完全打开,然后根据指定的时间进行延迟,再关闭电梯门。

五、实验验证为了验证本设计的可行性和稳定性,我们对基于PLC的四层电梯控制系统进行了实验。

电梯的PLC控制系统设计毕业论文

电梯的PLC控制系统设计毕业论文

毕业论文(设计)题目电梯的PLC控制系统设计院系信息与控制学院专业电气工程与自动化学生姓名王振旺学号 20081340045指导教师杨春霞职称教授二O一二年五月二十八日目录1.引言 (2)2.电梯的相关概述 (2)2.1 电梯的起源及发展 (2)2.2 电梯的基本结构 (4)2.3电梯的电力拖动系统 (4)2.3.1 电力拖动系统的功能 (4)2.3.2 常见的电力拖动方式 (4)2.4 电梯的控制系统 (4)3. 可编程控制器PLC (5)3.1 PLC的产生和发展 (5)3.2 PLC的构成 (6)3.3 PLC 的工作原理 (7)3.4 PLC的I/0系统 (9)3.5 PLC特点 (9)3.6 PLC发展趋势 (10)4.电梯PLC控制系统的硬件设计 (10)4.1 I/O分配 (10)4.2 五层电梯的控制要求 (10)5.电梯PLC控制系统的软件设计 (11)5.1 PLC梯形图介绍 (11)5.2用STEP7编写程序 (11)5.2.1创建S7项目 (12)5.2.2插入SIMATIC 300工作站 (13)5.2.3硬件组态 (13)5.2.4编辑符号表 (13)5.2.5程序编辑 (14)5.3用PLCSIM调试程序 (23)5.3.1调试前的准备 (23)5.3.2在仿真环境下调试程序 (24)6电梯的监控运行 (32)6.1组态王介绍 (32)6.2电梯PLC控制系统的组态仿真 (32)6.2.1图形界面的设计 (32)6.2.2设备配置,构造数据库 (33)6.2.3建立动画连接 (34)6.2.4运行和调试 (34)7.总结 (37)电梯的PLC控制系统设计王振旺南京信息工程大学电气工程与自动化专业,南京210044摘要:作为一种高效的运输设备,电梯在现代生活中扮演越来越重要的角色。

本文介绍了电梯的设计、结构组成与工作原理,可编程控制器的组成及工作原理。

并采用西门子S7-300系列PLC设计五层电梯自动控制系统。

电梯控制系统技术论文

电梯控制系统技术论文

电梯控制系统技术论文电梯门控制系统设计摘要:为了使电梯更好的为大众服务,本文利用PLC和变频器配合使用来控制电梯门的开和关。

本文设计了PLC和变频器控制电梯门的电路和控制程序,列出了变频器的控制参数设置表。

经过试验验证,该方法应用在电梯门的开、关控制中能收到很好的效果。

关键词:PLC变频器电梯门0 引言电梯门控系统是电梯控制系统中一个非常重要的子系统。

相对于整个电梯控制系统来说,由于它的动作最频繁并且直接面对乘客,因此在实际应用中需要一个运行安全可靠、性能稳定的电梯门控制系统来为乘客服务。

乘客对电梯门运行的一般要求是门在开或关的开始阶段要求速度快,在开或关的结束阶段要求门速慢。

老式电梯门的控制及运行大多采用直流电机配以继电器、限位开关及电阻等器件来实现开、关门的控制,门在运行中依靠安装在轿门上的开关打板依次撞击装在轿顶上的各换速行程开关,逐渐短接分压电阻,从而改变直流电机电枢绕组两端的电压来实现调速,这种方法实现电梯开、关门的缺点是平稳性较差、调试较为困难、易受外界干扰、故障点多且故障率较高,已无法满足新型电梯的技术要求。

[1]本文采用了PLC和变频器作为控制器来控制电梯门的开、关动作。

1 控制器选取1.1 系统控制核心选取系统控制核心选用西门子S7-200PLC,该PLC的优点是工作可靠性高、功耗小、功能强大、程序设计方便灵活、价格便宜且体积小,可以方便的安装在轿门上方。

[2]1.2 调速装置选取变频器应用于交流调速拖动系统中有易于实现的优良控制特性,并且变频器具有完备的保护功能,在条件比较恶劣的环境下也能正常使用,所以本设计的调速装置选用西门子MM420变频器,该变频器与PLC配套使用,具有调速范围广、转速精度高、耐高温且运行可靠等特点。

[3]2 电梯门运行特点分析电梯门在运行过程中,为了使电梯门开、关时间尽量短且门在开、关过程中撞击程度尽量小,电梯在开、关门时一般具有如下特点:2.1 开门过程:电梯门在打开时,一般有三级变速。

基于六层电梯PLC控制系统毕业设计论文

基于六层电梯PLC控制系统毕业设计论文
In this paper, the design and debugging of PLC system are stated in detail in a storied building six elevator model control system. The core of the system control part is made of mitsubishi Japan FX2NC series of PLC.PLC control technology has become a modern elevator control of a hot spot.The PLC control has strongadaptability,fast speed,simple installation,lower operation cost. SoPLC control technology has become a modern elevator control of a hot spot.
随着时代的发展,科技的进步,电梯也一直不断的发展和完善,在操纵控制方面可以说是步步出新——手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制、人机对话等等,多台电梯还出现了并联控制,智能群控;双层轿厢电梯展示出节省井道空间,提升运输能力的优势;变速式自动人行道扶梯的出现大大节省了行人的时间;不同外形——扇形、三角形、半菱形、半圆形、整圆形的观光电梯则使身处其中的乘客的视线不再封闭。电梯越来越受到人们的欢迎。
很久很久以前,人类就学会了用升降工具来运输货物或者人员,人类的伟大奇迹金字塔在建造时就大量应用了最原始的升降系统,和如今的电梯基本原理如出一辙。但是那时的升降工具基本上是以人力为动力。直到18世纪中叶后,伟大的的科学家瓦特发明了蒸汽机,电梯的升降工具才慢慢的摆脱了人力,而以蒸汽为动力。紧随其后,威廉·汤姆逊研制出用液压驱动的升降梯,液压的介质是水。但是安全问题一直是阻碍电梯发展的顽疾,因为一旦升降梯拉升缆绳发生断裂,负载平台就一定会发生坠毁事故。而后来奥的斯先生的发明彻底改变了人们对电梯安全的恐惧感。终于在1889年,美国奥的斯电梯公司制造出了名副其实的电梯。最初是用直流电动机作为动力,通过蜗轮减速器带动卷筒上缠绕的绳索,悬挂并升降轿厢,而后采用按钮操纵装置,为操作纵方式现代化开了先河。
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(此文档为word格式,下载后您可任意编辑修改!)2010届本科生毕业设计(论文)题目:《单片机模拟电梯控制系统》文献综述学生姓名:付天池院系:专业、班级:机电一体化09学号:指导教师:冯青秀模拟电梯控制系统设计摘要单片机即单片微型计算机(Single-Chip Microcomputer ),是集CPU ,RAM ,ROM ,定时,计数和多种接口于一体的微控制器。

其中51单片机是各种单片机中最为典型和最有代表性的一种,广泛应用于各个领域.电梯是集机械原理应用、电气控制技术、微处理器技术、系统工程学等多学科和技术分支于一体的机电设备,它是建筑中的永久垂直交通工具。

本论文选择AT89S51为核心控制元件,设计了一个八层电梯系统,使用单片机汇编语言进行编程,实现运送乘客到任意楼层,并且显示电梯的楼层和上下行。

利用单片机控制电梯有成本低,通用性强,灵活性大及易于实现复杂控制等优点。

关键词单片机电梯控制AbstractMicrocontroller that microcomputer (Single-Chip Microcomputer) gathering CPU, RAM, ROM, the timing, number and variety of interface integrated microcontrollers. 51 various SCM SCM is the most typical and most representative of a widely used in various fields. Elevator is the application of the principle set machinery, electrical control technology, microprocessor technology, systems engineering and other technical disciplines and branches of the integration of mechanical and electrical equipment, which is building a permanent vertical transport.This paper choice AT89S51 control of the core components, designed a new 8 storey lift systems, using single-chip assembly language programming, transporting passengers arrived a floor, it also shows the elevator floor and downlink. SCM control elevators low cost, versatility, flexibility and ease of large complex control advantagesKeyboards Single-Chip Microcomputer Elevator control目录引言 (1)第一章单片机概述 (2)1.1单片机简介 (2)1.2单片机的特点 (3)1.3单片机的应用领域 (4)1.4单片机的发展趋势 (5)1.5单片机的主要生产厂家和机型 (5)第二章硬件系统实现 (7)2.1功能模块图 (7)2.2各功能模块介绍 (7)2.2.1 AT89S51芯片 (7)2.2.2 显示模块 (10)2.2.3 复位开关模块 (10)2.2.4 振荡器电路模块 (11)2.2.5 程序下载模块 (11)2.3设计电路及连线 (12)第三章软件设计 (13)3.1汇编语言简介 (13)3.2流程图设计 (14)3.3程序设计 (15)3.3.1程序初始化 (15)3.3.2主程序调用 (16)3.3.3中断程序调用 (16)第四章系统调试 (19)4.1硬件调试 (19)4.2软件调试 (19)结论 (21)致谢 (22)参考文献 (23)程序附录 (24)引言随着现代高科技的发展,住房和办公用楼都已经逐渐向高层发展。

电梯是高层宾馆、商店、住宅、多层仓库等高层建筑不可缺少的垂直方向的交通运输工具。

1889年美国奥梯斯升降机公司推出的世界上第一部以电动机为动力的升降机,同年在纽约市马累特大厦安装成功。

随着建筑物规模越来越大,楼层也越来越高,对电梯的调速精度、调速范围等静态和动态特性都提出了更高的要求。

由于传统的电梯运行逻辑控制系统采用的是继电器逻辑控制线路。

采用这种控制线路,存在易出故障、维护不便、运行寿命较短、占用空间大等缺点。

目前,由可编程控制器(PLC)或微型计算机组成的电梯运行逻辑控制系统,正以很快的速度发展着。

可编程控制器,是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物,是在顺序控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器,是一种以微处理器为核心用作数字控制的专用计算机,它有良好的抗干扰性能,适应很多工业控制现场的恶劣环境,所以现在的电梯控制系统主要还是由可编程控制器控制。

但是由于PLC的针对性较强,每一台PLC都是根据一个设备而设计的,所以价格较昂贵。

而单片机价格相当便宜,如果在抗干扰功能上有所提高的话完全可以代替PLC实现对工控设备的控制。

当然单片机并不象PLC那么有针对性,所以由单片机设计的控制系统可以随着设备的更新而不断修改完善,更完美的实现设备的升级。

电梯控制系统是比较复杂的一个大型系统,在计算机诞生的几十年里,继电器控制系统为电梯控制的发展做了巨大的贡献,但在性能上和PLC还是有本质上的差距。

在科技的不断发展下,单片机控制系统很快可以解决抗扰性,成为方便有效的电梯控制系统。

第一章单片机概述单片机全称为单片微型计算机(Single Chip Microcomputer),又称为微控制器(Microcontroller Unit)或嵌入式控制器(Embedded Controller)。

它是将计算机的基本部件微型化并集成到一块芯片上的微型计算机,通常片内都含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断控制、系统时钟及系统总线等。

(如图1-1所示)。

随着技术的发展,单片机片内集成的功能越来越强大,并朝着SOC(System on Chip)方向发展图1-1 单片机结构单片机有着体积小、功耗低、功能强、性能价格比高、易于推广应用等显著优点,在自动化装置、智能仪器仪表、过程控制、通信、家用电器等许多领域得到日益广泛的应用。

1.1 单片机简介单片机是一种集成电路芯片,采用超大规模技术把具有数据处理能力(如算术运算,逻辑运算、数据传送、中断处理)的微处理器(CPU),随机存取数据存储器(RAM),只读程序存储器(ROM),输入输出电路(I/O口),可能还包括定时计数器,串行通信口(SCI),显示驱动电路(LCD或LED驱动电路),脉宽调制电路(PWM),模拟多路转换器及A/D转换器等电路集成到一块单块芯片上,构成一个最小,然而完善的计算机系统。

这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。

由此来看,单片机有着微处理器所不具备的功能,它可单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能,这是单片机最大的特征。

然而单片机又不同于单板机,芯片在没有开发前,它只是具备功能极强的超大规模集成电路,如果赋予它特定的程序,它便是一个最小的、完整的微型计算机控制系统,它与单板机或个人电脑(PC机)有着本质的区别,单片机的应用属于芯片级应用,需要用户了解单片机芯片的结构和指令系统以及其它集成电路应用技术和系统设计所需要的理论和技术,用这样特定的芯片设计应用程序,从而使该芯片具备特定的功能。

不同的单片机有着不同的硬件特征和软件特征,即它们的技术特征均不尽相同,硬件特征取决于单片机芯片的内部结构,用户要使用某种单片机,必须了解该型产品是否满足需要的功能和应用系统所要求的特性指标。

这里的技术特征包括功能特性、控制特性和电气特性等等,这些信息需要从生产厂商的技术手册中得到。

软件特征是指指令系统特性和开发支持环境,指令特性即我们熟悉的单片机的寻址方式,数据处理和逻辑处理方式,输入输出特性及对电源的要求等等。

开发支持的环境包括指令的兼容及可移植性,支持软件(包含可支持开发应用程序的软件资源)及硬件资源。

要利用某型号单片机开发自己的应用系统,掌握其结构特征和技术特征是必须的。

单片机控制系统能够取代以前利用复杂电子线路或数字电路构成的控制系统,可以软件控制来实现,并能够实现智能化,现在单片机控制范畴无所不在,例如通信产品、家用电器、智能仪器仪表、过程控制和专用控制装置等等,单片机的应用领域越来越广泛。

诚然,单片机的应用意义远不限于它的应用范畴或由此带来的经济效益,更重要的是它已从根本上改变了传统的控制方法和设计思想。

是控制技术的一次革命,是一座重要的里程碑。

1.2单片机的特点单片机与通用微机相比较,在结构,指令设置上均有其独特之处,其主要特点如下:(1)单片机的存储器ROM和RAM是严格区分的.ROM称为程序存储器,只存放程序,固定常数及数据表格.RAM则为数据存储器,用作工作区及存放用户数据.这样的结构主要是考虑到单片机用于控制系统中,有较大的程序存储空间,把开发成功的程序固化在ROM中,而把少量的随机数据存放在RAM中.这样,小容量的数据存储器能以高速RAM形式集成在单片机内,以加速单片机的执行速度.但单片机内的RAM是作为数据存储器用,而不是当作高速缓冲存储器(CACHE)使用.(2)采用面向控制的指令系统.为满足控制的需要,单片机有更强的逻辑控制能力,特别是具有很强的位处理能力.(3)单片机的I/O引脚通常是多功能的.由于单片机芯片上引脚数目有限,为了解决实际引脚和需要的信号线的矛盾,采用了引脚功能复用的方法.引脚处于何种功能,可由指令来设置或由机器状态来区分.(4)单片机的外部扩展能力强.在内部的各种功能部分不能满足应用需求时,均可在外部进行扩展(如扩展ROM,RAM,I/O接口,定时器/计数器,中断系统等),与许多通用的微机接口芯片兼容,给应用系统设计带来极大的方便和灵活性.1.3单片机的应用领域单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域,大致可分如下几个范畴:(1)在智能仪器仪表上的应用:单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点,广泛应用于仪器仪表中,结合不同类型的传感器,可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。

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