1、第3章 微機(jī)控制系統(tǒng)的選擇及接口設(shè)計(jì),第一節(jié) 專用與通用的抉擇、硬件與軟件的權(quán)衡 第二節(jié) 微機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路 第三節(jié) 微機(jī)控制系統(tǒng)的構(gòu)成與種類 第四節(jié) 微機(jī)控制系統(tǒng)的軟件與程序設(shè)計(jì)語言 第五節(jié) 微機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域及其選用要點(diǎn) 第六節(jié) 8086/8088CPU的硬件結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 第七節(jié) Z80CPU的硬件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、存儲器及輸入輸出擴(kuò)展接口 第八節(jié) 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其最小應(yīng)用系統(tǒng) 第九節(jié) 數(shù)字顯示器及鍵盤的接口電路 第十節(jié) 微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的輸入輸出控制的可靠性設(shè)計(jì) 第十一節(jié) 可編程邏輯控制器(PLC)的構(gòu)成及應(yīng)用舉例 第十二節(jié) 常用檢測傳感器的性能特點(diǎn)、選用及其微機(jī)接口,由于采用微機(jī)作為機(jī)電一體化系

2、統(tǒng)或產(chǎn)品的控制器，因此，其控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就是選用微機(jī)、設(shè)計(jì)接口、控制形式和動作控制方式的問題。這不僅需要微機(jī)控制理論、數(shù)字電路、軟件設(shè)計(jì)等方面的知識，也需要一定的生活和生產(chǎn)工藝知識。通常由機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員首先提出總的設(shè)計(jì)要求，然后由各專業(yè)人員通力協(xié)作。,第一節(jié) 專用與通用的抉擇、硬件與軟件的權(quán)衡,專用控制系統(tǒng)適合于大批量生產(chǎn)的機(jī)電一體化產(chǎn)品。在開發(fā)新產(chǎn)品時(shí)，如果要求具有機(jī)械與電子有機(jī)結(jié)合的緊湊結(jié)構(gòu)，也只有專用控制系統(tǒng)才能做到。專用控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題，實(shí)際上就是選用適當(dāng)?shù)耐ㄓ肐C芯片來組成控制系統(tǒng)，以便與執(zhí)行元件和檢測傳感器相匹配，或重新設(shè)計(jì)制作專用集成電路，把整個(gè)控制系統(tǒng)集成在一塊或幾塊

3、芯片上。 對于多品種、中小批量生產(chǎn)的機(jī)電一體化產(chǎn)品來說，由于還在不斷改進(jìn)，結(jié)構(gòu)還不十分穩(wěn)定，特別是對現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改造時(shí)，采用通用控制系統(tǒng)比較合理。通用控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要是合理選擇主控制微機(jī)機(jī)型，設(shè)計(jì)與其執(zhí)行元件和檢測傳感器之間的接口，并在此基礎(chǔ)上編制應(yīng)用軟件的問題。這實(shí)質(zhì)上就是通過接口設(shè)計(jì)和軟件編制來使通用微機(jī)專用化的問題。,1. 專用與通用的抉擇,無論是采用通用控制系統(tǒng)還是專用控制系統(tǒng)，都存在硬件和軟件的權(quán)衡問題。有些功能，例如運(yùn)算與判斷處理等，卻適宜用軟件來實(shí)現(xiàn)。而在其余大多數(shù)情況下，對于某種功能來說，既可用硬件來實(shí)現(xiàn)，又可用軟件來實(shí)現(xiàn)。因此，控制系統(tǒng)中硬件和軟件的合理組成，通常要根據(jù)經(jīng)

4、濟(jì)性和可靠性的標(biāo)準(zhǔn)權(quán)衡決定。 在用分立元件組成硬件的情況下，就可以考慮是否采用軟件，能采用通用的LSI芯片來組成所需的電路的情況下，則最好采用硬件。這是因?yàn)榕c采用分立元件組成的電路相比，采用軟件不需要焊接，并且易于修改，所以采用軟件更為可靠。而在利用LSI芯片組成電路時(shí)，不僅價(jià)廉，而且可靠性高，處理速度快，因而采用硬件更為有利。,2. 硬件與軟件的權(quán)衡,第二節(jié) 微機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路,首先應(yīng)了解被控對象的控制要求，構(gòu)思微機(jī)控制系統(tǒng)的整體方案。通常，先從系統(tǒng)構(gòu)成上考慮是采用開環(huán)控制還是閉環(huán)控制，當(dāng)采用閉環(huán)控制時(shí)，應(yīng)考慮采用何種檢測傳感元件，檢測精度要求如何。其次考慮執(zhí)行元件采用何種方式，是電動、

5、氣動還是液動，比較其方案的優(yōu)缺點(diǎn)，擇優(yōu)而選。第三要考慮是否有特殊控制要求，對于具有高可靠性、高精度和快速性要求的系統(tǒng)應(yīng)采取哪些措施。第四是考慮微機(jī)在整個(gè)控制系統(tǒng)中的作用，是設(shè)定計(jì)算、直接控制還是數(shù)據(jù)處理，微機(jī)應(yīng)承擔(dān)哪些任務(wù)，為完成這些任務(wù)，微機(jī)應(yīng)具備哪些功能，需要哪些輸入輸出通道、配備哪些外圍設(shè)備。最后應(yīng)初步估算其成本。通過整體方案考慮，最后畫出系統(tǒng)組成的初步框圖，附以說明，以此作為下一步設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和依據(jù)。,1確定系統(tǒng)整體控制方案,2確定控制算法,對任何一個(gè)具體微機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析、綜合或設(shè)計(jì)，首先應(yīng)建立該系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，確定其控制算法。所謂數(shù)學(xué)模型就是系統(tǒng)動態(tài)特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式。它反映了系統(tǒng)輸

6、入內(nèi)部狀態(tài)和輸出之間的數(shù)量和邏輯關(guān)系。這些關(guān)系式為計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算處理提供了依據(jù)，即由數(shù)學(xué)模型推出控制算法。所謂計(jì)算機(jī)控制，就是按照規(guī)定的控制算法進(jìn)行控制，因此，控制算法的正確與否直接影響控制系統(tǒng)的品質(zhì)，甚至決定整個(gè)系統(tǒng)的成敗。 當(dāng)控制系統(tǒng)比較復(fù)雜時(shí)，控制算法也比較復(fù)雜，整個(gè)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)就比較困難，為設(shè)計(jì)、調(diào)試方便，可將控制算法作某些合理的簡化，忽略某些因素的影響(如非線性、小延時(shí)、小慣性等)，在取得初步控制成果后，再逐步將控制算法完善，直到獲得最好的控制效果。,3選擇微型計(jì)算機(jī),對于給定的任務(wù)，選擇微機(jī)的方案不是唯一的。從控制的角度出發(fā)，微機(jī)應(yīng)能滿足： （1）具有較完善的中斷系統(tǒng)、 （2）足

7、夠的存儲容量、 （3）完善的I/O通道和實(shí)時(shí)時(shí)鐘等要求。,選擇微機(jī)時(shí)，還應(yīng)考慮成本高低、程序編制難易以及擴(kuò)充輸入輸出接口是否方便等因素，從而確定是選用單片機(jī)、單板機(jī)，還是選用微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 單片機(jī):價(jià)格低、體積小,但需要開發(fā)系統(tǒng)對其軟硬件進(jìn)行開發(fā)。 單板機(jī):價(jià)格較低、體積較小，但內(nèi)存容量較小，接口電路少 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng):微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有豐富的系統(tǒng)軟件，可用 高級語言、匯編語言編程，程序編制和調(diào)試都很方便。 但成本較高，當(dāng)用來控制一個(gè)小系統(tǒng)時(shí)，往往不能充 分利用系統(tǒng)機(jī)的全部功能，抗干擾能力差。,系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)主要是對系統(tǒng)控制方案進(jìn)行具體實(shí)施步驟的設(shè)計(jì)，其主要依據(jù)是上述的整體方案初框圖、設(shè)計(jì)要求及

8、所選用的微機(jī)類型。通過設(shè)計(jì)要畫出系統(tǒng)的具體構(gòu)成框圖。 一個(gè)正在運(yùn)行的完整的微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，需要在微機(jī)、被控制對象和操作者之間適時(shí)地、不斷地交換數(shù)據(jù)信息和控制信息。在總體設(shè)計(jì)時(shí)，要綜合考慮硬件和軟件措施，解決三者之間可靠的、適時(shí)進(jìn)行信息交換的通路和分時(shí)控制的時(shí)序安排問題，保證系統(tǒng)能正常地運(yùn)行。設(shè)計(jì)中主要考慮硬件與軟件功能的分配與協(xié)調(diào)、接口設(shè)計(jì)、通道設(shè)計(jì)、操作控制臺設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)等問題。其中硬件與軟件功能的分配與協(xié)調(diào)要根據(jù)經(jīng)濟(jì)性和可靠性標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行權(quán)衡，可靠性問題主要是制定可靠性設(shè)計(jì)方案，采取可行的可靠性措施。,4. 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì),（1） 接口設(shè)計(jì) 接口設(shè)計(jì)包括兩個(gè)方面的內(nèi)容： * 擴(kuò)展接口；

9、* 確定通過各接口電路輸入輸出端的輸入輸出信號，選定各信號輸入輸出時(shí)采用何種控制方式。,（2） 通道設(shè)計(jì)：輸入輸出通道是計(jì)算機(jī)與被控對象相互交換信息的部件。每個(gè)控制系統(tǒng)都要有輸入輸出通道。一個(gè)系統(tǒng)中可能要有開關(guān)量的輸入輸出通道、數(shù)字量的輸入輸出通道或模擬量的輸入輸出通道。在總體設(shè)計(jì)中就應(yīng)確定本系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置什么通道，每個(gè)通道由幾部分組成，各部分選用什么樣元器件等。,開關(guān)量、數(shù)字量的輸入輸出比較簡單。開關(guān)量輸入要解決電平轉(zhuǎn)換、去抖動及抗干擾等問題。開關(guān)量輸出要解決功率驅(qū)動問題等。開關(guān)量和數(shù)字量的輸入輸出都要通過前面設(shè)計(jì)的接口電路。 模擬量輸入輸出通道比較復(fù)雜。模擬量輸入通道主要由信號處理裝置(標(biāo)度變

10、換、濾波、隔離、電平轉(zhuǎn)換、線性化處理等)、采樣單元、采樣保持器和放大器、AD轉(zhuǎn)換器等組成。模擬量輸出通道主要由DA轉(zhuǎn)換器、放大器等組成。,（3） 操作控制臺設(shè)計(jì) 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)必須便于人機(jī)聯(lián)系。通常都要設(shè)計(jì)一個(gè)現(xiàn)場操作人員使用的控制臺，這個(gè)控制臺一般都不能用微機(jī)所帶的鍵盤代替，因?yàn)楝F(xiàn)場操作人員不了解計(jì)算機(jī)的硬件和軟件，假若操作失誤可能發(fā)生事故，所以一般要單獨(dú)設(shè)計(jì)一個(gè)操作員控制臺。,微機(jī)控制系統(tǒng)的軟件主要分兩大類，即系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、診斷系統(tǒng)、開發(fā)系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)，通常這些軟件一般不需用戶設(shè)計(jì)，對用戶來說，基本上只須了解其大致原理和使用方法就行了。而應(yīng)用軟件都要由用

11、戶自行編寫，所以軟件設(shè)計(jì)主要是應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)。,（4） 軟件設(shè)計(jì),第十節(jié) 微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的輸入輸出控制的可靠性設(shè)計(jì),微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的輸入輸出是通過硬件電路和軟件共同完成的。對其硬件電路的要求是： 能夠可靠地傳遞控制信息，并能夠輸入有關(guān)運(yùn)動機(jī)構(gòu)的狀態(tài)信息； 能夠進(jìn)行相應(yīng)的信息轉(zhuǎn)換，以滿足微機(jī)對輸入輸出信息的轉(zhuǎn)換要求，如D/A、A/D轉(zhuǎn)換，并行數(shù)字量轉(zhuǎn)換成串行電脈沖、電平的轉(zhuǎn)換與匹配，電量與非電量之間的轉(zhuǎn)換，弱電與強(qiáng)電的轉(zhuǎn)換以及功率的匹配等；應(yīng)具有較強(qiáng)的阻斷干擾信號進(jìn)入微機(jī)控制系統(tǒng)的能力，以提高系統(tǒng)的可靠性。,1.光電隔離電路 為了防止強(qiáng)電干擾以及其他干擾信號通過I/O控制電路進(jìn)入計(jì)算機(jī)，影響其工作，通

12、常的辦法是首先采用濾波吸收，抑制干擾信號的產(chǎn)生，然后采用光電隔離的辦法，使微機(jī)與強(qiáng)電部件不共地，阻斷干擾信號的傳導(dǎo)。光電隔離電路主要由光電耦合器的光電轉(zhuǎn)換元件組成，如下圖所示.,一、光電隔離電路設(shè)計(jì),光電隔離電路的作用主要有以下幾個(gè)方面：,（1）可將輸入與輸出端兩部分電路的地線分開，各自使用一套電源供電。這樣信息通過光電轉(zhuǎn)換，單向傳遞，又由于光電耦合器輸入與輸出端之間絕緣電阻非常大(一般為10111013)，寄生電容很小(一般為0.52pF)，因此，干擾信號很難從輸出端反饋到輸入端，從而起到隔離作用。 （2）可以進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。如上圖a所示電路，通過光電耦合器可以很方便地把微機(jī)的輸出信號變?yōu)?2

13、V。 （3）提高驅(qū)動能力。隔離驅(qū)動用光電耦合器件，如達(dá)林頓晶體管輸出和晶閘管輸出型光電耦合器件，不但具有隔離功能，而且還具有較強(qiáng)的驅(qū)動負(fù)載能力。微機(jī)輸出信號通過這種光電耦合器件后，就能直接驅(qū)動負(fù)載。,圖a為普通型信號隔離用光電耦合器件。圖b為高速型光電耦合器件的結(jié)構(gòu)形式。圖c為達(dá)林頓管輸出光電耦合器件。圖d為晶閘管輸出型光電耦合器件。,通常使用的光電耦合器,2. 光電耦合隔離電路應(yīng)用 采用光電耦合器可以將微機(jī)與前向、后向通道以及其他相關(guān)部分切斷與電路的聯(lián)系，從而有效地防止干擾信號進(jìn)入微機(jī)，其基本配置如下圖所示。,8155、8255輸出口的放出及吸入電流均較大，故可直接用高電平來推動晶體管驅(qū)動發(fā)

14、光二極管。由于 8155、8255在上電復(fù)位時(shí)，端口初置為輸入狀態(tài)，即高阻抗?fàn)顟B(tài)，為不使開機(jī)輸出額外的信息，晶體管基極應(yīng)拉成低電平，如下圖a 所示。如要輸出較大電流以驅(qū)動輸出設(shè)備，如繼電器、電磁離合器等，則應(yīng)接成達(dá)林頓型，如圖b 所示。為了進(jìn)一步提高普通型光耦合器的光耦合速度，可采用下圖c電路。在較惡劣環(huán)境中的前向通道，為了減少通道及電源的干擾，V/F轉(zhuǎn)換器 (LM331)的頻率輸出可采用光耦合器隔離方法，使V/F轉(zhuǎn)換器與微機(jī)無電路聯(lián)系，如右下圖a 、b 所示。,VT,1.弱電轉(zhuǎn)強(qiáng)電電路 微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的微機(jī)發(fā)出的控制信號一般要經(jīng)過功率放大后，才能驅(qū)動各類執(zhí)行元件，如下圖所示的幾種電路。圖a表

15、示微機(jī)輸出的開關(guān)量信號通過功率放大后，能夠驅(qū)動有關(guān)小功率的直流電磁鐵YA，如果是交流電磁鐵，或大功率的直流電磁鐵，就需使用繼電器K作進(jìn)一步的功率放大，如圖b所示。利用繼電器K也可以驅(qū)動小功率的交流電動機(jī)，如圖c所示。對于大功率的交流電動機(jī)，還需增加交流接觸器KM才能驅(qū)動，如圖d所示。,二、信息轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì),2. 數(shù)字脈沖轉(zhuǎn)換 在控制系統(tǒng)中，應(yīng)用微機(jī)很容易實(shí)現(xiàn)數(shù)字脈沖的轉(zhuǎn)換工作。事實(shí)上，只要CPU定時(shí)地向某個(gè)I/O端口的某一二進(jìn)制位輸出高低電平相間的邏輯信號，就可產(chǎn)生一個(gè)脈沖序列。步進(jìn)電動機(jī)控制經(jīng)常用到數(shù)字脈沖轉(zhuǎn)換，例如下圖所示的三相步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動接口電路。該電路中電動機(jī)的每相驅(qū)動電路都單獨(dú)有光

16、隔離和放大電路，并連接到微機(jī)并行輸出端口的一個(gè)二進(jìn)制位上。脈沖信號經(jīng)光隔離電路耦合、各相放大電路放大后，控制步進(jìn)電動機(jī)按照一定方向轉(zhuǎn)動。,3. 數(shù)模(D/A)、模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換 微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)I/O控制回路中，還常用到D/A、A/D轉(zhuǎn)換。例如下圖所示的采用直流伺服電動機(jī)的控制回路中，就增加了D/A轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)?？刂戚敵鰰r(shí)，微機(jī)每次都將運(yùn)算后得到的以數(shù)字形式的控制參數(shù)輸出到數(shù)模轉(zhuǎn)換電路中進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的模擬電壓信號仍為弱電信號，還需經(jīng)過線性功率放大電路放大，然后控制電動機(jī)運(yùn)行。機(jī)械系統(tǒng)的位置反饋信號可以是數(shù)字量信號，也可能是模擬量信號，視測量傳感元件不同而異.若位置反饋量是模擬量,則在位置反饋回路

17、中應(yīng)設(shè)置模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置。在位置信號進(jìn)入微機(jī)前，完成模數(shù)轉(zhuǎn)換工作。,4. 電量轉(zhuǎn)非電量 I/O控制回路中還有一種電量到非電量的轉(zhuǎn)換。例如，開關(guān)量的電液轉(zhuǎn)換元件是電磁閥， 在電液伺服控制電路中，需要數(shù)模（D/A）轉(zhuǎn)換后的模擬信號，而且，也要經(jīng)過適當(dāng)放大后，才能驅(qū)動電液伺服閥中的電磁元件。這種控制的流程框圖如下圖所示。,第十一節(jié) 可編程序邏輯控制器(PLC)構(gòu)成及應(yīng)用舉例,一、 PLC的構(gòu)成及工作原理 可編程序控制器(PLC)是在工業(yè)環(huán)境中使用的數(shù)字操作的電子系統(tǒng)。它使用可編程存儲器儲存用戶設(shè)計(jì)的程序指令，這些指令用來實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、順序操作、定時(shí)、計(jì)數(shù)及算術(shù)運(yùn)算和通過數(shù)字或模擬輸入輸出來控制各種機(jī)電一

18、體化系統(tǒng)。由于它具有程序可變、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、功能強(qiáng)、體積小、耗電低，特別是易于編程、使用操作方便、便于維修、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。,PLC實(shí)質(zhì)上是一臺面向用戶的專用數(shù)字控制計(jì)算機(jī)。下圖為PLC的硬件結(jié)構(gòu)框圖，PLC通過輸入輸出接口與被控對象工作機(jī)相連接。控制系統(tǒng)的具體要求，通過編程器預(yù)先把程序?qū)懭氲酱鎯ζ髦?，然后?zhí)行此程序，完成控制任務(wù)。當(dāng)系統(tǒng)或被控對象改變時(shí)，只需相應(yīng)變化輸入輸出接口與被控對象的連線，重新編程，即可形成一個(gè)新的控制系統(tǒng)。,PLC的設(shè)計(jì)者向用戶提供了簡單明了、易學(xué)、易記的匯編語言，幾乎所有的PLC都把用邏輯梯形圖進(jìn)行編程的簡易助記符作為第一語言。這種語言

19、由一組含義明確、功能強(qiáng)、為數(shù)不多的指令組成，每條指令由助記符表示。 PLC主要是利用邏輯運(yùn)算以實(shí)現(xiàn)各種開關(guān)量的控制。首先掃描輸入量(如繼電器觸點(diǎn)、限位開關(guān)、按鈕等)，然后把這些輸入量與程序規(guī)定的條件相比較，從而使輸出接通或斷開。實(shí)際上，PLC的執(zhí)行過程就是順序程序的執(zhí)行過程，也就是按照一定的順序從梯形圖的第一張執(zhí)行到最后一張，然后再次從第一張開始執(zhí)行(見右圖)。,某工廠有一零件加工自動線，其中某一工位的頭道工序是鉆孔，工序的動作過程如下： 起動后，夾緊裝置動作，延時(shí)10s后，控制冷卻油的電磁閥吸合。與此同時(shí)，鉆頭快進(jìn)，當(dāng)接近工件時(shí)，限位開關(guān)S1動作，鉆頭開始工進(jìn)，鉆削到預(yù)定深度時(shí)，限位開關(guān)S2

20、閉合，鉆頭快速退回?；氐皆粫r(shí)S3動作，鉆頭停止移動，鉆削工序結(jié)束。 可采用PLC控制上述鉆削工序的鉆削過程。分以下幾個(gè)步驟進(jìn)行分析：,二、 PLC的應(yīng)用舉例,（1）輸入信號：起動、停止信號：限位開關(guān)S1、S2、S3信號。輸出信號：夾緊裝置夾緊信號、控制冷卻油信號、快進(jìn)信號、工進(jìn)信號、快退信號、停止結(jié)束信號。 （2）按實(shí)際加工工藝要求繪制加工過程流程圖，如右圖所示。,（3）根據(jù)流程圖畫出邏輯控制電路。這里用有觸點(diǎn)繼電器邏輯控制圖是為了對準(zhǔn)備采用PLC取代繼電器邏輯控制裝置的人員提供一個(gè)分析實(shí)例。,（4）對應(yīng)于上述邏輯控制圖 繪制PLC梯形圖。首先將外部輸 入信號連接到 PLC的輸入口的接 線端

21、，即與PLC的輸入繼電器線圈連 接，通常將這些輸入信號源畫在梯 形圖的左邊。再將PLC的輸出信號與 外部執(zhí)行元件相連，并將其畫在梯 形圖的右邊。然后根據(jù)加工工藝流 程和圖有觸點(diǎn)繼電器邏輯控制電路 應(yīng)用PLC的內(nèi)部繼電器、定時(shí)器計(jì) 數(shù)器等單元繪制梯形圖，如右圖所 示。,（5）用PLC所提供的有關(guān)指令根據(jù)梯形圖編寫程序。其程序清單如右表所示。 （6）程序的輸入、調(diào)試、運(yùn)行、驗(yàn)證考核，直到滿足使用要求為止。,第十二節(jié) 常用檢測傳感器的性能特點(diǎn)、選用及其微機(jī)接口一、 檢測傳感器的分類與基本要求,代碼型傳感器又稱編碼器，其工作原理如上圖a-2所示；它輸出的信號是數(shù)字代碼，每一代碼相當(dāng)于一個(gè)一定的輸入量的

22、值，例如圖中輸入量的值為1(1時(shí)，輸出代碼為1010，而輸入量的值為K2時(shí)，輸出代 碼為1011。代碼的“1”為高電平，“0”為低電平。高、低電平可用光電元件或機(jī)械接觸式元件輸出。通常用來檢測執(zhí)行元件的位置或速度，例如絕對值型光電編碼器、接觸式編碼板等。,機(jī)電一體化系統(tǒng)對檢測傳感器的基本要求：體積小、重量輕、對整機(jī)的適應(yīng)性好；精度和靈敏度高、響應(yīng)快、穩(wěn)定性好、信噪比高；安全可靠、壽命長；便于與計(jì)算機(jī)連接；不易受被測對象(如電阻、磁導(dǎo)率)的影響，也不影響外部環(huán)境；對環(huán)境條件適應(yīng)能力強(qiáng)；現(xiàn)場處理簡單、操作性能好；價(jià)格低廉。,二、各類傳感器的主要性能及優(yōu)缺點(diǎn),1） 位移、位置傳感器的測量方法多為電測

23、法：常用位移傳感器的類型有 電阻式、電感式、電容式、電磁式、光電式、編碼式等。 2） 速度、加速度傳感器: 速度傳感器有線速度、角速度、轉(zhuǎn)速等傳感器； 加速度傳感器有慣性加速度和振動沖擊加速度傳感器。 3） 力、壓力和扭矩傳感器。 4） 溫度、濕度、氣敏傳感器：溫度代表物質(zhì)的冷熱程度,是物質(zhì)內(nèi)部分子 運(yùn)動劇烈程度的標(biāo)志.測量溫度的方法有接觸式和非接觸式兩類，因此, 溫度傳感器也被分為接觸式和非接觸式。 5） 物位傳感器。 6） 流量傳感器。 7） 視覺、觸覺傳感器。 各種傳感器的主要性能及其優(yōu)缺點(diǎn)參看教材表4.214.31。,三、傳感器的選用原則及注意事項(xiàng),選用傳感器時(shí)，首先要根據(jù)使用要求在眾

24、多傳感器中選擇適合自己所需要的。有些傳感器的輸入/輸出特性，理論上的分析較復(fù)雜，但實(shí)際應(yīng)用時(shí)并非如此，因?yàn)閭鞲衅魃a(chǎn)廠家所生產(chǎn)的系列產(chǎn)品已為用戶做了那些較復(fù)雜的工作，用戶只需根據(jù)使用要求按其主要性能參數(shù)，如測量范圍、精度、分辨力、靈敏度等選用即可。傳感器性能參數(shù)指標(biāo)包含的面很寬，對于具體的某種傳感器，應(yīng)根據(jù)實(shí)際的需要和可能，在確保其主要性能指標(biāo)的情況下，適當(dāng)放寬對次要性能指標(biāo)的要求，切忌盲目追求各種特性參數(shù)均高指標(biāo)，以形成較高的性能價(jià)格比。 需要說明的是，用戶在使用前或在使用過程中或擱置一段時(shí)間后再使用時(shí)，必須對其性能參數(shù)進(jìn)行復(fù)測或作必要的調(diào)整與修正，以保證其測量精度，這個(gè)復(fù)測過程就是校準(zhǔn)。 校準(zhǔn)與標(biāo)定的內(nèi)容基本相同，其目的也