天津三星視界移動(dòng)實(shí)習(xí)總結(jié)

xxx學(xué)院

頂崗實(shí)習(xí)總結(jié)

姓名：xxx專業(yè)：xxxxx學(xué)號(hào)：xxxxxx實(shí)習(xí)單位：天津三星視界移動(dòng)指導(dǎo)教師：xxxx

電子信息工程學(xué)院201*年5月10日

1.1實(shí)習(xí)目的：

畢業(yè)實(shí)習(xí)是我們大學(xué)期間的最后一門課程,不知不覺我們的大學(xué)時(shí)光就要結(jié)束了,在這個(gè)時(shí)候,我們非常希望通過實(shí)踐來檢驗(yàn)自己掌握的知識(shí)的正確性。在這個(gè)時(shí)候，我來到天津三星世界移動(dòng)有限公司，在這里進(jìn)行我的畢業(yè)實(shí)習(xí)。通過實(shí)習(xí)將書本上的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際當(dāng)中，提前與實(shí)習(xí)單位對(duì)接，為實(shí)習(xí)單位提供對(duì)口的技能人才。通過寫實(shí)習(xí)報(bào)告，總結(jié)這一年實(shí)習(xí)的經(jīng)歷，回望來時(shí)路，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，進(jìn)一步提升自己，為以后的工作打下良好的基礎(chǔ)，為走上社會(huì)奠定基礎(chǔ)。1.2實(shí)習(xí)單位基本情況

天津三星視界移動(dòng)有限公司是由SAMSUNGMOBILEDISPLAYCO.,LTD（韓國）與天津市中環(huán)電子信息集團(tuán)有限公司共同出資組建，坐落在天津市西青區(qū)微電子工業(yè)園的企業(yè)。公司成立于201*年，占地面積四萬余平方米，注冊(cè)資本1500萬美元，總投資額3700萬美元。公司主要為移動(dòng)電話、PDA等信息通信產(chǎn)品生產(chǎn)配套使用的中小型液晶顯示器件。201*年世界尖端科技的AMOLED首次實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)并達(dá)到月產(chǎn)300萬支的水平。天津三星視界移動(dòng)有限公司目前擁有世界領(lǐng)先的LCD核心模塊技術(shù)，并且與世界頂級(jí)客戶(諾基亞、三星、微軟、松下、索尼等)保持良好的合作關(guān)系，目前在全球手機(jī)用顯示器件市場占有率位居前列。1.3實(shí)習(xí)崗位及過程

（1）、流水線原理的培訓(xùn)：告訴我們每個(gè)工位都有自己的工作，只有自己完成該工位的工作，才能使下一個(gè)工位更好的發(fā)揮，最終完成任務(wù)。他始終始終遵循一個(gè)原則“一個(gè)格子一個(gè)活”。（2）、5S培訓(xùn)：5S是整理（seiri）、整頓（seiton）、清掃（seiso）、清潔（seiketsu）和素養(yǎng)（shitsuke）這五個(gè)詞語的縮寫。因?yàn)檫@5個(gè)詞語日語中羅馬拼音的第一個(gè)字母都是“S”所以簡稱“5S”。通過培訓(xùn)使我們能否正確、完美的完成自己的任務(wù)。它主要起到監(jiān)督、管理的作用。比如說生產(chǎn)中不能摞板、摞機(jī)、摔板和摔機(jī)，也不能不佩戴指套腕帶。按找操作指導(dǎo)書做事，才是應(yīng)該做的事情。

（3）、防靜電只是的培訓(xùn)：工作中正確的佩戴防靜電護(hù)腕、防靜電鞋、防靜電帽子、防靜電工作服和指套以及防靜電腕帶的測試。讓我們知道靜電對(duì)電子產(chǎn)品的危害，從而正確的保護(hù)自己手上的產(chǎn)品不受到靜電的影響。

（4）、外觀檢查的培訓(xùn)：首先觀察顯示屏表面是否完好，要求屏幕無指紋印、無其他異物，window劃傷長度不能超過0.3mm(只能有一個(gè))和是否有小圓點(diǎn)（直徑不超過0.1mm）。FPC破、暗點(diǎn)、亮點(diǎn)等都有一定的規(guī)格。

（5）、參觀手機(jī)和屏幕生產(chǎn)線：通過參觀我們可以了解如何在生產(chǎn)線上面完成組裝的過程，那些是正確的做法，那些是錯(cuò)誤的做法。從而讓我們?cè)谧约汗ぷ鞯臅r(shí)候注意。

1.4工作崗位的具體工作和注意事項(xiàng)我在具體的工作崗位中的工作就是檢查卡口和背面外觀。我的主要注意事項(xiàng)就是使裝的每一個(gè)卡口干凈、整潔，檢查出不合格的卡口，當(dāng)然也包括不合格產(chǎn)品的維修。首先我要在拿到一個(gè)顯示屏的時(shí)候快速的檢查是否有劃傷或異物，然后再檢查卡口是否干凈無劃傷、異物，最后是對(duì)背面外觀整體進(jìn)行檢查。生產(chǎn)過程中我們要把自己在培訓(xùn)中學(xué)到的知識(shí)和注意事項(xiàng)正確的運(yùn)用。特別是保持自己工位的整潔、保持地面干凈、物料要放的整齊、靜電防護(hù)用具的正確佩戴和養(yǎng)成良好的工作作風(fēng)，因?yàn)檫@是生產(chǎn)一個(gè)合格產(chǎn)品的必備條件。只有這樣我們才能正確的完成任務(wù)，達(dá)到應(yīng)該做到的合格率。

1.5實(shí)習(xí)心得

這次實(shí)習(xí)給同我們帶來了很多難得的社會(huì)經(jīng)驗(yàn)，提供了社會(huì)實(shí)踐鍛煉的大舞臺(tái)，同時(shí)也給我們提供了一個(gè)管理系統(tǒng)的大舞臺(tái)，廠方主管直接定日產(chǎn)量給我們學(xué)生，而且整條生產(chǎn)拉完生由我們自己去管理、按排，我們的肩上每日扛著非常重的責(zé)任，一方面要完成每日產(chǎn)能任務(wù)，而且要保質(zhì)量；另一方面要鼓勵(lì)同學(xué)完成任務(wù)，而且還要平衡同我們的心態(tài)，合理保證同學(xué)們的休息時(shí)間，因?yàn)樵谌藬?shù)是基本上固定不變的條件上，做不完成就要加長時(shí)間完成，這樣各位同學(xué)之間的腦海里又各有所想法，這就要靠我們學(xué)生代表如何來處理好這樣的問題，可以說這是我們學(xué)生代表遇到前所未有的難題。在同學(xué)們的共同努力下，這些問題我們都能一一解決。三星世界移動(dòng)真正為我們提供了難得的鍛煉機(jī)會(huì)，為我們踏上就業(yè)的人生路上打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

實(shí)習(xí)期間，我在流水線上同樣學(xué)到了很多東西，我從末出現(xiàn)無故缺勤。我勤奮好學(xué).謙虛謹(jǐn)慎，認(rèn)真聽取老同志的指導(dǎo)，對(duì)于別人提出的工作建議虛心聽取。并能夠仔細(xì)觀察、切身體驗(yàn)、獨(dú)立思考、綜合分析，并努力學(xué)到把學(xué)樣學(xué)到的知道應(yīng)用到實(shí)際工作中，盡力做到理論和實(shí)際相結(jié)合的最佳狀態(tài)，培養(yǎng)了我執(zhí)著的敬業(yè)精神和勤奮踏實(shí)的工作作風(fēng)。也培養(yǎng)了我的耐心和素質(zhì)。能夠做到服從指揮，與同事友好相處，尊重領(lǐng)導(dǎo)，工作認(rèn)真負(fù)責(zé),責(zé)任心強(qiáng)，能保質(zhì)保量完成工作任務(wù)。并始終堅(jiān)持一條原則：要么不做，要做就要做最好。

實(shí)習(xí)過程中有快樂也有憂愁。我覺得我以前很浮躁，對(duì)待一些人和事的態(tài)度有問題，太過于片面地去評(píng)判一個(gè)人和一件事的對(duì)與錯(cuò)，其實(shí)這就是不夠成熟的表現(xiàn)。當(dāng)然我們沒有辦法做的盡善盡美，甚至有時(shí)候還會(huì)運(yùn)用虛偽和欺騙這些伎倆，但是只要我們心中有那么一盞燈，一盞指示我們應(yīng)該如何前進(jìn)的燈，我們就會(huì)朝著正確的方向發(fā)展。我在書上曾經(jīng)看到：遇到弱者，或許我們無能為力，但是一個(gè)關(guān)切的眼神說不定會(huì)讓他（她）燃起對(duì)生活的信心。每天心里默默告訴自己三遍：世界很美好，也許一天的心情會(huì)很好，對(duì)自己充滿信心。其實(shí)每天都是美好，只是我們對(duì)待的態(tài)度不同。

實(shí)習(xí)時(shí)，我們所見的社會(huì)，不可避免有陰影面，但是我覺得好的東西始終多一些。因?yàn)槲颐刻於伎梢钥吹綔嘏�的太陽，聞到溫馨新鮮的空氣，見到許許多多可愛的人。

二個(gè)月的實(shí)習(xí)，我很幸運(yùn)學(xué)到了不少東西，不僅充分的發(fā)揮了專業(yè)知識(shí)，將理論切實(shí)運(yùn)用到實(shí)踐種，還進(jìn)一步拓展了自身綜合實(shí)習(xí)空間。同時(shí)我也看到了自己的不足，無論什么工作一定要有責(zé)任感和使命感，對(duì)工作一定要認(rèn)真扎實(shí)；要加強(qiáng)自身建設(shè)，努力提高自身素質(zhì)，更好的適應(yīng)工作需要；一定要有吃苦耐勞的精神；還要不斷的擴(kuò)展自己的知識(shí)面。這樣對(duì)我們以后，有利于接觸社會(huì)的方方面面。實(shí)習(xí)是踏向社會(huì)的一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期，我們?cè)趯W(xué)校學(xué)到的知識(shí)較零散，實(shí)習(xí)將知識(shí)系統(tǒng)化。在這個(gè)學(xué)校到社會(huì)的過渡時(shí)期，自己從事的專業(yè)要抓好重心，做到多思考、勤看書、多學(xué)習(xí)把自己的重心轉(zhuǎn)移到工作上來。不斷學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)、積累知識(shí)朝著這個(gè)方向努力。一份耕耘一份收獲，一個(gè)人成功與否取決于個(gè)人努力，我們年輕而富有朝氣，實(shí)習(xí)是未來職業(yè)生涯的開始，用我們充滿智慧的大腦讓自己的夢想成真，實(shí)習(xí)的經(jīng)歷成為永遠(yuǎn)難忘的回憶。

在今后的學(xué)習(xí)和工作中我需要更進(jìn)一步地嚴(yán)格要求自己，爭取在各方面取得更大的進(jìn)步。最后向所有為我的實(shí)習(xí)提供幫助的老師們及企業(yè)師傅們表示感謝，感謝他們?yōu)槲业膶?shí)習(xí)給予幫助和關(guān)照！

擴(kuò)展閱讀：基于PCI總線的數(shù)字隨動(dòng)系統(tǒng)的開發(fā)

西安航空技術(shù)高等�？茖W(xué)校

畢業(yè)（實(shí)踐）報(bào)告任務(wù)書

設(shè)計(jì)題目：

在天津三星視界移動(dòng)有限公司的實(shí)習(xí)報(bào)告基于PCI總線的數(shù)字隨動(dòng)系統(tǒng)的開發(fā)

系別：電氣工程系專業(yè)：應(yīng)用電子技術(shù)

班級(jí)：電子1241姓名：王松學(xué)號(hào)：0930302124121

指導(dǎo)主管簽字：

單位公章:天津三星視界移動(dòng)有限公司

201*年05月05日

摘要

隨著微電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域中得到越來越廣泛的應(yīng)用。本文針對(duì)微機(jī)控制的隨動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了理論和實(shí)踐上的研究。隨動(dòng)系統(tǒng)的根本任務(wù)就是實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)給定量的準(zhǔn)確跟蹤，給定量隨機(jī)變化時(shí)系統(tǒng)能使被控量盡可能準(zhǔn)確地跟隨并復(fù)現(xiàn)給定量。為了提高控制精度，提高設(shè)備的通用性和實(shí)用性，本設(shè)計(jì)采用了現(xiàn)代微機(jī)主流總線PCI總線，對(duì)基于PCI總線的PC機(jī)擴(kuò)展接口板的設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究和闡述，用C語言體現(xiàn)了控制過程，為提高系統(tǒng)的可操作性用VB語言設(shè)計(jì)了用戶操作界面。

關(guān)鍵詞：微機(jī)控制數(shù)字隨動(dòng)PCI總線

Abstract

Withthemicro-electronicstechnologyandcomputertechnologydevelopment,Thecomputercontrolsystemusedinvariousfieldshasbeenmoreandmorewidely.Inthispaper,weresearchServosystemwithcomputer-controlledintheoryandpractice.thefundamentaltaskofServosystemisimplementingagenciestoachieveanaccuratequantitativetracking,randomchangestothequantitativesystemwouldenabletheaccusedtofollowasaccuratelyaspossibleandrepetitiontothequantitative.Inordertoimprovethecontrolaccuracy,improvetheequipmentandthegeneralpracticality,thedesignadoptmoderncomputermainstreambus-PCIbus.WeresearchedanddesignedexpandinginterfacecardbasedonthePCI-busanddescribedbyClanguagereflectthecontrolprocess.InordertoimprovesystemoperabilitywealsodesigneduserinterfacewithVBlanguage.

KeyWords:MicrocomputercontrolDigitalFollow-upSystemPCI-BUS

目錄

第一章緒論................................................................1第二章PCI數(shù)據(jù)接口電路的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)..............................................2

PCI總線協(xié)議............................................................2

2.1.1PCI總線的特點(diǎn)...................................................22.1.2PCI總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)...............................................42.1.3PCI總線信號(hào)定義..................................................52.1.4PCI總線命令......................................................8

第三章PCI總線接口電路板的設(shè)計(jì)................................................9

3.1數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)的基本組成...........................................93.2PCI系統(tǒng)總線接口電路板設(shè)計(jì).............................................11

3.2.1數(shù)字隨動(dòng)系統(tǒng)模擬調(diào)節(jié)電路介紹.....................................11.........................................133.2.2接口板功能要求及總體構(gòu)思

3.2.3總線接口電路板整體分析...........................................14

第四章數(shù)字隨動(dòng)系統(tǒng)控制軟件支持...............................................16

系統(tǒng)控制軟件的C語言實(shí)現(xiàn)..............................................16

4.1.1C語言簡介.......................................................164.1.2PCI接口技術(shù).....................................................164.1.3隨動(dòng)系統(tǒng)C程序功能要求及實(shí)現(xiàn).....................................20

第五章數(shù)字隨動(dòng)系統(tǒng)軟硬件綜合調(diào)試.............................................23

5.1隨動(dòng)系統(tǒng)軟硬件接口................................................235.2隨動(dòng)系統(tǒng)整體調(diào)試..................................................23結(jié)束語.......................................................................24參考文獻(xiàn)......................................................................25致謝......................................................................26附錄

.......................................................................27

西安航空技術(shù)高等專科學(xué)校201*屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書

第一章緒論

由于微機(jī)控制技術(shù)的飛速發(fā)展，微機(jī)控制系統(tǒng)的快速計(jì)算，靈活多樣的邏輯判斷和高效的信息加工能力使自動(dòng)控制進(jìn)入更高一級(jí)的領(lǐng)域。提高了生產(chǎn)過程的自動(dòng)化程度，減少了人工干預(yù)，并不斷地完善和滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國防科技日益增長的需求，其控制對(duì)象也已從單一的工廠流程擴(kuò)展到企業(yè)生產(chǎn)過程的管理和控制。隨著微機(jī)和單片機(jī)的推廣使用，實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)化與過程控制相結(jié)合的分級(jí)分布式計(jì)算機(jī)控制，使計(jì)算機(jī)控制技術(shù)水平的發(fā)展到了一個(gè)嶄新的階段。

本課題即是現(xiàn)代微機(jī)控制技術(shù)的一個(gè)基本應(yīng)用。隨動(dòng)系統(tǒng)是工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用較為廣范的一類系統(tǒng)，其根本任務(wù)就是實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)位置指令（給定量）的準(zhǔn)確跟蹤。當(dāng)給定量隨機(jī)變化時(shí)，系統(tǒng)能使被控制量準(zhǔn)確無誤的跟隨并復(fù)現(xiàn)給定量。這也是本系統(tǒng)所要解決的首要問題。由于位置隨動(dòng)系統(tǒng)的基本特征體現(xiàn)在位置環(huán)上，體現(xiàn)在位置的給定信號(hào)和位置反饋信號(hào)及兩個(gè)信號(hào)的綜合比較方面。因此若生產(chǎn)機(jī)械要求進(jìn)一步提高控制精度，則必須采用數(shù)字式檢測裝置來組成數(shù)字隨動(dòng)系統(tǒng)。在系統(tǒng)中，一般可采用模擬的電流環(huán)和速度環(huán)以保證系統(tǒng)的快速相應(yīng)，但位置環(huán)必須是數(shù)字式的。本系統(tǒng)就屬于這種情況。本系統(tǒng)采用光電編碼盤作為

位置檢測環(huán)節(jié)，原理圖如下：

在這種系統(tǒng)中給定往往是二進(jìn)制數(shù)字碼信號(hào)，檢測環(huán)節(jié)借助轉(zhuǎn)換電路得到二進(jìn)制信號(hào)，二者構(gòu)成“角度數(shù)碼”轉(zhuǎn)換器或“線位移數(shù)碼”轉(zhuǎn)換器。它的輸出信號(hào)與數(shù)碼信號(hào)同時(shí)送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行比較并確定誤差，按一定控制規(guī)律運(yùn)算后（如PD，PID算法）構(gòu)成數(shù)字形式的校正信號(hào)，再經(jīng)數(shù)據(jù)裝換成電壓信號(hào)，作為轉(zhuǎn)換器給定信號(hào)。采用計(jì)算機(jī)控制時(shí)系統(tǒng)的控制規(guī)律可以很方便的通過軟件改變，大大增強(qiáng)了控制的靈活性。

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第二章PCI數(shù)據(jù)接口電路的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)

2.1PCI總線協(xié)議

PCI總線的概念是由Intel公司聯(lián)合IBM,Compaq,AST,HP,DEC等100多家公司提出的，1999年2月公布。制定PCI總線的目標(biāo)是建立一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的、低成本的、允許靈活配置的、高性能局部總線結(jié)構(gòu)。它既為今天的系統(tǒng)建立一個(gè)新的性能/價(jià)格比，又能適應(yīng)將來CPU的特性，能在多種平臺(tái)和結(jié)構(gòu)中應(yīng)用。

PCI總線標(biāo)準(zhǔn)是當(dāng)今PC領(lǐng)域中最流行的總線標(biāo)準(zhǔn)。隨著CPU的快速發(fā)展，基于圖形的操作系統(tǒng)(如Windows)迅速普及、多媒體、視頻處理和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)拇罅繎?yīng)用，使ISA總線逐漸成為系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸瓶頸。PCI總線可以很好地滿足上述需要。PCI是一種局部總線(LocalBus)，由于獨(dú)立于CPU的結(jié)構(gòu)，使總線形成了一種獨(dú)特的中間緩沖器的設(shè)計(jì)，從而與CPU及時(shí)鐘頻率無關(guān)。因此用戶可以將一些高速外設(shè)，如網(wǎng)絡(luò)適配卡、圖形卡、硬盤控制器等從ISA總線上卸下，而通過局部總線直接掛接到PCI總線上，使之與高速的CPU總線相匹配，從而打破了數(shù)據(jù)I/0的瓶頸，使高性能CPU的功能得以充分發(fā)揮。

2.1.1PCI總線的特點(diǎn)

PCI是先進(jìn)的高性能局部總線，可同時(shí)支持多組外圍設(shè)備。PCI局部總線不受制于處理器，為中央處理器及高速外圍設(shè)備提供一座橋梁，更可作為總線之間的交通指揮員。提高數(shù)據(jù)吞吐量。PCI采用高度綜合化的局部總線結(jié)構(gòu)。其優(yōu)化的設(shè)計(jì)可充分利用今日最先進(jìn)的微處理器及個(gè)人電腦科技。它可確保電腦部件、附加卡及系統(tǒng)之間的運(yùn)作可靠，并能完全兼容現(xiàn)有的ISA/EISA/Microchannel擴(kuò)充總線�？傊�，PCI局部總線具有如下特點(diǎn)：1.高性能

PCI是一套整體的系統(tǒng)解決方案，較其它只為加速圖形或視頻操作的局部總線優(yōu)越。它能提高網(wǎng)絡(luò)界面卡、硬盤的性能；可以出色地配合全活動(dòng)影像、圖形及各種高速外圍設(shè)備的要求。PCI局部總線以33MHZ的時(shí)鐘頻率操作，采用32位數(shù)據(jù)總線，可支持多組外圍部件及附加卡。數(shù)據(jù)傳送速率可高達(dá)132MB／s，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過標(biāo)準(zhǔn)ISA總線5M／s的速率。即使在32位的情況下，也能支持奔騰級(jí)電腦的圖形數(shù)據(jù)傳送速率。2.線性突發(fā)傳輸

PCI能支持一種稱為線性突發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸模式，可確保總線不斷滿載數(shù)據(jù)。

外圍設(shè)備一般會(huì)出內(nèi)存某個(gè)地址順序接收數(shù)據(jù)，這種線性或順序的尋址方式，意味著可以由某一個(gè)地址起讀寫大量數(shù)據(jù)，然后每次只需將地址自動(dòng)加1，便可接收數(shù)據(jù)流內(nèi)下一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。線性交發(fā)傳輸能夠更有效地運(yùn)用總線的帶寬去傳送數(shù)據(jù)，以減少無謂的地址操作。

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另外，PCI最獨(dú)持之處是可以支持突發(fā)讀取及突發(fā)寫入，這對(duì)使用高性能圖形加速器尤為重要。3.極小的存取延誤

支持PCI的設(shè)備，存取延誤很小，能夠大幅度減少外圍設(shè)備取得總線控制權(quán)所需的時(shí)間。例如，連接局部網(wǎng)絡(luò)的以太網(wǎng)控制器，其緩沖區(qū)隨時(shí)需要由網(wǎng)絡(luò)接收大型檔案，由于要等待使用總線的批準(zhǔn)．從而使以太網(wǎng)界面卡注往無法及時(shí)在緩沖區(qū)溢出之前迅速將數(shù)據(jù)送給中央處理器，網(wǎng)絡(luò)界面卡被迫將文件內(nèi)容存在額外的內(nèi)存區(qū)。對(duì)于PCI兼容的外圍設(shè)備，由于它能提供更快速的存取，因此以太網(wǎng)卡可及時(shí)將數(shù)據(jù)傳至中央處理器，減少所需的額外內(nèi)存．從而降低附加卡的整體成本。

4.采用總線主控和同步操作

PCI的總線主控相同步操作功能有利于PCI性能的改善。總線主控是大多數(shù)總線部具有的功能，目的是讓任何一個(gè)具有處理能力的外圍設(shè)備暫時(shí)接管總線，以加速執(zhí)行高吞吐量、高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)。PCI獨(dú)特的同步操作功能可保證微處理器能夠與這些總線主控同時(shí)操作，不必等待后者的完成。5.不受處理器限制

PCI獨(dú)立于處理器的結(jié)構(gòu)，形成一種獨(dú)持的中間緩沖器設(shè)計(jì)方式，將中央處理器子系統(tǒng)與外圍設(shè)備分開。一般來說，在中央處理總線上增加更多的設(shè)備或部件只會(huì)降低性能和可靠程度。而有了緩沖器的設(shè)計(jì)方式，用戶可隨意增添外圍設(shè)備，以擴(kuò)展電腦系統(tǒng)而不必?fù)?dān)心在不同時(shí)鐘頻串下會(huì)導(dǎo)致性能的下降。獨(dú)立于處理器的總線設(shè)計(jì)還可保證處理器技術(shù)的變化不會(huì)使任何個(gè)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變得過時(shí)，使消費(fèi)者大為受惠。6.適合于各種機(jī)型

PCI局部總線不只是為標(biāo)準(zhǔn)的桌面(臺(tái)式)電腦提供合理的局部總線設(shè)計(jì)，同時(shí)也適用于便攜式電腦和服務(wù)器。它可為便攜式電腦及筆記本電腦提供臺(tái)式電腦的圖形性能，又可支持3.3v的電源環(huán)境，延長電池壽命，為電腦的小型化創(chuàng)造了良好的實(shí)現(xiàn)條件。PCI可縮小零件的尺寸，減少零件的數(shù)目，從而節(jié)省了寶貴的線路板空間，可使系統(tǒng)設(shè)計(jì)者在其產(chǎn)品中加入更多功能。

在服務(wù)器環(huán)境下，PCI支持分級(jí)式外圍設(shè)備的特性，可使一個(gè)PCI界面支持一組級(jí)聯(lián)的PCI局部總線；也可以使設(shè)置為多組PCI總線的服務(wù)器增添額外的擴(kuò)展插槽，提供更多的I/O接口，并將高帶寬與低帶寬的數(shù)據(jù)分隔開來。7.兼容性強(qiáng)

由于PCI的設(shè)計(jì)是要輔助現(xiàn)有的擴(kuò)展總線標(biāo)準(zhǔn)，因此它與ISA、EISA及MCA總線完全兼容。雖然現(xiàn)有電腦系統(tǒng)的插倍數(shù)目有限，但PCI局部總線可提供“共用插槽”，以便接插一個(gè)PCI、EISA及MCA插頭。這種兼容能力能保障用戶的投

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資，讓用戶在繼續(xù)使用沿用的附加卡之余，又能提供額外的插槽，方便用戶選用新的外圍設(shè)備。8.預(yù)留了發(fā)展空間

PCI總線在開發(fā)時(shí)預(yù)留了充足的發(fā)展空間，這是它的一項(xiàng)重要特性。例如，它支持64位地址/數(shù)據(jù)多路復(fù)用。這是考慮到新一代的高性能外圍設(shè)備最終將需要64位寬的數(shù)據(jù)通道。PCI的64位延伸設(shè)計(jì)，可將系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率提高到264MB/s，同時(shí)，由于PCI描槽能同時(shí)接插32位和64位插卡，所以，32位與64位外圍設(shè)備之間的通信是在用戶不知不覺間進(jìn)行的，從而做到了真正的瞻前顧后兼容。PCI還提供了自動(dòng)配置功能，從而保證了用戶在安裝外圍卡時(shí)，不需要手工調(diào)整跨接線。9.低成本、高效益

PCI的芯片將大量系統(tǒng)功能高度集成，節(jié)省了邏輯電路，耗用較小的線路板空間．成本降低。PCI部件采用地址/數(shù)據(jù)線復(fù)用，從而使PCI部件用以連接其它部件的引腳數(shù)減至50以下。10.是立足現(xiàn)在放眼未來的標(biāo)準(zhǔn)

PCI局部總線既迎合了當(dāng)今的技術(shù)要求，又能滿足未來的需要，是計(jì)算機(jī)界公認(rèn)的最具高贍遠(yuǎn)矚的局部總線標(biāo)準(zhǔn)。PCI的高性能、高效率及與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的兼容性和充裕的發(fā)展?jié)摿�，是其它總線不可及的。它可作為當(dāng)今及未來的設(shè)計(jì)指引。

2.1.2PCI總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖2.1PCI系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

Figure2.1PCIsystemarchitecturediagram

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在一個(gè)PCI系統(tǒng)中可以做到高速外部設(shè)備和低速外部設(shè)備共存、PCI總線與ISA/EISA總線并存，如圖2.1中所示。

在圖2.2.1中可以看出，處理器/Cache/存儲(chǔ)器子系統(tǒng)經(jīng)過一個(gè)PCI橋連接到PCI總線上。此橋提供了一個(gè)低延遲的訪問通路，從而使處理器能夠直接訪問通過它映射于存儲(chǔ)器空間或I/0空間的PCI設(shè)備，也提供了能使PCI主設(shè)備直接訪問主存的高速通路。該橋也能提供數(shù)據(jù)緩沖功能，以使CPU與PCI總線上的設(shè)備并行工作而不必相互等待。另外，橋可使PCI總線的操作與CPU總線分開，以免相互影響。

擴(kuò)展總線橋(標(biāo)準(zhǔn)總線接口)的設(shè)置是為了能在PCI總線上接出一條標(biāo)準(zhǔn)I/0擴(kuò)展總線，如ISA,EISA或MCA總線，從而可繼續(xù)使用現(xiàn)有的I/0設(shè)備，以增加PCI總線的兼容性和選擇范圍。一般地，典型的PCI局部總線系統(tǒng)中，最多支持三個(gè)插槽(連接器)，但這樣的擴(kuò)充能力并不一定是必要的。PCI接插卡連接器屬于微通道(MC)類型的連接器。同樣的PCI擴(kuò)充板連接器也可以用在ISA,EISA及MCA總線的系統(tǒng)中。

2.1.3PCI總線信號(hào)定義

在一個(gè)PCI應(yīng)用系統(tǒng)中，如果某個(gè)設(shè)備取得了總線控制權(quán)，就稱其為“主設(shè)備”，而被主設(shè)備選中以進(jìn)行通信的設(shè)備稱為“從設(shè)備”或“目標(biāo)節(jié)點(diǎn)”。對(duì)于相應(yīng)的接口信號(hào)線，通常分為必備的和可選的兩大類。如果作為目標(biāo)的設(shè)備，至少需要47條;若作為主設(shè)備則需要49條。利用這些信號(hào)線便可處理數(shù)據(jù)、地址、實(shí)現(xiàn)接口控制、仲裁及系統(tǒng)功能，如圖2.2所示。下面，對(duì)上述的這些必備信號(hào)作一下簡要的介紹:1.系統(tǒng)信號(hào)(1)CLK總線時(shí)鐘信號(hào)

該時(shí)鐘信號(hào)用于所有PCI設(shè)備的同步，系統(tǒng)中所有的信號(hào)都以他為基準(zhǔn)，該信號(hào)的頻率稱為總線的工作頻率。PCI的最高操作頻率是33MHz，最低頻率是直流(OHz)。

(2)RST#系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)

該信號(hào)用于復(fù)位總線上的接口邏輯或設(shè)置PCI特性寄存器以及有關(guān)信號(hào)到指定的狀態(tài)，該信號(hào)低電平有效。在復(fù)位信號(hào)的作用下，PCI總線的所有輸出信號(hào)處于高阻態(tài)，SERR#被懸空。2.地址和數(shù)據(jù)信號(hào)

(1)AD[31:0]地址數(shù)據(jù)多路復(fù)用信號(hào)

這組信號(hào)是雙向三態(tài)的，由地址和數(shù)據(jù)信號(hào)公用。一個(gè)PCI總線傳輸事務(wù)包括一個(gè)地址傳送節(jié)拍和多個(gè)數(shù)據(jù)傳送節(jié)拍。在FRAME#信號(hào)有效時(shí)，該組信號(hào)上傳輸?shù)氖?2位的物理地址。對(duì)于工//0端口，這是一個(gè)字節(jié)地址。對(duì)于配置空

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間和內(nèi)存空間，這是一個(gè)雙字地址。在數(shù)據(jù)傳送節(jié)拍，該組信號(hào)線上傳送的是數(shù)據(jù)信號(hào)，AD[7:0]包含最低字節(jié)數(shù)據(jù)，而AD[31:24〕包含最高字節(jié)數(shù)據(jù)。(2)C/BE#[3:0]總線命令和字節(jié)允許信號(hào)

雙向三態(tài)信號(hào)，在地址傳送節(jié)拍，C/BE#[3:0]田傳送PCI總線命令(I/0，內(nèi)存讀等);在數(shù)據(jù)傳送節(jié)拍，C/BE#[3:0]傳送的是字節(jié)允許信號(hào)，字節(jié)允許信號(hào)確定32位數(shù)據(jù)在4個(gè)字節(jié)中的哪些字節(jié)被傳送，該信號(hào)中的4位分別對(duì)應(yīng)于32位中的4個(gè)字節(jié)。

(3)PAR(Parity)奇偶校驗(yàn)信號(hào)

雙向三態(tài)，該信號(hào)對(duì)AD[31:0]和C/BE#[3:0]信號(hào)作奇偶校驗(yàn)，以保證數(shù)據(jù)的有效性。當(dāng)AD[31:0]和C/BE#[3:0〕中“1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù)時(shí)，PAR=1(高電平)。

3.接口控制信號(hào)(1)FRAME#幀周期信號(hào)

雙向三態(tài)，低電平有效。由當(dāng)前主控設(shè)備驅(qū)動(dòng)，表示一個(gè)總線周期的開始和結(jié)束。當(dāng)該信號(hào)有效，表示開始總線傳輸操作，AD[31:0]和C/BE#[3:0]上傳送的是有效地址和命令。在整個(gè)總線周期內(nèi)，該信號(hào)一直有效，當(dāng)該信號(hào)變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，表示進(jìn)入最后一個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)拍，傳送結(jié)束。(2)IRDY#主設(shè)備準(zhǔn)備好信號(hào)

6

圖2.2PCI總線連接器定義示意圖

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雙向三態(tài)，低電平有效，該信號(hào)由系統(tǒng)主控設(shè)備驅(qū)動(dòng)。它與TRDY#同時(shí)有效時(shí)可完成數(shù)據(jù)的傳輸。在寫周期工RDY#表示AD[31:0}上數(shù)據(jù)有效，在讀周期改信號(hào)表示主控設(shè)備己經(jīng)準(zhǔn)備好接受數(shù)據(jù)。(3)TRDY#從設(shè)備準(zhǔn)備好信號(hào)

雙向三態(tài)，低電平有效，從設(shè)備驅(qū)動(dòng)。當(dāng)該信號(hào)有效，表示從設(shè)備準(zhǔn)備好傳送數(shù)據(jù)。在寫周期表示從設(shè)備準(zhǔn)備好接受數(shù)據(jù);在讀周期，表示AD[31:0]上的數(shù)據(jù)有效。

(4)STOP#從設(shè)備要求主設(shè)備停止當(dāng)前數(shù)據(jù)傳送

雙向三態(tài)信號(hào)，低電平有效，主控設(shè)備驅(qū)動(dòng)，用于請(qǐng)求總線主控設(shè)備停止當(dāng)前數(shù)據(jù)傳送。(5)LOCK#鎖定信號(hào)

雙向三態(tài)，低電平有效，主控設(shè)備驅(qū)動(dòng)，用于保證主設(shè)備對(duì)存儲(chǔ)器的鎖定操作。

(6)IDSEL初始化設(shè)備選擇信號(hào)

輸入信號(hào)，高電平有效，在配置讀寫操作階段，用于芯片選擇。(7)DEVSEL#設(shè)備選擇信號(hào)

雙向三態(tài)，低電平有效，從設(shè)備驅(qū)動(dòng)，當(dāng)該信號(hào)有效時(shí)(輸出)，表示所譯碼的地址是在設(shè)備的地址范圍內(nèi);當(dāng)作為輸入信號(hào)時(shí)，表示總線上有某個(gè)設(shè)備是否被選中。

4.仲裁信號(hào)(這兩個(gè)信號(hào)只被總線主控設(shè)備使用)(1)REQ#總線請(qǐng)求信號(hào)

雙向三態(tài)，低電平有效，由希望成為總線主控設(shè)備驅(qū)動(dòng)。他是一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信號(hào)，并且每一個(gè)主控設(shè)備都有自己的REQ#。(2)GNT#總線請(qǐng)求允許信號(hào)

雙向三態(tài)，低電平有效。當(dāng)該信號(hào)有效時(shí)表示總線請(qǐng)求被響應(yīng)。這也是一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信號(hào)，每個(gè)總線主控設(shè)備都有自己的GNT#。5.錯(cuò)誤報(bào)告信號(hào)

(1)PERK#數(shù)據(jù)奇偶校驗(yàn)錯(cuò)信號(hào)

雙向三態(tài)，低電平有效。該信號(hào)有效時(shí)，表示總線數(shù)據(jù)錯(cuò)，一個(gè)主控設(shè)備在完成數(shù)據(jù)傳送節(jié)拍后，根據(jù)結(jié)果驅(qū)動(dòng)PERR#信號(hào)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)奇偶校驗(yàn)錯(cuò)時(shí)，主設(shè)備重新接受數(shù)據(jù)。(2)SERR#系統(tǒng)錯(cuò)誤信號(hào)

漏極開路信號(hào)，低電平有效。該信號(hào)用于報(bào)告地址奇偶錯(cuò)、數(shù)據(jù)奇偶錯(cuò)、命令錯(cuò)等。6.中斷請(qǐng)求信號(hào)

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(1)INTx#中斷信號(hào)(x=A,B,C,D)

漏極開路信號(hào)，電平觸發(fā)信號(hào)，低電平有效。PCI為每一個(gè)單功能設(shè)備定義一個(gè)中斷線。對(duì)于多功能設(shè)備最多可有4條中斷線。對(duì)于單功能設(shè)備，只能使用INTA#,其余的三條無意義。

2.1.4PCI總線命令

PCI

總線命令是處理器發(fā)送的指向目標(biāo)的表明作業(yè)類型的命令。PCI上的

基本總線傳輸機(jī)制是碎發(fā)成組傳輸。一個(gè)分組由一個(gè)地址相和一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)相組成。基本的PCI傳輸出三個(gè)信號(hào)控制:

FRAME#:該信號(hào)由主設(shè)備驅(qū)動(dòng)，表明一個(gè)事務(wù)的開始和結(jié)束。IRDY#:該信號(hào)由主設(shè)備驅(qū)動(dòng)，表明它己做好傳輸數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備。TRDY#:該信號(hào)由從設(shè)備驅(qū)動(dòng)，表明它己做好傳輸數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備。

PCI總線上支持三個(gè)獨(dú)立的物理空間:存儲(chǔ)器空間、I/0空間和配置地址空間。前二者由系統(tǒng)統(tǒng)一編址，、一個(gè)PCI設(shè)備可以占有系統(tǒng)存儲(chǔ)器空間或I/0空間的一部分，PCI設(shè)備負(fù)責(zé)其自己的地址譯碼，不需要從外部輸入設(shè)備選擇信號(hào)。每一個(gè)PCI設(shè)備內(nèi)部都有一個(gè)配置空間，用于支持PCI設(shè)備的硬件配置。對(duì)配置空間尋址時(shí)，要給出設(shè)備片選信號(hào)，以表明要尋址的設(shè)備。

PCI主設(shè)備在一個(gè)事務(wù)的地址相期間，要在C/BE[3::0]總線上給出一個(gè)命令編碼，向目標(biāo)設(shè)備表明本次事務(wù)所要執(zhí)行的事務(wù)類型。PCI總線上可以實(shí)現(xiàn)的命令及其編碼。

各個(gè)命令簡述如下:

中斷應(yīng)答命令，是系統(tǒng)中斷控制器讀絕對(duì)地址。

特殊周期命令，是一種在PCI上的簡單的消息廣播機(jī)制，他的設(shè)計(jì)是用來當(dāng)需要邊帶通信而對(duì)實(shí)際信號(hào)的交換。

I/0讀命令，是從I/0端口地址中讀取數(shù)據(jù)。I/0寫命令，是向工/0端口地址中寫入數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器讀命令，是向內(nèi)存地址中讀取數(shù)據(jù)。

存儲(chǔ)器寫命令，是向作業(yè)單元映像中的內(nèi)存地址空間中寫入數(shù)據(jù)。配置讀命令，是用來讀每一個(gè)作業(yè)單元的配置空間。

配置寫命令，是用來向每一個(gè)作業(yè)單元的配置空間中寫配置數(shù)據(jù)的。雙地址周期命令，是用來傳輸64位地址到某一設(shè)備，該設(shè)備必須支持64位地址，如果是32位地址的從設(shè)備，則該命令是無效的。

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第三章PCI總線接口電路板的設(shè)計(jì)

物理世界的特征一般都是模擬量，如果由計(jì)算機(jī)對(duì)模擬物理量進(jìn)行分析和控制，就需要在前項(xiàng)通道中有一個(gè)接口電路將模擬物理量轉(zhuǎn)變成計(jì)算機(jī)可以接受的數(shù)字序列，在后相通道中有一個(gè)接口電路計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的數(shù)字序列變成物理裝置可以接受的模擬量，這兩種接口電路稱為數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的接口電路板就是一個(gè)例子。

在微機(jī)控制系統(tǒng)中，由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)控制量進(jìn)行采集，微處理器將檢測采集數(shù)據(jù)作預(yù)定處理，再將處理后的結(jié)果交由數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)變換成模擬量送入被控裝置。數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)完成微機(jī)控制系統(tǒng)中的主要數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工作。

在幾乎所有涉及到數(shù)字信息處理的領(lǐng)域中，數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)都是其核心部分之一。不管是中低速的語音識(shí)別和處理及震動(dòng)檢測系統(tǒng)，還是在高速的雷達(dá)信息處理系統(tǒng)及圖像處理系統(tǒng)，或是數(shù)百通道的地質(zhì)勘探儀器均是由現(xiàn)有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到數(shù)字序列，然后再由高速處理系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理或是有微機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行普通的后處理。

在個(gè)人儀器，自動(dòng)測試系統(tǒng)和許多其它領(lǐng)域中，數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)均得到廣泛的應(yīng)用，只要用到計(jì)算機(jī)來處理模擬物理量的問題，就離不開數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)。由于數(shù)字處理在越來越多的領(lǐng)域替代了模擬處理，因此數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)的應(yīng)用也就越來越廣泛了。

由于在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中總線接口板起著重要作用，我們?cè)诒菊轮袑⒔Y(jié)合寄宿于PC的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)研究總線接口電路板的設(shè)計(jì)。

3.1數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)的基本組成

一般數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)的組成框圖如圖3.1,這里不包括傳感器部分，由于各種物理信號(hào)的傳感器差異太大，傳感器部分一般不包括在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。

Vi1Vi2Vi3PC多路模擬可編成放大器采樣保持A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)緩沖與接口總線Vin開關(guān)定時(shí)與控制邏輯9

模擬放大D/A轉(zhuǎn)換器西安航空技術(shù)高等專科學(xué)校201*屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書

圖3.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)框圖

Figure3.1BlockdiagramofDataAcquisition

1.多路模擬開關(guān)（MUX）System

大多數(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)支持多個(gè)模擬輸入通道，這些通道分時(shí)使用A/D變換器在一個(gè)特定時(shí)間間隔里只允許一個(gè)模擬通道通過，完成這一功能的部件稱為多路模擬開關(guān)（MUX）。

一般的MUX器件有2的N次方個(gè)模擬輸入端，N個(gè)通道選擇端，由對(duì)N個(gè)通道選擇信號(hào)的譯碼選中一個(gè)開關(guān)閉合，使其對(duì)應(yīng)的模擬輸入端與輸出端接通，讓該路模擬信號(hào)通過。有規(guī)律的周期性改變N個(gè)選通信號(hào)，可以按固定的序列周期性閉合各個(gè)開關(guān)，構(gòu)成一個(gè)周期分組的時(shí)分復(fù)用輸出信號(hào)，由后面A/D轉(zhuǎn)換器時(shí)分復(fù)用對(duì)各通道模擬信號(hào)進(jìn)行周期性轉(zhuǎn)換。2.可編程放大器（PGA）

由于采集系統(tǒng)大多數(shù)支持多路模擬通道，各通道之間電壓范圍可能有較大差異，因此最好是對(duì)各通道采用不同的放大倍數(shù)，即放大器的放大倍數(shù)是可以實(shí)施控制改變的，可由M位數(shù)字譯碼產(chǎn)生2的M次方種控制組態(tài)，控制放大器選擇2的M次方種放大倍數(shù)的一種，提供這些可編程的放大器可以大大拓寬一種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的適應(yīng)面。3.采樣-保持單元

A/D轉(zhuǎn)換器完成一次轉(zhuǎn)換需要一定的時(shí)間，在這段時(shí)間里希望A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端電壓保持不變，這可以由采樣-保持單元完成，采樣-保持單元的加入，大大提高了一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的有效的采集頻率。4.A/D轉(zhuǎn)換器

A/D轉(zhuǎn)換器一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的前向通道（模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換通道）的核心，由A/D轉(zhuǎn)換器決定前向通道的主要參數(shù)。A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)決定了前向通道的精度，轉(zhuǎn)換器完成一次轉(zhuǎn)換需要的時(shí)間tad和采樣-保持的跟蹤時(shí)間th之和決定了系統(tǒng)的采集頻率fs，下列成立：

fs=1/(tad+th)5.D/A轉(zhuǎn)換器

D/A轉(zhuǎn)換器是后向通道（數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)化通道）的核心，決定了后向通道的速度與精度。6.模擬放大與平滑

這部分電路提供了三方面的功能：其一是對(duì)D/A轉(zhuǎn)換器的輸出模擬值進(jìn)行放大，以滿足目標(biāo)的要求；其二是進(jìn)行阻抗匹配，由于D/A轉(zhuǎn)換器的輸出阻抗較大而且動(dòng)態(tài)改變，必須有一個(gè)高輸入電阻低輸出電阻的運(yùn)放電路提供輸出緩沖才能與一般的目標(biāo)負(fù)載相接；其三是提供低通濾波，將D/A輸出的階梯形波形變成平

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滑波形，這在利用微機(jī)內(nèi)數(shù)字序列產(chǎn)生任意函數(shù)波形的應(yīng)用場合是必須的。7.數(shù)據(jù)緩沖與接口電路

A/D變換完成后的結(jié)果通過數(shù)據(jù)鎖存或緩沖以后，由接口電路控制將數(shù)據(jù)傳入內(nèi)存，或者在內(nèi)存中已產(chǎn)生的數(shù)字序列，通過接口電路送入數(shù)字換成或鎖存單元，再傳送給D/A轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模擬輸出。8.定時(shí)與控制邏輯

數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)各部分的定時(shí)關(guān)系是比較嚴(yán)格的，如果定時(shí)不合適就會(huì)嚴(yán)重影響精度。例如MUX兩個(gè)開關(guān)切換時(shí)間是800ns，在MUX開關(guān)切換器件PGA同時(shí)切換放大倍數(shù)，大約是800ns，從PGA的一個(gè)新放大倍數(shù)到產(chǎn)生穩(wěn)定的輸出大約是400ns，那么從PGA放大倍數(shù)開始切換到采樣-保持器電路開始跟蹤至少1.2μs。若采用保持跟蹤時(shí)間是6μs后才開始。對(duì)于所描述的情況必須遵守如下時(shí)序：（1）開始MUX開關(guān)切換。（2）開始PGA放大倍數(shù)切換。（3）開始采樣保持。（4）開始A/D轉(zhuǎn)換。（5）A/D轉(zhuǎn)換完成。定時(shí)電路就是要按照各電路電源的工作次序產(chǎn)生各種時(shí)序信號(hào)，而控制單元是在時(shí)序信號(hào)控制下產(chǎn)生各種控制信號(hào)。

3.2PCI系統(tǒng)總線接口電路板設(shè)計(jì)

3.2.1數(shù)字隨動(dòng)系統(tǒng)模擬調(diào)節(jié)電路介紹

數(shù)字隨動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)由計(jì)算機(jī)控制的位置跟蹤系統(tǒng)。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是數(shù)字控制的主體，可由單片機(jī)系統(tǒng)或PC機(jī)機(jī)接口電路組成，實(shí)現(xiàn)A/D、D/A及控制算法；光電編碼器作為角度測量元件，用來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換；執(zhí)行電機(jī)則用來實(shí)現(xiàn)對(duì)位置的跟蹤。該模擬調(diào)節(jié)電路由以下部分組成：電源、模擬調(diào)節(jié)器、PWM、功率放大器、及機(jī)械部分。整個(gè)模擬調(diào)節(jié)電路與計(jì)算機(jī)接口板用以標(biāo)準(zhǔn)D型25P插座相連。電路如圖3.1。

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圖3.11.電源

本系統(tǒng)提供的電源如下：輸入：AC220V10%

輸出：+5V1A12V0.1A-24V2A模擬給定量可由RP1在5V之間進(jìn)行調(diào)解。2.模擬調(diào)節(jié)器

模擬調(diào)節(jié)器包括速度調(diào)節(jié)器ASR和電流調(diào)節(jié)器ACR,ASR和ACR有通用型運(yùn)放LM358組成。在圖2-3中我們可以看出ASR可接為P/PI/PD/PID調(diào)節(jié)，而在實(shí)驗(yàn)室中我們將其接成PID形式，其參數(shù)可根據(jù)需要用RP5進(jìn)行調(diào)節(jié)；ACR我們則將其固定為PI調(diào)節(jié)器。3.PWM功率放大器

PWM功率放大器由雙運(yùn)放組成三角波振蕩器，與壓力比較器及外圍電路共

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同構(gòu)成電壓控制PWM電路。當(dāng)輸入端電壓由-5V到+5V變化時(shí)，輸出端的輸出脈沖寬度由100%向0變換，調(diào)節(jié)RP3可使輸入端電壓為0時(shí)輸出脈沖寬度為50%，有關(guān)PWM電路的工作原理及詳細(xì)敘述可見參考文獻(xiàn)[2]。4.機(jī)械部分

機(jī)械部分包括力矩電動(dòng)機(jī)，測速發(fā)電機(jī)及光電編碼器。執(zhí)行電機(jī)采用的是SYL-1.5型的直流力矩電動(dòng)機(jī)，空載啟動(dòng)電流0.18A，靜摩擦力矩0.0294N/m。測速發(fā)電機(jī)型號(hào)OCDY-1，靈敏度1伏/弧度/秒。光電編碼器采用響應(yīng)頻率為5KHz的AL-05-512絕對(duì)式光電編碼器測量誤差20`。

上面的四部分相連，當(dāng)從計(jì)算機(jī)鍵盤輸入的給定位置信號(hào)由系統(tǒng)控制軟件及總線接口板轉(zhuǎn)換為模擬控制輸出電壓送給模擬調(diào)節(jié)電路，經(jīng)過ASR、ACR及PWM功率放大器，驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，通過減速箱帶動(dòng)光電編碼盤和刻度盤轉(zhuǎn)動(dòng)。由于光電編碼盤輸出的數(shù)字量反饋信號(hào)不斷增大，當(dāng)刻度盤轉(zhuǎn)過一定角度，到達(dá)數(shù)字反饋量與給定信號(hào)相一致的位置時(shí)，誤差為零，數(shù)字量輸出也等于零，點(diǎn)擊邊聽支援轉(zhuǎn)，完成了位置跟蹤過有關(guān)D型25P、15P插座的各引腳功能見表3.2

功能+5VD029AGND8,20D1142+12V21D2153D3310-12V22D4164Un23D5411D6175Ui11D7512UnD8186DGND7,1913Ui*12CP7Uct*25DGND14,15D型25P1D型15P1功能D型25PUn*24

表3.2D型25P、15P插座的各引腳功能對(duì)照表

Table3.2D-type25P,15Psocketofthepinfunctiontable

本系統(tǒng)的性能指標(biāo)為：系統(tǒng)跟蹤位置輸入，系統(tǒng)的過渡過程時(shí)間ts1秒；

超調(diào)量%5%；穩(wěn)態(tài)誤差滿足ess0.7。

3.2.2接口板功能要求及總體構(gòu)思

在本系統(tǒng)中，通過我們?cè)O(shè)計(jì)的總線接口電路板實(shí)現(xiàn)數(shù)字計(jì)算機(jī)對(duì)外部系統(tǒng)主電路的控制接口板的功能主要有以下兩點(diǎn)：1.采集執(zhí)行電機(jī)當(dāng)前位置量入計(jì)算機(jī)

外部模擬調(diào)節(jié)電路工作時(shí)，為求達(dá)到對(duì)位置的準(zhǔn)確跟蹤，我們必須采集到執(zhí)行電機(jī)的當(dāng)前位置量與給定位置量相比較，利用控制規(guī)律求出控制輸出電壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)外部電路的控制。前面介紹過，本系統(tǒng)模擬調(diào)節(jié)電路采用絕對(duì)式光電編碼器來采集執(zhí)行電機(jī)的當(dāng)前位置量，輸出9位數(shù)字量。本系統(tǒng)接口板是基于PCI總線設(shè)計(jì)的，PCI總線包含8/16/32位數(shù)據(jù)線,為提高設(shè)備板卡的通用性，我們采用8

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位數(shù)據(jù)量來設(shè)計(jì)板卡用兩片數(shù)據(jù)鎖存器將9位反饋量分開，分別送入計(jì)算機(jī)內(nèi)存后再重新組成9位當(dāng)前位置反饋量。2.控制電壓輸出

要實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制的位置跟蹤系統(tǒng)則必須由數(shù)字計(jì)算機(jī)輸入給定位置，與采集回的9位當(dāng)前位置反饋量相比求出誤差值，由PI/PD/PID算法計(jì)算出控制輸出電壓。控制輸出電壓必須由數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模擬量才可以對(duì)外部模擬調(diào)節(jié)電路產(chǎn)生控制作用。所以在電路板中又加入一片8位數(shù)模轉(zhuǎn)化器對(duì)控制輸出電壓進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的模擬量在輸出至外部模擬調(diào)節(jié)電路。

基于上述兩個(gè)基本功能要求，考慮了本系統(tǒng)的實(shí)際情況，對(duì)本系統(tǒng)所用的總線接口電路板的設(shè)計(jì)做如下構(gòu)思：總線接口板采集數(shù)據(jù)時(shí)所用的兩片數(shù)據(jù)鎖存器采用74LS373芯片：一片74LS373取9位反饋量的高7位，另一路取其低2位。采集數(shù)據(jù)通過一片總線收發(fā)器/驅(qū)動(dòng)器將數(shù)據(jù)輸入數(shù)字計(jì)算機(jī)內(nèi)存地址，用軟件重新組合成9位當(dāng)前位置反饋量，此總線收發(fā)/驅(qū)動(dòng)作用由一片74LS245擔(dān)當(dāng)；控制輸出電壓的數(shù)模轉(zhuǎn)換由8位數(shù)模轉(zhuǎn)換器AD7537完成。用雙運(yùn)放集成芯片LF347使AD7537的模擬量以雙極性電壓形式輸出。為簡化電路決定采用通用陣列邏輯GAL，用它來產(chǎn)生所用各功能芯片的控制輸入信號(hào)及整體接口的地址譯碼信號(hào)。

3.2.3總線接口電路板整體分析

數(shù)字隨動(dòng)系統(tǒng)PCI總線擴(kuò)展接口電路板通體結(jié)構(gòu)圖參見附錄1。

這節(jié)主要介紹本系統(tǒng)總線接口電路在控制芯片GAL20V8的協(xié)調(diào)下個(gè)芯片的工作狀態(tài)。

前面介紹都已提到本系統(tǒng)在開始工作時(shí)先通過74LS373采集執(zhí)行電機(jī)的當(dāng)前位置，兩片774LS373均處于直通狀態(tài)，僅當(dāng)某一片的輸出允許信號(hào)OE和74LS245的使能信兩片74LS373均處于直通狀態(tài)，僅當(dāng)某一片的輸出允許信號(hào)OE和74LS245的使能信號(hào)G同時(shí)被置于0時(shí)，原先在74LS373中等待的數(shù)據(jù)便直接進(jìn)入總線，被存入內(nèi)存地址。這兩個(gè)芯片的選通適合控制程序終端口吐指令中給出的端口地址有關(guān)的。當(dāng)?shù)刂方o定后，GAL芯片按照內(nèi)部編定的譯碼程序?qū)Υ说刂泛投丝谧x信號(hào)進(jìn)行譯碼，輸出控制信號(hào)。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)送據(jù)時(shí)，根據(jù)控制軟件發(fā)出的端口寫地址，GAL電路譯碼輸出控制信號(hào)，同時(shí)選通AD7537和74LS245，完成數(shù)據(jù)發(fā)送。

根據(jù)以上的功能要求設(shè)計(jì)接口電路控制部分，如果用分立元件來實(shí)現(xiàn)的華裔端口寫操作時(shí)AD7537的WR信號(hào)為例電路圖如圖3.15。

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在圖中，各控制信號(hào)的邏輯表達(dá)式分析如下：

當(dāng)系統(tǒng)讀數(shù)據(jù)時(shí)，74LS245的數(shù)據(jù)收發(fā)方向控制信號(hào)DIR應(yīng)為低電平，即由B向A傳送，一片74LS373的輸出允許信號(hào)OE和74LS245的使能信號(hào)G同時(shí)有效，那么可以由GAL20V8芯片同時(shí)輸出兩個(gè)完全一樣的信號(hào)來實(shí)現(xiàn)。因此有：

OEA9A8A7A6A5A4A3A2A1A0GA9A8A7A6A5A4A3A2A1A0DIR信號(hào)由IOR直接給出。

當(dāng)系統(tǒng)寫數(shù)據(jù)時(shí)，74LS245的數(shù)據(jù)收發(fā)方向控制信號(hào)DIR應(yīng)為高電平，即由A向B傳送，DAC的協(xié)允許信號(hào)WR和74LS245的使能信號(hào)G同時(shí)有效，那么可以由GAL20V8芯片同時(shí)輸出兩個(gè)完全一樣的信號(hào)來實(shí)現(xiàn)。因此有：

AD7537和74LS245同時(shí)選同時(shí)，GAL邏輯表達(dá)式為：

WRA9A8A7A6A5A4A3A2A1A0*IOWGA9A8A7A6A5A4A3A2A1A0

GA9A8A7A6A5A4A3A2A1A0DIR信號(hào)由IOR直接給出。這里為適應(yīng)GAL電路的編程，用IOR和IOW代替IOR和IOW形式。按以上邏輯對(duì)GAL芯片進(jìn)行編程后，GAL20V8即可實(shí)現(xiàn)預(yù)先設(shè)計(jì)功能。

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第四章數(shù)字隨動(dòng)系統(tǒng)控制軟件支持

4.1系統(tǒng)控制軟件的C語言實(shí)現(xiàn)

4.1.1C語言簡介

1.C語言的一些特點(diǎn)

C語言是一種中級(jí)程序設(shè)計(jì)語言。所謂中級(jí)設(shè)計(jì)語言是指它具備匯編語言和高級(jí)語言的特征。一方面,C語言允許對(duì)字節(jié)、字位和存儲(chǔ)器地址直接操作，微機(jī)上的C語言大都支持對(duì)端口的操作以及中斷服務(wù)程序的編寫，這些都是匯編語言的特征；另一方面，C語言有支持各種數(shù)據(jù)類型，具有高級(jí)語言特征。從C語言作為中級(jí)語言的特點(diǎn)來看，它既具有對(duì)硬件系統(tǒng)的管理，又提供各種復(fù)雜靈活的軟件功能。2.C語言的構(gòu)造

一個(gè)C語言程序由兩種成分構(gòu)成：一種是C語言的語句，這部分由C語言的標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定：一種是C語言的庫函數(shù)，庫函數(shù)是同C語言編譯器一起提供的常用功能函數(shù)，例如輸入輸出、文件操作、字符串處理、內(nèi)存管理等功能都由庫函數(shù)來完成。C語言標(biāo)準(zhǔn)中定義了一組庫函數(shù)，一般的C語言編譯器又提供了一些附加的庫函數(shù)，例如圖形處理，硬件管理等。用戶還可以自己擴(kuò)充庫函數(shù)，所以C語言的庫函數(shù)這一部分有很強(qiáng)的擴(kuò)充性，是C語言的特點(diǎn)之一。

4.1.2PCI接口技術(shù)

當(dāng)使用PC機(jī)對(duì)過程進(jìn)行采集與數(shù)據(jù)處理、實(shí)施控制或進(jìn)行管理時(shí)，均要將數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)中，又將處理結(jié)果作為控制量輸出或作為圖形、數(shù)據(jù)打印顯示。這些為計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)或接收計(jì)算機(jī)輸出數(shù)據(jù)的設(shè)備稱為I/O設(shè)備。由于這些設(shè)備向計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)或接收計(jì)算機(jī)輸出數(shù)據(jù)的速度和計(jì)算機(jī)不匹配，甚至兩者的數(shù)據(jù)格式可能不一樣，電路工作時(shí)許也可能不一樣，因此必須在計(jì)算機(jī)與I/O設(shè)備之間有一個(gè)媒介，對(duì)上述的矛盾進(jìn)行協(xié)調(diào)，這就要出現(xiàn)了I/O接口電路將外界電路與總線相連。1.I/O接口配置

計(jì)算機(jī)的接口卡都需要使用I/O空間資源、存儲(chǔ)器空間資源以及中斷資源。與ISA相比，PCI接口卡可以實(shí)現(xiàn)資源的自動(dòng)配置，即在每次系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，由操作系統(tǒng)根抓每個(gè)接口卡上的資源需求情況，自動(dòng)分配所需的資源，啟動(dòng)完畢后，接口卡的驅(qū)動(dòng)程序可以讀取分配結(jié)果，從而獲得所需的資源。接口卡上無需任何硬件跳線即可實(shí)現(xiàn)“即插即用”技術(shù)，這是因?yàn)镻CI系統(tǒng)除了支持內(nèi)存空間,I/O空間外，還多了一個(gè)配置空間。配置空間是PCI所特有的一個(gè)空間，所有的PCI設(shè)備必須提供配置空間。而當(dāng)系統(tǒng)加電時(shí)，BIOS軟件會(huì)檢測PCI總線，確定PCI

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局部空間1范圍寄存器的值為OxFFFFFFF1，表示I/O空間大小為16字節(jié)，bit0為1表示此空間被映射為I/O空間。

局部空間1基地址寄存器的值為0x00000201，表示空間1的基地址0x200。bit0為1表示空間1使能。

局部空間1描述寄存器的值為0x00400022，其中bit[23:22]為01表明局部空間1的數(shù)據(jù)總線寬度為16位。在ISA模式中，局部空間1必須映射為I/O空間，局部空間0必須映射為內(nèi)存空間。

局部片選寄存器1的值是0x00000109，表示局部地址落在0x200-0x210之間時(shí)，片選有效。在ISA模式下，雖然不存在片選信號(hào)1，但我們必須設(shè)置它，使它的值與局部空間1的基地址和范圍相匹配，否則局部空間也就無法響應(yīng)PCI的I/O控制指令了

地址00H04H08H0CH10H14H18H1CH2CH3CH設(shè)備ID和生產(chǎn)商ID狀態(tài)和命令類別碼和版本IDBIST、頭域類型、延遲計(jì)時(shí)器、Cache行大小配置寄存器內(nèi)存映射的PCI基址0配置寄存器I/O映射的PCI基址1局部空間0的PCI基址2局部空間0的PCI基址3子系統(tǒng)ID、字系統(tǒng)生產(chǎn)商IDMax_Lat、Min_Gnt、中段引腳、中斷線表4.2PCI總線配置寄存器中斷控制狀態(tài)寄存器的值為0x00001000，表示不使用中斷，其中bit12為1

表示ISA模式使能，如果不設(shè)置bit12為1，那么9052就會(huì)工作在C模式而造成錯(cuò)誤。

地址00H04H14H18H28H2CH3CH40H4CH50H局部地址空間0的范圍寄存器局部地址空間1的范圍寄存器局部地址空間0的基址寄存器局部地址空間1的基址寄存器局部地址空間0的總線定義寄存器局部地址空間1的總線定義寄存器片選0基址寄存器片選1基址寄存器中斷控制/狀態(tài)寄存器控制寄存器9052內(nèi)部提供了兩種配置寄存器:PCI配置寄存器（表4.2）和局部空間配置寄存器（表4.3）。PCI配置寄存器有6個(gè)基地址寄存器，局部配置寄存器有4個(gè)基地址寄存器。PCI基地址是在系統(tǒng)上電時(shí)由BIOS根據(jù)設(shè)備配置信息而分給設(shè)備在系統(tǒng)中的物理地址，我們?cè)谠O(shè)計(jì)硬件電路和編寫EEPROM時(shí)不用理會(huì)。其中PCI基地址0和基地址1分別是以內(nèi)存方式和I/O方

表4.3局部總線配置寄存器

式來訪問局部配置寄存器所分配的基地址，PCI基地址2和基地址3分別映射到局部基地址0和局部基地址1。編寫驅(qū)動(dòng)程序時(shí)通過調(diào)用PCI基地址2或基

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地址3的值得到板卡在微機(jī)系統(tǒng)中的真實(shí)基地址。因此，9052其實(shí)就相當(dāng)于一個(gè)橋，在PCI總線和局部總線之間起到一個(gè)翻譯的作用。在本設(shè)計(jì)中，對(duì)局部空間1進(jìn)行I/O操作，局部基地址寄存器1的值為0x201，表示空間1的基地址0x200，局部片選寄存器1的值是0x00000209表示局部地址范圍為0x200~Ox20F，共16字節(jié)。假設(shè)現(xiàn)在板卡實(shí)際基地址的值為PCIBAR3，那么當(dāng)PCI端訪問地址PCIBAR3+Offset(Offset為偏移量)時(shí)，若0

intoutport(intportid,intvalue)intoutportb(intportid,intvalue)這些函數(shù)的原型在dos.h中。（1）接口輸入函數(shù)intinp(intportid)intinport(intportid)

import函數(shù)從指定的接口地址portid中讀取一個(gè)字，而inportb則從指定的接口中讀取一個(gè)字節(jié)。1.接口輸出函數(shù)

intoutp(intportid,intvalue)intoutport(intportid,intvalue)intoutportb(intportid,intvalue)

outport函數(shù)把一個(gè)16位二進(jìn)制數(shù)發(fā)送到口地址坡人提到的接口中去。outportb函數(shù)是將一個(gè)字節(jié)的數(shù)value送到口地址為portid的接口去。

4.1.3隨動(dòng)系統(tǒng)C程序功能要求及實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)作為一個(gè)數(shù)字控制的隨動(dòng)系統(tǒng)，需要有計(jì)算機(jī)對(duì)整個(gè)過程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控，因此除了模擬電路的調(diào)節(jié)及PCI總線幾口電路的硬件支持外，也需要軟件對(duì)硬件各個(gè)方面的工作給予支持及協(xié)調(diào)。在整個(gè)控制過程中所有的系統(tǒng)參數(shù)、位置給定量輸入，控制規(guī)律的軟件實(shí)現(xiàn)，通過I/O端口地址向外部模擬調(diào)劑電路的控制輸出量的輸出及模擬電路的位置反饋量的采集，整個(gè)調(diào)節(jié)過程參數(shù)及波形的處理、顯示等都得由C語言來實(shí)現(xiàn)。就本系統(tǒng)而言，其軟件功能的整體實(shí)現(xiàn)應(yīng)如附錄2流程圖所示。下面就此流程圖的主要過程進(jìn)行解釋。對(duì)各主要自函數(shù)作專門分析。

大家都已經(jīng)知道本系統(tǒng)的工作的首先從接收有數(shù)字計(jì)算鍵盤給出的各項(xiàng)系統(tǒng)參數(shù)開始，系統(tǒng)參數(shù)包裹系統(tǒng)比例放大倍數(shù)Kp，積分系數(shù)Ki，微分系數(shù)kd及位置給定Pn。

在定各個(gè)頭文件、各全局變量聲明及賦初值、打開個(gè)將要使用的數(shù)據(jù)文件、接受各個(gè)參數(shù)及給定量后，程序即開始第一次調(diào)用采集自函數(shù)，采集光電編碼器送回的執(zhí)行電機(jī)當(dāng)前位置量，然后和給定位置兩相比較，求出首個(gè)偏差值en。將此偏差值送捷徑跟隨子函數(shù)，將其在保證執(zhí)行電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度在-180。和180。之間的前提下轉(zhuǎn)換，再將轉(zhuǎn)換出的本次偏差值賦給錢一次誤差變量en1。

延時(shí)一段時(shí)間后，重復(fù)以上各步再次采集、計(jì)算、轉(zhuǎn)換得到本次偏差，調(diào)用PID運(yùn)算子函數(shù)，算出控制輸出量，經(jīng)過范圍校正后調(diào)用控制量輸處子程序，對(duì)外部模擬調(diào)劑電路輸出控制電壓，并向數(shù)據(jù)文件輸出調(diào)節(jié)過程參數(shù)。將本次偏差再賦予上次偏差en1，利用time()函數(shù)取當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間。

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再調(diào)用延時(shí)子程序延時(shí)一段時(shí)間，重復(fù)各步驟，輸出控制電壓，調(diào)節(jié)過程參數(shù)后再次去當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間，利用difftime()函數(shù)求出兩次系統(tǒng)時(shí)間的間隔，判斷其是否小于3秒，如果小于3秒，則調(diào)轉(zhuǎn)循環(huán)執(zhí)行此段程序；否則停止執(zhí)行調(diào)節(jié)過程，向另一數(shù)據(jù)文件輸出一標(biāo)志位，以備VB程序執(zhí)行時(shí)調(diào)用，調(diào)用調(diào)劑過程超調(diào)量顯示子程序顯示整個(gè)調(diào)劑過程的超調(diào)情況，調(diào)用過程子程序顯示調(diào)節(jié)過程調(diào)節(jié)波形。令執(zhí)行電機(jī)停止，調(diào)節(jié)過程結(jié)束。

在本系統(tǒng)的C語言程序中利用了多個(gè)功能子函數(shù)。對(duì)各功能子函數(shù)進(jìn)行詳細(xì)的分析對(duì)于全面地理解整個(gè)隨動(dòng)控制軟件是非常有必要的。1.執(zhí)行電機(jī)位置采集子函數(shù)

采集子函數(shù)是本系統(tǒng)子函數(shù)中兩個(gè)與外部交換數(shù)據(jù)的重要子函數(shù)之一。欲比較精確的調(diào)節(jié)數(shù)字隨動(dòng)系統(tǒng)，有比較準(zhǔn)確的位置反饋量是非常比要的。如何準(zhǔn)確的采回光電編碼器送出的位置反饋量呢？前文已經(jīng)對(duì)地址空間作了詳細(xì)的說明，所以采集自函數(shù)使用的杜如地址為0x402和0x403。雖然74LS373僅鎖存了2條數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)，但仍以8位的形式通過總線送回內(nèi)存，因此本子函數(shù)使用前面介紹過得intputb()函數(shù)將此8為數(shù)據(jù)功過口地址為0x402的端口采回，然后與0x0C0相與取其高兩位。將第二片74LS373鎖存的7位數(shù)據(jù)以8位形式經(jīng)0x403取回，與0x7f相與取其低七位。光電編碼器采集的9位反饋量取齊后。將通過0x403取回的數(shù)據(jù)左移8位后和通過0x402取回的數(shù)據(jù)相加。然后再右移6位去掉其原有相與留下的6個(gè)0。這樣就形成了9位位置反饋量。2.系統(tǒng)捷徑跟蹤子函數(shù)

本系統(tǒng)數(shù)字控制的優(yōu)點(diǎn)在于它能實(shí)現(xiàn)位置上的捷徑跟蹤。這就是說，不管你輸入的位置給定量與當(dāng)前位置的偏差多大，系統(tǒng)總能控制旋轉(zhuǎn)角度在-180。和180。之間即達(dá)到指定位置。其程序?qū)崿F(xiàn)如下：判斷得到偏差值en，如果0西安航空技術(shù)高等專科學(xué)校201*屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書

們可以方便的顯示借口系統(tǒng)中獲得的數(shù)據(jù)序列和分析結(jié)果。在本系統(tǒng)中繼將采回的位置反饋數(shù)據(jù)至于數(shù)組S[200]，因此我們自詡將此數(shù)組中的數(shù)據(jù)序列以曲線形式描繪出來就可以了。本函數(shù)中，我們使用了VGA的640*480分辨率的圖形顯示模式，像素的左上角（0,0）至右下角（639,479）。以clearviewport()函數(shù)清屏后利用矩形函數(shù)rectangle()在左上角（20,40）,右下角（620,440）范圍內(nèi)開辟一個(gè)視圖區(qū)，用于顯示波形，試圖的背景色和線條分別用setbkcolor()和setcolor()設(shè)定，線形由setlinestyle()函數(shù)確定。波形圖的橫坐標(biāo)是畫在XIAS=240處的一處橫線，縱坐標(biāo)一左邊框代替。綜合坐標(biāo)各處均標(biāo)出T（執(zhí)行時(shí)間）、β（旋轉(zhuǎn)角度值）。坐標(biāo)的正負(fù)方向均有PIX=200個(gè)像素，由于執(zhí)行電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度范圍為-180度到+180度之間，即-256+255，因此用200.0/256.0將數(shù)據(jù)歸為一化為[-200，200]范圍內(nèi)。各值點(diǎn)用函數(shù)lineto()連接起來形成連續(xù)曲線。在給定波形和反饋波形除分別標(biāo)出Pn和Yn。本函數(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于可以通過接受鍵盤字符輸入驚醒反饋波形的動(dòng)態(tài)顯示，且可通過改變dx值對(duì)波形進(jìn)行壓縮或展開。

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第五章數(shù)字隨動(dòng)系統(tǒng)軟硬件綜合調(diào)試

5.1隨動(dòng)系統(tǒng)軟硬件接口

一個(gè)完成的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)良好的工作狀態(tài)是以系統(tǒng)軟硬件之間良好的接口為前提的。因此在調(diào)試本系統(tǒng)時(shí)，有必要對(duì)系統(tǒng)的各主要工作模塊之間的接口關(guān)系作全面的研究。本系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)可視為四個(gè)模塊：外部模擬調(diào)節(jié)電路，PCI總線擴(kuò)展接口電路板，C語言控制程序，VB用戶可操作界面。C語言控制程序和VB用戶可操作界面可合并看作計(jì)算機(jī)工作模塊。計(jì)算機(jī)工作模塊和模擬調(diào)節(jié)電路之間以總線接口電路有一D型25P的標(biāo)準(zhǔn)插座，此端應(yīng)與模擬調(diào)節(jié)電路D型25P標(biāo)準(zhǔn)插座以一排線相連，設(shè)計(jì)時(shí)已考慮兩個(gè)插座個(gè)引腳功能的相互對(duì)應(yīng)，以保證數(shù)據(jù)的正確傳送。接口電路板的金手指是根據(jù)PCI總線插槽的尺寸和個(gè)引腳功能來設(shè)計(jì)的，當(dāng)接口電路板正確插入并固定，板上各處點(diǎn)已經(jīng)與總線緊密接觸。主控計(jì)算機(jī)將借助C語言控制程序的I/O端口讀寫函數(shù)通過系統(tǒng)總線與接口電路板的數(shù)據(jù)交換。

在前面的介紹的系統(tǒng)操作界面時(shí)，大家都已看到系統(tǒng)數(shù)據(jù)的輸入是通過操作界面來完成的，當(dāng)輸入的數(shù)據(jù)功過設(shè)定的范圍判斷后就開始執(zhí)行控制程序。

5.2隨動(dòng)系統(tǒng)整體調(diào)試

在數(shù)字控制系統(tǒng)的調(diào)試中，參數(shù)的整定是十分重要的，調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)整定的好壞直接影響調(diào)節(jié)的品質(zhì)。由于一般的生產(chǎn)過程都具有較大的時(shí)間常數(shù)，而數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC）的采樣周期則要小得多，所以DDC系統(tǒng)以及PID數(shù)字隨動(dòng)調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定完全可以按照模擬調(diào)節(jié)器的各種參數(shù)整定的方法進(jìn)行分析和綜合。如何正確地選擇PID數(shù)字調(diào)節(jié)器的參數(shù)，使系統(tǒng)的抗擾性、快速性及穩(wěn)態(tài)性保持最優(yōu)，并將誤差保持在對(duì)小值，這成了了本系統(tǒng)調(diào)試中PID參數(shù)整定的一個(gè)重要問題。

湊試法是通過模擬運(yùn)行觀察系統(tǒng)的響應(yīng)曲線，然后根據(jù)各調(diào)節(jié)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)的大致影響，反復(fù)湊試參數(shù)，以達(dá)到滿意的響應(yīng)，從而確定PID的調(diào)節(jié)參數(shù)，增大比例系數(shù)Kp一般將加快系統(tǒng)的響應(yīng)，有利于減少靜差。但過大的比例系數(shù)會(huì)使系統(tǒng)有較大的超調(diào)，并產(chǎn)生震蕩，是穩(wěn)定性變壞。增大公式4-1的Ti有利于加快系統(tǒng)響應(yīng)，使超調(diào)變小，穩(wěn)定性增加，但對(duì)于干擾信號(hào)的抑制能力卻將減弱。在系統(tǒng)湊試過程中，參考了以上參數(shù)對(duì)控過程的影響趨勢，對(duì)參數(shù)進(jìn)行先比例，后積分，在再微分的整體步驟。

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結(jié)束語

隨著現(xiàn)在微機(jī)控制技術(shù)的日益成熟。數(shù)字控制的松動(dòng)系統(tǒng)在越來越廣泛的領(lǐng)域內(nèi)得以應(yīng)用，小至工廠的數(shù)據(jù)機(jī)床，軋鋼煉鋼，大到國防的雷達(dá)控制火炮群，無一不顯示出數(shù)控隨動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用的優(yōu)勢。

在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的完成過程中，本人主要承擔(dān)著控計(jì)算機(jī)PCI總線的擴(kuò)展接口電路板的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、控制規(guī)律及控制過程的軟件實(shí)現(xiàn)和用戶操作界面的設(shè)計(jì)。作為一個(gè)研究項(xiàng)目，本課題對(duì)數(shù)控隨動(dòng)控制系統(tǒng)僅做了普遍性的研究，但成功后只要稍加改造亦可用于多種場合。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，充分利用大學(xué)中所學(xué)的專業(yè)技術(shù)知識(shí)，閱讀了大量相關(guān)著作，借鑒了許多前輩的論點(diǎn)及成果，在老師的指導(dǎo)下，和同組同學(xué)相互配合，順利地完成了全部畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。

雖然如此，我個(gè)人認(rèn)為本系統(tǒng)還有一些不足之處：如本系統(tǒng)是模擬與數(shù)字合作調(diào)節(jié)，不是一個(gè)完全數(shù)字控制的系統(tǒng)，因此其受到外界模擬電路的許多影響，又會(huì)產(chǎn)生一些極難調(diào)節(jié)或校正的偏差，影響到整個(gè)系統(tǒng)的性能指標(biāo)和調(diào)節(jié)波形；本系統(tǒng)在調(diào)試時(shí)對(duì)PID參數(shù)精心整定是采用的是根據(jù)實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)算法出的調(diào)節(jié)參數(shù)范圍對(duì)實(shí)際調(diào)節(jié)參數(shù)進(jìn)行湊試，直到達(dá)到系統(tǒng)的性能指標(biāo)要求為止，如果在實(shí)際生產(chǎn)中則需要很多的技術(shù)人員去調(diào)整參數(shù)，且當(dāng)對(duì)象特性發(fā)生變化時(shí)，又要重新整定，不適用于非線性時(shí)變和隨機(jī)過程，而現(xiàn)有的字校正參數(shù)的方法結(jié)構(gòu)和計(jì)算復(fù)雜，用繼電器在線測量系統(tǒng)的極限振蕩中期和增益，并根須要求穩(wěn)定系統(tǒng)的相域和增益域從而自動(dòng)校正參數(shù)的方法則有其獨(dú)到的優(yōu)點(diǎn)；再有對(duì)于PCI總線芯片制作的板卡需要對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的編寫，由于這次驅(qū)動(dòng)已經(jīng)就緒希望在以后能學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的編寫與制作。就以上3個(gè)問題希望有機(jī)會(huì)對(duì)其深入研究，以使數(shù)控隨動(dòng)技術(shù)得以更廣泛的應(yīng)用。

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參考文獻(xiàn)

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致謝

感謝西安航空技術(shù)高等專科學(xué)校三年來對(duì)我的辛苦培育，讓我在大學(xué)這三年來學(xué)到很東西，特別感謝應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)為我提供了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境、感謝領(lǐng)導(dǎo)、老師們?nèi)�年來�?duì)我無微不至的關(guān)懷和指導(dǎo)，讓我得以在這三年中學(xué)到很多有用的知識(shí)。在此，我還要感謝在班里同學(xué)和朋友，感謝你們?cè)谖矣龅嚼щy的時(shí)候幫助我，給我支持和鼓勵(lì)，感謝你們。

謝謝！

附錄C語言主控程序清單

附錄

數(shù)字隨動(dòng)系統(tǒng)C語言控制源程序:（設(shè)取得的PCI總線空間的基地址為000C400H）#include/*定義頭文件*/#include#include#include#include#include

#definePIX200/*宏定義*/#defineXIAS240#defineLENTH600#defineMAXP1024

staticints[600],t[600];intu,v,w;

inten=0,en1=0,en2=0;/*en=pn-yn(當(dāng)前時(shí)刻)en1=pn-yn(前一時(shí)刻)*/intyn,b=0；/*反饋位置量*/intpn,c=0;

intcn,maxcn;/*控制量輸出量*/inti,run;

floatkp,ki,kd,delta,max;/*比例放大系數(shù)010，微分系數(shù)0-50*/inta1,a2,a3,a4;/*200=140du*/intd1,d2,d3,d4;intb1,b2,b3,b4,b5;intc1,c2,c3FILE*fp;FILE*fq;FILE*ft;

voidfollow(void);/*子函數(shù)定義*/voidio(void);voiddac(void);voidpid(void);voiddisplay(void);voidshow(void);voiddelay(void);voidplot_line(void);

main(argc,argv)/*命令加參數(shù)格式*/intargc;

char*argv[];{doublediff;

time_tfirst,second;if(argc!=17)/*命令參數(shù)總個(gè)數(shù)不小于17*/exit();else{

--

附錄C語言主控程序清單

if((fp=fopen(“wjd.txt”,”w+”))==NULL)/*打開系統(tǒng)數(shù)據(jù)文件*/exit();

fprintf(fp,”%s\\n”,”數(shù)字隨動(dòng)系統(tǒng)演示過程參數(shù)列表”);fprintf(fp,”%s\\n”,”============================”);

fprintf(fp,”%s%s%s%s%s%s%s%s%s\\n”,”kp”,”ki”,”kd”,”yn”,”pn”,”en”,”en1”,”cn”,”un”);/*打印參數(shù)列表*/

if((fq=fopen(“shjh.txt”,”w+”))==NULL)exit();

kp=1.5;/*初始化*/kd=6;en=0;en1=0;cn=0x7f;dac();

a1=*argv[1];a1=a1-48;/*參數(shù)對(duì)應(yīng)*/a2=*argv[2];a2=a2-48；a3=*argv[3];a3=a3-48;a4=*argv[4];a4=a4-48;

kp=a1+a2*0.1+a3*0.01+a4*0.001;d1=*argv[5];d1=d1-48;d2=*argv[6];d2=d2-48;d3=*argv[7];d3=d3-48;d4=*argv[8];d4=d4-48;

ki=d1-d2*0.1+d3*0.01+d4*0.001;b1=*argv[9];b1=b1-48;b2=*argv[10];b2=b2-48;b3=*argv[11];b3=b3-48;b4=*argv[12];b4=b4-48;b5=*argv[13];b5=b5-48;

kd=b1*10+b2+b3*0.1+b4*0.01+b5*0.001;c1=*argv[14];c1=c1-48;c2=*argv[15];c2=c2-48;c3=*argv[16];c3=c3-48;pn=c1*100+c2*10+c3;

if((pn=512)&&(pn附錄C語言主控程序清單

en1=en;/*當(dāng)前誤差變成前一時(shí)刻誤差*/io();delay();en=pn-yn;t[1]=en;follow();

pid();/*計(jì)算控制輸出電壓*/display();/*打印當(dāng)前所有變量值*/dac();/*控制電壓輸出*/

first=time(NULL);/*第一次取系統(tǒng)時(shí)間*/c=2；

11:io();/*數(shù)據(jù)采集子程序（二次反饋量）*/

dalay();en=pn-yn;t[c]=en;c=c+1;follow();

pid();/*計(jì)算二次控制輸出量*/display();/*打印*/dac();/*輸出控制*/

second=time(NULL);/*第二次取時(shí)間*/

diff=difftime(second,first);/*兩次系統(tǒng)時(shí)間之差*/if(diff附錄C語言主控程序清單

u=u;u+=128;if(u>255)u=255;else

if(u=256)pn=pn-512;

rectangle(20,40,620,440);/*構(gòu)建繪圖區(qū)，坐標(biāo)系*/moveto(20,XIAS);lineto(620,XIAS);

moveto(20,XIAS-(int)(pn*200.0/256.0));/*畫給定量直線*/lineto(620,XIAS-(int)(pn*200.0/256.0));outtextxy(25,50,”β”);/*輸出標(biāo)志*/outtextxy(600,230,”T”);

outtextxy(600,XIAS-(int)(200.0/256.0),”pn”);

outtextxy(20+50*dx,XIAS-(int)(200.0/256.0*s[60]),”yn”);moveto(20,XIAS-(int)(200.0/256.0*s[0]));/*定義起點(diǎn)*/for(i=1;iMAXP)break;

lineto(20+i*dx,XIAS-(int)(200.0/256.0*s[i]));/*定義起點(diǎn)*/getch();}getch();

closegraph();/*恢復(fù)*/}

voiddelay()/*延時(shí)子函數(shù)*/{inti,j;

for(i=0;i附錄C語言主控程序清單

{for(j=0;j=0)&&(en附錄C語言主控程序清單

fprintf(fp,”%5.3f,%5.3f,%6.3,%-5d,%-5d,”,kp,ki,kd,yn,pn);fprintf(fp,”%-5d,%-5d,%-5d,%1.2fv\\n”,en,en1,cn,vn);return;}

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