第1章计算机控制技术绪论

1、 引言 计算机控制技术及工程应计算机控制技术及工程应用用-是把计算机技术与自动化是把计算机技术与自动化控制系统融为一体的一门综合控制系统融为一体的一门综合性学问，是以计算机为核心部性学问，是以计算机为核心部件的过程控制系统和运动控制件的过程控制系统和运动控制系统。从计算机应用的角度出系统。从计算机应用的角度出发，自动化控制工程是其重要发，自动化控制工程是其重要的一个应用领域；而从自动化的一个应用领域；而从自动化控制工程来看，计算机技术又控制工程来看，计算机技术又是一个主要的实现手段。下图是一个主要的实现手段。下图为为一个制药车间的自动化生产一个制药车间的自动化生产流程。流程。 例 工业炉控制n

2、工业炉控制的典型情况。n为了保证燃料在炉膛内正常燃烧，必须保持燃料和空气的比值恒定。它可以防止空气太多时，过剩空气带走大量热量；也可防止当空气太少时，由于燃料燃烧不完全而产生许多一氧化碳或碳黑。n为了保持所需的炉温，将测得的炉温送入计算机计算，进而控制燃料和空气阀门的开度。n为了保持炉膛压力恒定，避免在压力过低时从炉墙的缝隙处吸入大量过剩空气，或在压力过高时大量燃料通过缝隙逸出炉外，必须采用压力控制回路。测得的炉膛压力送入计算机，进而控制烟道出口挡板的开度。n为了提高炉子的热效率，还须对炉子排出的废气进行分析，一般是用氧化锆传感器测量烟气中的微量氧，通过计算而得出其热效率，并用以指导燃烧控制。

3、观点：没有计算机就无所谓自动化n前续课程：电子技术、微机原理与应用、单片机、自动控制理论等n特点：综合性强能够将自动化专业的大部分课程联系起来第一章第一章 微型计算机控制系统概述微型计算机控制系统概述本章要点 1.了解计算机控制系统的构成原理2.了解计算机控制系统硬件组成与软件组成。3. 初步认识微型计算机控制系统分类与装置种类 本章主要内容 1.1 计算机控制系统的一般概念计算机控制系统的一般概念 1.2 计算机控制系统的组成计算机控制系统的组成 1.3 微型计算机控制系统的分类计算机控制系统的分类 1.4 1.4 微型计算机控制系统的发展趋势计算机控制系统的发展趋势 1.5 控制装置种类控

4、制装置种类1.1 计算机控制系统的一般概念主要知识点主要知识点: 控制系统概念控制系统概念一、一、 控制系统概念控制系统概念计算机控制系统计算机控制系统是由常规仪表控制系统演变而是由常规仪表控制系统演变而来的来的; ;常规仪表组成的自动控制系统根据不同的控制常规仪表组成的自动控制系统根据不同的控制要求，一般分成要求，一般分成闭环控制闭环控制( (图图1-1a1-1a所示所示) )与与开环开环控制控制( (图图1-1b1-1b所示所示) )两种结构形式两种结构形式; ;计算机控制系统原理组成计算机控制系统原理组成用控制计算机代替用控制计算机代替图图1-11-1的控制器，如图的控制器，如图1-21

5、-2所示；所示；（1）闭环控制系统 闭环控制系统闭环控制系统-闭环控制系统中，测量变送器对被控对象进行检测，闭环控制系统中，测量变送器对被控对象进行检测，把被控量如温度、压力等物理量转换成电信号再反馈到控制器中，控制器将把被控量如温度、压力等物理量转换成电信号再反馈到控制器中，控制器将此测量值与给定值进行比较形成偏差输入，并按照一定的控制规律产生相应此测量值与给定值进行比较形成偏差输入，并按照一定的控制规律产生相应的控制信号驱动执行器工作，执行器产生的操纵变量使被控对象的被控量跟的控制信号驱动执行器工作，执行器产生的操纵变量使被控对象的被控量跟踪趋近给定值，从而实现自动控制稳定生产的目的。这种

6、信号传递形成了闭踪趋近给定值，从而实现自动控制稳定生产的目的。这种信号传递形成了闭合回路，所以称此为按偏差进行控制的闭环反馈控制系统。合回路，所以称此为按偏差进行控制的闭环反馈控制系统。euqy控制器控制器执行器执行器被控对象被控对象测量变送器测量变送器偏差偏差给定值给定值控制作用控制作用操纵变量操纵变量被控量被控量 测量值测量值r+_zf干扰干扰图图1-1(a) 闭环控制系统闭环控制系统（2）开环控制系统 开环控制系统开环控制系统-不同于闭环系统，它不需要被不同于闭环系统，它不需要被控对象的测量反馈信号，控制器直接根据给定值驱动控对象的测量反馈信号，控制器直接根据给定值驱动执行器去控制被控对

7、象，所以这种信号的传递是单方执行器去控制被控对象，所以这种信号的传递是单方向的。环控制系统不能自动消除被控量与给定值之间向的。环控制系统不能自动消除被控量与给定值之间的偏差，其控制性能不如闭环系统。的偏差，其控制性能不如闭环系统。 uqy控制器控制器执行器执行器被控对象被控对象给定值给定值控制作用控制作用操纵变量操纵变量被控量被控量 r(b) (b) 开环控制系统开环控制系统（3）计算机闭环控制系统原理组成 计算机闭环控制系统的原理组成计算机闭环控制系统的原理组成-是把图是把图1-11-1中的控制中的控制器用控制计算机即微型计算机及器用控制计算机即微型计算机及A/DA/D（模（模/ /数）转换

8、接口与数）转换接口与D/AD/A（数（数/ /模）转换接口代替，由于计算机采用的是数字信号传递，模）转换接口代替，由于计算机采用的是数字信号传递，而一次仪表多采用模拟信号传递，因此需要有而一次仪表多采用模拟信号传递，因此需要有A/DA/D转换器将模转换器将模拟量转换为数字量作为其输入信号，以及拟量转换为数字量作为其输入信号，以及D/AD/A转换器将数字量转换器将数字量转换为模拟量作为其输出信号。转换为模拟量作为其输出信号。 +re偏偏差差计计算算机机D/A执执行行器器被被控控对对象象uqyA/D测测量量变变送送器器z测测量量值值给给定定值值控控制制计计算算机机生生产产过过程程控控制制作作用用操

9、操纵纵变变量量被被控控量量图图1 1- -3 3 计计算算机机控控制制系系统统原原理理框框图图- 图图1-2 计算机控制系统原理图计算机控制系统原理图 （4）计算机控制系统的监控过程步骤a.a.实时数据采集实时数据采集-对来自测量变送器的被控量的对来自测量变送器的被控量的瞬时值进行采集和输入瞬时值进行采集和输入 ；b.b.实时数据处理实时数据处理-对采集到的被控量进行分析、对采集到的被控量进行分析、比较和处理，按一定的控制规比较和处理，按一定的控制规律运算，进行控制决策；律运算，进行控制决策； c.c.实时输出控制实时输出控制-根据控制决策，适时地对执行根据控制决策，适时地对执行器发出控制信号

10、，完成监控任器发出控制信号，完成监控任务；务；实时：指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间内完成实时：指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间内完成 1.21.2计算机控制系统的计算机控制系统的组成组成一、计算机控制系统硬件一般包括：一、计算机控制系统硬件一般包括：主机主机-CPU CPU RAMRAMROMROM系统总线系统总线 常规外部设备常规外部设备-输入输入/ /输出设备、外存储器等输出设备、外存储器等过程输入输出通道过程输入输出通道AIAI、AOAO、DIDI、DODO操作台操作台CRTCRT、LEDLED、LCDLCD 等等通信设备通信设备交换机、交换机、modemmodem、集

11、线器等、集线器等图图 1-31-3所示硬件组成框图所示硬件组成框图CPURAMROM输输入入设设备备输输出出设设备备外外存存储储器器通通信信设设备备操操作作台台接接口口接接口口接接口口接接口口接接口口系系统统总总线线工工业业对对象象接接口口接接口口接接口口接接口口换换转转换换转转开开关关输输出出开开关关输输入入测测量量变变送送驱驱动动执执行行过过程程输输入入输输出出通通道道计计算算机机基基本本系系统统主主机机常常规规外外部部设设备备图1-4 计算机控制系统硬件组成框图D/AA/D 图图1-3 1-3 计算机控制系统硬件组成框图计算机控制系统硬件组成框图 二、软件组成二、软件组成硬件仅为计算机控

12、制系统的躯体。要使计算机正确地硬件仅为计算机控制系统的躯体。要使计算机正确地运行解决各种问题，必须为它编制软件。运行解决各种问题，必须为它编制软件。所谓软件是指完成各种功能的计算机程序的总和，它所谓软件是指完成各种功能的计算机程序的总和，它是计算机控制系统的神经中枢，整个系统的动作都是是计算机控制系统的神经中枢，整个系统的动作都是在软件程序指挥下协调工作的。在软件程序指挥下协调工作的。软件通常分为系统软件和应用软件两大类；系统软件软件通常分为系统软件和应用软件两大类；系统软件一般由计算机厂家提供，专门用来使用和管理计算机一般由计算机厂家提供，专门用来使用和管理计算机本身的程序；应用软件是用户针

13、对生产过程要求而编本身的程序；应用软件是用户针对生产过程要求而编制的各种应用程序。制的各种应用程序。 1.3 控制系统分类 主要知识点主要知识点1.3.1 1.3.1 数据采集系统（数据采集系统（DASDAS）1.3.2 1.3.2 操作指导控制系统操作指导控制系统 (OGC)(OGC)1.3.3 1.3.3 直接数字控制系统直接数字控制系统DDCDDC）1.3.4 1.3.4 监督计算机控制系统监督计算机控制系统SCCSCC）1.3.5 1.3.5 分散控制系统（分散控制系统（DCSDCS）1.3.6 1.3.6 现场总线控制系统（现场总线控制系统（FCSFCS）1.3.11.3.1 数据采

14、集系统数据采集系统（DASDAS）计计 算算 机机工工业业对对象象器器换换转转D/A采采样样器器测测量量元元件件统统系系集集采采据据数数1 1图图5 5- -显显 示示 终终 端端打打 印印 机机 数据采集系统数据采集系统(Data Acquisition System)-(Data Acquisition System)-是计算机应用于生产过程控制最早、是计算机应用于生产过程控制最早、也是最基本的一种类型，如图也是最基本的一种类型，如图1-51-5所示。生产过程中被控对象的大量参数经测量变送所示。生产过程中被控对象的大量参数经测量变送仪表发送和仪表发送和A/DA/D通道或通道或DIDI通道巡

15、回采集后送入计算机，由计算机对这些数据进行分析通道巡回采集后送入计算机，由计算机对这些数据进行分析和处理，并按操作要求进行屏幕显示、制表打印和越限报警。和处理，并按操作要求进行屏幕显示、制表打印和越限报警。 1.3.2 1.3.2 操作指导控制系统操作指导控制系统(OGC)(OGC) 操作指导控制系统操作指导控制系统-是基于数据采集系统的是基于数据采集系统的一种开环结构，如图一种开环结构，如图1-61-6所示。计算机根据采集所示。计算机根据采集到的数据以及工艺要求进行最优化计算，计算出到的数据以及工艺要求进行最优化计算，计算出的最优操作条件，并不直接输出控制被控对象，的最优操作条件，并不直接输

16、出控制被控对象，而是显示或打印出来，操作人员据此去改变各个而是显示或打印出来，操作人员据此去改变各个控制器的给定值或操作执行器，以达到操作指导控制器的给定值或操作执行器，以达到操作指导的作用。它相当于模拟仪表的作用。它相当于模拟仪表控制系统的手动与半控制系统的手动与半自动工作状态。自动工作状态。OGCOGC系统的优点是结构简单，控系统的优点是结构简单，控制灵活和安全。缺点是要由人工操作，速度受到制灵活和安全。缺点是要由人工操作，速度受到限制，不能同时控制多个回路。限制，不能同时控制多个回路。 计计 算算 机机工工业业对对象象器器换换转转D/A采采样样器器测测量量元元件件显显示示终终端端打打印印

17、机机控控制制仪仪表表 图图1 1- -6 6 操操作作指指导导控控制制系系统统1.3.31.3.3 直接数字控制系统直接数字控制系统DDCDDC） DDC DDC系统系统-是用一台计算机不仅完成对多个被控参数的是用一台计算机不仅完成对多个被控参数的数据采集，而且能按一定的控制规律进行实时决策，并通过过数据采集，而且能按一定的控制规律进行实时决策，并通过过程输出通道发出控制信号，实现对生产过程的闭环控制，为了程输出通道发出控制信号，实现对生产过程的闭环控制，为了操作方便，操作方便，DDCDDC系统还配置一个包括给定、显示、报警等功能系统还配置一个包括给定、显示、报警等功能的操作控制台。的操作控制

18、台。DDCDDC系统中的一台计算机不仅完全取代了多个系统中的一台计算机不仅完全取代了多个模拟调节器，而且在各个回路的控制方案上，不改变硬件只通模拟调节器，而且在各个回路的控制方案上，不改变硬件只通过改变程序就能过改变程序就能有效地有效地实现各种各样的复杂控制实现各种各样的复杂控制。计计算算机机生生产产过过程程显示显示打印机打印机报警报警操作台操作台）ID，D/A（入入输输程程过过）OD，A/D（出出输输程程过过图图1-7 1-7 直接数字控制系统直接数字控制系统1.3.41.3.4监督计算机控制系统监督计算机控制系统SCCSCC） 监督计算机控制系统即监督计算机控制系统即SCCSCC-是是OG

19、COGC系统与常规系统与常规仪表控制系统或与仪表控制系统或与DDCDDC系统综合而成的两级系统，如图系统综合而成的两级系统，如图1-1-8 8所示。显然，这属于计算机在线最优控制的一种形式。所示。显然，这属于计算机在线最优控制的一种形式。当上位机出现故障时，可由下位机独立完成控制。下位当上位机出现故障时，可由下位机独立完成控制。下位机直接参与生产过程控制，要求其实时性好，可靠性高机直接参与生产过程控制，要求其实时性好，可靠性高和抗干扰能力强；而上位机承担高级控制与管理任务，和抗干扰能力强；而上位机承担高级控制与管理任务，应配置数据处理能力强，存储容量大的高档计算机。应配置数据处理能力强，存储容

20、量大的高档计算机。工艺数据工艺数据工艺数据工艺数据显示显示打印打印报警报警显示显示打印打印报警报警机机算算计计CCS机机算算计计CCS测量测量测量测量控制控制控制控制模拟控制器CDD生生产产过过程程生生产产过过程程用用计计算算机机(a)统统系系器器制制控控拟拟模模+ +CCS图1-8 监督计算机控制系统的两种结构形式图1-8 监督计算机控制系统的两种结构形式给定值给定值给定值给定值采集采集采集采集统统系系制制控控CDD+CCS (b)1.3.51.3.5 分散控制系统（分散控制系统（DCSDCS） 分散控制系统分散控制系统-是是以微处理器为基础，借助于以微处理器为基础，借助于计算机网络对生产过

21、程进行集中管理和分散控制的计算机网络对生产过程进行集中管理和分散控制的先进计算机控制系统。由于早期开发的分散控制系先进计算机控制系统。由于早期开发的分散控制系统在体系结构上具有分散式系统的特征，因此国外统在体系结构上具有分散式系统的特征，因此国外将该类系统取名为分散控制系统，国内也有人将其将该类系统取名为分散控制系统，国内也有人将其称为集散型控制系统，或者是分布式控制系统。分称为集散型控制系统，或者是分布式控制系统。分散控制系统简称为散控制系统简称为DCSDCS。DCS DCS 采用分散控制、集中采用分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调的设计原则。操作、分级管理、分而自治和综合协调

22、的设计原则。它的结构组成如图它的结构组成如图1-91-9所示。所示。集中操作监控级管理计算机网 间联接器工程师操作站操作员操作站监 控计算机网 间联接器现 场控制站 PLC智 能调节器其它测控装置至其它局域网局域网络（LAN)通信联络综合信息管理级分级过程控制级1.3.61.3.6 现场总线控制系（现场总线控制系（FCSFCS） 现场总线控制系统即现场总线控制系统即FCS-是新一代分布式控制结构。是新一代分布式控制结构。该系统改进了该系统改进了DCS成本高和由于各厂商的产品通信标准成本高和由于各厂商的产品通信标准不统一而造成的不能互联等弱点，采用集管理控制功能于不统一而造成的不能互联等弱点，采

23、用集管理控制功能于一身的工作站与现场总线智能仪表的二层结构模式，把原一身的工作站与现场总线智能仪表的二层结构模式，把原DCS控制站的功能分散到智能型现场仪表中去，形成一控制站的功能分散到智能型现场仪表中去，形成一个彻底的分散控制模式。它的结构组成如图个彻底的分散控制模式。它的结构组成如图1-11所示。每所示。每个现场仪表个现场仪表(例如变送器、执行器例如变送器、执行器)都作为一个智能节点，都作为一个智能节点，都带都带CPU单元，可分别独立完成测量、校正、调节、诊单元，可分别独立完成测量、校正、调节、诊断等功能，靠网络协议把它们连接在一起统筹工作。断等功能，靠网络协议把它们连接在一起统筹工作。1

24、.4计算机控制系统的发展概况及趋势 1946年世界上第一台电子计算机年世界上第一台电子计算机ENICA正式使用正式使用以来，电子计算机在世界各国得到了极大的重视以来，电子计算机在世界各国得到了极大的重视和迅速的发展。计算机控制技术的发展离不开自和迅速的发展。计算机控制技术的发展离不开自动控制理论和计算机技术的发展，本节回顾一下动控制理论和计算机技术的发展，本节回顾一下计算机控制系统的发展概况，并讨论计算机控制计算机控制系统的发展概况，并讨论计算机控制系统的发展趋势。系统的发展趋势。 1.4.1计算机控制系统的发展概况计算机控制系统的发展概况n1计算机控制技术的发展过程计算机控制技术的发展过程n

25、 计算机技术的发展，我们可按以下四个阶段来计算机技术的发展，我们可按以下四个阶段来 描述其发展过程：描述其发展过程：n （1）开创时期（）开创时期（19551962年）年）n （2）直接数字控制时期（）直接数字控制时期（19621967年）年）n （3）小型计算机时期（）小型计算机时期（19671972年）年）n （4）微型计算机时期（）微型计算机时期（1972年至今）年至今） 2计算机控制理论的发展过程计算机控制理论的发展过程n （1）采样定理）采样定理n （2）差分方程）差分方程n （3）Z变换法变换法n （4）状态空间理论）状态空间理论 n （5）最优控制与随机控制）最优控制与随机控制n

26、 （6）代数系统理论）代数系统理论n （7）系统辨识与自适应控制）系统辨识与自适应控制1.4.2计算机控制系统的发展趋势 n 1推广应用成熟的先进技术推广应用成熟的先进技术n （1）普及应用可编程序控制器（）普及应用可编程序控制器（PLC）n （2）广泛使用智能调节器）广泛使用智能调节器n （3）采用新型的）采用新型的 DCS和和 FCS2大力研究和发展智能控制系统大力研究和发展智能控制系统 n当前最流行的控制系统有：当前最流行的控制系统有：n （1）分级递阶智能控制系统）分级递阶智能控制系统n （2）模糊控制系统）模糊控制系统n （3）专家控制系统）专家控制系统n （4）学习控制系统）学习控

27、制系统n （5）神经控制系统）神经控制系统n 随着多媒体计算机和人工智能计算机的发展，随着多媒体计算机和人工智能计算机的发展，应用自动控制理论和智能控制技术来实现先进的应用自动控制理论和智能控制技术来实现先进的计算机控制系统，必将大大推动科学技术的进步计算机控制系统，必将大大推动科学技术的进步和提高工业自动化系统的水平。和提高工业自动化系统的水平。1.5 控制装置种类 主要知识点主要知识点1.5.1 可编程控制器1.5.2 可编程调节器1.5.3 总线式工控机1.5.4 单片微型计算机1.5.5 其他控制装置1.5.11.5.1 可编程控制器可编程控制器 可编程逻辑控制器可编程逻辑控制器-简称

28、可编程控制器或简称可编程控制器或PLCPLC，是计算，是计算机技术与继电逻辑控制概念相结合的产物，其低端为常规继机技术与继电逻辑控制概念相结合的产物，其低端为常规继电逻辑控制的替代装置，而高端为一种高性能的工业控制计电逻辑控制的替代装置，而高端为一种高性能的工业控制计算机。它主要由算机。它主要由CPUCPU、存储器、输入组件、输出组件、电源、存储器、输入组件、输出组件、电源及编程器等组成。外观如图所示。及编程器等组成。外观如图所示。可编程控制器（可编程控制器（PLCPLC）特点：）特点：一种数字运算操作的电子系统一种数字运算操作的电子系统, ,专为工业环专为工业环境下应用而设定境下应用而设定;

29、 ;采用可编程序的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、采用可编程序的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作的指令，并通过数字顺序控制、定时、计数和算术操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出；式、模拟式的输入和输出；应用广泛应用广泛-不仅在顺序程序控制领域中具有优势，而且不仅在顺序程序控制领域中具有优势，而且在运动控制、过程控制、网络通信领域方面也毫不逊色；在运动控制、过程控制、网络通信领域方面也毫不逊色； PLCPLC具有系统构成灵活，扩展容易，编程简单，调试容具有系统构成灵活，扩展容易，编程简单，调试容易，抗干扰能力强；易，抗干扰能力强； 1.5.21.5.2

30、可编程调节器可编程调节器 可编程调节器可编程调节器-又称单回路调节器、智能调节器、数字又称单回路调节器、智能调节器、数字调节器。它主要由微处理单元、过程调节器。它主要由微处理单元、过程I IO O（输入（输入/ /输出）输出） 单单元、面板单元、通信单元、硬手操单元和编程单元等组成。元、面板单元、通信单元、硬手操单元和编程单元等组成。外观如图所示。外观如图所示。 可编程调节器特点：可编程调节器特点：一种仪表化了的微型控制计算机一种仪表化了的微型控制计算机易操作，易编程、方便灵活易操作，易编程、方便灵活设计时无需考虑接口、通讯的硬件设计设计时无需考虑接口、通讯的硬件设计软件编程上也只需使用一种面

31、向问题的组态语言软件编程上也只需使用一种面向问题的组态语言具有断电保护、自诊断功能、通信等功能具有断电保护、自诊断功能、通信等功能可以组成多级计算机控制系统，实现各种高级控可以组成多级计算机控制系统，实现各种高级控制和管理制和管理 大型分散控制系统中最基层的控制单元大型分散控制系统中最基层的控制单元适用于连续过程中模拟量信号的控制系统中适用于连续过程中模拟量信号的控制系统中 1.5.3 1.5.3 总线式工控机总线式工控机 总线式工控机，总线式工控机，是基于总线技术和模块化结构的一是基于总线技术和模块化结构的一种专用于工业控制的通用性计算机，一般称为工业控制种专用于工业控制的通用性计算机，一般

32、称为工业控制计算机，简称为工业控制机或工控机。通常，计算机的计算机，简称为工业控制机或工控机。通常，计算机的生产厂家是按照某个总线标准，设计制造出若干符合总生产厂家是按照某个总线标准，设计制造出若干符合总线标准、具有各种功能的各式模板，而控制系统的设计线标准、具有各种功能的各式模板，而控制系统的设计人员则根据不同的生产过程与技术要求，选用相应的功人员则根据不同的生产过程与技术要求，选用相应的功能模板组合成自己所需的计算机控制系统。总线式工控能模板组合成自己所需的计算机控制系统。总线式工控机的外形类似普通计算机，如图所示。机的外形类似普通计算机，如图所示。 不同的是它的外壳采用全钢标准的工业加固

33、型机不同的是它的外壳采用全钢标准的工业加固型机架机箱，机箱密封并加正压送风散热，机箱内的原普架机箱，机箱密封并加正压送风散热，机箱内的原普通计算机的大主板变成通用的底板总线插座系统，将主通计算机的大主板变成通用的底板总线插座系统，将主板分解成几块板分解成几块PCPC插件，采用工业级抗干扰电源和工业级插件，采用工业级抗干扰电源和工业级芯片，并配以相应的工业应用软件。芯片，并配以相应的工业应用软件。 总线式工控机具有总线式工控机具有小型化、模板化、组合化、标准小型化、模板化、组合化、标准化化的设计特点，能满足不同层次、不同控制对象的需要，的设计特点，能满足不同层次、不同控制对象的需要，又能在恶劣的

34、工业环境中可靠地运行。因而，它广泛应又能在恶劣的工业环境中可靠地运行。因而，它广泛应用于各种控制场合，尤其是十几到几十个回路的中等规用于各种控制场合，尤其是十几到几十个回路的中等规模的控制系统中。模的控制系统中。1.5.4 1.5.4 单片微型计算机单片微型计算机 随着微电子技术与超大规模集成技术的发展，随着微电子技术与超大规模集成技术的发展，计算机技术的另一个分支计算机技术的另一个分支超小型化的单片微超小型化的单片微型计算机型计算机(Single Chip Microcomputer)(Single Chip Microcomputer)简称单简称单片机诞生了。它是将片机诞生了。它是将CPU

35、CPU、存储器、串并行、存储器、串并行I/OI/O口、口、定时定时/ /计数器、甚至计数器、甚至A/DA/D转换器、脉宽调制器、转换器、脉宽调制器、 图形控制器等功能部件全都集成在一块大规模集图形控制器等功能部件全都集成在一块大规模集成电路芯片上，构成了一个完整的具有相当控制成电路芯片上，构成了一个完整的具有相当控制功能的微控制器功能的微控制器。 单片机的应用软件可以采用面向机器的汇编语言，单片机的应用软件可以采用面向机器的汇编语言，但这需要较深的计算机软硬件知识，而且汇编语言的但这需要较深的计算机软硬件知识，而且汇编语言的通用性与可移植性差。随着高效率结构化语言的发展，通用性与可移植性差。随着高效率结构化语言的发展，其软件开发环境正在逐步改善。目前，市场上已推出其软件开发环境正在逐步改善。目前，市场上已推出面向单片机结构的高级语言，如早期的面向单片机结构的高级语言，如早期的Ar