微型计算机运算与控制技术研究

赖纪顺

[摘 要] 微型计算机运算与控制系统是微型计算机、其他的辅助硬件、控制对象三者互相连接，形成有效控制系统。本文通过微型计算机控制技术起源、组成分类和发展的介绍，梳理出微型计算机运算控制技术的发展方向。

[关键词] 微型计算机；控制技术；发展；应用

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2016 . 05. 096

[中图分类号] TP303 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2016）05- 0180- 01

0 引 言

微型计算机控制系统是计算机通过借助辅助硬件对控制对象进行控制的系统。测试和执行装置、输入输出接口构成计算机控制系统的辅助部件，计算机和控制对象有着多种的联系方式，首先是有线方式，即电缆模拟信号或数字信号与控制对象相连；还有无线连接，即微波、红外线、光波、无线电波等发射装置和控制对象的连接。控制对象的种类很多，包括工厂生产的机械装置、公共交通、自动机器生产、仪表表盘、家庭电器设备和少年儿童游乐设施等。控制目的既指的是控制对象严格按照相关的指令完成生产或者活动的任务，也指达到的最优目标。

1 计算机控制系统组成分类

计算机控制系统分为控制计算机和控制对象两部分。计算机控制系统开始采用闭环方式完成控制，之后逐渐研发出闭环控制系统，目前使用最多的为闭环控制系统，见图1。

1.1 硬件组成

微型计算机控制系统主要构成部分：微型计算机、外部设备、输入输出通道和操作台等。

1.2 计算机控制系统软件

软件指的是一系列的操作计算机功能的程序总和，软件构成微型计算机控制系统的神经中枢，整个控制系统在各种程序的协调调度下开始工作。微型计算机控制系统有以下几种：操作指导控制系统、直接数字控制系统（DDC）、监督系统（SCC）、分级计算机控制系统等。

2 微型计算机控制系统现状

20世纪50年代数字计算机已经有较大的发展，美国准备在飞行器上安装计算机控制系统，但由于飞机具有体积大、能耗多、可靠性差等特点未被使用。之后计算机控制技术开始应用于工业过程方面，它能够和其他的硬件配合进行数据采集和巡回检测等，这一时期研发出计算机闭环控制系统。20世纪60年代之后，英国在计算机闭环控制的基础上，研发出数字控制系统；数字控制系统根据计算机能进行高速运算的特性，进行相关机械设备的控制工作。

20世纪70年代出现微型计算机，从此计算机控制系统进入崭新的时期。分散控制系统具有分散控制、集中机械管理的特性，被广泛应用于工业过程控制领域。分散控制系统为目前工业生产使用的主要系统，而且在不断地发展成熟，它为企业的发展带来了巨大的效益。不仅如此，微型计算机控制系统技术还广泛地应用于机电控制、航空领域、军事装备、自动机器生产、生产流水线等；小的方面来说，它在家庭中也有广泛的使用：微波炉、洗衣机、空调、电视机等上面均有微型计算机（单片机）控制系统在发挥作用。

3 微型计算机控制系统发展方向

微型计算机控制系统将在以下方面有重大发展：首先是成熟技术的推广应用；之后进行编程控制器（PLC ）的普及；然后发展智能家居领域；最后发展DCS和FCS等先进控制系统。目前主流控制系统有以下几种：分级递阶智能控制系统；专家控制系统；模糊控制系统；神经控制系统；学习控制系统。

3.1 仪器仪表技术发展

仪器仪表技术具有以下的前景：仪器仪表智能化，从而智能仪器仪表诞生；虚拟仪器技术快速发展使测控设备PC化；仪器仪表网络化，远程测控系统和网络仪器诞生。

3.2 计算机控制网络发展

基于无线技术的网络化智能传感器包括无线技术、计算机网络技术以及智能传感器技术三个部分。网络化智能传感器在无线技术的基础上，通过无线链路把工业生产数据传输、发布和共享到网络。在现实的工业生产中，无线局域网技术可以应用于智能现场设备、自动化设备和移动机器人等机器的通信过程；为各种智能设备带来灵活的网络拓扑结构和高带宽的无线数据链路。在偏远地区的困难环境下，无线局域网技术会发挥终身的巨大潜力，无线局域网技术和有线网络的有效联合，形成工业通信网络控制完整的生态结构链。

4 结 语

大规模集成电路元件越来越精密化，小巧智能化，因此微处理器也更加轻薄和智能，在成本降低的同时性能大大地提升；控制系统的更新换代，特别是系统结构和控制算法的不断革新，使控制软件更加的丰富多样。计算机控制技术的发展，有利于各大企业的工业化生产和人民生活水平的提高。