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1、自控设备开发及应用 一、工业自控设备开发的行业背景 1、工业控制行业概述 随着计算机技术、通信技术和控制技术的发展，传统的控制领域正经历着一场前所未 有的变革， 开始向网络化方向发展。控制系统的结构从最初的CCS（计算机集中控制系统）， 到第二代的DCS （分散控制系统） ，发展到现在流行的FCS （现场总线控制系统） 。对诸如 图像、 语音信号等大数据量、高速率传输的要求，又催生了当前在商业领域风靡的以太网与 控制网络的结合。 这股工业控制系统网络化浪潮又将诸如嵌入式技术、多标准工业控制网络 互联、 无线技术等多种当今流行技术融合进来，从而拓展了工业控制领域的发展空间，带来 新的发展机遇。
2、2、工业控制行业发展趋势 计算机及网络技术与控制系统的发展有着紧密的联系。最早在50年代中后期，计算机 就已经被应用到控制系统中。60 年代初，出现了由计算机完全替代模拟控制的控制系统， 被称为直接数字控制（DirectDigitalControl,DDC） 。70年代中期，随着微处理器的出现，计 算机控制系统进入一个新的快速发展的时期，1975 年世界上第一套以微处理为基础的分散 式计算机控制系统问世，它以多台微处理器共同分散控制，并通过数据通信网络实现集中管 理，被称为集散控制系统（DistributedControlSystem,DCS） 。 进入 80年代以后，人们利用微处理器和一些外
3、围电路构成了数字式仪表以取代模拟仪 表，这种 DDC 的控制方式提高了系统的控制精度和控制的灵活性，而且在多回路的巡回采 样及控制中具有传统模拟仪表无法比拟的性能价格比。 80年代中后期， 随着工业系统的日益复杂，控制回路的进一步增多，单一的 DDC 控制 系统已经不能满足现场的生产控制要求和生产工作的管理要求，同时中小型计算机和微机的 性能价格比有了很大提高。于是，由中小型计算机和微机共同作用的分层控制系统得到大量 应用。 进入 90年代以后，由于计算机网络技术的迅猛发展，使得DCS 系统得到进一步发展， 提高了系统的可靠性和可维护性，在今天的工业控制领域DCS 仍然占据着主导地位，但是 D
4、CS 不具备开放性，布线复杂，费用较高，不同厂家产品的集成存在很大困难。 从八十年代后期开始，由于大规模集成电路的发展，许多传感器、执行机构、驱动装 置等现场设备智能化， 人们便开始寻求用一根通信电缆将具有统一的通信协议通信接口的现 场设备连接起来，在设备层传递的不再是I/O（420mA/24VDC ）信号，而是数字信号， 这就是现场总线。 由于它解决了网络控制系统的自身可靠性和开放性问题，现场总线技术逐 渐成为了计算机控制系统的发展趋势。从那时起， 一些发达的工业国家和跨国工业公司都纷 纷推出自己的现场总线标准和相关产品，形成了群雄逐鹿之势。 3、自动控制行业发展 随着工业控制行业的发展，自
5、动控制也随着这波科技潮迎来了属于自己的新时代。自 动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、 设备或生产过程 的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。自动控制是相对人工控制概念而言的。 4、自动控制发展历程 （1） 、 40年代 -60 年代初： 需求动力：市场竞争,资源利用，减轻劳动强度，提高产品质量，适应批量生产需要。 主要特点：此阶段主要为单机自动化阶段，主要特点是:各种单机自动化加工设备出现，并 不断扩大应用和向纵深方向发展。典型成果和产品：硬件数控系统的数控机床。 （2） 、60年代中 -70 年代初期： 需求动力：市场竞争加剧，要求产品更新快，产品质量
6、高，并适应大中批量生产需要 和减轻劳动强度。主要特点：此阶段主要以自动生产线为标志，其主要特点是:在单机自动 化的基础上，各种组合机床、组合生产线出现，同时软件数控系统出现并用于机床，CAD 、 CAM 等软件开始用于实际工程的设计和制造中，此阶段硬件加工设备适合于大中批量的生 产和加工。典型成果和产品：用于钻、镗、铣等加工的自动生产线。 （3） 、70年代中期 -至今： 需求动力：市场环境的变化，使多品种、中小批量生产中普遍性问题愈发严重，要求 自动化技术向其广度和深度发展，使其各相关技术高度综合，发挥整体最佳效能。主要特点： 自70 年代初期美国学者首次提出CIM 概念至今，自动化领域已发
7、生了巨大变化，其主要特 点是 :CIM 已作为一种哲理、一种方法逐步为人们所接受；CIM 也是一种实现集成的相应技 术，把分散独立的单元自动化技术集成为一个优化的整体。所谓哲理， 就是企业应根据需求 来分析并克服现存的“瓶颈”，从而实现不断提高实力、竞争力的思想策略；而作为实现集 成的相应技术，一般认为是:数据获取、分配、共享；网络和通信；车间层设备控制器；计 算机硬、软件的规范、标准等。同时，并行工程作为一种经营哲理和工作模式自80年代末 期开始应用和活跃于自动化技术领域，并将进一步促进单元自动化技术的集成。典型成果和 产品： CIMS 工厂，柔性制造系统(FMS) 。 随着现代应用数学新成
8、果的推出和电子计算机的应用，为适应宇航技术的发展，自动 控制理论跨入了一个新阶段现代控制理论。主要研究具有高性能，高精度的多变量变参 数的最优控制问题，主要采用的方法是以状态为基础的状态空间法。目前， 自动控制理论还 在继续发展，正向以控制论，信息论，仿生学为基础的智能控制理论深入。 二、工业控制中的常见控制器选择 作为自动控制系统的控制主体，控制器的应用尤为重要，就目前在现代工业中，工控 机和 PLC 是常用的两种控制主体，两者在工业中都有着举足轻重的地位。 工控机全称工业控制计算机，是专门为工业控制设计的计算机，用于对生产过程中使 用的机器设备、 生产流程、 数据参数等进行监测与控制。工控
9、机经常会在环境比较恶劣的环 境下运行， 对数据的安全性要求也更高，所以工控机通常会进行加固、防尘、防潮、 防腐蚀、 防辐射等特殊设计。工控机对于扩展性的要求也非常高，接口的设计需要满足特定的外部设 备，因此大多数情况下工控机需要单独定制才能满足需求。 目前工控机的主要类别有：IPC（ PC 总线工业电脑） 、PLC （可编程控制系统） 、DCS （分散型控制系统） 、FCS （现场总线系统）及CNC （数控系统）五种。 1、 IPC 即基于 PC 总线的工业电脑。据2000 年 IPC 统计目前PC 机已占到通用计算机的95% 以上，因其价格低、质量高、产量大、软/硬件资源丰富，已被广大的技术
10、人员所熟悉和认 可，这正是工业电脑热的基础。其主要的组成部分为工业机箱、无源底板及可插入其上的各 种板卡组成，如CPU 卡、 I/O 卡等。并采取全钢机壳、机卡压条过滤网，双正压风扇等设 计及 EMC （ electromagneticcompatibility）技术以解决工业现场的电磁干扰、震动、灰尘、 高/低温等问题。 IPC 有以下特点： 可靠性：工业PC 具有在粉尘、烟雾、高/低温、潮湿、震动、腐蚀和快速诊断和可维 护性，其MTTR （ MeanTimetoRepair）一般为 5min ，MTTF10 万小时以上，而普通PC 的 MTTF 仅为 10000 15000 小时。 实时性
11、， 工业 PC 对工业生产过程进行实时在线检测与控制，对工作状况的变化给予快 速响应，及时进行采集和输出调节（看门狗功能这是普通PC 所不具有的） ，遇险自复位， 保证系统的正常运行。 扩充性， 工业 PC 由于采用底板+CPU 卡结构， 因而具有很强的输入输出功能，最多可 扩充 20个板卡，能与工业现场的各种外设、板卡如与道控制器、视频监控系统、车辆检测 仪等相连，以完成各种任务。 兼容性，能同时利用ISA 与 PCI 及 PICMG 资源，并支持各种操作系统，多种语言汇 编，多任务操作系统。 2、可编程序控制器（PLC ） PLC 英文全称 Programmable Logic Contr
12、oller ，中文全称为可编程逻辑控制器。定 义是：一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的 存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通 过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。 可编程控制器是计算机技术与自动化控制技术相结合而开发的一种适用工业环境的新 型通用自动控制装置，是作为传统继电器的替换产品而出现的。随着微电子技术和计算机技 术的迅猛发展， 可编程控制器更多地具有了计算机的功能，不仅能实现逻辑控制，还具有了 数据处理、通信、网络等功能。由于它可通过软件来改变控制过程，而且具有体积小、组装 维
13、护方便、 编程简单、 可靠性高、 抗干扰能力强等特点，已广泛应用于工业控制的各个领域， 大大推进了机电一体化的进程。 3、分散型控制系统（DCS ） DCS 英文全称Distributed Control System，中文全称为分布式控制系统。它是一种高 性能、高质量、 低成本、 配置灵活的分散控制系统系列产品，可以构成各种独立的控制系统、 分散控制系统DCS 、监控和数据采集系统（SCADA ） ，能满足各种工业领域对过程控制和 信息管理的需求。系统的模块化设计、合理的软硬件功能配置和易于扩展的能力，能广泛用 于各种大、中、小型电站的分散型控制、发电厂自动化系统的改造以及钢铁、石化、造纸、
14、 水泥等工业生产过程控制。 4、现场总线系统（FCS ） FCS 英文全称Fieldbus Control System，中文全称为现场总线控制系统。它是全数字 串行、 双向通信系统。系统内测量和控制设备如探头、激励器和控制器可相互连接、监测和 控制。在工厂网络的分级中，它既作为过程控制（如PLC，LC 等）和应用智能仪表（如变 频器、阀门、条码阅读器等）的局部网，又具有在网络上分布控制应用的内嵌功能。由于其 广阔的应用前景，众多国外有实力的厂家竞相投入力量，进行产品开发。目前，国际上已知 的现场总线类型有四十余种，比较典型的现场总线有：FF，Profibus ，LONworks ，CAN ，
15、 HART ， CC-LINK 等。 5、数控系统（CNC ） CNC 英文全称 Computer numerical control，中文全称为计算机数字控制系统。 它是采用微处理器或专用微机的数控系统，由事先存放在存储器里系统程序（软件） 来实现控制逻辑，实现部分或全部数控功能，并通过接口与外围设备进行联接，称为计算机 数控，简称CNC 系统。数控机床是以数控系统为代表的新技术对传统机械制造产业的渗透 形成的机电一体化产品；其技术范围覆盖很多领域： 1）机械制造技术； 2）信息处理、加工、传输技术； 3）自动控制技术； 4）伺服驱动技术； 5）传感器技术； 6）软件技术等。 这其中，以可编
16、程序控制器（PLC ）应用最为广泛，它能够完成强电的逻辑控制盒运 动控制及PID 运算，自身保护强，普遍适用于中、大型设备。但是其缺点便是价格不菲， 从而不适用于中小型设备的应用。 三、新型控制器的开发与应用 正式基于以上PLC 的局限性，开发出全新的控制器便有了广泛的意义，它不仅可以促 进工业控制行业的发展，而且能够节省资源和实现利益最大化。 在不断的实验和探索中，我们发现单片机作为核心，可以研发出一款全新的控制器。 它不仅性能上能与PLC 作为核心的控制器相媲美，而且具备价格低廉，使用效率高等特点。 1、单片机发展趋势 单片机是由单块芯片组成的微型计算机。由CPU 、RAM 、ROM 、I
17、/O 口、 T/C 等电路 集成在一块芯片上的微型控制器。单片机自从1976 年被研究出来，飞速的发展。当时单片 机的编程语言是汇编。而近一些年来，单片机的发展仍未停息，从开始的4位、 8位到后来 的16、32位。单片机的功能越来越强大，能够运用的范围也被极大的扩展了。比如媒体， 导航和家用电器等方面都有很多应用。 单片机具有许多种类，但是也有共同的特点。首先，运行速度特别快，这可以算是单 片机的重要特点。单位是兆条指令每秒。但是刚刚开始， 单片机的运行速度不是很快，只有 一兆每秒的速度。不过经过大规模集成技术的飞速发展，单片机的运行速度变得越来越快， 能有十兆每秒。更快的可以达到五十到一百兆
18、每秒的速度。大大开阔了单片机的应用范围。 单片机的另一个特点是它的集成度很高。这也是它的重要参数之一。集成度高，顾名思义， 单片机的体积不大，但是麻雀虽小五脏俱全，能满足很多应用要求。集成度高还能降低制造 成本。还有就是单片机的功耗很低，驱动起来很容易。也没有什么危险性，十分安全。 单片机用于各种仪器仪表，一方面提高了仪器仪表的使用功能和精度，使仪器仪表智 能化，同时还简化了仪器仪表的硬件结构，从而可以方便地完成仪器仪表产品的升级换代。 如各种智能电气测量仪表、智能传感器等。 单片机也可用于实时工业控制，即各种物理量的 采集和控制。电流、电压、温度、液位、流量等物理参数的采集和控制均可以用单片
19、机方便 地实现。 在这类系统中， 利用单片机作为系统控制器，可以根据被控制对象的不同特征采用 不同的智能算法，实现期望的控制指标，从而提高生产效率和产品质量。典型应用如电机转 速控制、温度控制、自动生产线等。单片机也可用于家用电器，前景十分广阔。如空调、电 冰箱、洗衣机、电饭煲、高档洗浴设备、高档玩具等。另外，在交通领域中，汽车、火车、 飞机、 航天器等均有单片机的广泛应用。如汽车自动驾驶系统、航天测控系统、黑匣子还有 分布式系统的前端模块等等。 单片机的程序语言有汇编和C 语言两种。客观来讲，两种语言各有特点。简单的说： 汇编语言的本质是机器码，是直接和单片机对话的唯一途径。优点是效率高，
20、缺点是难以驾 驭。 C 语言逻辑性更强，优点是只要掌握了语言本身编程就变得十分简单，而且移植性好。 缺点则是即使你写出来程序，完成了功能，但是你对单片机本身的了解还是很少。 实际开发中大多会使用C 语言，汇编语言在较为复杂的工程面前还是显得很无力，往 往折腾半天还是编不出。但是汇编在学习单片机的过程中却是个宝贝，想要真正懂得单片机 内部奥秘，还得借助汇编语言。 2、单片机的应用特点 单片机是把微型计算机主要部件都集成在一块芯片上，即一块芯片就是一个微型计算 机。因此，单片机具有如下特点。 a.控制能力强 单片机集成度是为了满足控制要求，单片机的指令系统中均有极其丰富的条件转移指 令、 较强的
21、I/O 逻辑操作及位处理功能，能够具有较强的控制能力并且满足工业控制的要求。 b.抗干扰能力强，可靠性高 单片机集成度高，体积小，内容采用总线结构，减少了芯片内部之间的连线，大大提 高了单片机的可靠性和抗干扰能力，适宜于恶劣环境下进行工作。 c.性价比高 单片机功能丰富，而其价格非常便宜。 d.易扩展 片内具有计算机正常运行所必要的部件，片外有很多三总线并行、串行输入输出管脚 扩展，能够很容易构成各种规模系统的应用。 e.功耗低 单片机的一般功耗仅为30到 100mW, 电压为 2到6V，其产品很容易进行携带。 f.种类齐全 有很多单片机厂家根据市场的需求，有针对性地推出很多型号产品，使系统开
22、发具有 更广阔的前景。 大部分产品有较好的使用性能，保证了已开发产品质量，能够使产品更容易 的进行升级换代。 g.使用寿命长。 长寿命，一方面意味着用单片机开发的产品能够可靠地工作十年、二十年，另一方面 是指与其他微处理器相比。 3、PLC控制与单片机控制对比分析 （1）选择 PLC 控制 PLC 控制叫做可编程逻辑控制器。是在集成电路、计算机技术的基础上发展起来的一 种新型的工业控制设备。是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。 它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和 算术运算等操作的指令。它控制功能强，可靠度很高，配置十分灵活，体
23、积也不是很大，重 量轻，使用起来很方便。目前在我国已经广泛应用到自动化控制的各个领域。 它主要是通过输入输出端子和外部联系的。如按钮，控制开关，行程开关，接近开关， 数字开关等等。 为了反映输入和输出的工作状态，它还设置了输入和输出的指示灯，比较容 易观察。 PLC 就是一种专门用在工业控制的一种计算机，和PC 机很想象，基本结构是： 1）电源 PLC 的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有电源，系统是无法正常工作 的。交流电压的波动在正百分之十到百分之十五之间。 2） CPU(Central Processing Unit) CPU 类似于 PLC 的心脏。它能接受、存储我们输入的程
24、序以及数据；还能检查电源， 存储器，甚至可以找出所编制程序的一些能简易的错误，十分强大。PLC在运行的时候， 通过扫描来接收相应的数据，并把它们各自存入I/O 的映象区。 然后才从存储程序的存储器 里面一条一条的读取我们的程序，然后按照指令的规定执行命令或者计算，并将结果送进I/O 映象区或数据寄存器里面。等到所有的程序都执行完成了，最后再将I/O 映象区的各种输出 状态或者输出寄存器里面的数据送到相对应的输出装置中。如此下去， 一直运行， 一直到程 序结束。 3）存储器 一共有两种存储器：系统程序存储器和用户程序存储器。 4）输入输出接口电路 现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路
25、，用作PLC 与现场控制的接口 界面的输入通道 5）功能模块 比如计数、定位等模块。 6）通信模块 如以太网、 RS485 、Profibus-DP通讯模块等。 （2） 选择单片机控制 单片机是种常见的电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中 央处理器 CPU 随机存储器RAM 、只读存储器ROM 、多种 I/O 口和中断系统、定时器/计时 器等功能 （可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、 模拟多路转换器、 A/D 转换器等电路） 集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域的广泛应用。一 下选用的是单片机，性质就不在这里给出。 （3）PLC 和单片机
26、的比较 相同点：本质是一样的，都是基于微处理器技术。都可以实现对仪器设备的智能化控 制。 PLC 内部就用了单片机。 各自的优点：PLC ：首先， PLC 是由专业的大公司精心设计的硬件和软件系统，功能 十分强大、可靠度高。其次，PLC的编程还算是比较简单了，就算是不怎么熟悉计算机的 人也能比较快的上手，并设计简单的系统出来。PLC的抗干扰能力也很强，各种不好的环 境都可以用。最后，PLC 可以联网，而且模块扩展也十分方便，健全，做复杂的控制系统 可以胜任。单片机也有自己的优点：首先单片机价格便宜，比起PLC 来真是太便宜了。它 的功能同样强大。 普通的民用产品可以用复杂的特殊应用系统同样可以
27、用。然后单片机是接 口很完善， 能直接和外部设备连接，对于模拟量和数据的处理能力相当强大。单片机的体积 也不大，功耗同样十分低。甚至能用电池供电。最后，也是最重要的，单片机不仅能用汇编 语言，还能用C 语言等高级语言，所以编程效率很高，可移植性好。 再好的东西也是有缺点的，PLC 的价格比较高，体积大。虽然能扩展很多的模块，不 过扩展的时候需要更多的模块才行。所以说PLC 不能大量同样产品的生产。适合于工作母 机控制和工业过程控制。单片机也不是十全十美，单片机的编程方法比PLC 复杂，不大容 易上手，还有就是它的抗干扰能力不如PLC 。但是应用范围广泛，既适合大批量重复生产 的普通产品，也能用
28、于小批量生产的产品。 （4）结论 PLC ，单片机各有千秋，考虑到成本和使用情况各方面。体积小，价格低，使用方便 的单片机成为首选。所以在控制器的主体选择上，可以优先选择单片机。 四、常见的单片机选择 单片机的型号和种类较多，并非每一款均适合作为控制器的主体，以下是一些常见的 单片机种类分析，可以作为控制主体的选择。 1、 采用凌阳单片机 随着单片机集成化功能高速发展，其应用领域也慢慢地由传统的控制方式，转变为控 制数据处理和数字信号处理等多个领域。凌阳的16位单片机就是因这种发展的需要而设计 的。它的 CPU 内核采用凌阳最新推出的（Microcontroller and Signal Pr
29、ocessor）16位 微处理器芯片。围绕其所形成的16位 系列单片机采用的是模块式集成结构，它以核 心集成不同规模的ROM 、RAM和各种外设接口处理。其核心是一个通用的核结构。除此 之外的其它功能模块均是可大可小的。借助这种通用结构附加可选结构的塔式组成，便可形 成各种不同功能系列的产品，以适合不同的市场需要。这样做无疑会使其具有更高的市场竞 争力。 使用凌阳单片机有很多的好处，它的优势是硬件性能强，具有很强的抗干扰能力，但 其价格也要比 89S51 昂贵一些。 2 、采用 AT89S51单片机 单片机技术在各个领域中应用越来越广泛，世界上很多单片机生产厂家相继推出了各 种型号的单片机，在
30、单片机的海洋中，MCS-51 系列单片机以其良好的性能、完善的技术及 更高的性价比，迅速占领了单片机市场市场，成为国内单片机应用领域中的主流产品。 MCS-51 系列单片机的处理功能很强，它具有完善的中央处理单元，使其具有更加方便 灵活的专用寄存器，为我们使用单片机单片机提供了极大的便利。单片机把微型计算机的主 要部件都集成在一块芯片上，使得数据传送距离大大缩短，运行速度更快，可靠性更高，抗 干扰能力更强。 由于属于芯片化的微型计算机，各功能部件在芯片中的布局和结构达到最优 化，工作也相对稳定。51的优点是价钱便宜,I/O 口多 ,程序空间大。因此，测控系统中，使 用51单片机是最理想的选择。
31、单片机属于典型的嵌入式系统，所以它是低端控制系统最佳 器件。单片机的开发环境要求较低，软件资源十分丰富，开发工具和语言也大大简化。以 MCS-51 技术核心为主导的单片机已成为厂家、公司相继选用的对象，并以此为核心，推出 许多与 MCS51 有极好兼容性的单片机，同时增加了一些新的功能,更加符合市场的需要。 3 、采用 C8051F020单片机 Cygnal公司的C8051F 系列单片机中的C8051F020 型号，该单片机片内含CIP 51 的 CPU 内核，它的指令系统与MCS 51完全兼容。 片内含有 64kB 片内 Flash 程序存储器， 4352B 的 RAM 、8个 I O 端口
32、共 64根 IO 口线、一个 12 位 AD 转换器和一个8位 AD 转换器以及一个双12位 DA 转换器、 2个比较器、 5个16位通用定时器、5个捕捉比较模 块的可编程计数定时器阵列、看门狗定时器、VDD监视器和温度传感器等部分。支持双 时钟，其工作电压范围为2736V（端口 I/O,RST 和 JTAG 引脚的耐压为 5V） 。与以前 的51 系列单片机相比，C8051F020 增添了许多功能，同时其可靠性和速度也有了很大提高。 C8051F020 的内部结构图如图1所示 : 图 1 C8051F020 单片机内部结构框图 C8051F020 的内部结构示意图如图2所示： 图 2 C80
33、51F020单片机内部结构示意图 C8051F020 的封装为 100脚 TQ 型式。其中电源 10 根，分为数字电源和模拟电源。JIAG 接口引脚为 6根。 C8051F020 单片机是混合信号型的单片机所以引脚分为数字子系统引脚 (64根)和模拟子系统(18 根)。I/O 端口有复用方式和非复用方式两种方式。C8051F020 引脚 结构图如图 3： 图 3 C8051F020 引脚结构图 C8051F020 最为独特的是增加了除C8051F2XX外 Digtalcrossbar ”数字交叉开关， 它 可将内部数字系统资源定向到P0 、P1和 P2端口 I/O 引脚并可将定时器、串行总线、
34、 外部中 断源、 AD 输入、转换比较器输出都可通过设置Crossbar开关控制寄存器定向到P0、P1 、 P2的 I/O 口，这就允许用户根据自己的特定应用选择通用I/O 端口和所需数字资源的组合, 可编程选择为单向，双向以及上拉， 开漏等。 这种方式区别于以往的单片机，以往的单片机 引脚大都是固定为某个特殊功能的输入/输出口，可以是单功能或多功能I/O 端口。正是由 于 C8051F020 具有这样一个特性对于开发者而言这一点是十分重要的，特别时候开发测控 系统。 4 、采用 STM32 单片机 STM32L 系列产品基于超低功耗的ARM Cortex-M3 处理器内核， 采用意法半导体独
35、有 的两大节能技术：130nm 专用低泄漏电流制造工艺和优化的节能架构，提供业界领先的节 能性能。该系列属于意法半导体阵容强大的32 位 STM32 微控制器产品家族，该产品家 族共有180 余款产品，全系列产品共用大部分引脚、软件和外设，优异的兼容性为开发人 员带来最大的设计灵活性。ST 超低功耗ARM Cortex?-M0 微控制器 STM32F0 系列产品基于超低功耗的ARM Cortex-M0 处理器内核，整合增强的技术 和功能，瞄准超低成本预算的应用。该系列微控制器缩短了采用8 位和16 位微控制器的 设备与采用32 位微控制器的设备之间的性能差距，能够在经济型用户终端产品上实现先
36、进且复杂的功能。 STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。 按性能分成两个不同的系列：STM32F103 “增强型” 系列和 STM32F101 “基本型”系列。增强型系列时钟频率达到72MHz ，是同类产品中性能最高的产品；基本 型时钟频率为36MHz ，以 16 位产品的价格得到比16 位产品大幅提升的性能，是16 位产 品用户的最佳选择。 五、新型控制器发展前景 目前，控制器领域被工控机和PLC 价格昂贵的设备占领，现在和控制器类似的产品是无 纸记录仪， 不具备控制功能，是检测仪表而不控制检测仪表，而且如今的无纸记录仪，控大
37、多制性都能弱， 而我们用单片机开发出全新的新型控制器，不仅物美价廉， 而且加强了控制 功能，性能优越，更加适合中小自控设备的应用。在不久的将来，随着这一技术的完善，化 工、机械、 航空、 航天等工业需要自动控制或过程控制的行业，也将成为此类新型控制器的 利润增长点。 六、新型控制器的项目风险 以单片机为核心的新型控制器尽管市场前景良好，但由于是创业初期，所以还存在一 些现实风险，需要经过市场的检验和后续的市场维护。 （1） 、资金不到位、研发不足 控制器作为现代工业的重要组成之一，经过多年发展， 已经形成一条完整的产业链，新型的 控制器投入不仅需要资金上的支持，还需要研发团队的攻关，这些都是困
38、扰这种新型控制器 发展的现实因素。 （2）品牌未树立 品牌对于一个产品的发展至关重要，而这种新型控制器由于是初创品牌，需要投入大量的人 力物力进行推广，打开知名度，建立品牌效应。 七、新型控制器经济社会效益 1 、经济效益分析 新型控制器的设计开发简单实用，如果采用大批量生产的话，生产成本会更低。在面 对市场同类型竟争的同时，低价优质也将会获得很好的利润，而且对于行业本身，也能起到 很好的促进发展作用。优胜劣汰，实现行业的快速进步，从而以高效率的工业生产，带来较 大的经济回报。 2 社会效益分析 实现我国的工业化，自动控制是其中的一个重要目标，自动控制系统正广泛的应用于 工业生产和人们的日常生活。本方案的设计成功知识实现自动控制的“冰山一角”，但它为 以后更加智能化、人性化的自动控制系统的设计，作了铺垫。 因此这种控制器的设计具有比 较好的社会效益。