Việc phối ghép hệ vi xử lý và các thiết bị làm việc với các đại lượng tương tự là một nhu cầu rất hay gặp trong thực tế cũng như trong công nghiệp. Các phần tử mà hệ vi xử lý cần phải phối ghép thường là các đầu đo (bộ cảm biến hoặc bộ biến đổi) ởđầu vào và các cơ cấu chấp hành các loại ởđầu ra. Để ghép nối với các thiết bị như vậy, thông thường phải cần đến các bộ chuyển đổi tương tự - số (analog to digital converter, ADC), các bộ chuyển đổi số - tương tự (digital to analog converter, DAC). Trong một số trường hợp cụ thể ta còn cần đến mọt số thiết bị điện tử chuyên dụng khác bộ khếch đại đo, bộ chuyển mạch tương tự (bộ dồn kênh hoặc bộ phân kênh tương tự), mạch so sánh số, mạch trích mẫu và giữ mẫu. Khuếch đại công suất...
Hình 9.16. Sơđồ khối của hệ thống điều khiển dùng vi xử lý
Các thiết bị trên thường được ghép nối với nhau để tạo thành các hệ tu thập dữ liệu (data acquisition system, ADS), các bộ điều khiển, các thiết bị đo lường cao cấp , các thiết bị xử lý dữ liệu thời gian thực..., tất cảđược sử dụng rộng rãi trong công nghiệp cũng như trong đời sống.
Ta sẽ không đi sâu vào từng mạch phối ghép trong các thiết bị cụ thể mà chỉ nêu ở đây sơ đồ khối của một hệ thống điều khiển dựa trên cơ sở vi xử lý như là một ví dụđại diện (hình 9.16.)
Hệ thu thập dữ liệu có nhiệm vụ phối ghép với các bộ cảm biến về mặt điện (phối hợp trở kháng, khuếch đị mức tín hiệu...) và biến các tín hiệu thu được từ dạng tương tự ssang dạng số để CPU có thể đọc vào và xử lý. Bàn phím và màn hình là hai thiết bị vào/ra truyền thống. Tuỳ theo quy mô và tính
chất công việc, chúng có thể là các thiết bị rất đơn giản như bàn phím hệ 16 và các đèn hiển thị LED,LCD hoặc phức tạp hơn như bàn phím và màn hình giống như trong các máy vi tính thực thụ.
Bộ vi xử lý ởđây thường là loại chuyên dụng, được chế tạo đặc biệt cho các công việc trong điều khiển (ví dụ như các vi mạch 8051, 8096 của Intel). Chương trình viết cho CPU thông thường là để thực hiện các thao tác điều khiển của các khối chức năng theo kiểu tỷ lệ/tích phân/vi phân (PID) bằng phương pháp số. Một điểm đặc biệt nữa là trong hệ thống diều khiển thường có một đồng hồ thời gian thực (RTC) để hệ thống có thể thực hiện các yêu cầu điều khiển theo thời gian thực.
Các cơ cấu chấp hành thường là loại số hay tượng tự. Cơ cấu chấp hành số thường là các khoá điện tử hoặc khoá cơ điện dùng để đóng/ngắt các mạch cấp điện cho đối tượng cần điều khiển, vì vậy các cơ cấu này chỉ cần được cấp tín hiệu logic thích hợp là được.Các cơ cấu chấp hành tương tự cần được nối với hệ vi xử lý qua cá bộ chuyển đổi DAC và kèm theo các bộ khuếch đại công suất để thực hiện các thao tác điêu khiển do bộ vi xử lý đưa đến.