微型計算機控制技術(shù)復(fù)習(xí)題

1、1，微型計算機控制系統(tǒng)的硬件由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？答：CPU，接口電路及外部設(shè)備組成。 CPU，這是微型計算機控制系統(tǒng)的核心，通過接口它可以向系統(tǒng)的各個部分發(fā)出各種命令，同時對被控對象的被控參數(shù)進(jìn)行實時檢測及處理。 接口電路，微機和生產(chǎn)對象之間進(jìn)行信息交換的橋梁和紐帶。 外部設(shè)備：這是實現(xiàn)微機和外界進(jìn)行信息交換的設(shè)備4，操作指導(dǎo)、DDC和SCC系統(tǒng)工作原理如何？它們之間有何區(qū)別和聯(lián)系？答：(1)操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)：在操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)中，計算機的輸出不直接作用于生產(chǎn)對象，屬于開環(huán)控制結(jié)構(gòu)。計算機根據(jù)數(shù)學(xué)模型、控制算法對檢測到的生產(chǎn)過程參數(shù)進(jìn)行處理，計算出各控制量應(yīng)有的較合適或最優(yōu)的數(shù)

2、值，供操作員參考，這時計算機就起到了操作指導(dǎo)的作用。(2)直接數(shù)字控制系統(tǒng)(DDC系統(tǒng))：DDC(Direct Digital Control)系統(tǒng)就是通過檢測元件對一個或多個被控參數(shù)進(jìn)行巡回檢測，經(jīng)輸入通道送給微機，微機將檢測結(jié)果與設(shè)定值進(jìn)行比較，再進(jìn)行控制運算，然后通過輸出通道控制執(zhí)行機構(gòu)，使系統(tǒng)的被控參數(shù)達(dá)到預(yù)定的要求。DDC系統(tǒng)是閉環(huán)系統(tǒng)，是微機在工業(yè)生產(chǎn)過程中最普遍的一種應(yīng)用形式。(3)計算機監(jiān)督控制系統(tǒng)(SCC系統(tǒng))：SCC(Supervisory Computer Control)系統(tǒng)比DDC系統(tǒng)更接近生產(chǎn)變化的實際情況，因為在DDC系統(tǒng)中計算機只是代替模擬調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制，系統(tǒng)不

3、能運行在最佳狀態(tài)，而SCC系統(tǒng)不僅可以進(jìn)行給定值控制，并且還可以進(jìn)行順序控制、最優(yōu)控制以及自適應(yīng)控制等SCC是操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)和DDC系統(tǒng)的綜合與發(fā)展。2. 采樣周期愈小愈好嗎？為什么？答：不是。若采樣間隔太?。ú蓸宇l率太高），則對定長的時間記錄來說其數(shù)字系列就很長，計算工作量迅速增大：如果數(shù)字序列長度一定，則只能處理很短的時間歷程，可能產(chǎn)生較大的誤差。5 試用CD4051設(shè)計一個32路模擬多路開關(guān)，畫出電路圖并說明其工作原理。思路：因為CD4051只有八個輸入接口，所以要構(gòu)建32路的多路開關(guān)需要用到4個CD4051。 32路的多路開關(guān)應(yīng)有5個控制口，其中前三個是CD4051的輸入口，后兩個是

4、控制口。（因為CD4051就有三個輸入口） 分別標(biāo)為D1、D2、D3、D4、D5（0000011111，00000第0通道、11111第31通道）。 通過對4個CD4051的選擇來實現(xiàn)32個通道口的選擇(07、815、1623、2431)。如選擇第三個CD4051時，可以選擇16-23（1000010111）通道口。 然而CD4051的選擇是通過控制各個CD4051的INH高低電平來實現(xiàn)。 比如想讓第三個CD4051接通，就令它的INH通高電平（此時D5=1、D4=0,INH3=!(D5&!D4)）。故INH的選擇是控制D5和D4的邏輯關(guān)系來達(dá)到的。其中INH1=!(!D5&!

5、D4);INH2=!(!D5&D4);INH3=!(D5&!D4);INH4=!(D5&D4)。6. 采樣-保持器有什么作用？試說明保持電容的大小對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的影響。答：采樣保持器的作用：A/D轉(zhuǎn)換器完成一次A/D轉(zhuǎn)換總需要一定的時間。在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時間內(nèi)，希望輸入信號不再變化，以免造成轉(zhuǎn)換誤差。這樣，就需要在A/D轉(zhuǎn)換器之前加入采樣保持器。保持電容對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采樣保持的精度有很大影響。保持電容值小，則采樣狀態(tài)時充電時間常數(shù)小，即保持電容充電快，輸出對輸入信號的跟隨特性好，但在保持狀態(tài)時放電時間常數(shù)也小，即保持電容放電快，故保持性能差；反之，保持電容值大，保持性能

6、好，但跟隨特性差。9 A/D和D/A轉(zhuǎn)換器在微型計算機控制系統(tǒng)中有什么作用？答：A/D的作用主要是把傳感器檢測到的模擬電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號，方便用于單片機中進(jìn)行處理。D/A的作用，在單片機處理完畢的數(shù)字量，有時需要轉(zhuǎn)換為模擬信號輸出，D/A的作用正是用于把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。1，鍵盤為什么要防止抖動？在計算機控制系統(tǒng)中如何實現(xiàn)防抖？答：由于機械觸點的彈性振動，按鍵在按下時不會馬上穩(wěn)定地接通而在彈起時也不能一下子完全地斷開，因而在按鍵閉合和斷開的瞬間均會出現(xiàn)一連串的抖動，這稱為按鍵的抖動干擾。按鍵的抖動會造成按一次鍵產(chǎn)生的開關(guān)狀態(tài)被CPU誤讀幾次。為了使CPU能正確地讀取按鍵狀態(tài)，必須在按

7、鍵閉合或斷開時，消除產(chǎn)生的前沿或后沿抖動。 去抖動的方法有硬件方法和軟件方法兩種。硬件方法是設(shè)計一個濾波延時電路或單穩(wěn)態(tài)電路等硬件電路來避開按鍵的抖動時間。軟件方法是指編制一段時間大于100ms的延時程序，在第一次檢測到有鍵按下時，執(zhí)行這段延時子程序使鍵的前沿抖動消失后再檢測該鍵狀態(tài)，如果該鍵仍保持閉合狀態(tài)電平，則確認(rèn)為該鍵已穩(wěn)定按下，否則無鍵按下，從而消除了抖動的影響。26 試用DAC0832設(shè)計一個單緩沖的D/A轉(zhuǎn)換器，畫出接口電路，編寫程序。27 試用8255A的B口和DAC0832設(shè)計一個8位D/A裝換接口電路，并編寫程序。BUFFEQU30H;轉(zhuǎn)換量存放地址ORG 0000HAJMP

8、 MAINORG 0100HMAIN:MOVDPTR, #8003H ;8255控制字地址MOV A, #80HMOVXDPTR, A ;設(shè)置PB口為輸出方式START:MOV DPTR, #8001H;8255 PB口地址MOVA,BUFFMOVXDPTR, A;輸出DA轉(zhuǎn)換的數(shù)字量SJMP $ END29試用DAC0832芯片設(shè)計一個能夠輸出頻率為50Hz的脈沖波電路及程序。解：設(shè)8位D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832的端口地址為7FFFH(P2.7=0) ，頻率為50Hz即每隔20m輸出一次脈沖波，需將數(shù)字量00H、FFH交替輸出到DAC0832。電路圖如下：程序如下： ORG 0000HMAI

9、N: MOV A,#00H ;賦值 MOV TMOD,#01H ;采用模式1 MOV TH0,#0B1H ;賦初值 MOV TL0,#0E0H SETB TR0 ;啟動定時器0LOOP: JNB TF0,$ ;等待中斷 CLR TF0 ;計數(shù)器清零START: MOV DPTR,#7FFFH ;端口地址送DPTR MOVX DPTR,A ;送數(shù)據(jù)00H到端口 CPL A ;取反 MOV TH0,#0B1H ;重新賦初值 MOV TL0,#0E0H SJMP LOOP ;循環(huán)END1、鍵盤為什么防止抖動?在計算機控制系統(tǒng)中如何實現(xiàn)防抖？ 為了使CPU對一次按鍵動作只確認(rèn)一次，從而保證系

10、統(tǒng)正常工作，所以必須防止抖動？硬件防抖有濾波防抖電路和雙穩(wěn)態(tài)防抖電路，還可以采用軟件防抖法，即軟件延遲。 7. LED發(fā)光二極管組成的段數(shù)碼管顯示器，就其結(jié)構(gòu)來講有哪兩種接法？不同接法對字符顯示有什么影響？答：就其結(jié)構(gòu)來講有共陰極與共陽極兩種接法。共陽極數(shù)碼管的8個發(fā)光二極管的陽極二極管正端連接在一起。通常公共陽極接高電平一般接電源其它管腳接段驅(qū)動電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動電路的輸出端為低電平時則該端所連接的字段導(dǎo)通并點亮。反之對應(yīng)的LED段碼不亮對于共陰極數(shù)碼管則是高電平有效低電平無效。LED數(shù)碼管顯示器共陰極的接法是發(fā)光二極管的陰極接地當(dāng)數(shù)碼管的筆劃發(fā)光二極管的陽極為高電平時該筆劃被

11、點亮。共陽極的接法是發(fā)光二極管的陽極接高電平當(dāng)數(shù)碼管的筆劃發(fā)光二極管的陰極為低電平時該筆劃被點亮。8、多位LED顯示器顯示方法有幾種？它們各有什么特點？答：常用的顯示方法有兩種：一種為動態(tài)顯示，一種為靜態(tài)顯示。動態(tài)顯示利用人的視覺暫留產(chǎn)生，優(yōu)點是使用硬件少，因而價格低，線路簡單。但占用的機時長。靜態(tài)顯示占用機時少，顯示可靠，但是使用元件多，線路復(fù)雜。無論動態(tài)顯示還是靜態(tài)顯示，都有硬件譯碼和軟件譯碼之分，這兩種譯碼方法其段、位譯碼方法各有什么優(yōu)缺點？答：軟件譯碼優(yōu)點是電路簡單，但顯示速度有所下降。硬件譯碼既能節(jié)省計算機的時間而且程序設(shè)計簡單。9、 無論動態(tài)顯示還是靜態(tài)顯示，都有硬件譯碼和軟件譯碼

12、之分，這兩種譯碼方法其段、位譯碼方法各有什么優(yōu)缺點？答：軟件譯碼優(yōu)點是電路簡單，但顯示速度有所下降。硬件譯碼既能節(jié)省計算機的時間而且程序設(shè)計簡單。30.某顯示電路如圖3.37 所示，試回答下列問題：（1）說明圖中數(shù)碼管應(yīng)選用哪一種類型的數(shù)碼管？（2）該電路屬于哪一種顯示方法？（3）圖中74LS47 的作用是什么？（4）設(shè)Y1, Y2 的地址分別為60H 和63H，要顯示的數(shù)據(jù)分別存放在DATABUF1 和DATABUF2 兩個內(nèi)存單元中，試設(shè)計出完整接口電路并編寫一個完成上述顯示的子程序。1，鍵盤為什么要防止抖動？在計算機控制系統(tǒng)中如何實現(xiàn)防抖？答：由于機械觸點的彈性振動，按鍵在按下時不會馬上

13、穩(wěn)定地接通而在彈起時也不能一下子完全地斷開，因而在按鍵閉合和斷開的瞬間均會出現(xiàn)一連串的抖動，這稱為按鍵的抖動干擾。按鍵的抖動會造成按一次鍵產(chǎn)生的開關(guān)狀態(tài)被CPU誤讀幾次。為了使CPU能正確地讀取按鍵狀態(tài)，必須在按鍵閉合或斷開時，消除產(chǎn)生的前沿或后沿抖動。 去抖動的方法有硬件方法和軟件方法兩種。硬件方法是設(shè)計一個濾波延時電路或單穩(wěn)態(tài)電路等硬件電路來避開按鍵的抖動時間。軟件方法是指編制一段時間大于100ms的延時程序，在第一次檢測到有鍵按下時，執(zhí)行這段延時子程序使鍵的前沿抖動消失后再檢測該鍵狀態(tài)，如果該鍵仍保持閉合狀態(tài)電平，則確認(rèn)為該鍵已穩(wěn)定按下，否則無鍵按下，從而消除了抖動的影響。1、工業(yè)控制系

14、統(tǒng)中常用的報警方式有幾種？舉例說明各自的應(yīng)用場合？答：聲音 如電鈴、電笛發(fā)出，蜂鳴器，集成電子音樂芯片；光 發(fā)光二極管或閃爍的白熾燈等；語音報警，語音芯片；圖形與聲音混合報警，顯示報警畫面（如報警發(fā)生的順序、報警發(fā)生的時間、報警回路編號、報警內(nèi)容及次數(shù)等）。3、光電隔離器有什么作用？答：將被控系統(tǒng)與微型計算機控制系統(tǒng)通過光電效應(yīng)連成系統(tǒng)，實現(xiàn)控制；并且可以屏蔽電磁干擾等一些不利因素，提高控制精度?？傊?，有耦合、隔離和開關(guān)的作用。18、某單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)如圖4.49所示。設(shè)每個通道的最大/最小允許值分別存放在MAX0MAX7以及MIN0MIN7 為地址的內(nèi)存單元中。試編寫巡回檢測程序，并將每個

15、通道的值與MAXi 和MINi 單元的內(nèi)容相比較，若大于MAXi，則上限報警，顯示i Up；若下限報警則顯示i Do（w）。若采樣值正常，則顯示i ×××（其中i為通道號）（設(shè)8255的端口地址為80008300H）。解：設(shè)8位D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832的端口地址為7FFFH(P2.7=0) ，頻率為50Hz即每隔20m輸出一次脈沖波，需將數(shù)字量00H、FFH交替輸出到DAC0832。電路圖如下：示波器顯示如下：程序如下： ORG 0000HMAIN: MOV A,#00H ;賦值 MOV TMOD,#01H ;采用模式1 MOV TH0,#0B1H ;賦初值 M

16、OV TL0,#0E0H SETB TR0 ;啟動定時器0LOOP: JNB TF0,$ ;等待中斷 CLR TF0 ;計數(shù)器清零START: MOV DPTR,#7FFFH ;端口地址送DPTR MOVX DPTR,A ;送數(shù)據(jù)00H到端口 CPL A ;取反 MOV TH0,#0B1H ;重新賦初值 MOV TL0,#0E0H SJMP LOOP ;循環(huán)END3、數(shù)字濾波與模擬濾波相比有什么優(yōu)點？答：數(shù)字濾波克服了模擬濾波器的不足，它與模擬濾波器相比，有以下幾個優(yōu)點： (1)數(shù)字濾波是用程序?qū)崿F(xiàn)的，不需要增加硬設(shè)備，所以可靠性高，穩(wěn)定性好，不存在阻抗匹配的問題； (2)數(shù)字濾波可以對頻率很

17、低(如0.01Hz)的信號實現(xiàn)濾波，克服了模擬濾波器的缺陷； (3)數(shù)字濾波器可根據(jù)信號的不同，采用不同的濾波方法或濾波參數(shù)，具有靈活、方便、 功能強的特點。4、常用的數(shù)字濾波方法有幾種？各有什么優(yōu)缺點？答：常用的數(shù)字濾波方法有7種。 （1）程序判斷濾波法：是根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，確定出相鄰兩次采樣信號之間可能出現(xiàn)得最大 偏差。 （2）中值濾波法：它對于去掉偶然因素引起的波動或采樣器不穩(wěn)定而造成的誤差所引起的脈動干擾比較有效。 （3）算術(shù)平均值濾波法：它適用于一般的具有隨機干擾信號的濾波。它特別適合于信號本身在某一數(shù)值范圍附近作上下波動的情況。 （4）加權(quán)平均值濾波：可以提高濾波效果 （5）滑動平均值

18、濾波法：采樣時間短，可以提高檢測速度 （6）慣性濾波法：適用于慢速隨機變量的濾波 （7）復(fù)合數(shù)字濾波：比單純的平均值濾波的效果要好6、算術(shù)濾波、加權(quán)濾波、滑動濾波的區(qū)別是什么?答：算術(shù)濾波實際上是求取采樣值的平均值；加權(quán)濾波則是在加權(quán)的基礎(chǔ)上求取平均值；滑動濾波則是每采一個新數(shù)據(jù)，計算一個新的平均值。7、標(biāo)度變換在工程上有什么意義？在什么情況下使用標(biāo)度變換程序？答：意義：減少硬件設(shè)備，降低成本，便于人工檢測和管理情況：在多回路檢測系統(tǒng)中，各回路參數(shù)信號不一樣，需要各種量程放大器的情況下使用尺度變換程序。22.某梯度爐溫度變化范圍為01600，經(jīng)溫度變送器輸出電壓范圍輕為15v，再經(jīng)ADC080

19、9轉(zhuǎn)換，ADC0809的輸入范圍為05v，試計算當(dāng)采樣數(shù)值為9BH時，所對應(yīng)的的梯度爐溫度是多少？解：9BH=155D,所對應(yīng)的的AD輸入電壓v1=(155/255)5v=3.04v所以溫度T=（3.04-1）/(5-1)1600=8161.、在PID調(diào)節(jié)中，系數(shù)K,等各有什么作用？他們對調(diào)節(jié)品質(zhì)有什么影響？答：系數(shù)Kp為比例系數(shù)，提高系數(shù)Kp可以減小偏差，但永遠(yuǎn)不會使偏差減小到零，而且無止境的提高系數(shù)Kp最終將導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。比例調(diào)節(jié)可以保證系統(tǒng)的快速性。系數(shù)Ki為積分常數(shù)，Ki越大積分作用越弱，積分調(diào)節(jié)器的突出優(yōu)點是，只要被調(diào)量存在誤差，其輸出的調(diào)節(jié)作用便隨時間不斷加強，直到偏差為零。積分調(diào)節(jié)可以消除靜差，提高控制精度。系數(shù)Kd為微分常數(shù)，kd越大，微分