機電一體化系統(tǒng)設(shè)計試題-5答案(共9頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上習(xí)題五答案1、何謂I/O接口？計算機控制過程中為什么需要I/O接口？ I/O接口與I/O通道是計算機主機與外部連接的橋梁，常用的I/O接口有并行接口和串行接口。I/O通道有模擬量I/O通道和數(shù)字量I/O通道。其中模擬量I/O通道的作用是，一方面將經(jīng)由傳感器得到的工業(yè)對象的生產(chǎn)過程參數(shù)變換成二進制代碼傳送給計算機；另一方面將計算機輸出的數(shù)字控制量變換為控制操作執(zhí)行機構(gòu)的模擬信號，以實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的控制。數(shù)字量通道的作用是，除完成編碼數(shù)字輸入輸出外，還可將各種繼電器、限位開關(guān)等的狀態(tài)通過輸入接口傳送給計算機，或?qū)⒂嬎銠C發(fā)出的開關(guān)動作邏輯信號經(jīng)由輸出接口傳送給生產(chǎn)機械中的各

2、個電子開關(guān)或電磁開關(guān)。2、 試分析家用變頻空調(diào)的計算機控制原理（重點分析輸入/輸出通道）。所謂的“變頻空調(diào)”是與傳統(tǒng)的“定頻空調(diào)”相比較而產(chǎn)生的概念。眾所周知，我國的電網(wǎng)電壓為220伏、50赫茲，在這種條件下工作的空調(diào)稱之為“定頻空調(diào)”。由于供電頻率不能改變，傳統(tǒng)的定頻空調(diào)的壓縮機轉(zhuǎn)速基本不變，依靠其不斷地“開、?！眽嚎s機來調(diào)整室內(nèi)溫度，其一開一停之間容易造成室溫忽冷忽熱，并消耗較多電能。而與之相比，“變頻空調(diào)”變頻器改變壓縮機供電頻率，調(diào)節(jié)壓縮機轉(zhuǎn)速。依靠壓縮機轉(zhuǎn)速的快慢達到控制室溫的目的，室溫波動小、電能消耗少，其舒適度大大提高。而運用變頻控制技術(shù)的變頻空調(diào)，可根據(jù)環(huán)境溫度自動選擇制熱、制

3、冷和除濕運轉(zhuǎn)方式，使居室在短時間內(nèi)迅速達到所需要的溫度并在低轉(zhuǎn)速、低能耗狀態(tài)下以較小的溫差波動，實現(xiàn)了快速、節(jié)能和舒適控溫效果。 供電頻率高，壓縮機轉(zhuǎn)速快，空調(diào)器制冷（熱）量就大；而當供電頻率較低時，空調(diào)器制冷（熱）量就小。這就是所謂“定頻”的原理。變頻空調(diào)的核心是它的變頻器，變頻器是20世紀80年代問世的一種高新技術(shù)，它通過對電流的轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)電動機運轉(zhuǎn)頻率的自動調(diào)節(jié)，把50Hz的固定電網(wǎng)頻率改為30至130Hz的變化頻率，使空調(diào)完成了一個新革命。同時，還使電源電壓范圍達到142V至270V，徹底解決了由于電網(wǎng)電壓的不穩(wěn)定而造成空調(diào)器不能正常工作的難題。變頻空調(diào)每次開始使用時，通常是讓空調(diào)以最

4、大功率、最大風(fēng)量進行制熱或制冷，迅速接近所設(shè)定的溫度。由于變頻空調(diào)通過提高壓縮機工作頻率的方式，增大了在低溫時的制熱能力，最大制熱量可達到同、同級別空調(diào)器的15倍，低溫下仍能保持良好的制熱效果。此外，一般的分體機只有四檔風(fēng)速可供調(diào)節(jié)，而變頻空調(diào)器的室內(nèi)風(fēng)機自動運行時，轉(zhuǎn)速會隨壓縮機的工作頻率在12檔風(fēng)速范圍內(nèi)變化，由于風(fēng)機的轉(zhuǎn)速與空調(diào)器的能力配合較為合理，實現(xiàn)了低噪音的寧靜運行。當空調(diào)高功率運轉(zhuǎn)，迅速接近所設(shè)定的溫度后，壓縮機便在低轉(zhuǎn)速、低能耗狀態(tài)運轉(zhuǎn)，僅以所需的功率維持設(shè)定的溫度。這樣不但溫度穩(wěn)定，還避免了壓縮機頻繁地開開停停所造成的對壽命的衰減，而且耗電量大大下降，實現(xiàn)了高效節(jié)能。 “變頻

5、空調(diào)”采用了比較先進的技術(shù)，啟動時電壓較小，可在低電壓和低溫度條件下啟動，這對于某些地區(qū)由于電壓不穩(wěn)定或冬天室內(nèi)溫度較低而空調(diào)難以啟動的情況，有一定的改善作用。由于實現(xiàn)了壓縮機的無級變速，它也可以適應(yīng)更大面積的制冷制熱需求。 3、 試舉例說明幾種工業(yè)控制計算機的應(yīng)用領(lǐng)域。 PLC PC 總線工控機4、 計算機的I/O過程中的編址方式有哪些?各有什么特點？（1）、I/O接口獨立編址方式這種編址方式是將存儲器地址空間和I/O接口地址空間分開設(shè)置，互不影響。設(shè)有專門的輸入指令（IN）和輸出指令（OUT）來完成I/O操作，（2）、I/O接口與存儲器統(tǒng)一編址方式這種編址方式不區(qū)分存儲器地址空間和I/O接

6、口地址空間，把所有的I/O接口的端口都當作是存儲器的一個單元對待，每個接口芯片都安排一個或幾個與存儲器統(tǒng)一編號的地址號。也不設(shè)專門的輸入/輸出指令，所有傳送和訪問存儲器的指令都可用來對I/O接口操作。兩種編址方式有各自的優(yōu)缺點，獨立編址方式的主要優(yōu)點是內(nèi)存地址空間與I/O接口地址空間分開，互不影響，譯碼電路較簡單，并設(shè)有專門的I/O指令，所編程序易于區(qū)分，且執(zhí)行時間短，快速性好。其缺點是只用I/O指令訪問I/O端口，功能有限且要采用專用I/O周期和專用的I/O控制線，使微處理器復(fù)雜化。統(tǒng)一編址方式的主要優(yōu)點是訪問內(nèi)存的指令都可用于I/O操作，數(shù)據(jù)處理功能強；同時I/O接口可與存儲器部分公用譯碼

7、和控制電路。其缺點是：I/O接口要占用存儲器地址空間的一部分；因不用專門的I/O指令，程序中較難區(qū)分I/O操作。5、 若12位A/D轉(zhuǎn)換器的參考電壓是2.5V，試求出其采樣量化單位q。若輸入信號為1V，問轉(zhuǎn)換后的輸出數(shù)據(jù)值是多少。6、用ADC0809測量某環(huán)境溫度，其溫度范圍為3050，線性溫度變送器輸出05V，試求測量該溫度環(huán)境的分辨率和精度。7、中斷和查詢是計算機控制中的主要I/O方式，試論述其優(yōu)、缺點。一個微機系統(tǒng)中有多個外圍設(shè)備采用查詢式I/O方式交換信息時，CPU應(yīng)采用分時控制方式，逐一查詢，逐一服務(wù)，其工作原理如下：每個外圍設(shè)備提供一個或多個狀態(tài)信息，CPU逐次讀入并測試各個外圍設(shè)

8、備的狀態(tài)信息，若該外圍設(shè)備請求服務(wù)(請求交換信息)，則為之服務(wù)，然后清除該狀態(tài)信息。否則，跳過，查詢下一個外圍設(shè)備的狀態(tài)。各外圍設(shè)備查詢完一遍后，再返回從頭查詢起，直到發(fā)出停止命令為止。但是在查詢式I/O方式下，CPU要不斷地讀取狀態(tài)字和檢測狀態(tài)字，不管那個外圍設(shè)備是否有服務(wù)請求，都必須一一查詢，許多次的重復(fù)查詢，可能都是無用的，而又占去了CPU的時間，效率較低。為了提高CPU的效率和使系統(tǒng)具有良好的實時性，可以采用中斷控制I/O方式。采用中斷方式CPU就不必花費大量時間去查詢各外圍設(shè)備的狀態(tài)了。而是當外圍設(shè)備需要請求服務(wù)時，向CPU發(fā)出中斷請求，CPU響應(yīng)外圍設(shè)備中斷，停止執(zhí)行當前程序，轉(zhuǎn)去

9、執(zhí)行一個外圍設(shè)備服務(wù)的程序，此服務(wù)程序稱為中斷服務(wù)處理程序，或稱中斷服務(wù)子程序。中斷處理完畢，CPU又返回來執(zhí)行原來的程序。8、計算機的輸入/輸出通道中通常設(shè)置有緩沖器，請問該通道中的緩沖器通常起到哪些作用?緩沖器主要是是用于把一些需要輸入或輸出的數(shù)據(jù)由于CPU或外設(shè)來不及處理的數(shù)據(jù)傳送到緩沖器保存起來.9、 分析擴展的EPROM2764的地址范圍及工作原理(見圖一)地址范圍:0000H1FFFH10、分析擴展的RAM6264的地址范圍及工作原理 (見圖二)圖二地址范圍:0000H1FFFH11、8086與8088這兩個微處理器在結(jié)構(gòu)上有何相同點，有何主要區(qū)別？ 都是16位處理器。共同點：（1

10、）內(nèi)部均由EU、BIU組成，結(jié)構(gòu)基本相同。（2）寄存器等功能部件均為16位。（3）內(nèi)部數(shù)據(jù)通路為16位。（4）指令系統(tǒng)相同。 不同點：（1）對外數(shù)據(jù)總線8086為16位，8088為8位。 （2）指令隊列8086為6級，8088為4級。12、請寫出下列指令單獨執(zhí)行完后，有關(guān)寄存器和存儲單元的內(nèi)容。 1、假設(shè)（DS）3000H，（SS）3000H，（AX）2000H，（BX）1200H，（SI）2，（DI）1，（SP）100H，（31200H）50H，（31201H）2，（31202H）0F7H，（31203H）90H。1ADDAX，1200H6NEGWORD PTR 1200H2SUBAX，BX

11、7SARBYTE PTR 1200HSI，13MOVBX，AX8ROLBYTE PTR BX+SI+1，14PUSHAX9MULWORD PTR BXSI5DECBYTE PTR 1200H 10DIVBYTE PTR 1200HDI 答：1（AX）=3200H2（AX）=0E00H 3(31200H)=2000H4(300FEH)=2000H, (SP)=00FEH5(31200H)=4FH 6(31200H)=0FDB0H7(31202H)=0FBH8(31203H)=21H9(DX)=121EH, (AX)=0E000H10溢出 13、 80868088在什么時候及什么條件下可以響應(yīng)一個

12、外部INTR中斷請求，中斷向量表在存儲器的什么位置?向量表的內(nèi)容是什么?8086如何將控制轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序?（1）8086/8088在當前指令執(zhí)行完且IF=1的情況下可以響應(yīng)一個外部INTR中斷請求。（2）中斷向量表在存儲器的0段000003FFH區(qū)域，向量表存放中斷處理程序的入口地址。（3）8086/8088響應(yīng)INTR中斷請求時，首先在連續(xù)的兩個總線周期中發(fā)出INTA#負脈沖，在第二個INTA#信號期間，中斷源經(jīng)數(shù)據(jù)總線向8086/8088送出一字節(jié)中斷向量“類型碼”。8086/8088收到“類型碼”后將其乘4形成中斷向量表的入口，從此地址開始的4個單元中讀出中斷服務(wù)程序的入口地址（IP、

13、CS），8086/8088從此地址取指令執(zhí)行，將控制轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序。14、 “8086執(zhí)行了一個總線周期”是指8086做了哪些可能的操作？基本總線周期如何組成？在一個典型的讀存儲器總線周期中，地址信號、ALE信號、RD#信號、數(shù)據(jù)信號分別在何時產(chǎn)生？ （1）是指8086對片外的存儲器或I/O接口進行了一次訪問，讀寫數(shù)據(jù)或取指令。 （2）基本總線周期由4個時鐘周期組成，分別記為T1、T2、T3、T4。（3）地址信號、ALE信號在T1周期內(nèi)產(chǎn)生，RD#信號在T2周期內(nèi)產(chǎn)生，數(shù)據(jù)信號一般在T3內(nèi)產(chǎn)生，若T3來不及提供數(shù)據(jù)，可在某Tw內(nèi)產(chǎn)生有效數(shù)據(jù)。15、已知晶振頻率為6MHz,在P1.0引腳上輸出

14、周期為500微秒的等寬矩形波，若采用T0中斷，工作方式2，試寫出中斷初始化程序。16、閱讀下列硬件圖，補齊連接線，并回答問題：1） ALE、PSEN、WR、RD的功能是什么？ALE :地址鎖存信號 PSEN:程序存儲器訪問信號 ,低電平有效 WR :數(shù)據(jù)存儲器寫信號低電平有效 RD : 數(shù)據(jù)存儲器讀信號低電平有效2） 圖中各芯片的功能分別是什么？8031是單片機完成對系統(tǒng)的控制;74LS373是地址鎖存器,鎖存地址的低8位,2764是EPROM8K,6264是RAM8K3）2764、6264的地址范圍（P2.5取”0”）2764的地址范圍:8000H9FFFH6264的地址范圍:4000H5F

15、FFH17、有一單片機系統(tǒng)的外部晶體振蕩器頻率為12MHz，現(xiàn)啟動單片機的的定時器。工作于定時方式1，請計算：1. 該單片機系統(tǒng)的機器周期為多少?1s 2定時器0計時20ms所對應(yīng)的定時器計數(shù)值為多少? 455353在方式1下，要達到20ms的定時時間，裝入定時器的初值為多少?0B1E0H4在方式1下，要達到20ms的定時時間，THO、TL0中裝入的初值數(shù)據(jù)分別是多少?TH0:0B1H、TL0:0E0H18、 已知在累加器A中存有一個單字節(jié)無符號二進制數(shù)，請編程將該數(shù)轉(zhuǎn)換成3位BCD碼。其中轉(zhuǎn)換后的BCD碼的百位、十位、個位數(shù)分別存入片外RAM的32H、31H、30H地址單元，程序以RET結(jié)束。(程序名及程序中的標號可自行定義)HBCD:MOV B ,#100; DIV AB;MOV 32H, A;MOV A, #10;XCH A , B;DIV AB;SWAP A;MOV 31H, A;MOV 30H,BRET 19、51系列單片機具有幾個中斷源，分別是如何定義的?其中哪些中斷源可以被定義為高優(yōu)先級中斷，如何定義?5個中斷源，INT0，INT1，T0，T1，串行口中斷;每個中斷源都可以定義為高級中斷,通過IP