微型計算機(jī)控制技術(shù)課后答案

1、習(xí)題一1微型計算機(jī)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(jī)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(shí)時檢測及處理。接口電路，微機(jī)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(shí)現(xiàn)微機(jī)和外界進(jìn)行信息交換的設(shè)備2, 微型計算機(jī)控制系統(tǒng)軟件有什么作用？說出各部分軟件的作用。答：軟件是指能夠完成各種功能的計算機(jī)程序的總和。整個計算機(jī)系統(tǒng)的動作， 都是在軟件的指揮下協(xié)調(diào)進(jìn)行的，因此說軟件是微機(jī)系統(tǒng)的中樞神經(jīng)。 就功能來分，軟件可分為系統(tǒng)軟 件、應(yīng)用軟件1) 系統(tǒng)軟件：它是由計算機(jī)

2、設(shè)計者提供的專門用來使用和管理計算機(jī)的程序。對用戶來說，系統(tǒng)軟件只是作為開發(fā)應(yīng)用軟件的工具，是不需要自己設(shè)計的。2) 應(yīng)用軟件：它是面向用戶本身的程序，即指由用戶根據(jù)要解決的實(shí)際問題而編寫的各 種程序。3，常用工業(yè)控制機(jī)有幾種？它們各有什么用途？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(jī)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(jī)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)值，供操作員參考，這時計算機(jī)就起到了操作指導(dǎo)的作用。(2) 直接數(shù)字控制系統(tǒng)(

3、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(jī)，微機(jī)將檢測結(jié)果與設(shè)定值進(jìn)行比較，再進(jìn)行控制運(yùn)算，然后通過輸出通道控制執(zhí)行機(jī)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(jī)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(jī)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(shí)際情況，因?yàn)樵?DDC系統(tǒng)中計算機(jī)只是代替模擬調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制，系統(tǒng)不能運(yùn)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

4、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。5, 說明嵌入式系統(tǒng)與一般微型計算機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)的區(qū)別。答：嵌入式計算機(jī)一般沒有標(biāo)準(zhǔn)的硬件配置。嵌入式系統(tǒng)可采用多種類型的處理器和處理器結(jié)構(gòu)。軟硬件協(xié)同設(shè)計采用統(tǒng)一的工具描述，可合理劃分系統(tǒng)軟硬件，分配系統(tǒng)功能，在性能、成本、功耗等方面進(jìn)行權(quán)衡折衷，獲取更優(yōu)化的設(shè)計。嵌入式系統(tǒng)多為低功耗系統(tǒng)。簡 單地說，就是嵌入式系統(tǒng)和微型計算機(jī)的擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)不大一樣。6，PLC控制系統(tǒng)有什么特點(diǎn)？答：(1 )可靠性高。由于 PLC大都采用單片微型計算機(jī)，因而集成度高，再加上相應(yīng)的保 護(hù)電路及自診斷功能，因而提高了系統(tǒng)的可靠

5、性。(2) 編程容易。PLC的編程多采用繼電器控制梯形圖及命令語句，其數(shù)量比微型機(jī)指令要少得多，除中、高檔PLC夕卜，一般的小型 PLC只有16條左右。由于梯形圖形象而簡單，因而編程容易掌握、使用方便，甚至不需要計算機(jī)專門知識，就可進(jìn)行編程。(3) 組合靈活。由于 PLC采用積木式結(jié)構(gòu)，用戶只需要簡單地組合，便可靈活地改變 控制系統(tǒng)的功能和規(guī)模，因此，可適用于任何控制系統(tǒng)。(4) 輸入/輸出功能模塊齊全。PLC的最大優(yōu)點(diǎn)之一，是針對不同的現(xiàn)場信號，均有相應(yīng)的模塊可與工業(yè)現(xiàn)場的器件直接連接，并通過總線與CPU主板連接。（5） 安裝方便。與計算機(jī)系統(tǒng)相比，PLC的安裝既不需要專門的機(jī)房，也不需要嚴(yán)

6、格的屏蔽。使用時只需把檢測器件與執(zhí)行機(jī)構(gòu)和PLC的I/O接口端子連接無誤，便可正常工作。（6）運(yùn)行速度快。由于 PLC的控制是由程序控制執(zhí)行的，因而不論其可靠性還是運(yùn)行 速度，都是繼電器邏輯控制無法相比的。7, 微型計算機(jī)控制系統(tǒng)與模擬控制系統(tǒng)相比有什么特點(diǎn)？ 答：1）結(jié)構(gòu)上。模擬和數(shù)字部件的混合系統(tǒng)。2）含有模擬信號離散模擬、離散數(shù)字等多種信號。3）需采用專門的理論來分析和設(shè)計。即模擬調(diào)節(jié)規(guī)律離散化設(shè)計法和直接設(shè)計法。4）便于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制具有很大的靈活性和適應(yīng)性。5）可實(shí)現(xiàn)多回路分時控制。6）控制的多功能性提高企業(yè)的自動化程度分級控制、集散控制、生產(chǎn)管理等。8, 什么是現(xiàn)場總線系統(tǒng)？它有什

7、么特點(diǎn)？答：現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) FCS的核心是現(xiàn)場總線 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是一種數(shù)字通信協(xié)議，是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、全分散、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。是控制技術(shù)、儀表工業(yè)技術(shù)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)三者的結(jié)合。 具有現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場設(shè)備互連、互操作性、分散的功能模塊、通信線供電、開放式互連網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)特點(diǎn)。 保證控制系統(tǒng)可以適應(yīng)目前工業(yè)界對數(shù)字通信和自動控制的需求，且使其與Internet 網(wǎng)互連構(gòu)成不同層次的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)成為可能。代表了工業(yè)控制體系結(jié)構(gòu)發(fā)展的一種方向。9, 未來控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢是什么？ 答：1）大力推廣應(yīng)用成熟的先進(jìn)技術(shù)2）大力研究和發(fā)展智能控制系3 ）嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)

8、用將更加深入10, 為什么說嵌入式微控制器是智能化儀器和中、小型控制系統(tǒng)中應(yīng)用最多的一種微型計 算機(jī)？答:嵌入式微控制器又稱單片機(jī)。1）為適應(yīng)不同的應(yīng)用需求，一個系列的單片機(jī)具有多種衍生產(chǎn)品，每種衍生產(chǎn)品的處理 器內(nèi)核都是一樣的，不同的是存儲器和外設(shè)的配置及封裝。2）和嵌入式微處理器相比，微控制器的最大特點(diǎn)是單片化，體積小，功耗和成本低、可 靠性高。3）微控制器是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的主流。11、什么叫嵌入式系統(tǒng)？嵌入式系統(tǒng)與一般的工業(yè)控制系統(tǒng)有什么區(qū)別？答：嵌入式系統(tǒng)：以應(yīng)用為中心、以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對 功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計算機(jī)系統(tǒng)。12

9、、什么是物聯(lián)網(wǎng)？為什么說“物聯(lián)網(wǎng)給微型計算機(jī)控制技術(shù)”帶來新的、更大的應(yīng)用空 間？答：物聯(lián)網(wǎng)=互聯(lián)網(wǎng)+傳感器該系統(tǒng)通過射頻自動識別（RFID ）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)（GPS ）、激光掃描器、 環(huán)境傳感器、圖像感知器等信息設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。實(shí)際上它也是 一種微型計算機(jī)控制系統(tǒng)，只不過更加龐大而已。13、物聯(lián)網(wǎng)終端由幾部分組成？各部分的作用是什么？答：物聯(lián)網(wǎng)終端主要由外圍接口模塊、核心處理模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊及電源管理模塊組成。通過外圍感知接口與傳感設(shè)備連接，如RFID讀卡器，紅外感應(yīng)器，環(huán)境

10、傳感器等，將這些傳感設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取并通過中央處理模塊處理后，按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，通過外部通訊接口，如：GPRS模塊、以太網(wǎng)接口、 WIFI等方式發(fā)送到以太網(wǎng)的指定中心處理平臺。14、 FPGA是什么意思？它有什么特點(diǎn)？在微機(jī)控制系統(tǒng)和智能化儀器中有著怎樣的影 響？答：FPGA是指現(xiàn)場可編程門陣列特點(diǎn).FPGA的特點(diǎn)(1) 采用FPGA設(shè)計ASIC電路，用戶不需要投片生產(chǎn)，就能得到合用的芯片。(2) FPGA可做其它全定制或半定制 ASIC電路的中試樣片。(3) FPGA內(nèi)部有豐富的觸發(fā)器和I/O引腳。(4) FPGA是ASIC電路中設(shè)計周期最短、開發(fā)費(fèi)用最低、風(fēng)險最小的器件之一。(5) FPGA

11、采用高速 CHMOS工藝，功耗低，可以與 CMOS、TTL電平兼容?？梢哉f，F(xiàn)PGA芯片是小批量系統(tǒng)提高系統(tǒng)集成度、可靠性的最佳選擇之一。習(xí)題二1. 采樣有幾種方法？說明它們之間的區(qū)別？2. 采樣周期愈小愈好嗎？為什么？答：不是。若采樣間隔太小(采樣頻率太高)，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。3. 簡述多路開關(guān)的工作原理。4. 多路開關(guān)如何擴(kuò)展？試用兩個CD4097擴(kuò)展成一個雙16路輸入和雙2路輸出系統(tǒng)，并說明其工作原理。5. 試用CD4051設(shè)計一個32路模擬多路開關(guān)，要求畫出電路圖并說明其工

12、作原理。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，保持性能好，但跟隨特7. 在數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)中，是不是所有的輸入通道都需要加采樣-保持器，為什么？答：不是，對

13、于輸入信號變化很慢，如溫度信號；或者 A/D轉(zhuǎn)換時間較快，使得在 A/D轉(zhuǎn) 換期間輸入信號變化很小，在允許的A/D轉(zhuǎn)換精度內(nèi)，就不必再選用采樣保持器。8. 采樣頻率的高低對數(shù)字控制系統(tǒng)有什么影響？試舉工業(yè)控制實(shí)例加以說明。采樣頻率高低對數(shù)字控制系統(tǒng)有些影響，采樣頻率高，則對數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性增加，但采樣 頻率高，會過多的占用CPU的時間和內(nèi)存資源，采樣頻率高，對采集的數(shù)據(jù)要進(jìn)行實(shí)時分 析和處理，CPU大部分時間用在數(shù)據(jù)采集分析處理上，影響了作其它事的時間。采樣頻率 要低，就有可能漏掉該采集的數(shù)據(jù)沒采到，數(shù)據(jù)實(shí)時分析就有可能不正確。9. A/D和D/A轉(zhuǎn)換器在微型計算機(jī)控制系統(tǒng)中有什么作用？10.

14、 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換原理有幾種？它們各有什么特點(diǎn)和用途？答：并聯(lián)比較型：電路規(guī)模龐大，轉(zhuǎn)換速度最快，用在超高速的A/D轉(zhuǎn)換器中；主次漸進(jìn)型：電路較小，速度不及并聯(lián)比較型快，但較其他類型電路的轉(zhuǎn)換速度快的多，用于集成 A/D轉(zhuǎn)換器中；雙積分型：電路結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強(qiáng)，轉(zhuǎn)換速度很低， 用在低速系統(tǒng)；V-F變換型：調(diào)頻信號具有很強(qiáng)的抗干擾能力，低速，用于遙測、遙控系統(tǒng) 中。11. 試說明逐次逼近型 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換原理。從高位到低位逐位試探比較，好像用天平稱物體，從重到輕逐級增減砝碼進(jìn)行試探。逐次逼 近法轉(zhuǎn)換過程是：初始化時將逐次逼近寄存器各位清零；轉(zhuǎn)換開始時，先將逐次逼近寄存器 最

15、高位置1,送入D/A轉(zhuǎn)換器，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后生成的模擬量送入比較器，稱為Vo,與送入比較器的待轉(zhuǎn)換的模擬量Vi進(jìn)行比較，若VoVi，該位1被保留，否則被清除。然后再 置逐次逼近寄存器次高位為1,將寄存器中新的數(shù)字量送D/A轉(zhuǎn)換器，輸出的 Vo再與 Vi比較，若VoVi，該位1被保留，否則被清除。重復(fù)此過程，直至逼近寄存器最低位。轉(zhuǎn) 換結(jié)束后，將逐次逼近寄存器中的數(shù)字量送入緩沖寄存器，得到數(shù)字量的輸出。逐次逼近的操作過程是在一個控制電路的控制下進(jìn)行的。12. 為什么高于8位的D/A轉(zhuǎn)換器與8位的微型計算機(jī)計算機(jī)接口連接必須采用雙緩沖方 式？這種雙緩沖工作與 DAC0832的雙緩沖工作在接口上有什么

16、不同？答：原因：數(shù)據(jù)要分兩次或三次輸入，雙緩沖結(jié)構(gòu)避免了產(chǎn)生虛假的模擬量輸出值。主要區(qū) 別是AD667的第一級由3個4位寄存器 組成。13. 串行A/D轉(zhuǎn)換器有什么特點(diǎn)？24. 用8位DAC芯片組成雙極性電壓輸出電路，其參考電壓為一5V+5V，求對應(yīng)以下偏移碼的輸出電壓：(1) 10000000 ； (2) 01000000; (3) 11111111 (4) 00000001; (5) 01111111; ( 6) 11111110 答：解：VOUT1=-VREF.VOUT2=-(VREF+2VOUT1)(2) VOUT1=-VREF.=-1.25V +1.25VVOUT2=-(VREF+2

17、VOUT1) =-2.5V+2.5V(6) VOUT1=-VREF.=-4.96 +4.96VVOUT2=-(VREF+2VOUT1) =-4.92V+4.92V25. DAC0832與CPU有幾種連接方式？它們在硬件接口及軟件程序設(shè)計方面有何不同？26. 試用DAC0832設(shè)計一個單緩沖的 D/A轉(zhuǎn)換器，要求畫出接口電路圖，并編寫出程序。27. 試用8255A的B 口和DAC0832設(shè)計一個8位D/A轉(zhuǎn)換接口電路，并編寫出程序(設(shè)8255A 的地址為 8000H8003H )。28. 設(shè)12位D/A轉(zhuǎn)換器 DAC1210與8031接口電路連接，如圖 2.42所示。(1) 說明電路控制原理。(

18、2) 設(shè)數(shù)據(jù)存放在 DABUFF為首地址的連續(xù)兩個存儲單元中，試編寫一完成D/A轉(zhuǎn)換的程序。I R圖2.4212位D/A轉(zhuǎn)換器DAC1210與8031的接口29. 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。30. 試用13題的電路設(shè)計出能產(chǎn)生三角波、梯形波和鋸齒波的程序。31. A/D轉(zhuǎn)換器的結(jié)束信號(設(shè)為EOC )有什么作用？根據(jù)該信號在I/O控制中的連接方式,A/D轉(zhuǎn)換有幾種控制方式？它們各在接口電路和程序設(shè)計上有什么特點(diǎn)？32. 設(shè)某12位A/D轉(zhuǎn)換器的輸入電壓為 0+5V，求出當(dāng)輸入模擬量為下列值時輸出的數(shù)字 量：(1) 1.25V ; ( 2) 2V ;

19、 (3) 2.5V ; (4) 3.75V; ( 5) 4V ; (6) 5V。量化單位:Vref(奇一Vref(5qn1222212v數(shù)字量Vin =乞5q1 25D1024即 (1)3 75D3072即二 C00H(4)q33.某A/D轉(zhuǎn)換電路如圖2.43所示。(1) 試寫出AID轉(zhuǎn)換器的地址；(2) 該電路采用什么控制方式？畫出該種轉(zhuǎn)換的程序框圖;(3) 用 8051 匯編Vt 2.43 A/D轉(zhuǎn)換電路圖34. 將上述電路改成中斷控制方式，試畫出電路圖并編寫出程序。35. 設(shè)被測溫度變化范圍為0C1200C，如果要求誤差不超過0.4C，應(yīng)選用分辨率為多少位的AID轉(zhuǎn)換器(設(shè) ADC的分辨

20、率和精度一樣)。奮晉“沁嘰所切的值皿應(yīng)該選擇分辨率如位的36. 高于8位的AID轉(zhuǎn)換器與8位I/O的微型計算機(jī)及16位I/O的微型計算機(jī)接口有什 么區(qū)別？試以 A/D574 A/D轉(zhuǎn)換器為例加以說明。37. 試編寫完成圖2-29所示的串行A/D轉(zhuǎn)換程序。習(xí)題三1, 鍵盤為什么要防止抖動？在計算機(jī)控制系統(tǒng)中如何實(shí)現(xiàn)防抖?答：由于機(jī)械觸點(diǎn)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)，必須在按鍵閉合或斷開時，消

21、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。2, 在工業(yè)過程控制中，鍵盤有幾種？它們各有什么特點(diǎn)和用途？答： 編碼鍵盤：能自動識別按下的鍵并產(chǎn)生相應(yīng)代碼，以并行/串行方式送給 CPU。使用方便，接口簡單，響應(yīng)速度快，但較貴。(2)非編碼鍵盤：通過軟件來確定按鍵并計算鍵值。價格便宜，因此得

22、到了廣泛的應(yīng)用。3, 試說明非編碼鍵盤掃描方法、原理及鍵值計算方法。答：掃描原理：通常采用軟件的方法，逐行逐列檢查鍵盤狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有鍵按下時，用計算 或查表的方式得到該鍵的鍵值。掃描方法又分為程控掃描法、中斷掃描法和定時掃描法。鍵值計算方法：判斷有無鍵按下，去除鍵抖動，判斷是哪一個鍵按下，以求出閉合鍵的鍵值， 確定鍵值。4、編碼鍵盤和非編碼鍵盤有什么區(qū)別？在接口電路和軟件設(shè)計的區(qū)別？答：編碼鍵盤能自動識別按下的鍵并產(chǎn)生相應(yīng)的代碼，以并行或串行方式發(fā)送給CPU。它使用方便，接口簡單，響應(yīng)速度快， 但需要專門的硬件電路。 非編碼鍵盤通過軟件來確定按 鍵并計算鍵值。5、在計算機(jī)控制系統(tǒng)中，為什么有時

23、采用復(fù)用鍵？復(fù)用鍵是如何實(shí)現(xiàn)的？答：為了節(jié)省按鍵的數(shù)量，所以采用復(fù)用鍵。可以采用設(shè)置上下檔開關(guān)的措施來構(gòu)成復(fù)用鍵。6、什么叫重建？計算機(jī)如何處理重鍵？答：一次按鍵產(chǎn)生多次擊鍵的效果，這叫做重鍵。為排除重鍵的影響，編制程序時，可以將 鍵的釋放作為按鍵的結(jié)束，等鍵釋放電平后再轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的功能。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)

24、通并點(diǎn)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點(diǎn)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(diǎn)亮。8多位LED顯示器顯示方法有幾種？它們各有什么特點(diǎn)？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(diǎn)是使用硬件少，因而價格低，線路簡單。但占用的機(jī)時長。靜態(tài)顯示占用機(jī)時 少，顯示可靠，但是使用元件多，線路復(fù)雜。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之分，這兩種譯

25、碼方法其段、位 譯碼方法各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：軟件譯碼優(yōu)點(diǎn)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(jī)的時間而且 程序設(shè)計簡單。10. LCD顯示與LED顯示原理有什么不同？這兩種顯示方法各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？11. 在LED顯示中，硬件譯碼和軟件譯碼的根本區(qū)別是什么？如何實(shí)現(xiàn)？12. 薄膜式開關(guān)的優(yōu)點(diǎn)？如何與單片機(jī)進(jìn)行接口？答：色彩亮麗賞心悅目；文字說明一目了然；形意圖案更加使用方便；鍵體美觀清秀；透明 視窗畫龍點(diǎn)睛。13、大屏幕LED顯示設(shè)計方法有幾種？如何與單片機(jī)進(jìn)行接口?14、遙控鍵盤有什么優(yōu)點(diǎn)？15、遙控鍵盤的分類有幾種？簡要說明各自的設(shè)計方法。27. 試用8255A的C 口設(shè)計一

26、個4 X 4=16的鍵陣列，其中 09為數(shù)字鍵，AF為功能鍵， 采用查詢方式，設(shè)計一接口電路，并編寫鍵掃描程序。28. 在題27中，如果要求 AF各功能鍵均為雙功能鍵，則其硬件、軟件應(yīng)如何設(shè)計？29. 在圖3.13中，如果采用中斷方式處理，說明其接口電路及程序設(shè)計與查詢方法有什么 不同？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

27、接口電路并編寫一個完成上述顯示的子程序。TT744774LS4774LS4774LS47741.S377一74LS37774I.S7I1山74I.S13NA；I 圖3.37 4位顯不電路31.利用8155, ADC0809設(shè)計一個8路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，要求如下:(1) 8155 口地址為 8100H 8400H ；(2) A/D轉(zhuǎn)換采用查詢方式；（3）把A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果顯示在 6位LED顯示器上，顯示方法要求靜態(tài)、軟件譯碼方式，且第一位顯示通道號，后 4位顯示采樣值（要求小數(shù)點(diǎn)后邊一位）。習(xí)題四1、工業(yè)控制系統(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

28、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）。2、說明硬件報警和軟件報警的實(shí)現(xiàn)方法，并比較其優(yōu)缺點(diǎn)？答：硬件報警：報警要求不通過程序比較得到，直接由傳感器產(chǎn)生。軟件報警：將參數(shù)經(jīng)傳感器、變送器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器送到計算機(jī)，再與規(guī)定的上下限比較，根據(jù)比較結(jié)果進(jìn)行處理。實(shí)際上硬件報警是在軟件報警基礎(chǔ)上的簡化，即將警報信號提前至傳感器那一步驟，而不是需要送到計算機(jī)比較后才得出。3、光電隔離器有什么作用？答：將被控系統(tǒng)與微型計算機(jī)控制系統(tǒng)通過光電效應(yīng)連成系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)控制；并且可以屏蔽電磁干

29、擾等一些不利因素，提高控制精度?？傊旭詈?、隔離和開關(guān)的作用。4、試說明固態(tài)繼電器控制和繼電器控制有什么區(qū)別？答：在繼電器控制中，采用電磁吸合的方式，而固態(tài)繼電器是帶光電隔離的無觸點(diǎn)開關(guān)。5、試說明固態(tài)繼電器、大功率場效應(yīng)管開關(guān)及控制開關(guān)有什么區(qū)別？它們分別用在什么場合？6、說明PWM調(diào)速系統(tǒng)的工作原理。答：通過改變電機(jī)電樞電壓接通時間與通電周期的比值（即占空比）來控制電機(jī)速度。這種方法成為PWM。在脈沖作用下，當(dāng)電機(jī)通電時，速度增加；電機(jī)斷電時，速度降低。只要 按一定規(guī)律改變通斷電時間，電機(jī)轉(zhuǎn)速即可得到控制。7、什么是遠(yuǎn)程報警？遠(yuǎn)程報警的關(guān)鍵技術(shù)是什么？18、某單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)如圖4.4

30、9所示。設(shè)每個通道的最大 /最小允許值分別存放在MAX0MAX7以及MINOMIN7 為地址的內(nèi)存單元中。 試編寫巡回檢測程序， 并將每個 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 XXX（其中i為通道號）（設(shè)8255 的端口地址為 80008300H）。w-li.SI.SMX0NII4If 4.49數(shù)撫采住系純技I電陽UA、I A.：1l 111ori s? 亍地任瓦英KKslRTAl.k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50H

31、z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：-t4-亠丄丄8-JJRspss當(dāng)cz| 1 2 rq J tq 7 円円PI円円円PI円(TE示波器顯示如下:F01/AD1 內(nèi)陰 P0跑P0射血PCiatMKF06/M6R)7.7円刪P2W P22WQP23/M1 P2VA12 P2.O/A13 P2S/AUF27/A15P3. 陽咂 m.HINTiP3.4/TOpismP3咂P37TO-21222占-亠 2&m- FzllJl-JLLTLATLA.U2ivvu-VR1LEEf1/B)GhDV應(yīng)DBERDEDI4DHDU囿DEVREF叩RFBI

32、CW12GFIOVT1WH32寸J9 亙 1? 亙 Al:13U3OPAMP程序如下:CPL AMOV TH0,#0B1HMOV TL0,#0E0HORG 0000HMAIN:MOVA,#00HMOVTMOD,#01HMOVTH0,#0B1HMOVTL0,#0E0HSETBTR0LOOP:JNBTF0,$CLRTF0START:MOVDPTR,#7FFFHMOVX DPTR,A；賦值；采用模式1；賦初值；啟動定時器0；等待中斷；計數(shù)器清零；端口地址送DPTR；送數(shù)據(jù)00H到端口；取反；重新賦初值SJMP LOOP;循環(huán)END19. 畫圖說明小功率直流電機(jī)雙向控制原理，并說明如何實(shí)現(xiàn)正、反、滑行

33、及剎車控制。20. 某電機(jī)控制系統(tǒng)如圖 4.50所示。（1）說明圖中光電隔離器 4N25的作用。（2）說明圖中電機(jī)控制原理。（3）畫出電機(jī)控制程序流程圖。(4)根據(jù)流程圖編寫出電機(jī)控制程序。圖4.50電機(jī)擰制系統(tǒng)圖21. 試畫出四相、六相步進(jìn)電機(jī)正、反向通電順序圖。22. 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)接口電路如圖4.51所示。f I2V+ t2V-12V卩G圖4.51步進(jìn)電機(jī)接I 1電路（1）完成圖中8255A與8031的接口設(shè)計；（2）試編寫程序，使其能實(shí)現(xiàn)下列功能： 當(dāng)S1按下時，步進(jìn)電機(jī)正向單三拍旋轉(zhuǎn)2圈； 當(dāng)S2按下時，步進(jìn)電機(jī)反向雙三拍旋轉(zhuǎn)1圈； 當(dāng)S3按下時，步進(jìn)電機(jī)正向三相六拍旋轉(zhuǎn)20步；

34、其余情況步進(jìn)電機(jī)不轉(zhuǎn)。23. 設(shè)某步進(jìn)電機(jī)為 A，B，C，D四相，（1） 畫出此步進(jìn)電機(jī)單四拍、雙四拍以及四相八拍3種控制方式通電順序圖。（2） 設(shè) A相控制電路如圖 4.52所示，其中 8255A的端口地址為 0FCFFH0FFFFH。試 用8255A位控方式寫出使步進(jìn)電機(jī) A相通電的程序。（3）若A, B, C , D四相分別用P1.0P1.3控制，請在下表的空格處填上適當(dāng)?shù)臄?shù)。圖4.52步進(jìn)電機(jī)接口電路步樣控制位DjDjD：D氐DCBA通電狀態(tài)控制123424. 在如圖4.45所示的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)中，若使步進(jìn)電機(jī)的速度為200轉(zhuǎn)每秒，試編寫出 能完成上述任務(wù)的單三拍控制程序。25. 某

35、三相步進(jìn)電機(jī)控制電路如圖4.53所示，（1） 說明圖中光電隔離器4N25的作用。（2）說明圖中 R1，R2，R3以及V1，V2，V3的作用。（3）畫出三相步進(jìn)電機(jī)所有各種方式通電順序圖。（4） 假設(shè)用此電機(jī)帶動一個滾動絲杠，每轉(zhuǎn)動一周（正向）相對位移為4mm，試編寫一移動8mm三相單三拍控制程序。4 I2Vig-7401PC.-I2VRJX?S2550乃v R啟動0 粹止司+27V0-01E向T 及向01P7-104Rx-12V怪I 253步進(jìn)電機(jī)接口電路習(xí)題七1. 工業(yè)控制程序結(jié)構(gòu)有什么特點(diǎn)？答：2. 工業(yè)控制程序常用的語言有幾種？它們分別應(yīng)用在何種場合？答：3. 數(shù)字濾波與模擬濾波相比有什

36、么優(yōu)缺點(diǎn)？答:無需增加任何硬件設(shè)備；系統(tǒng)可靠性高；多通道共享，降低成本；對頻率很低的信號進(jìn)行濾波；使用靈活，方便。4. 常用的數(shù)字濾波方法？它們各自有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：1、程序判斷濾波：主要用于變化比較緩慢的參數(shù)溫度、物位等；2、中值濾波：中值濾波可以解決隨機(jī)的脈沖干擾（電網(wǎng)的波動變送器的臨時故障等 ）；3、算術(shù)平均值濾波：算術(shù)平均 濾波主要用于對周期脈動的采樣值進(jìn)行平滑加工，如壓力、流量等；4、加權(quán)平均值濾波加權(quán)平均值濾波適合于有脈動式干擾的場合；5、滑動平均值濾波：采用滑動平均值濾波法，可加快平均濾波的速度；6、RC低通數(shù)字濾波：變化比較慢的參數(shù)，如溫度；7、復(fù)合數(shù)字濾波:周期性的脈動采樣值

37、進(jìn)行平滑加工，可以解決隨機(jī)的脈沖干擾（I時故障等）。5、在程序判斷濾波方法中， Y如何確定，其值越大越好嗎？答：程序判斷濾波的方法， 便是根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)， 確定出相鄰兩次采樣信號之間可能出現(xiàn)的最 大偏差Y。最大允許誤差 Y的選取，Y太大，各種干擾信號將“乘機(jī)而入”，使系統(tǒng)誤差增大；Y太小，又會使某些有用信號被“拒之門外”，使計算機(jī)采樣效率變低。因此，門限值厶Y的選取是非常重要的。通常可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得，必要時，也可由實(shí)驗(yàn)得出。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(shí)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

38、。7、標(biāo)度轉(zhuǎn)換在工程上有什么意義？什么情況下使用標(biāo)度轉(zhuǎn)換程序？答：為進(jìn)一步顯示、記錄、打印以及報警等，必須把這些數(shù)字量轉(zhuǎn)換成不同的單位，以便操作人員對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視和管理。 這就是所謂的標(biāo)度變換。工程量的實(shí)際值還需要經(jīng)過一 次變換，為了實(shí)現(xiàn)上述變換， 可把它設(shè)計成專門的工作程序， 把各個不同的參數(shù)所對應(yīng)的數(shù) 字量放在存儲器中，然后當(dāng)某一參數(shù)進(jìn)行標(biāo)度變換時，只要調(diào)用標(biāo)度變換子程序即可。8、在微型計算機(jī)控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)誤差是如何產(chǎn)生的？如何自動校正系統(tǒng)誤差？9、全自動校準(zhǔn)與人工校準(zhǔn)有什么區(qū)別？它們分別應(yīng)用在什么場合？10、為什么采用量程自動轉(zhuǎn)換技術(shù)？答：因?yàn)檫@樣能使 A/D轉(zhuǎn)換器滿量程信號達(dá)到均

39、一化，因而大大提高測量精度。11線性插值法有什么優(yōu)缺點(diǎn)？使用中分段是否越多越好？答：它是代數(shù)插值法中最簡單的形式將非線性參量變?yōu)榫€性參量，使計算方便，在誤差范圍內(nèi)符合工程要求，缺點(diǎn)是精度低。不是，分段多了，計算量比較大而且占用內(nèi)存多。18. 試根據(jù)公式(7-1)設(shè)計一個程序判斷濾波程序。19. 某計算機(jī)控制系統(tǒng)，如圖6.21所示。用一個音頻振蕩器接在輸入端，其數(shù)字濾波計算訛卜丄1|八+斗1616試編寫一計算y(k)的程序。輸出圖氐21計算機(jī)控制系統(tǒng)方框圖理想的帶通濾波器能通過所有大于f1而小于f2的頻率，因而這個頻率范圍稱為通頻帶。它可以由一個理想的低通濾波器與一個理想的高通濾波器組成，設(shè)低通

40、及高通濾波器的數(shù) 字表達(dá)式分別為：丄( A) =A - 1)Z(ky Sf (/l ) A-t | k 1)試求出計算Z ( k)的數(shù)字濾波公式，并編寫程序。21. 某壓力測量系統(tǒng)，其測量范圍為01 000mmH20柱，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后對應(yīng)的數(shù)字量為 00FFH，試編寫一標(biāo)度變換子程序，使其能對該測量值進(jìn)行標(biāo)度變換。22. 某梯度爐溫度變化范圍為01 600 C,經(jīng)溫度變送器輸出電壓為15V，再經(jīng)ADC0809 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)的梯度爐溫度 是多少？23. 簡述PGA102集成可編程增益放大器的原理。24. 用 用8086匯編語言編寫出

41、圖 6.13所示的量程自動轉(zhuǎn)換數(shù)字電表的量程自動轉(zhuǎn)換程序。25現(xiàn)有一微型計算機(jī)爐溫控制系統(tǒng)。它的溫度檢測元件為熱電偶。由于此元件的熱電勢 與溫度之間的關(guān)系是非線性的，這對于微型計算機(jī)采樣、轉(zhuǎn)換以及計算精度將會有一定影 響。因此，必須對其進(jìn)行非線性補(bǔ)償，以便提高控制精度。經(jīng)過一系列統(tǒng)計和計算，得到 一個近似數(shù)學(xué)公式：25KFW14r =24K + 164V25式中，V為熱電偶的輸出值，單位為 mV。根據(jù)此公式可得到兩條折線，它與原函數(shù)曲線 相近似（見圖6.22）。在計算時，就用它來代替原函數(shù)，其誤差滿足工程要求，試編寫出完 成上式計算的源程序。圖6.22公式折線峙原函數(shù)關(guān)系圖26. 在10C40

42、C范圍內(nèi)的溫度控制系統(tǒng)中，常用熱敏電阻作為測溫元件。若取1V的5/128（約39mV）為單位，即7位數(shù)值中個位變化為 1,則熱敏電阻兩端電壓與溫度T的關(guān)系近似為：T=-0.761E+72.5試用匯編語言編寫出一個讀A/D （設(shè)0#通道）并計算溫度的定點(diǎn)子程序。計算的結(jié)果存放在累加器中，如溫度超出上述測溫范圍，以進(jìn)位為1返回，否則以0返回。習(xí)題八1. 、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

43、越大積分作用越弱，積分調(diào)節(jié)器的突出優(yōu)點(diǎn)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(qiáng)，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，微分作用越強(qiáng)。微分調(diào)節(jié)主要用來加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，減 小超調(diào)，克服震蕩，消除系統(tǒng)慣性的影響。2、 在PID調(diào)節(jié)其中，積分項有什么作用？常規(guī)PID，積分分離與變速積分 3中算法有什么 區(qū)別和聯(lián)系？答：積分項用于消除靜差。在常規(guī)PID調(diào)節(jié)中，由于系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)線性范圍受到限制，當(dāng)偏差較大時，會產(chǎn)生很大的超調(diào)量，使系統(tǒng)不停的震蕩。為消除這一現(xiàn)象，積分分離法在 控制量開始跟蹤時， 取消積分作用，直到被跳量接近給定值時，才產(chǎn)生

44、積分作用。而變速積分則是改變積分項的累加速度，使其與偏差大小相對應(yīng)， 偏差大時，積分作用弱，偏差小時，積分作用增強(qiáng)。變速積分和積分分離的控制方法很類似，但調(diào)節(jié)方式不同。積分分離對積分項采取“開關(guān)”控制，而變速積分則是線性控制。3、在數(shù)字PID中，采樣周期是如何確定的？它與哪些因素有關(guān)？對調(diào)節(jié)品質(zhì)有何影響？ 答：一種是計算法，一種是經(jīng)驗(yàn)法。因素：擾動頻率的高低；對象的動態(tài)特性；執(zhí)行機(jī)構(gòu)的類型；控制回路數(shù)；控制質(zhì)量。T太小，偏差信號也過小，計算機(jī)會失去調(diào)節(jié)作用；T過大，會引起誤差。4、位置型PID和增量型PID有什么區(qū)別？他們各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：（位置型需要?dú)v次的偏差信號，而增量型只需一個增量信號

45、即可。位置型計算繁瑣，保存E占用很多內(nèi)存，控制不方便。增量型誤動作小，易于實(shí)現(xiàn)手動/自動的無擾動切換，不產(chǎn)生積分失控。但是缺點(diǎn)在于積分截斷效應(yīng)大，溢出影響大。）區(qū)別：（1）位置式PID控制的輸出與整個過去的狀態(tài)有關(guān)，用到了誤差的累加值；而增量 式PID的輸出只與當(dāng)前拍和前兩拍的誤差有關(guān)，因此位置式PID控制的累積誤差相對更大；（2）增量式PID控制輸出的是控制量增量，并無積分作用，因此該方法適用于執(zhí)行機(jī) 構(gòu)帶積分部件的對象，如步進(jìn)電機(jī)等，而位置式PID適用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)不帶積分部件的對象，如電液伺服閥。（3）由于增量式 PID輸出的是控制量增量，如果計算機(jī)出現(xiàn)故障，誤動作影響較小，而執(zhí)行機(jī)構(gòu)本身有記憶功能，可仍保持原位，不會嚴(yán)重影響系統(tǒng)的工作，而位置式的輸出直接對應(yīng)對象的輸出，因此對系統(tǒng)影響較大。位置型PID優(yōu)點(diǎn)：增量型PID優(yōu)點(diǎn)：（1）由于計算機(jī)輸出增量，所以誤動作影響小，必要時可用邏輯判斷的方法去掉；（2）增量設(shè)計只與本次的偏差值有關(guān)，與閥門原來的位置無關(guān)，因而增量算法易于實(shí)現(xiàn)手動/自動 無擾動切換。（3）不產(chǎn)生積分失控，所以容易獲得較好的調(diào)節(jié)品質(zhì)。增量控制缺點(diǎn)：（1）積分截斷效應(yīng)大，有靜態(tài)誤差；溢出的影響大。因此，應(yīng)該根據(jù)被控對象的實(shí)際情況加以選擇。5、在自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，正、反作用如何判定？