計(jì)算機(jī)控制作業(yè)答案

1、1兩種USB口的特點(diǎn)及區(qū)別？通用指標(biāo)，傳輸模式，USB器件，硬件接口。答：兩種USB的特點(diǎn)：USB接口支持設(shè)備的熱插拔功能，采用菊花式的連接.USB有2電源線(5V),2數(shù)據(jù)線，采用差分信號(hào)傳輸，可為連接在其上的設(shè)備提供5V電壓/100mA電流的供電，最大可提供500mA的電流.個(gè)USB控制器可以連接多達(dá)127個(gè)外設(shè)，而兩個(gè)外設(shè)間的距離(線纜長(zhǎng)度)可達(dá)5米.兩種USB的區(qū)別:協(xié)議不同,USB1.1傳輸速率是12Mbps,USB2.0傳輸速率是480Mbps.2光驅(qū)、硬盤、軟驅(qū)的總線形式。答：光驅(qū)：IDEATA/ATAPI，內(nèi)部并行總線.硬盤:IDESATA，內(nèi)部并行總線.軟驅(qū):軟驅(qū)分內(nèi)置和外置

2、兩種，內(nèi)置軟驅(qū)使用專用的FDD接口，而外置軟驅(qū)一般用于筆記本電腦，使用USB接口.3I2CSPI、SCI總線的特點(diǎn)？答：I2C總線由數(shù)據(jù)線SDA與時(shí)鐘線SCL兩條線構(gòu)成通信線路，既可以發(fā)送數(shù)據(jù)也可以接收數(shù)據(jù)，在CUP與被控IC之間，IC與IC之間都可以進(jìn)行雙向傳送，最高傳輸速度為400Kbps.SPI是一個(gè)環(huán)形總線結(jié)構(gòu)，是一種標(biāo)準(zhǔn)的四線同步雙向串行總線，在SCK的控制下，兩個(gè)雙向移位寄存器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，可以同時(shí)發(fā)出和接收串行數(shù)據(jù).SCI是一種通用異步通信接口UART.SCI模塊采用標(biāo)準(zhǔn)非歸零(NRZ)數(shù)據(jù)格式，能夠?qū)崿F(xiàn)多CPU之間或同其他具有兼容數(shù)據(jù)格式SCI端口的外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信.4指出RS

3、-232、RS-485、USB等總線的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)。答：(1)RS-232的特點(diǎn)：全雙工數(shù)據(jù)傳輸，單端輸入輸出,有地線、發(fā)送和接受三條線即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，傳輸速率20kb/s，傳輸距離限于15m,采用單端驅(qū)動(dòng)和接收電路.采用負(fù)邏輯高電平為(-5-15v),低電平為(5-15v),電源電壓為+15v或+12v.(2)RS-485的特點(diǎn)：半雙工工作方式，差分信號(hào)傳輸，傳輸距離為幾十米到上千米，速率10Mbit/s,采用屏蔽雙絞線傳輸可連接32個(gè)設(shè)備.電平邏輯“1”以兩線間的電壓差為(+26V)表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為(-26V)表示，外接電源電壓一般為5v.USB即插即用，菊花式連接，

4、有2電源線(5V)，2數(shù)據(jù)線，而兩個(gè)外設(shè)間的距離(線纜長(zhǎng)度)可達(dá)5米，差分信號(hào)傳輸，可外接127個(gè)設(shè)備.5、簡(jiǎn)要?dú)w納ISA、PCI和STD三種端口的特點(diǎn)。答：ISA：有98根信號(hào)線，數(shù)據(jù)線寬16位，地址線寬24位，總線時(shí)鐘8MHz，中斷源為邊沿觸發(fā)，數(shù)據(jù)傳輸速度為16MB/S。PCI：64位總線(3.3V)或者32位(5V),最高總線頻率為33.3MHz/66MHz,數(shù)據(jù)傳輸速度為80MB/S，(最高傳輸速度為133MB/S),支持10個(gè)外設(shè)。STD：公共母板結(jié)構(gòu)，56根信號(hào)線，是8/16位總線標(biāo)準(zhǔn)，有8/16條數(shù)據(jù)線，16/24地址線,22條控制線。6、概要描述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)如何通過(guò)PCI端口對(duì)

5、外部設(shè)備進(jìn)行控制，指出地址范圍。答：信號(hào)輸入時(shí)：首先外設(shè)作為中斷源（inta#inth#引腳是低電平有效的中斷請(qǐng)求線）申請(qǐng)中斷，在CLK的上升沿到來(lái)時(shí)，系統(tǒng)采樣AD0AD31,把信號(hào)送到微處理器，觸發(fā)中斷。接著c/BEJC/BE0配置I/O讀寫，在FRAME低電平時(shí)，傳送數(shù)據(jù)存儲(chǔ)地址，F(xiàn)RAME高電平且TRDY低電平時(shí)，開始讀取數(shù)據(jù)。_信號(hào)輸出時(shí)：首先C/BEJC/BE0配置存儲(chǔ)器讀及I/0寫，接著FRAME高電平且IRDY低電平時(shí)，開始寫數(shù)據(jù)。I/O口地址空間分為兩部分，把1024個(gè)端口的前246個(gè)（000H0FFH）專用系統(tǒng)板上的I/O接口芯片使用，后768個(gè)（100H3FFH）為I/O接

6、口擴(kuò)展卡使用。6、74LS244與74LS273的驅(qū)動(dòng)是多少？它們有什么不同的特點(diǎn)和應(yīng)用？答：74ls244是一個(gè)8個(gè)通道單向傳輸?shù)娜龖B(tài)門緩沖器，灌電流可以達(dá)到24mA。按at89c51上拉電阻10K來(lái)計(jì)算，5/10000=0.5mA，可以驅(qū)動(dòng)近50個(gè)IO口。74LS273是8通道單向的地址鎖存器，不僅可以作為驅(qū)動(dòng)器，還有存儲(chǔ)的功能，灌電流可以達(dá)到8mA集成電路知識(shí)：54系列軍用產(chǎn)品和74系列民用產(chǎn)品；H高速、L低功耗、S肖特基（低功耗、大電流、超高速、反向恢復(fù)時(shí)間極短）、A改進(jìn)型、LS（下拉強(qiáng)、上拉弱）、ALS、HC（CMOS接口、上下拉一樣）、HCT（TTL接口）741S244是一個(gè)8個(gè)通

7、道單向傳輸?shù)娜龖B(tài)門緩沖器，灌電流可以達(dá)到50mA。按at89c51上拉電阻10K來(lái)計(jì)算，5/10000=0.5mA，74ls244最多可以驅(qū)動(dòng)100個(gè)IO口。74LS273是8通道單向的地址鎖存器，不僅可以作為驅(qū)動(dòng)器，還有存儲(chǔ)的功能，灌電流可以達(dá)到25mA。7、圖2-16中的VD的作用是什么？如果將K接在三極管e極有什么缺點(diǎn)？答因繼電器線圈呈電感性，為了克服三極管斷開時(shí)繼電器線圈反電勢(shì)，所以線圈兩端必須加裝續(xù)流二極管D,以保護(hù)三極管。如將繼電器線圈接在三極管e極的話，電路形成負(fù)反饋，使得線圈無(wú)法最大電壓導(dǎo)通；另外由于電路形成負(fù)反饋，會(huì)影響導(dǎo)通速度；從圖中可看出三極管有電壓轉(zhuǎn)換的作用，從低電壓的

8、信號(hào)到高電壓的驅(qū)動(dòng)，但如果接在e極驅(qū)動(dòng)不了繼電器。8、采用74ls244和74ls273與PC/ISA總線工業(yè)控制機(jī)接口，設(shè)計(jì)8路數(shù)字（開關(guān)量）輸入接口和8路數(shù)字量（開關(guān)量）輸出接口。請(qǐng)畫出接口電路原理圖，并分別編寫數(shù)字量輸入和數(shù)字量輸出程序。答：利用74LS244作為開關(guān)量的輸入，一端接外部開關(guān)量信號(hào)輸入，一端接到PC的8位數(shù)據(jù)線，利用74LS273作為開關(guān)量的輸出，一端接到PC的8位數(shù)據(jù)線，一端接開關(guān)量信號(hào)輸出。片選端口地址為port1,輸出片選端口地址為port2。輸入程序：MOVDX,port1INAL,DX輸出程序：MOVAL,DATAMOVDX,port2OUTDX,ALSaiiA

9、揃出9、用8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809與PC/ISA總線工業(yè)控制機(jī)接口，實(shí)現(xiàn)8位模擬量釆集。請(qǐng)畫出接口原理圖，并設(shè)計(jì)出8路模擬量的數(shù)據(jù)釆集程序。程序:MOVXA,DPTRMOVR0,AINCDPTRINCR0;讀取轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量；存入片內(nèi)RAM單元;指向下一模擬通道A3A2AlAOPCBUSD7DOLOE1-LRQCLK74HCT245DIR分頻E7B0-ALE-START-C-B-AADC0809/D7-D0DElOCLK4567NNNNIIIIIII;指向下一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元5?Q274HCT6S8A410、采樣保持器的作用是什么？是否所有的模擬量輸入通道中都需要采樣保持器？為什么？答：（

10、1）保存即將轉(zhuǎn)換的信號(hào)，避免某些隨時(shí)間變化較快的信號(hào)在轉(zhuǎn)換時(shí)發(fā)生變化，提高轉(zhuǎn)換精度，或者模擬量輸入信號(hào)的頻率范圍。（2）不是所有的模擬量輸入通道中都需要采樣保持器，當(dāng)被測(cè)信號(hào)變化緩慢時(shí)，若VD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換時(shí)間足夠短，可以不加采樣保持器。11、一個(gè)8位A/D轉(zhuǎn)換器，孔徑時(shí)間為100us，如果要求轉(zhuǎn)換誤差在轉(zhuǎn)換器的精度0.4%求允許轉(zhuǎn)換的正弦模擬信號(hào)的最大頻率是多少？答：f=0.4/（2*pi*100*103100）=6.4hz12、采用DAC0832和與PC/ISA總線工業(yè)控制機(jī)接口，請(qǐng)畫出接口電路原理圖，并編寫D/A轉(zhuǎn)換程序。A9-A2AEhAlAOPCBUSD7“DOIOW-37-QO74HC

11、T6SSWR1-?S-DAC08320UT10UT274HCT245B7-BCDIRE?-若DAC0832的CS的口地址為BASE，則7FH數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬電壓的接口程序?yàn)?DAOUT：MOVDA，BASEMOVAL，7FHOUTDX，ALRET13、思考：還有其他方法可以代替A/D嗎？答：可以采用VF轉(zhuǎn)換的方法，就是壓頻轉(zhuǎn)換芯片，把電壓模擬量轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)，然后通過(guò)檢測(cè)，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出。14、分別畫出D/A轉(zhuǎn)換器的單極性和雙極性電壓輸出電路，并分別推導(dǎo)出輸出電壓與輸入數(shù)字量之間的關(guān)系式。VRETJU二逓-l=JEFBDC%炭PA30UI13O1TT2V=-VnOUT1_REF*(D/2)V

12、OUT2=VREF(D/2n-叫15、試敘步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)答：1)步進(jìn)電機(jī)的參數(shù)一頻率、力矩、步距角和相電流等表示。步進(jìn)電機(jī)輸入的是脈沖，輸出的是位移，誤差不累積，改變脈沖的頻率，改變速度。改變各相導(dǎo)通順序可以控制步進(jìn)電機(jī)的方向。般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的35%,。步進(jìn)電機(jī)的力矩與其中的電流成正比，由于電感效應(yīng)力矩會(huì)隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。步進(jìn)電機(jī)高于一定的速度運(yùn)行時(shí)，若電機(jī)轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)，會(huì)產(chǎn)生失步或睹轉(zhuǎn)，睹轉(zhuǎn)不會(huì)燒毀電機(jī)，但伴有呼叫聲。試敘步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的種類和特點(diǎn)答：步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的種類：A，單電壓驅(qū)動(dòng)：簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉。B，高低壓驅(qū)動(dòng)：簡(jiǎn)單實(shí)用、較單電壓驅(qū)動(dòng)性能有一定提高，但是高壓固定，不

13、能兼顧各種頻率。C，恒流嶄波：采用較高的驅(qū)動(dòng)電壓，控制相電流快速導(dǎo)通和保持恒定，在一定頻率范圍具有均勻的力矩，大大提高運(yùn)行頻率，但可能產(chǎn)生噪聲，特別在一定頻率范圍產(chǎn)生震蕩。D，調(diào)頻調(diào)壓：采用可調(diào)的驅(qū)動(dòng)電壓，保證相電流快速導(dǎo)通和恒定，在一定頻率范圍具有均勻的力矩，大大提高運(yùn)行頻率，不會(huì)產(chǎn)生噪聲。E，細(xì)分電路驅(qū)動(dòng)：采用細(xì)分電路或者等分調(diào)節(jié)各相電流，將原來(lái)的一步細(xì)分為多步運(yùn)行，減少脈沖當(dāng)量，提高精度。4.2某系統(tǒng)的連續(xù)控制設(shè)計(jì)為D(S)=U(S)/E(S)=(1+TS)/(1+T2S)試用雙線性變換法，前向差分法，后向差分法分別求取數(shù)字控制器D(Z),并分別給出三種方法對(duì)應(yīng)的遞推控制算法。2.雙線性

14、變換法D(Z)=D(S).：S=2*矣1T+2T+(T-2T)Z-iiiT+2T+(T-2T)Z-i22(T-2T)U(k-1)-(T+2T)E(k)-(T-2T)E(k-1)2112前向差分法：Z-1T+T(Z-1)(T-T)Zi+T=1=11-TT+T(Z-1)(T-T)Z1+T后向差分法：D(Z)=D(S)/S222Z1=0.37Z-0.17TZ0.285Z-0.0854.3什么是數(shù)字PID位置控制算法和增量型控制算法？試比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)。答：位置型輸出表達(dá)式為u(k)=Ke(k)+KT丈e(j)+KTDe(k)-e(k-1)ppTpTIj=0增量型輸出表達(dá)式為：u(k)=u(k-1)+

15、(K+KT+KTD)e(k)-(K+2KTD)e(k-1)+KTDe(k-2)ppTpTppTpT(1)增量型算法不需做累加，計(jì)算誤差后產(chǎn)生的計(jì)算精度問(wèn)題，對(duì)控制量的計(jì)算影響較小。位置型算法用到過(guò)去的誤差的累加，容易產(chǎn)生較大的累加誤差。(2)增量型算法得出的是控制的增量，誤動(dòng)作影響小，必要時(shí)通過(guò)邏輯判斷限制或禁止本次輸出，不會(huì)影響系統(tǒng)的工作。位置型算法的輸出是控制量的全部輸出，誤動(dòng)作影響大。通常增量型算法計(jì)算量少，位置型算法計(jì)算量大。通常增量型算法容易計(jì)算，位置型算法易于觀測(cè)參數(shù)變化。4.4某系統(tǒng)的連續(xù)控制設(shè)計(jì)為D(S)=U(S)/E(S)=(1+O17S)/(1+0085S)試寫出相應(yīng)數(shù)字控

16、制器的4.位置型控制算式和增量型控制算式。設(shè)采樣周期T=0.2S.雙線性變換法：2*Z-1=2.70.7z-1=U(Z)TZ+11.85+0.15z-1E(Z)得：:u(kk)=0-.08.811uu(k-k-11)+11.4.4559944ee(k)k-)0-.03.7387383e(ek(-k1-1)u(k-1)=-0.081u(k-2)+1.4594e(k-1)-0.3783e(k-2)u(k)-u(k-1)得:Au(k)=-0.081u(k-1)-u(k-2)+1.4594e(k)-1.8378e(k-1)+0.3783e(k-2)4.5什么叫積分飽和？它是怎么引起的？如何消除？因長(zhǎng)時(shí)

17、間出現(xiàn)偏差或者偏差較大，計(jì)算出的控制量有可能溢出或小于零，此時(shí)，如果執(zhí)行機(jī)構(gòu)已經(jīng)達(dá)極限值，仍然不能消除偏差時(shí),，由于積分執(zhí)行機(jī)構(gòu)已無(wú)相應(yīng)的動(dòng)作這就稱為積分飽和。措施：可對(duì)計(jì)算出的控制量限幅，同時(shí)把積分作用切除。4.7試敘擴(kuò)充臨界比例度法；擴(kuò)充響應(yīng)曲線法整定PID參數(shù)的步驟。答案：(1)擴(kuò)充臨界比例度法：選擇短的采樣頻率。去掉積分與微分作用，逐漸減小比例度5,直到系統(tǒng)發(fā)生持續(xù)等幅振蕩。選擇控制度。根據(jù)選定的控制度，查表求得T、kp、TI、TD的值。(2)擴(kuò)充響應(yīng)曲線法：數(shù)字控制器不接入控制系統(tǒng)，系統(tǒng)開環(huán)，再手動(dòng)給對(duì)象輸入階躍信號(hào)。紀(jì)錄被控量的過(guò)渡過(guò)程曲線。根據(jù)曲線求得滯后時(shí)間t、被控對(duì)象的時(shí)間常

18、數(shù)Tm,它們的比值Tm/T以及選擇的控制度，查表4.2，求得數(shù)字控制器的T、kp、TI、TD的值。49已知被控對(duì)象的傳遞函數(shù)為Gc(s)=10/s(01s+1),T=1S釆用零玠保持器，針對(duì)單位速度輸入信號(hào)設(shè)計(jì)最少拍無(wú)紋波系統(tǒng)的D(Z),并計(jì)算輸出響應(yīng)y(k),控制信號(hào)U(K),和誤差信號(hào)e(k),畫出它們對(duì)時(shí)間變化的波形。針對(duì)單階躍輸入信號(hào)設(shè)計(jì)最少拍無(wú)紋波系統(tǒng)的D(Z),并計(jì)算輸出響應(yīng)y(k),控制信號(hào)U(K),和誤差信號(hào)e(k),畫出它們對(duì)時(shí)間變化的波形。脈沖傳遞函數(shù):Gz1-eTs=Z-s100s(s+10)1S+10=(1-乙)10Z(Z-1)2zz、+-z-1z-e-100.99945Z-2+(1lie-】0)*Z-2(1-z-1)(1-0.00005z-1)(1)最小拍控制器:1e木D(Z)=丁(Y=2*Z-1-Z-2)G(Z)1-ezD(z)=2Z-1-Z-21-2z-1+z-2(2)Y(Z)=R(Z)Y(Z)=2TZ-2+3TZ_3+4TZ-4+y(k)=2y(k2)+3y(k3)+4y(k4)+(3)R(Z)*Ye(Z)=E(Z)Ye(Z)=1-Y(Z)得:E(z)=Z-1故:e(k)=e(k-