《計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)》李正軍第4版 習(xí)題答案

《計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)》第4版習(xí)題答案

第I章

1.簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)控制理論的發(fā)展過程。

【答案】

采樣系統(tǒng)理論主要用在計(jì)算機(jī)控制方面，并已取得重要成果，其發(fā)展過程如下。

（1）采樣定理

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)只根據(jù)離散的過程變量值來工作，那么信號(hào)在什么條件下，才能只根據(jù)

它在離散點(diǎn)上的值重現(xiàn)出來。該問題是由奈奎斯特（Nyquist）解決并證明的，要把正弦信

號(hào)從它的采樣值中復(fù)現(xiàn)出來，每周期至少必須采樣兩次。香農(nóng)（Shannon）于1949年也證明

了這個(gè)問題。

⑵差分方程

采樣系統(tǒng)理論的最初起源與某些特殊控制系統(tǒng)的分析有關(guān)。奧爾登伯格（Oldenburg）

和薩托里厄斯（Sartorius）于1948年對(duì)落弓式檢流計(jì)的特性做了研究，這項(xiàng)研究對(duì)采樣系

統(tǒng)的理論做出了貢獻(xiàn)。業(yè)已證明，許多特征可以通過分析一個(gè)線性時(shí)不變的差分方程描述，

即用差分方程代替微分方程。

⑶Z變換法

由于拉氏變換理論已經(jīng)成功地應(yīng)用于連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)中，人們自然想到為采樣系統(tǒng)建立一

種類似的變換理論。霍爾維茲于1947年對(duì)序列｛/（左7）｝引進(jìn)了一個(gè)變換為：

=￡>~/（左為

攵=0

后來，這種變換由拉格茲尼（Ragazzini）和扎德（Zadeh）于1952年定義為Z變換。

（4）狀態(tài)空間理論

狀態(tài)空間理論的建立，來自許多數(shù)學(xué)家的共同努力。卡爾曼把狀態(tài)空間法應(yīng)用于控制理

論，他建立了許多概念并解決了許多重要問題。

⑸最優(yōu)控制與隨機(jī)控制

20世紀(jì)50年代后期，貝爾曼（1957年）與龐特里亞金等人（1962年）證明了許多設(shè)

計(jì)問題都可以形式化為最優(yōu)化問題。20世紀(jì)60年代初，隨機(jī)控制理論的發(fā)展，引出所謂線

性二次型高斯（LQG）理論。

（6）代數(shù)系統(tǒng)理論

代數(shù)系統(tǒng)理論對(duì)線性系統(tǒng)理論有了更好的理解，并應(yīng)用多項(xiàng)式方法解決特殊問題。

⑺系統(tǒng)辨識(shí)與自適應(yīng)控制

（8）先進(jìn)控制技術(shù)

先進(jìn)控制技術(shù)主要包括模糊控制技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、專家控制技術(shù)、預(yù)測(cè)控制技

術(shù)、內(nèi)?？刂萍夹g(shù)、分層遞階控制技術(shù)、魯棒控制技術(shù)、學(xué)習(xí)控制技術(shù)、非線性控制技術(shù)、

網(wǎng)絡(luò)化控制技術(shù)等。先進(jìn)控制技術(shù)主要解決傳統(tǒng)的、經(jīng)典的控制技術(shù)難以解決的控制問題，

代表控制技術(shù)最新的發(fā)展方向，并且與多種智能控制算法是相互交融、相互促進(jìn)發(fā)展的。

2.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)有哪幾部分組成？

【答案】

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由兩大部分組成：一部分為計(jì)算機(jī)及其輸入輸出通道，另一部分為工業(yè)

生產(chǎn)對(duì)象（包括被控對(duì)象與工業(yè)自動(dòng)化儀表）。

3.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主要分為哪幾類？

【答案】

根據(jù)應(yīng)用特點(diǎn)、控制方案、控制目標(biāo)和系統(tǒng)構(gòu)成，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)一般可分為以下幾種

類型：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）,直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC）,監(jiān)督控制系統(tǒng)（SCO,集散控

制系統(tǒng)（DCS）,監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SCADA）,現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS）,工業(yè)過程計(jì)

算機(jī)集成制造系統(tǒng)（流程CIMS）,網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（NCS）,嵌入式控制系統(tǒng)（ECS）。

4.什么是DDC系統(tǒng)？什么是SCC系統(tǒng)？

【答案】

DDC系統(tǒng)即直接數(shù)字控制系統(tǒng)。它是用一臺(tái)計(jì)算機(jī)對(duì)多個(gè)被控參數(shù)進(jìn)行巡回檢測(cè)，檢

測(cè)結(jié)果與給定值進(jìn)行比較，并按預(yù)定的數(shù)學(xué)模型（如PID控制規(guī)律）進(jìn)行運(yùn)算，其輸出直

接控制被控對(duì)象，使被控參數(shù)穩(wěn)定在給定值上。

SCC系統(tǒng)即監(jiān)督控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)按照描述生產(chǎn)過程的數(shù)學(xué)模型計(jì)算出最佳給定值送

給模擬調(diào)節(jié)器或DDC計(jì)算機(jī)，模擬調(diào)節(jié)器或DDC計(jì)算機(jī)控制生產(chǎn)過程，從而使生產(chǎn)過程

始終處于最優(yōu)工況。SCC系統(tǒng)較DDC系統(tǒng)更接近生產(chǎn)變化的實(shí)際情況，它不僅可以進(jìn)行給

定值控制，而且還可以進(jìn)行順序控制、自適應(yīng)控制及最優(yōu)控制等。

5.集散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是什么？

【答案】

集散控制系統(tǒng)較之過去的集中控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

（1）控制分散、信息集中：采用大系統(tǒng)遞階控制的思想，生產(chǎn)過程的控制采用全分散的

結(jié)構(gòu)，而生產(chǎn)過程的信息則全部集中并存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫，利用高速公路或通信網(wǎng)絡(luò)輸送到有關(guān)

設(shè)備。這種結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)的危險(xiǎn)分散，提高了可靠性。

（2）系統(tǒng)模塊化：在集散控制系統(tǒng)中，有許多不同功能的模塊，如CPU模塊、AI和

A0模塊、DI和DO模塊、通信模塊、CRT模塊、存儲(chǔ)器模塊等。選擇不同數(shù)量和不同功

能的模塊可組成不同規(guī)模和不同要求的硬件環(huán)境。同樣，系統(tǒng)的應(yīng)用軟件也采用模塊化結(jié)構(gòu)。

（3）數(shù)據(jù)通信能力較強(qiáng)：利用高速數(shù)據(jù)通道連接各個(gè)模塊或設(shè)備，并經(jīng)通道接口與局域

網(wǎng)絡(luò)相連，從而保證各設(shè)備間的信息交換及數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)資源的共享。

（4）友好而豐富的人機(jī)接口：操作員可通過人機(jī)接口及時(shí)獲取整個(gè)生產(chǎn)過程的信息，如

流程畫面、趨勢(shì)顯示、報(bào)警顯示、數(shù)據(jù)表格等。同時(shí).，操作員還可以通過功能鍵直接改變操

作量，干預(yù)生產(chǎn)過程、改變運(yùn)行狀況或做事故處理。

（5）可靠性高：在集散控制系統(tǒng)中，采用了各種措施來提高系統(tǒng)的可靠性，如硬件自診

斷系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)、高速公路、電源以及輸入輸出接口等關(guān)鍵部分的雙重化（又稱冗余），

還有自動(dòng)后援和手動(dòng)后援等。

6.什么是網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)？

【答案】

通過網(wǎng)絡(luò)形成的反饋控制系統(tǒng)稱為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)NCS（NetworkControlSystem）0該類系

統(tǒng)中，被控制對(duì)象與控制器以及控制器與驅(qū)動(dòng)器之間是通過一個(gè)公共的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)連接的。這

種網(wǎng)絡(luò)化的控制模式具有信息資源能夠共享、連接線數(shù)大大減少、易于擴(kuò)展、易于維護(hù)、高

效率、高可靠性及靈活等優(yōu)點(diǎn)，是未來控制系統(tǒng)的發(fā)展模式。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸媒介的不同，網(wǎng)

絡(luò)環(huán)境可以是有線、無線或混合網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是一種空間分布式系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)將分

布于不同地理位置的傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制器連接起來，形成閉環(huán)的一種全分布式實(shí)時(shí)反

饋控制系統(tǒng)?？刂破魍ㄟ^網(wǎng)絡(luò)與傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)交換信息，并實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程被控對(duì)象的控制。

7.什么是SCADA系統(tǒng)？

【答案】

SCADA系統(tǒng)即監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，它是一類功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)督控制與數(shù)據(jù)

采集系統(tǒng)。它綜合利用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，完成了對(duì)測(cè)控點(diǎn)分散的

各種過程或設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、本地或遠(yuǎn)程的控制，以及生產(chǎn)過程的全面實(shí)時(shí)監(jiān)控，并為

安全生產(chǎn)、調(diào)度、優(yōu)化和故障診斷提供必要和完整的數(shù)據(jù)及技術(shù)支持。

8.什么是嵌入式控制系統(tǒng)？

【答案】

嵌入式系統(tǒng)(EmbeddedSystem)的一般定義是：以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ),

并且軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的計(jì)算

機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)符合目前發(fā)展現(xiàn)狀的定義是：硬件以一個(gè)高性能的微處理器或微控制器

(目前通常是32位處理器或微控制器)為基礎(chǔ)，軟件以一個(gè)多任務(wù)操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)的綜合

平臺(tái)。這個(gè)平臺(tái)的處理能力是以往的單片機(jī)所無法比擬的，它涵蓋了軟件和硬件兩個(gè)方面，

因此稱之為“嵌入式系統(tǒng)”。

9.工業(yè)4.0是指什么？

【答案】

工業(yè)4.0即第四次工業(yè)革命，是指利用物聯(lián)信息系統(tǒng)(CyberPhysicalSystem簡(jiǎn)稱CPS)

將生產(chǎn)中的供應(yīng)，制造，銷售信息數(shù)據(jù)化、智慧化，最后達(dá)到快速，有效，個(gè)人化的產(chǎn)品供

應(yīng)。在工業(yè)4.0的規(guī)劃中，控制方式有集中式控制向分散式增強(qiáng)型控制轉(zhuǎn)變，其目標(biāo)是建立

一個(gè)高度靈活的個(gè)性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。傳統(tǒng)工業(yè)中的行業(yè)界限將會(huì)消

失，將會(huì)產(chǎn)生更多新的活動(dòng)領(lǐng)域和行業(yè)合作。

“工業(yè)4.0”項(xiàng)目主要分為三大主題：

一是“智能工廠”，重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)

現(xiàn)：

二是“智能生產(chǎn)”，主要涉及整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機(jī)互動(dòng)以及3D技術(shù)在工業(yè)

生產(chǎn)過程中的應(yīng)用等。該計(jì)劃將特別注重吸引中小企業(yè)參與，力圖使中小企業(yè)成為新一代智

能化生產(chǎn)技術(shù)的使用者和受益者，同時(shí)也成為先進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)造者和供應(yīng)者；

三是“智能物流”，主要通過互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、務(wù)聯(lián)網(wǎng)，整合物流資源，充分發(fā)揮現(xiàn)有

物流資源供應(yīng)方的效率，而需求方，則能夠快速獲得服務(wù)匹配，得到物流支持。

10.簡(jiǎn)述智能控制的應(yīng)用。

【答案】

作為智能控制發(fā)展的高級(jí)階段,智能控制主要解決那些用傳統(tǒng)控制方法難以解決的復(fù)雜

系統(tǒng)的控制問題，其中包括智能機(jī)器人控制、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(C1MS)、工業(yè)過程控制、

航空航天控制、社會(huì)經(jīng)濟(jì)管理系統(tǒng)、交通運(yùn)輸系統(tǒng)、環(huán)保和能源系統(tǒng)等。

11.什么是信息物理系統(tǒng)(CyberPhysicalSystem,CPS)?

【答案】

信息物理系統(tǒng)(CyberPhysicalSystem,CPS)是一個(gè)綜合計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和物理環(huán)境的多

維復(fù)雜系統(tǒng)，通過3c(Computing、Communication、Control)技術(shù)的有機(jī)融合與深度協(xié)作，

實(shí)現(xiàn)大型工程系統(tǒng)的實(shí)時(shí)感知、動(dòng)態(tài)控制和信息服務(wù)。CPS實(shí)現(xiàn)計(jì)算、通信與物理系統(tǒng)的一

體化設(shè)計(jì)，可視系統(tǒng)更加可靠、高效、實(shí)時(shí)協(xié)同，具有重要而廣泛的應(yīng)用前景。

12.畫出CPS的五層次結(jié)構(gòu)圖。

【答案】

?復(fù)原的自配置

?變化的自調(diào)整

?擾亂的自由化

/\?集成的模擬與合成

/認(rèn)知層\?遠(yuǎn)程的人機(jī)可視化

/△\?協(xié)同診斷與決策

?零件與設(shè)％的雙模型

?變化識(shí)別與存儲(chǔ)的時(shí)間機(jī)器

?數(shù)據(jù)柩掘的相似性群集

\?零件/設(shè)備健康、多維度數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)-信息的轉(zhuǎn)換層\更正的智能數(shù)據(jù)分析

\?降級(jí)和性能預(yù)測(cè)

\?插拔可用

智能連接層\?非接觸通信

\?傳感器網(wǎng)絡(luò)

第2章

1.微處理器與微控制器有哪幾種存儲(chǔ)空間配置結(jié)構(gòu)？

【答案】

(1)馮?諾伊曼(Von.Noreaman)結(jié)構(gòu)：

程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址，有專門的輸入輸出指令,所用控制總線中的信號(hào)為：

MEMR、MEMW、1OR、IOW,如8086CPU。

(2)哈佛(Harward)結(jié)構(gòu)：

程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分別編址，沒有專門的輸入輸出指令，外部端口的操作與數(shù)據(jù)

存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址，每個(gè)端口作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的一個(gè)映像單元，所用控制總線中的信號(hào)為：

PEEN、RD.WR,MEMR,如MCS-51系列及其兼容單片機(jī)。

(3)普林斯頓(Preston)結(jié)構(gòu)：

程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址，沒有專門的輸入輸出指令，外部端口作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

器的映像單元，當(dāng)為8位總線寬度時(shí)，所用控制總線中的信號(hào)為：而、禰，當(dāng)為16位總

線寬度時(shí)，所用控制總線中的信號(hào)為：RD>WRH.WRL,如MCS-96系列單片機(jī)。

2.什么是PCI總線？

【答案】

PCI總線的目標(biāo)是建立一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的、低成本的、允許靈活配置的、高性能局部總線

結(jié)構(gòu)，PCI局部總線是一種高性能、32位或64位地址/數(shù)據(jù)線復(fù)用的總線。其用途是在高度

集成的外設(shè)控制器器件、擴(kuò)展板和處理器系統(tǒng)之間提供一種內(nèi)部聯(lián)接機(jī)制。

3.什么是PCIe總線？

【答案】

PCIExpress(簡(jiǎn)稱PCIe)是Intel公司提出的新一代總線接口，旨在替代舊的PCI,PCI-X

和AGP總線標(biāo)準(zhǔn)，并稱之為第三代I/O總線技術(shù)。

PCIExpress采用了目前流行的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)串行連接，比起PCI以及更早期的計(jì)算機(jī)總線的

共享并行架構(gòu)，每個(gè)設(shè)備都有自己的專用連接，不需要向整個(gè)總線請(qǐng)求帶寬，而且可以把數(shù)

據(jù)傳輸率提高到一個(gè)很高的頻率，達(dá)到PCI所不能提供的高帶寬。相對(duì)于傳統(tǒng)PCI總線在

單一時(shí)間周期內(nèi)只能實(shí)現(xiàn)單向傳輸，PCIe的雙單工連接能提供更高的傳輸速率和質(zhì)量，它

們之間的差異跟半雙工和全雙工類似。

4.什么是PC104總線？

【答案】

PC104是一種專門為嵌入式控制而定義的工業(yè)控制總線，是ISA(IEEE996)標(biāo)準(zhǔn)的延

伸。PC104有兩個(gè)版本，8位和16位，分別與PC和PC/AT總線相對(duì)應(yīng)。IEEE協(xié)會(huì)將PC104

定義為IEEE-P996.1,其實(shí)際上就是一種緊湊型的IEEE-P996。它的信號(hào)定義和PC/AT基本

一致，但電氣和機(jī)械規(guī)范完全不同，是一種優(yōu)化的、小型的、堆棧式結(jié)構(gòu)的嵌入式控制系統(tǒng)。

5.RS-232和RS-485串行通信接口有什么不同？

【答案】

（1）RS-232的邏輯電平與TTL電平不兼容，為了與TTL器件相連必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。

RS-485的邏輯電平與TTL電平兼容，可方便與TTL電路連接。

（2）RS-232適用于近距離傳輸，RS-485適用于遠(yuǎn)距離傳輸。

（3）RS-232的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為19.2kbps,RS-485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps。

（4）RS-232采用電平傳輸，RS-485接口采用二線差分平衡傳輸。

（5）RS-232接口在總線上只允許連接1個(gè)收發(fā)器，利用RS-485接口可以使一個(gè)或者多

個(gè)信號(hào)發(fā)送器與接收器互聯(lián)，在多臺(tái)計(jì)算機(jī)或帶微控制器的設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)通信，

形成分布式測(cè)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

6.什么是MODBUS通信協(xié)議？簡(jiǎn)述MODBUS-RTU傳輸方式。

【答案】

（1）MODBUS協(xié)議是應(yīng)用于PLC或其他控制器上的一種通用語言。通過此協(xié)議，控

制器之間、控制器通過網(wǎng)絡(luò)（如以太網(wǎng)）和其他設(shè)備之間可以實(shí)現(xiàn)串行通信。該協(xié)議已經(jīng)

成為通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。采用MODBUS協(xié)議，不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以互連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò),

實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控。

（2）RTU模式如下圖所示：

地址功能代碼數(shù)據(jù)長(zhǎng)度數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)nCRC高字節(jié)CRC低字節(jié)

當(dāng)控制器設(shè)置為在Modbus網(wǎng)絡(luò)上以RTU（遠(yuǎn)程終端單元）模式通信時(shí)，消息中的每

個(gè)8bit字節(jié)包含兩個(gè)4bit的十六進(jìn)制字符。

代碼系統(tǒng)：8位二進(jìn)制，十六進(jìn)制數(shù)0~9,A~F；

消息中的每個(gè)8位域都由兩個(gè)十六進(jìn)制字符組成。

每個(gè)字節(jié)的位：1個(gè)起始位；

8個(gè)數(shù)據(jù)位，最低有效位先發(fā)送；

1個(gè)奇偶校驗(yàn)位，無校驗(yàn)則無；

1個(gè)停止位（有校驗(yàn)時(shí)），2個(gè)bit（無校驗(yàn)時(shí)）。

錯(cuò)誤檢測(cè)域：CRC（循環(huán)冗余檢測(cè)）.

第3章

1.什么是HMI?簡(jiǎn)述其功能？

【答案】

HMI即人機(jī)接口，其功能為輸入和修改源程序、顯示和打印中間結(jié)果及采集參數(shù)、對(duì)

某些參數(shù)進(jìn)行聲光報(bào)警、啟動(dòng)和停止系統(tǒng)的的運(yùn)行、選擇工作方式。如自動(dòng)/手動(dòng)（A/M）

切換、各種功能鍵的操作、顯示生產(chǎn)工藝流程。

2.電子顯示器可分為哪兩大類？簡(jiǎn)述其發(fā)光原理。

【答案】

電子顯示器可分為主動(dòng)發(fā)光型和非主動(dòng)發(fā)光型兩大類。前者是利用信息來調(diào)制各像素的

發(fā)光亮度和顏色，進(jìn)行直接顯示；后者本身不發(fā)光，而是利用信息調(diào)制外光源而使其達(dá)到顯

示的目的。

3.按顯示原理分類，電子顯示器的主要類型有哪些？

【答案】

按顯示原理分類，其主要類型有：發(fā)光二極管（LED）顯示、液晶顯示（LCD）、陰極

射線管（CRT）顯示、等離子顯示板（PDP）顯示、電致發(fā)光顯示（ELD）、有機(jī)發(fā)光二極

管（OLED）顯示、真空熒光管顯示（VFD）、場(chǎng)發(fā)射顯示（FED）。

4.LED顯示器的掃描方式有哪兩種？簡(jiǎn)述其工作原理。

【答案】

靜態(tài)顯示掃描方式：每一位LED顯示器占用一個(gè)控制電路。

動(dòng)態(tài)顯示掃描方式：多位LED顯示器共用一個(gè)段驅(qū)動(dòng)器，由位驅(qū)動(dòng)器控制輪流顯示。

5.LCD顯示器的驅(qū)動(dòng)方式有哪兩種？LCD與LED顯示器件的主要區(qū)別是什么？LCD顯示

器件為什么不能采用直流驅(qū)動(dòng)？

【答案】

液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)方式一般有靜態(tài)驅(qū)動(dòng)和時(shí)分割驅(qū)動(dòng)兩種。液晶本身不發(fā)光，靠調(diào)制外

界光達(dá)到顯示目的，而LED自身可以發(fā)光。由于直流電壓驅(qū)動(dòng)LCD會(huì)使液晶體產(chǎn)生電解和

電極老化，從而大大降低LCD的使用壽命，所以現(xiàn)用的驅(qū)動(dòng)方式多屬交流電壓驅(qū)動(dòng)。

6.若有一個(gè)4位LED顯示器，試采用某一語言，編寫高位0不顯示的處理程序，假設(shè)4

位數(shù)放于DPBUF開始的4個(gè)單元，低位在前。

【答案】

背景機(jī)選用AT89c52,使用4位共陽數(shù)碼管，P0口控制段驅(qū)動(dòng)器，P2口控制位驅(qū)動(dòng)器。

聲明以下全局變量：

unsignedcharDISPCNT=3;//位掃描計(jì)數(shù)值

unsignedcharzero_flag=l;〃數(shù)碼管是否顯示標(biāo)志，zero_flag置0時(shí)，一定顯示；

〃zero_flag置1時(shí)，若本位為0,則不顯示

unsignedcharled_tab[]=

{0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,Oxf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,Oxa1,0x86,0x8e,0xff};

〃字模表“0?9”、“A?F”、“滅”

unsignedchardpbufl4J;〃第一個(gè)元素為個(gè)位數(shù)字

//函數(shù)名稱：動(dòng)態(tài)掃描函數(shù)

//函數(shù)功能：從高位開始掃描，每次調(diào)用掃描一位。當(dāng)該位為0且高位為0時(shí)，該位消零;

〃當(dāng)該位不為0時(shí)，zero_flag置0,低位將不再消零。最低位掃描完成后，zero_flag置1。

//入口參數(shù)：無

//出口參數(shù)：無

voiddisplayO

(

PO=Oxff;〃消隱

P2=0x08?(3-DISPCNT);〃從高位開始掃描

if((dpbulIDISPCNT]==0)&&zero_fiag)

P0=led_tab[16];

else

PO=led_tab[dpbufTDISPCNT]];

zero_flag=0;//該位非零，zero_flag置0

if(DISPCNT==O)

(

DISPCNT=3;

zero_flag=l;

)

else

(

DISPCNT-;

7.觸摸屏一般分為幾類？簡(jiǎn)述電阻式觸摸屏的工作原理。

【答案】

按照工作原理和傳輸信息的介質(zhì)，觸摸屏可分為4類：電阻式觸摸屏、電容感應(yīng)式觸摸

屏、紅外線式觸摸屏和表面聲波式觸摸屏。電阻式觸摸屏利用壓力感應(yīng)原理進(jìn)行控制，當(dāng)手

指觸摸屏幕時(shí)，兩層導(dǎo)電層在觸摸點(diǎn)位置有了接觸，電阻發(fā)生變化，控制器偵測(cè)到這一變化

并計(jì)算出在X,Y方向上的位置，然后根據(jù)模擬鼠標(biāo)的操作進(jìn)行操作。

8.設(shè)計(jì)一打印機(jī)接口電路，并編寫打印子程序。

【答案】

打印機(jī)接口電路如下：

2kClOOOpF

+5VO........-IT—<--------1|--------

CLRRCC

—BAQ——

工

WR

PRTCS

—CLKCLR-O+5V—STB

IDIQDATA1

2D2QDATA2

3D3QDATA3

4D4QDATA4

L145D5QDATA5

6D6QDATA6

D67D7QDATA7

D78D8QDATA8

74HC245

1AIB—BUSY

—2A2BACK

3A3BSEL

—4A4BERR

>1GDIRGND

PRTCS--------nr-

74HC321/4

+5VO--------+5V

背景機(jī)選用AT89C52,則輸出一字節(jié)數(shù)據(jù)的程序設(shè)計(jì)如下:

PRINT:MOVDPTR,#PRTCS

MOVXA,@DPTR;讀打印機(jī)狀態(tài)

ANDA,#01H;BUSY=1?

JNZPRINT;BUSY=1,等待

MOVDPTR,#PRTCS;BUSY=0,不忙

MOVA,#DATA；輸出一字節(jié)數(shù)據(jù)

MOVX@DPTR,A

RET

第4章

1.常用的傳感器有哪些？

【答案】

溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、液位傳感器、氣體傳感器、光電

傳感器等。

2.變送器的作用是什么？

【答案】

變送器在自動(dòng)檢測(cè)和控制系統(tǒng)中，用于對(duì)各種工藝參數(shù)，如溫度、壓力、流量、液位、

成分等物理量進(jìn)行檢測(cè)，以供顯示、記錄或控制。

3.執(zhí)行器的作用是什么？

【答案】

執(zhí)行器接收來自控制器的控制信號(hào)，通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)將其轉(zhuǎn)換成推力或位移，推動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)

構(gòu)動(dòng)作，以改變調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)閥芯與閥座之間的流通面積，從而調(diào)節(jié)被控介質(zhì)的流量。

4.模擬量輸入信號(hào)主要有哪些？

【答案】

模擬量輸入信號(hào)主要有以下兩類：

第一類為傳感器輸出的信號(hào)，如：電壓信號(hào)、電阻信號(hào)、電流信號(hào)。

第二類為變送器輸出的信號(hào)，如：電流信號(hào)、電壓信號(hào)。

5.在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，常用的信號(hào)有哪三種類型？

【答案】

模擬（連續(xù)）信號(hào)、離散模擬信號(hào)、數(shù)字（離散）信號(hào)。

6.離散系統(tǒng)的采樣形式有哪些？

【答案】

離散系統(tǒng)的采樣形式有周期采樣、多階采樣、隨機(jī)采樣，其中周期采樣用的最多。

周期采樣，就是以相同的時(shí)間間隔進(jìn)行采樣，即常量（T）（%=0,1,2,……）。T

為采樣周期。

多階采樣：在這種形式下”-4）是周期性重復(fù)，即人”-4=常量，r>l?

隨機(jī)采樣：采樣周期是隨機(jī)的，不固定的，可在任意時(shí)刻進(jìn)行采樣。

7.采樣/保持器的作用是什么？

【答案】

模擬信號(hào)經(jīng)過采樣變成了時(shí)間上離散的采樣信號(hào)，保持器將每次采樣取得的樣值暫存,

保持不變，直到下一個(gè)采樣脈沖的到來。

8.模擬量輸入通道由哪幾部分組成？

【答案】

模擬量輸入通道一般由信號(hào)處理、模擬開關(guān)、放大器、采樣一保持器和A-D轉(zhuǎn)換器組

成。

9.A-D轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo)是什么？

【答案】

分辨率、量程、精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、電源靈敏度、對(duì)基準(zhǔn)電源的要求。

10.模擬量輸出通道由哪幾部分組成？

【答案】

模擬量輸入通道一般由信號(hào)處理、模擬開關(guān)、放大器、采樣保持器和A-D轉(zhuǎn)換器組成。

11.使用74HC273八D鎖存器、74HC138譯碼器、CD4052模擬開關(guān)、TLP521-4光電耦合

器，擴(kuò)展32路帶隔離差分模擬輸入通道AIN0~AIN31,被測(cè)信號(hào)為-50mV~+50mV,模擬開

關(guān)的輸出信號(hào)經(jīng)測(cè)量放大器放大后變成-5V~+5V的信號(hào)，通道口地址為FF00H。

(1)畫出電路原理圖。

(2)寫出通道控制字。

(3)使用任何一種計(jì)算機(jī)語言編寫選擇AIN18通道的程序。

【答案】

(1)電路原理圖如下：

+5V

+5VU3A4一12VU6CD4052

D0~D7UI74HC273VOX—AIN0+

-STDD

VCCJOY—AINO-

1560QVEE

DIQAIX—A1N1+

2

D2QB1Y—AINI-

33Qv^l

D4QINH2X—AIN2+

4DX2Y—A1N2-

55QG2+5V

D6QY3X—A1N3+

67Q3Y—AIN3-

Dr%

7D8QU3B4.7kQ

8CLRU7CD4052

D560QTLp52j.412Vr

cE+5Vv_1)—^5r-------VOX—AIN4+

Hs-6V-DD

—AIN4-

vtkOY

aAIX—AIN5+

G2+5VB1Y—AIN5-

INH2X—AIN6+

X2Y—AIN6-

U3C4.7knY3X—AIN7+

刊經(jīng)TLP521-4%3Y—AIN7-

1r

2

立二I12VU8CD405

—AIN8+

-6V^°x

—AIN8-

+5VVEE°Y

AIX—AIN9+

BIY—AIN9-

U3D4.7kQINH2X—AIN1O+

TLP521-4|X2Y—AINiO-

Y3X—AINII+

立二Ir%3Y—AINU-

G2+5Vl2VrU9CD4052

OX—AIN12+

-6V-vDI>

VEEOY—AIN12-

U4A4.7knAIX—AIN13+

560a

+5V^^JLP52MB1Y—AIN13-

INH2X—AIN14+

立二IX2Y—AIN14-

Y3X—AINI5+

G2+5V%3Y—AIN15-

IUIQCD4O52

U4B4.7knJ

-6V~VDDOX—AIN16+

+5V孚運(yùn)2匕工VEEOY—AIN16-

AIX—AIN17+

立二IB1Y—AIN17-

INH2X—AIN18+

士+5V

G2X2Y—AIN18-

IY3X—AIN19+

U4C4.7kftJ

%3Y—AIN19-

沖竺TLP521-4f

OXAIN20+

V^l-6V_vnl>

VEEOYAIN20-

AIXAIN21+

+5V

BIYAIN2I-

INH2XA1N22+

U4D4.7kQX2YAIN22-

TLP52I-4Y3XAIN23+

%3YAIN23-

立二I

UI2CD4O52

OX—AIN24+

+5VvDI)

OY—AIN24-

vEE

AIX—AIN25+

U5A4.7kftBI