沈陽大學(xué)范立南《計算機(jī)控制技術(shù)》習(xí)題參考答案(完整版)

《計算機(jī)控制技術(shù)》〔機(jī)械工業(yè)出版社范立南、李雪飛〕習(xí)題參考答案第1章1．填空題(1)閉環(huán)控制系統(tǒng)，開環(huán)控制系統(tǒng)(2)實時數(shù)據(jù)采集，實時決策控制，實時控制輸出(3)計算機(jī)，生產(chǎn)過程(4)模擬量輸入通道，數(shù)字量輸入通道，模擬量輸出通道，數(shù)字量輸出通道(5)系統(tǒng)軟件，應(yīng)用軟件2．選擇題(1)A(2)B(3)C(4)A(5)B3．簡答題(1)將閉環(huán)自動控制系統(tǒng)中的模擬控制器和和比擬環(huán)節(jié)用計算機(jī)來代替，再加上A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器等器件，就構(gòu)成了計算機(jī)控制系統(tǒng)，其根本框圖如下圖。計算機(jī)控制系統(tǒng)由計算機(jī)〔通常稱為工業(yè)控制機(jī)〕和生產(chǎn)過程兩大局部組成。工業(yè)控制機(jī)是指按生產(chǎn)過程控制的特點和要求而設(shè)計的計算機(jī)，它包括硬件和軟件兩局部。生產(chǎn)過程包括被控對象、測量變送、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電氣開關(guān)等裝置。(2)操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)：其優(yōu)點是控制過程簡單，且平安可靠。適用于控制規(guī)律不是很清楚的系統(tǒng)，或用于試驗新的數(shù)學(xué)模型和調(diào)試新的控制程序等。其缺點是它是開環(huán)控制結(jié)構(gòu)，需要人工操作，速度不能太快，控制的回路也不能太多，不能充分發(fā)揮計算機(jī)的作用。 直接數(shù)字控制系統(tǒng)：設(shè)計靈活方便，經(jīng)濟(jì)可靠。能有效地實現(xiàn)較復(fù)雜的控制，如串級控制、自適應(yīng)控制等。監(jiān)督計算機(jī)控制系統(tǒng)：它不僅可以進(jìn)行給定值的控制，還可以進(jìn)行順序控制、最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制等。其中SCC+模擬調(diào)節(jié)器的控制系統(tǒng)，特別適合老企業(yè)的技術(shù)改造，既用上了原有的模擬調(diào)節(jié)器，又可以實現(xiàn)最正確給定值控制。SCC+DDC的控制系統(tǒng)，更接近于生產(chǎn)實際，系統(tǒng)簡單，使用靈活，但是其缺點是數(shù)學(xué)模型的建立比擬困難。集散控制系統(tǒng)：又稱分布式控制系統(tǒng)，具有通用性強(qiáng)、系統(tǒng)組態(tài)靈活，控制功能完善、數(shù)據(jù)處理方便，顯示操作集中，調(diào)試方便，運(yùn)行平安可靠，提高生產(chǎn)自動化水平和管理水平，提高勞動生產(chǎn)率等優(yōu)點。缺點是系統(tǒng)比擬復(fù)雜。計算機(jī)集成制造系統(tǒng)：既能完成直接面向過程的控制和優(yōu)化任務(wù)，還能完成整個生產(chǎn)過程的綜合管理、指揮調(diào)度和經(jīng)營管理的任務(wù)。但是計算機(jī)集成制造系統(tǒng)所要解決的不僅是局部最優(yōu)問題，而是一個工廠、一個企業(yè)乃至一個區(qū)域的總目標(biāo)或總?cè)蝿?wù)的全局多目標(biāo)最優(yōu)，即企業(yè)綜合自動化問題。現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)：本錢低、可靠性高，而且在同一的國際標(biāo)準(zhǔn)下可以實現(xiàn)真正的開放式互聯(lián)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。嵌入式控制系統(tǒng)：嵌入式控制系統(tǒng)是面向特定應(yīng)用而設(shè)計的、對功能、可靠性、本錢、體積、功耗等進(jìn)行嚴(yán)格要求的專用計算機(jī)控制系統(tǒng)，具有軟件代碼小，高度自動化，響應(yīng)速度快等特點，制作本錢高，但系統(tǒng)開發(fā)投入低，應(yīng)用靈活。(3)操作臺是一個實時的人機(jī)對話的聯(lián)系紐帶。通過它人們可以向計算機(jī)輸入程序，修改內(nèi)存的數(shù)據(jù)，顯示被測參數(shù)以及發(fā)出各種操作命令等。它主要包括以下4個局部：作用開關(guān)、一組功能鍵、屏幕或顯示器、一組數(shù)字鍵。(4)可靠性高和可維修性好、控制的實時性好、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、輸入和輸出通道配套好、系統(tǒng)的擴(kuò)充性好、控制軟件包功能強(qiáng)、系統(tǒng)通信功能強(qiáng)(5)具有實現(xiàn)全數(shù)字化、開放性、智能化、互操作性、風(fēng)險分散性、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點。(6)嵌入式控制系統(tǒng)具有以下幾個特點：①嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)以及電子技術(shù)與各個行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合的產(chǎn)物。②嵌入式系統(tǒng)通常是面向用戶、面向產(chǎn)品、面向特定應(yīng)用的。③嵌入式系統(tǒng)和具體應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合在一起，其升級換代也是和具體產(chǎn)品同步進(jìn)行的。④為了提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性，嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲器芯片或單片機(jī)中，而不是存貯于磁盤等載體中。⑤嵌入式系統(tǒng)本身并不具備在其上進(jìn)行進(jìn)一步開發(fā)的能力。在設(shè)計完成以后，用戶如果需要修改其中的程序功能，也必須借助于一套開發(fā)工具和環(huán)境。⑥要求嵌入式系統(tǒng)所支持的開發(fā)工具易學(xué)、易用、可靠、高效。第2章1．填空題(1)(2)信號調(diào)理電路，多路開關(guān)，前置放大器，采樣保持器，A／D轉(zhuǎn)換器(3)用來切換模擬電壓信號的關(guān)鍵元件(4)脈沖啟動，電平控制(5)中斷，查詢，延時(6)查詢，延時，中斷(7)雙緩沖，單緩沖，直通，單極性，雙極性2．選擇題(1)A(2)C(3)B(4)D(5)A(6)C(7)B(8)D3．簡答題(1)在計算機(jī)控制系統(tǒng)中，常用的信號有3種類型，即模擬信號、離散模擬信號和數(shù)字信號。(2)如果連續(xù)信號具有有限頻譜，其最高頻率為，那么對進(jìn)行周期采樣且采樣角頻率時，連續(xù)信號可以由采樣信號惟一確定，亦即可以從不失真地恢復(fù)。(3)不是。如果輸入信號變化很慢〔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)，不必再選用采樣/保持器。(4)信號調(diào)理電路是把傳感器輸出的信號或變送器輸出的信號中，較小的電壓信號經(jīng)過模擬量輸入通道中的放大器放大后，變換成標(biāo)準(zhǔn)電壓信號〔如0~5V，1~5V，0~10V，-5~+5V等〕，再經(jīng)濾波后才能送入A/D轉(zhuǎn)換器。而對于電流信號應(yīng)該通過I/V〔電流/電壓〕變換電路，將電流信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電壓信號，再經(jīng)濾波后送入A/D轉(zhuǎn)換器。當(dāng)有多個輸入信號需要檢測時，利用多路開關(guān)可將各個輸入信號依次地或隨機(jī)地連接到公用放大器或A／D轉(zhuǎn)換器上，實現(xiàn)對各個輸入通道的分時控制。多路開關(guān)是用來切換模擬電壓信號的關(guān)鍵元件。前置放大器的任務(wù)是將模擬小信號放大到A/D轉(zhuǎn)換器的量程范圍內(nèi)〔如0~5V〕。A/D轉(zhuǎn)換器需要一定的時間才能完成一次A/D轉(zhuǎn)換，因此在進(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)換器之前參加采樣/保持器S/H。 A/D轉(zhuǎn)換器的作用就是把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，以便于計算機(jī)進(jìn)行處理。(5)模擬量輸入通道，數(shù)字量輸入通道，模擬量輸出通道，數(shù)字量輸出通道。(6)當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時，A／D轉(zhuǎn)換器芯片內(nèi)部的轉(zhuǎn)換結(jié)束觸發(fā)器置位，并輸出轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志電平，以通知主機(jī)讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量。根據(jù)該信號在I/O控制中的連接方式，A／D轉(zhuǎn)換器有查詢、延時和中斷控制方式。采用查詢方式時，轉(zhuǎn)換結(jié)束引腳通常連接到數(shù)據(jù)線或I/O口線上。這種方法程序設(shè)計比擬簡單，且可靠性高，但實時性差。但由于大多數(shù)控制系統(tǒng)對于這點時間都是允許的，所以，這種方法用得最多。采用延時方式時，轉(zhuǎn)換結(jié)束引腳懸空。在這種方式中，為了確保轉(zhuǎn)換完成，必須把時間適當(dāng)延長，因此，其速度比查詢方式還慢，故應(yīng)用較少。采用中斷方式時，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號通常與計算機(jī)的外部中斷引腳連接〔如80C51的或〕。在中斷方式中，CPU與A/D轉(zhuǎn)換器是并行工作的，因此，其工作效率高。在多回路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中一般采用中斷方式。(7)數(shù)字量輸入通道中常用的信號調(diào)理電路有：在小功率輸入調(diào)理電路如采用RC濾波電路消除開關(guān)抖動的方法。采用RS觸發(fā)器消除開關(guān)兩次反跳的方法。大功率調(diào)理電路如高壓與低壓之間，用光電耦合器進(jìn)行隔離。交流輸入信號檢測電路如電感、壓敏電阻和光耦合器配合使用的電路。(8)在數(shù)字量輸出通道中的驅(qū)動電路，對于低電壓情況下開關(guān)量控制輸出，可采用晶體管、OC門或運(yùn)放等方式輸出。在驅(qū)動大型設(shè)備時，往往利用繼電器作為控制系統(tǒng)輸出到輸出驅(qū)動級之間的第一級執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過第一級繼電器輸出，可以完成從低壓直流到高壓交流的過渡。固態(tài)繼電器是計算機(jī)測控系統(tǒng)中作為輸出通道的控制元件的新型的電子繼電器。4．設(shè)計題〔1〕產(chǎn)生三角波的程序MOVA，#00HDA1：MOVDPTR，#0DFFFHMOVX@DPTR，ADA2：INCAJNZDA1DECADA3：DECAMOVDPTR，#0DFFFHMOVX@DPTR，AJNZDA3AJMPDA2產(chǎn)生梯形波DA0：MOVA，#00HDA1：MOVDPTR，#FF7CHMOVX@DPTR，AINCAJNZDA1DECAACALLDL6msDA2：MOVDPTR，#FF7CHMOVX@DPTR，ADECAJNZDA2MOVDPTR，#FF7CHMOVX@DPTR，AACALLDL6msAJMPDA0DL6ms：MOVR1，#0CHDL1MOVR2，#0FFHDL2DJNZR2，DL2DJNZR1，DL1RET(2)1)采用直通工作方式2〕單極性輸出方式3〕 MOVDPTR，#0FF7FHMOVA，#80HMOVX@DPTR，ADA0： MOVA，#0FFHDA1： MOVDPTR，#0FF7CHMOVX@DPTR，ADECAJNZDA1MOVX@DPTR，AAJMPDA0(3)計算如下：△步下限對應(yīng)的數(shù)值：△步，取38步上限對應(yīng)的數(shù)值：△步，取218步程序清單如下：MOVDPTR，#0FF7FHMOVA，#80HMOVX@DPTR，ADA0：MOVR0，#26H ；(38)D=(26)HMOVDPTR，#0FF7CHMOVA，R0MOVX@DPTR，ADA1：INCR0MOVDPTR，#0FF7CHMOVA，R0MOVX@DPTR，ACJNER0，#0DAH，DA1；(218)D=(0DA)HAJMPDA0RET(4)1)控制口地址為FF7FH，C口地址為FF7EH，B口地址為FF7DH，A口地址為FF7CH2)采用查詢方式3)MOVDPTR，#0FF7FH；8255A初始化MOVA，#83HMOVX@DPTR，AMOVR0，#60HAD0：MOVDPTR，#0FF7EH；選擇IN0，且啟動轉(zhuǎn)換MOVA，#80HMOVX@DPTR，AAD1：MOVXA，@DPTR；從C口讀取數(shù)據(jù)ANLA，#04H；屏蔽PC7~3，PC1~0位JNZAD1；A=0說明PC2=0，開始轉(zhuǎn)換AD2：MOVXA，@DPTR；A=1，再讀C口數(shù)據(jù)ANLA，#04HJZAD2；假設(shè)A=1表示轉(zhuǎn)換結(jié)束MOVDPTR，#0FF7DH；讀A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果MOVXA，@DPTRMOV@R0，ARET4)0~5V5)CBA=111(5)將ADC0809的EOC引腳通過反相器連接到80C51的，并設(shè)置為邊沿觸發(fā)ORG0000HLJMP INTADCORG0003HLJMP ADINT0ORG 0300HINTADC： MOVDPTR，#0FF7FH；8255A初始化MOVA，#83HMOVX@DPTR，AMOVR0，#60H ;設(shè)置存儲單元SETB IT0 ；選擇為邊沿觸發(fā)方式 SETB EA ；開中斷 SETB EX0 ；AD0： MOVDPTR，#0FF7EH；選擇IN0，且啟動轉(zhuǎn)換MOVA，#80HMOVX@DPTR，A…ADINT0： …MOVDPTR，#0FF7DH；讀A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果MOVXA，@DPTRMOV@R0，AMOVDPTR，#0FF7EH；再次選擇IN0，且啟動轉(zhuǎn)換MOVA，#80HMOVX@DPTR，ARETI(6)MOV P1,#0FFH ；P1為準(zhǔn)輸入口LOOP： MOV A,P1 ；讀入開關(guān)狀態(tài)MOVDPTR,#7FFFH ；輸出燈亮的模型MOVX@DPTR,A第3章1．填空題(1)1(2)中間值(3)軟件報警，直接報警(4)掃描法，線反轉(zhuǎn)法(5)編程掃描，定時掃描，中斷掃描(6)靜態(tài)顯示，動態(tài)顯示(7)靜態(tài)，時分割2．選擇題(1)B(2)B(3)C(4)C(5)B(6)B(7)D(8)D(9)B3．簡答題(1)常用的數(shù)字濾波方法有程序判斷濾波、算術(shù)平均值濾波、加權(quán)平均值濾波、中值濾波、去極值平均濾波、滑動平均濾波、低通數(shù)字濾波。程序判斷濾波適合于對隨機(jī)干擾進(jìn)行濾波，算術(shù)平均值濾波、加權(quán)平均值濾波、去極值平均濾波、滑動平均濾波主要適合于對壓力、流量等周期脈動的干擾進(jìn)行濾波，中值濾波對應(yīng)去掉由于偶然因素引起的波動或采樣器不穩(wěn)當(dāng)而造成的誤差所引起的脈動干擾比擬有效，低通數(shù)字濾波適用于對高頻和低頻的干擾信號進(jìn)行濾波。(2)在程序判斷濾波方法中，通常根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)得到，必要時，可由實驗得出。其值不是越大越好。(3)傳感器或變送器檢測的參數(shù)都需要換成A/D轉(zhuǎn)換器所能接收的0～5V統(tǒng)一電壓信號，又由A／D轉(zhuǎn)換成00～FFH〔8位〕的數(shù)字量。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，必須進(jìn)行標(biāo)度變換。(4)報警程序的設(shè)計方法主要有兩種。一種是軟件報警。這種方法的根本作法是把被測參數(shù)如溫度、壓力、流量、速度、成分等參數(shù)，經(jīng)傳感器、變送器、A／D轉(zhuǎn)換送入計算機(jī)后，再與規(guī)定的上、下限值進(jìn)行比擬，根據(jù)比擬的結(jié)果進(jìn)行報警或處理，整個過程都由軟件實現(xiàn)。另一種是直接報警。根本作法是被測參數(shù)與給定值的比擬在傳感器中進(jìn)行，如果被測參數(shù)超過給定值，就會通過硬件向CPU提出中斷請求，CPU響應(yīng)中斷后，會產(chǎn)生報警信號。(5)鍵盤實際上是一組按鍵開關(guān)的集合，其中一個按鍵就是一個開關(guān)量輸入裝置。由于機(jī)械觸點的彈性作用，一個按鍵開關(guān)在閉合或斷開時不會馬上穩(wěn)定下來，會有瞬間的抖動，抖動時間的長短由按鍵的機(jī)械特性決定，一般為5~10ms。為了能使鍵盤給系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和命令，必須設(shè)法消除抖動。消除按鍵抖動的措施有兩種：硬件方法和軟件方法。硬件方法可以采用RC濾波消抖電路或RS雙穩(wěn)態(tài)消抖電路。軟件方法是在第一次檢測到有按鍵閉合時，首先執(zhí)行一段延時10ms的子程序，然后再確認(rèn)該按鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，如果保持閉合狀態(tài)電平那么確認(rèn)為真正有按鍵按下，從而消除了抖動的影響。(6)LED顯示器有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種顯示方式。所謂靜態(tài)顯示方式，是由單片機(jī)一次輸出顯示后，就能保持該顯示結(jié)果，直到下次送新的顯示字型碼為止。LED工作于靜態(tài)顯示方式時，各位的共陰極〔或共陽極〕連接在一起并接地〔或接+5V〕；每位的段選線分別與一個8位的鎖存輸出相連。靜態(tài)顯示方式中，由于顯示器中的各位相互獨立，故在同一時間里，每一位顯示的字符可以各不相同。這種顯示方式的優(yōu)點是顯示器的亮度都較高，占用機(jī)時少，顯示可靠，編程容易，管理也簡單，因而在工業(yè)過程控制中得到了廣泛的應(yīng)用。這種顯示方式的缺點是使用元件多，且線路比擬復(fù)雜，因而本錢比擬高。所謂動態(tài)顯示，就是單片機(jī)定時地對顯示器件掃描，在這種方法中，顯示器件分時工作，每次只能有一個器件顯示，而其他各位熄滅，但由于人眼有視覺暫留現(xiàn)象，只要每位顯示間隔足夠短，那么可造成多位同時亮的假象，到達(dá)顯示的目的。動態(tài)顯示方式的優(yōu)點是使用硬件少，因而價格低。但它占用機(jī)時長，只要單片機(jī)不執(zhí)行顯示程序，就立刻停止顯示。由此可見，這種顯示方式將使計算機(jī)的開銷增大。故在以工程控制為主的控制系統(tǒng)中應(yīng)用較少。(7)LED數(shù)碼顯示器是由發(fā)光二極管組成的，根據(jù)其內(nèi)部發(fā)光二極管的連接方法不同，分為共陽極和共陰極兩種。共陰極LED數(shù)碼顯示器的發(fā)光二極管的陰極連接在一起，通常此公共陰極接地，當(dāng)某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管點亮，相應(yīng)的段被顯示。同樣，共陽極LED數(shù)碼顯示器的發(fā)光二極管的陽極連接在一起，通常此公共陽極接正電壓。當(dāng)某個發(fā)光二極管的陰極接低電平時，發(fā)光二極管被點亮，相應(yīng)的段被顯示。LCD是一種借助外界光線照射液晶材料而實現(xiàn)顯示的被動顯示器件。液晶顯示器是在平整度很好的玻璃面上噴上二氧化錫透明導(dǎo)電層形成電極，在上、下導(dǎo)電層之間注入液晶材料密封而成的。假設(shè)在液晶屏正面電極的某點和背電極間加上適當(dāng)大小的電壓，那么該點所夾持的液晶便產(chǎn)生“散射效應(yīng)”，并顯示出點陣。根據(jù)需要，可將電極做成各種文字、數(shù)字或點陣，就可以獲得所需的各種顯示。LCD顯示器不能采用直流驅(qū)動，否那么，會使液晶產(chǎn)生電解和電極老化，從而大大降低液晶顯示器的使用壽命。4．設(shè)計題(1)解：電路原理圖如下列圖所示：程序清單如下：MOVDPTR，#7FFFH；8255A初始化，方式0MOVA，#98H；PC3~PC0輸出方式，PC7~PC4輸入方式 MOVX@DPTR，AKEY1： ACALLKS1JNZLK1NI：ACALLDL6ms；調(diào)用延時子程序，延時6ms AJMPKEY1LK1： ACALLDL6ms ；延時12ms ACALLDL6ms ACALLKS1 JNZ LK2 ACALLDL6ms AJMPKEY1LK2： MOVR2，#FEH；掃描模式→R2〔按列逐列掃描〕 MOVR4，#00H；R4為列計數(shù)器LK4： MOVDPTR，#7FFEH；掃描模式→8255A的PC口 MOVA，R2 MOVX@DPTR，A MOVXA，@DPTR；讀8255A的PC口 JBACC.7，LONE；轉(zhuǎn)判1行，ACC.7=1，說明0行無鍵閉合 MOVA，#00H；0行有鍵閉合，首鍵號0→A AJMPLKPLONE： JBACC.6，LTWO；轉(zhuǎn)判2行 MOVA，#04H；1行有鍵閉合，首鍵號4→A AJMPLKPLTWO： JBACC.5，LTHR；轉(zhuǎn)判3行 MOVA，#08H；2行有鍵閉合，首鍵號8→A AJMPLKPLTHR： JBACC.4，NEXT；轉(zhuǎn)判下一列， MOVA，#0CH；3行有鍵閉合，首鍵號12→ALKP： ADDA，R4；求鍵號=列號+行首鍵號 PUSHACC ；鍵號進(jìn)棧保護(hù)LK3： ACALLDL6ms；判斷鍵釋放否 ACALLKS1 JNZLK3；A=0，說明鍵釋放 POPACC；鍵號→A CJNEA，#09H，COM； AJMPDIGPRO；等于9，轉(zhuǎn)數(shù)字鍵處理COM： JNCFUNPRO ；大于9，轉(zhuǎn)功能鍵處理 AJMPDIGPRO ；小于9，轉(zhuǎn)數(shù)字鍵處理 RETNEXT： INCR4；列計數(shù)器加1 MOVA，R2；判斷是否掃描到最后一列 JNBACC.3，KND；假設(shè)ACC.3=0，說明已經(jīng)到最后一列 RLA；掃描模式左移一位，準(zhǔn)備掃描下一列MOVR2，A AJMPLK4KND： AJMPKEY1KS1： MOVDPTR，##7FFEH；全“0”→掃描口PC口 MOVA，#00H MOVX@DPTR，AMOVXA，@DPTR；讀PC7~PC4狀態(tài) CPLAANLA，#0F0H RETDL6ms：MOVR5，#0CHDL1：MOVR6，#0FFHDL2：DJNZR6，DL2 DJNZR5，DL1RET(2)ORG0000HLJMP MAINORG0003HLJMP LK1ORG 0300HMAIN: MOVDPTR，#7FFFH；8255A初始化，方式0MOVA，#98H；PC3~PC0輸出方式，PC7~PC4輸入方式 MOVX@DPTR，A…LK1： ACALLDL6ms ；延時12ms ACALLDL6ms ACALLKS1 JNZ LK2 AJMPKNDLK2： MOVR2，#FEH；掃描模式→R2〔按列逐列掃描〕 MOVR4，#00H；R4為列計數(shù)器LK4： MOVDPTR，#7FFEH；掃描模式→8255A的PC口 MOVA，R2 MOVX@DPTR，A MOVXA，@DPTR；讀8255A的PC口 JBACC.7，LONE；轉(zhuǎn)判1行，ACC.7=1，說明0行無鍵閉合 MOVA，#00H；0行有鍵閉合，首鍵號0→A AJMPLKPLONE： JBACC.6，LTWO；轉(zhuǎn)判2行 MOVA，#04H；1行有鍵閉合，首鍵號4→A AJMPLKPLTWO： JBACC.5，LTHR；轉(zhuǎn)判3行 MOVA，#08H；2行有鍵閉合，首鍵號8→A AJMPLKPLTHR： JBACC.4，NEXT；轉(zhuǎn)判下一列， MOVA，#0CH；3行有鍵閉合，首鍵號12→ALKP： ADDA，R4；求鍵號=列號+行首鍵號 PUSHACC ；鍵號進(jìn)棧保護(hù)LK3： ACALLDL6ms；判斷鍵釋放否 ACALLKS1 JNZLK3；A=0，說明鍵釋放 POPACC；鍵號→A CJNEA，#09H，COM； AJMPDIGPRO；等于9，轉(zhuǎn)數(shù)字鍵處理COM： JNCFUNPRO ；大于9，轉(zhuǎn)功能鍵處理 AJMPDIGPRO ；小于9，轉(zhuǎn)數(shù)字鍵處理 RETNEXT： INCR4；列計數(shù)器加1 MOVA，R2；判斷是否掃描到最后一列 JNBACC.3，KND；假設(shè)ACC.3=0，說明已經(jīng)到最后一列 RLA；掃描模式左移一位，準(zhǔn)備掃描下一列MOVR2，A AJMPLK4KND： RETIKS1： MOVDPTR，##7FFEH；全“0”→掃描口PC口 MOVA，#00H MOVX@DPTR，AMOVXA，@DPTR；讀PC7~PC4狀態(tài) CPLAANLA，#0F0H RETDL6ms：MOVR5，#0CHDL1：MOVR6，#0FFHDL2：DJNZR6，DL2DJNZR5，DL1RET(3)設(shè)計思路：設(shè)置一個標(biāo)志模型單元，比方20H單元，令20H.3、20H.2、20H.1和20H.0分別為四位數(shù)據(jù)的標(biāo)志位，如果該位為0，且不顯示，那么對應(yīng)的標(biāo)志位置1，在取數(shù)據(jù)前將該單元清0。從高位即(DATA+3)單元開始取數(shù)據(jù)。在取一位數(shù)據(jù)時，先判斷是否為0，假設(shè)不為0那么顯示，并取下一位數(shù)據(jù)；假設(shè)為0，判讀其是否是最低位，假設(shè)為最低位那么顯示，否那么檢查其高位的標(biāo)志位是否為1，如果為1，說明其高位為0，那么本位也不顯示，并將其標(biāo)志位置1，然后取下一位數(shù)據(jù)。(4)利用公式其中，，，代入上式得在編程時，可以調(diào)用浮點數(shù)乘法和加法子程序來實現(xiàn)。(5) 設(shè)正常參數(shù)存放在30H單元，采樣值存放在SAMP單元。ORG 8000H ALARM: MOV DPTR,#SAMP ；采樣值存放地址→DPTR MOVX A,@DPTR ；取采樣值 ALARM0: CJNE A,30H,AA ；不相等，那么聲光報警MOV A,02H ;相等，那么綠燈亮 MOV P1,A RETAA: MOV A,#81H MOV P1,A RET5．計算題(1)思路：梯度爐溫度變化與溫度變送器輸出呈線性關(guān)系，故可以線性參數(shù)標(biāo)度變換。但由于0℃對應(yīng)的不是00H，所以應(yīng)選擇，即0℃(1V)所對應(yīng)的數(shù)字量。1V電壓所對應(yīng)的數(shù)字量為，其變?yōu)槭M(jìn)制數(shù)為33H，所以℃(2)，，，，℃第4章1．填空題(1)單位圓內(nèi)，圓上或圓外，不穩(wěn)定(2)單位圓圓周，單位圓內(nèi)，單位圓外(3)虛軸，左半平面，右半平面(4)采樣周期，差2．選擇題(1)C(2)B(3)B3．簡答題(1)閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)的全部極點〔特征方程的根〕必須在Z平面中的單位圓內(nèi)，即(i=1,2,...,N)(2)與控制系統(tǒng)本身特性有關(guān)，又與參考輸入形式有關(guān)4．計算題(1)1)2)3)G(z)=(2)(3)(4)1〕系統(tǒng)不穩(wěn)定，不穩(wěn)定極點個數(shù)為：22〕系統(tǒng)不穩(wěn)定，不穩(wěn)定極點個數(shù)為：13〕系統(tǒng)穩(wěn)定4〕系統(tǒng)穩(wěn)定5〕系統(tǒng)不穩(wěn)定，不穩(wěn)定極點個數(shù)為：25．設(shè)計題〔1〕1〕系統(tǒng)穩(wěn)定2〕〔2〕T=1s時當(dāng)減小采樣周期T，為使系統(tǒng)工作盡可能接近于相應(yīng)的連續(xù)系統(tǒng)，那么增益K的取值范圍加大了?！?〕〔4〕系統(tǒng)不穩(wěn)定，〔5〕〔6〕從上述數(shù)據(jù)可以看出，系統(tǒng)在單位階躍函數(shù)作用下的過渡過程具有衰減震蕩的形式，故系統(tǒng)是穩(wěn)定的?！?〕輸入為單位階躍時，單位速度函數(shù)輸入時，單位加速度輸入時，〔8〕0〔9〕1〔10〕此題1〕系統(tǒng)穩(wěn)定2〕3〕，第5章1．選擇題(1)C(2)A(3)D(4)A(5)A2．簡答題(1)比例控制能提高系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)速度，迅速反響誤差，從而減小誤差，但比例控制不能消除穩(wěn)態(tài)誤差，的加大，會引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定；積分控制的作用是消除穩(wěn)態(tài)誤差，因為只要系統(tǒng)存在誤差，積分作用就不斷地積累，輸出控制量以消除誤差，直到偏差為零，積分作用才停止，但積分作用太強(qiáng)會使系統(tǒng)超調(diào)量加大，甚至使系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩；微分控制與偏差的變化率有關(guān)，它可以減小超調(diào)量，克服振蕩，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高，同時加快系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)速度，減小調(diào)整時間，從而改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。(2)被控對象的特性、擾動信號周期、控制的回路數(shù)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的響應(yīng)速度、控制算法的類型、給定值的變化頻率、A/D、D/A轉(zhuǎn)換器的性能。(3)從香農(nóng)采樣定理可知，只有當(dāng)采樣頻率時，才能使采樣信號不失真地復(fù)現(xiàn)原來的信號。從理論上講，采樣頻率越高，失真越小。但從控制器本身而言，大都依靠偏差信號E〔k〕進(jìn)行調(diào)節(jié)計算。當(dāng)采樣周期T太小時，偏差信號E〔k〕也會過小，此時計算機(jī)將會失去調(diào)節(jié)作用。采樣周期T過長又會引起誤差。因此，選擇采樣周期T時，必須綜合考慮。(4)普通PID算法是在整個控制期間，比例、積分和微分系數(shù)為恒定不變的；積分別離PID算法是設(shè)置一個積分別離閾值β，當(dāng)時，采用PID控制，以便于消除靜差，提高控制精度；當(dāng)時，采用PD控制，以使超調(diào)量大幅度降低；變速積分PID是設(shè)法改變積分項的累加速度，使其與偏差的大小相對應(yīng)。偏差越大，積分速度越慢；反之，偏差越小時，積分速度越快。(5)略3．計算題(1)解：由解得：，，又因為T=0.2s，所以所以位置型PID算法輸出表達(dá)式為：增量型PID算法輸出表達(dá)式為：(2)，，，第6章1．填空題(1)廣義脈沖傳遞函數(shù)單位圓內(nèi)的非零零點(2〕直接數(shù)字控制，純滯后，調(diào)節(jié)時間，超調(diào)量(3〕2．選擇題(1)D(2)A(3)D(4)D(5)B3．簡答題(1)不允許。離散系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)的全部極點在Z平面的單位圓內(nèi)?！?〕直接根據(jù)離散系統(tǒng)理論來設(shè)計數(shù)字控制器的方法稱為系統(tǒng)的直接數(shù)字化設(shè)計。不是。〔3〕設(shè)計一個數(shù)字調(diào)節(jié)器，使系統(tǒng)到達(dá)穩(wěn)定時所需要的采樣周期最少，而且系統(tǒng)在采樣點的輸出值能準(zhǔn)確地跟蹤輸入信號，不存在靜差。在各種使系統(tǒng)在有限拍內(nèi)到達(dá)穩(wěn)態(tài)的設(shè)計中，系統(tǒng)準(zhǔn)確跟蹤輸入信號所需的采樣周期數(shù)最少。數(shù)字控制器必須在物理上可實現(xiàn)。閉環(huán)系統(tǒng)必須是穩(wěn)定的。1)考慮不同類型輸入，選擇滿足最少拍的的形式；2)考慮D(z)可實現(xiàn)性，Φ(z)應(yīng)包含z-r因子和G(z)中|zi|≥1(不包括z＝1點)的零點；3)考慮系統(tǒng)穩(wěn)定性，應(yīng)把G(z)中的不穩(wěn)定極點|pi|≥1(不包括z＝1點)作為自己的零點。局限性:1)系統(tǒng)的適應(yīng)性差。改良方法：引入加權(quán)因子。2)在采樣點之間存在紋波，增加了功率損耗和機(jī)械磨損。改良方法：無紋波設(shè)計?！?〕無單位圓上或單位圓外零極點，無純滯后環(huán)節(jié)的屢次方〔即冪次≧2〕。〔5〕假設(shè)廣義對象中有極點存在，那么應(yīng)用或的相同零點來抵消。但用來抵消的零點是不可靠的，因為中的參數(shù)由于計算上的誤差或漂移會造成抵消不完全的情況，這將有可能引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定，所以，的不穩(wěn)定極點通常由來抵消。給增加零點的后果是延遲了系統(tǒng)消除偏差的時間。中出現(xiàn)的單位圓上(或圓外)的零點，那么既不能用中的極點來抵消，因為已選定為的多項式，沒有極點，也不能用增加中的極點來抵消，因為不允許有不穩(wěn)定極點，這樣會導(dǎo)致數(shù)字控制器的不穩(wěn)定?！?〕第一步：根據(jù)被控對象的數(shù)學(xué)模型求出廣義對象的脈沖傳遞函數(shù)G(z)；第二步：根據(jù)輸入信號類型，查表6-1確定誤差脈沖傳遞函數(shù)We(z)；第三步：將G(z)、We(z)帶入，進(jìn)行Z變換運(yùn)算，即可求出數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)D(z)；第四步：用U(z)判斷所設(shè)計的D(z)是否是最小拍無波數(shù)字控制系統(tǒng)；第五步：根據(jù)結(jié)果，求出輸出序列及其響應(yīng)曲線等。〔7〕純滯后慣性系統(tǒng)，因允許它存在適當(dāng)?shù)某{(diào)量，當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置不適合或不匹配時，可能使數(shù)字控制器輸出接近1/2采樣頻率的大幅度上下擺動的序列，這種現(xiàn)象稱為振鈴現(xiàn)象。振鈴現(xiàn)象產(chǎn)生的根源在于Q(z)中z=-1附近有極點所致。由書中表6-2可以看出，極點z=-1時最嚴(yán)重，在單位圓中離z=-1越遠(yuǎn)，振鈴現(xiàn)象就越弱。在單位圓內(nèi)右半平面有極點時，那么會減輕振鈴現(xiàn)象，而在單位圓內(nèi)右半平面有零點時，會加劇振鈴現(xiàn)象。〔8〕大林提出一種消除振鈴現(xiàn)象的方法，即先找出造成振鈴現(xiàn)象的極點的因子，令其z=1，這樣便消除了這個極點?！?〕直接程序設(shè)計法的優(yōu)點是，除了時涉及的一項外，其余各項都可在采用前全部計算出來，因而可大大減少計算機(jī)延時，提高系統(tǒng)的動態(tài)性能。串行法和并行法在高階數(shù)字控制器設(shè)計時，可以簡化程序設(shè)計，只要審計出一階或二階的子程序，通過反復(fù)調(diào)用子程序即可實現(xiàn)。這樣設(shè)計的程序占用內(nèi)存量少，容易讀，且調(diào)試方便。在串行和并行法程序設(shè)計中，需要將高階函數(shù)分解成一階或二階的環(huán)節(jié)，這樣的分解并不是在任何情況下都可以進(jìn)行的。此時假設(shè)采用直接程序設(shè)計法那么優(yōu)越性更大4．計算題〔1〕〔2〕〔3〕5．設(shè)計題〔1〕〔2〕由上述討論可見，按某種典型輸入設(shè)計的最少拍系統(tǒng)，當(dāng)輸入形式改變時，系統(tǒng)性能變壞，輸出響應(yīng)不一定理想。說明最少拍系統(tǒng)對輸入信號的變化適應(yīng)性較差?！?〕c(0)=0，c(T)=0，c(2T)=2,c(3T)=3,c(4T)=4.......經(jīng)過2拍后，輸出波形圖C(kT)如下列圖所示?！?〕〔5〕答案見書中【例6.8】。假設(shè)此題改為單位速度輸入，那么控制器輸出u(kT)系統(tǒng)輸出c(kT)〔6〕控制器輸出波形系統(tǒng)輸出波形〔7〕控制器的輸出為①經(jīng)過兩拍之后，輸出量系統(tǒng)輸出量經(jīng)過兩拍后，輸出量②系統(tǒng)輸出量：當(dāng)參數(shù)變化時，系統(tǒng)的性能變壞，輸出的響應(yīng)不理想，說明最少拍系統(tǒng)對被控對象模型參數(shù)的變化適應(yīng)性較差?！?〕此題的被控對象傳遞函數(shù)改為(9)程序略。第7章1．填空題(1)空間感應(yīng)的干擾，過程通道的干擾，電源系統(tǒng)的干擾，地電位波動的干擾，反射波的干擾(2)直接耦合方式，公共阻抗耦合方式，電容耦合方式，電磁感應(yīng)耦合方式，輻射耦合方式，漏電耦合方式(3)指令冗余技術(shù)，軟件陷阱技術(shù)，區(qū)分上電方式，系統(tǒng)的復(fù)位處理，Watchdog技術(shù)(4)交流地，系統(tǒng)地，平安地，數(shù)字地，模擬地(5)光電隔離，繼電器隔離，變壓器隔離，采用雙絞線作信號線2．選擇題(1)C(2)D(3)A(4)D(5)D3．簡答題(1)常用的硬件抗干擾措施有光電隔離、繼電器隔離、變壓器隔離、采用雙絞線作信號線、屏蔽RAM數(shù)據(jù)掉電保護(hù)等。(2)常用的軟件抗干擾措施有指令冗余技術(shù)，軟件陷阱技術(shù)，區(qū)分上電方式，系統(tǒng)的復(fù)位處理，Watchdog技術(shù)等。(3)光電耦合器是由發(fā)光二極管和光敏三極管封裝在一個管殼內(nèi)，以光為媒介傳輸信號的器件，其輸入和輸出在電氣上是隔離的，所以抗干擾能力很強(qiáng)。不能共用電源，保證計算機(jī)與現(xiàn)場僅有光的聯(lián)系，切斷干擾通路，也防止形成地環(huán)流。(4)所謂軟件陷阱，就是當(dāng)PC失控，造成程序“亂飛”而進(jìn)入非程序區(qū)時，在非程序區(qū)設(shè)置一些攔截程序，將失控的程序引至復(fù)位入口地址0000H或處理錯誤程序的入口地址ERR，在此處將程序轉(zhuǎn)向?qū)ｉT對程序出錯進(jìn)行處理的程序，使程序納入正軌。軟件陷阱一般在未使用的中斷向量區(qū)、未使用的EPROM空間、表格、運(yùn)行程序區(qū)，另外在進(jìn)行RAM的數(shù)據(jù)讀寫之前，測試RAM讀寫通道的暢通性，可以通過編寫陷阱實現(xiàn)。(5)所謂指令冗余技術(shù)是指在程序的關(guān)鍵地方人為地參加一些單字節(jié)指令NOP，或?qū)⒂行巫止?jié)指令重寫，當(dāng)程序“跑飛”到某條單字節(jié)指令上，就不會發(fā)生將操作數(shù)當(dāng)作指令來執(zhí)行的錯誤，使程序迅速納入正軌。常用的指令冗余技術(shù)有兩種：NOP指令的使用和重要指令冗余。4．設(shè)計題(1)ORG0000HAJMP STARTSTART: MOV A,SPCJNE A,＃07H,LOOP ;SP不為07H那么轉(zhuǎn)移LJMP START0 ;轉(zhuǎn)向系統(tǒng)初始化入口LOOP: LJMP ERR ;轉(zhuǎn)向出錯程序處理(2)ORG 0000HAJMP STARTSTART: MOV A,50HCJNE A,#55H,LOOP ;50H中不為55H那么轉(zhuǎn)MOV A,51HCJNE A,#0AAH,LOOP ;51H中不為AAH那么轉(zhuǎn)LJMP ERR ;轉(zhuǎn)向出錯處理程序LOOP: MOV 50H,#55HMOV 51H,#0AAHLJMP START0 ;轉(zhuǎn)向系統(tǒng)初始化入口(3)MOV R7,#3 ;R7為計數(shù)器MOV DPTR,#0DF00H ;輸出端口地址DF00HAGAIN: MOV A,#80HMOVX @DPTR,A ;閉合接點LCALL DELAY20msMOVX A,@DPTR ;輸入端口地址DF00HJB ACC.7,NEXT ;檢測狀態(tài)MOV A,#00HMOVX @DPTR,A ;釋放接點LCALL DELAY5msDJNZ R7,AGAINLJMP ERROR ;轉(zhuǎn)故障處理NEXT:第8章1．填空題(1)平安可靠(2)備份工作方式，主從工作方式，雙工工作方式，分級分布式控制方式(3)定時事件，隨機(jī)事件(4)系統(tǒng)軟件，應(yīng)用軟件(5)實時性，針對性，靈活性和通用性，可靠性 2．選擇題(1)D(2)C(3)D(4)A(5)B3．簡答題(1)平安可靠，操作維護(hù)方便，實時性強(qiáng)，通用性好、便于擴(kuò)充，經(jīng)濟(jì)效益高(2)選擇控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和類型，選擇檢測元器件，選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)，選擇輸入/輸出通道及外圍設(shè)備，可靠性設(shè)計，分配硬件和軟件的功能(3)①輸送源程序到存儲器，或者通過面板操作來監(jiān)視程序執(zhí)行情況；②打印、顯示中間結(jié)果或最終結(jié)果；③根據(jù)工藝要求，修改一些檢測點和控制點的參數(shù)及給定值；④設(shè)置報警狀態(tài)，選擇工作方式以及控制回路等；⑤完成系統(tǒng)控制的各種狀態(tài)切換；⑥完成手動—自動無擾動切換；⑦完成各種畫面顯示。