微型計算機控制技術答案詳解

習題一

b微型計算機控制系統(tǒng)的硬件由哪幾部分構成？各部分的作用是什么？

答：CPU,接口電路及外部設備構成。

CPU,這是微型計算機控制系統(tǒng)的關鍵，通過接口它可以向系統(tǒng)的各個部分發(fā)出多種命

令，同步對被控對象的被控參數(shù)進行實時檢測及處理。

接口甩路，微機和生產(chǎn)對象之間進行信息互換H勺橋梁和紐帶。

外部設備：這是實現(xiàn)微機和外界進行信息互換的設答

2,微型計算機控制系統(tǒng)軟件有什么作用？說出各部分軟件的作用。

答：軟件是指可以完畢多種功能的計算機程序日勺總和。整個計算機系統(tǒng)日勺動作，都是在軟件

的指揮下協(xié)調(diào)進行的，因此說軟件是微機系統(tǒng)日勺中樞神經(jīng)。就功能來分，軟件可分為系統(tǒng)軟

件、應用軟件

1）系統(tǒng)軟件：它是由計算機設計者提供日勺專門用來使用和管理計算機R勺程序。對顧客來

說，系統(tǒng)軟件只是作為開發(fā)應用軟件口勺工具，是不需要自己設計的。

2）應用軟件:它是面向顧客自身的程序，即指由顧客根據(jù)要處理的實際問題而編寫的多

種程序。

3,常用工業(yè)控制機有幾種？它們各有什么用途？

4,操作指導、DDC和SCC系統(tǒng)工作原理怎樣？它們之間有何區(qū)別和聯(lián)絡？

答：（1）操作指導控制系統(tǒng)：在操作指導控制系統(tǒng)中，計算機時輸出不直接作用于生產(chǎn)對象,

屬于開環(huán)控制構造。計算機根據(jù)數(shù)學模型、控制算法對檢測到的生產(chǎn)過程參數(shù)進行處理，計

算出各控制量應有的較合適或最優(yōu)口勺數(shù)值，供操作員參照，這時計算機就起到了操作指導的

作用。

(2)直接數(shù)字控制系統(tǒng)(DDC系統(tǒng))：DDC(DirectDigiulControl)系統(tǒng)就是通過檢測元件對

一種或多種被控參數(shù)進行巡回檢測，經(jīng)輸入通道送給微機，微機將檢測成果與設定值進行比

較，再進行控制運算，然后通過輸出通道控制執(zhí)行機構，使系統(tǒng)的被控參數(shù)到達預定的規(guī)定。

DDC系統(tǒng)是閉環(huán)系統(tǒng)，是微機在工業(yè)生產(chǎn)過程中最普遍的一種應用形式。

(3)計算機監(jiān)督控制系統(tǒng)(SCC系統(tǒng))：SCC(SupenisoryComputerConlrol)系統(tǒng)比DDC系

統(tǒng)更靠近生產(chǎn)變化的實際狀況，由于在DDC系統(tǒng)中計算機只是替代模擬調(diào)整器進行控制，

系統(tǒng)不能運行在最佳狀態(tài)，而SCC系統(tǒng)不僅可以進行給定值控制，并且還可以進行次序控

制、最優(yōu)控制以及自適應控制等SCC是操作指導控制系統(tǒng)和DDC系統(tǒng)日勺綜合與發(fā)展。

5,闡明嵌入式系統(tǒng)與一般微型計算機擴展系統(tǒng)的區(qū)別。

答：嵌入式計算機一般沒有原則日勺硬件配置。嵌入式系統(tǒng)可采用多種類型的處理器和處理器

構造。軟硬件協(xié)同設計采用統(tǒng)一R勺工具描述，可合理劃分系統(tǒng)軟硬件，分派系統(tǒng)功能，在性

能、成本、功耗等方面進行權衡折衷，獲取更優(yōu)化口勺設計。嵌入式系統(tǒng)多為低功耗系統(tǒng)。簡

樸地說，就是嵌入式系統(tǒng)和微型計算機的擴展原則不大同樣。

6,PLC控制系統(tǒng)有什么特點？

答：(1)可靠性高。由于PLC大都采用單片微型計算機，因而集成度高，再加上對應的保

護電路及自診斷功能，因而提高了系統(tǒng)的可靠性。

（2）編程輕易。PLC的編程多采用繼電器控制梯形圖及命令語句，其數(shù)量比微型機指

令要少得多，除中、高檔PLC外，一般口勺小型PLC只有16條左右。由于梯形圖形象而簡

樸，因而編程輕易掌握、使用以便，甚至不需要計算機專門知識，就可進行編程。

（3）組合靈活。由于PLC采用積木式構造，顧客只需要簡樸地組合，便可靈活地變化

控制系統(tǒng)的功能和規(guī)模，因此，可合用于任何控制系統(tǒng)。

（4）輸入/輸出功能模塊齊全。PLC的最大長處之一，是針對不一樣的現(xiàn)場信號，均有

對應的模塊可與工業(yè)現(xiàn)場的器件直接連接，并通過總線與CPU主板連接。

（5）安裝以便。與計算機系統(tǒng)相比，PLC的安裝既不需要專門的機房，也不需要嚴格

的屏蔽。使用時只需把檢測器件與執(zhí)行機構和PLC日勺UO接口端子連接無誤，便可正常工

作。

（6）運行速度快。由于PLC的控制是由程序控制執(zhí)行的，因而不管其可靠性還是運行

速度，都是繼電器邏輯控制無法相比口勺。

7,微型計算機控制系統(tǒng)與模擬控制系統(tǒng)相比有什么特點？

答：1）構造上。模擬和數(shù)字部件的混合系統(tǒng)。

2）具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計。即模擬調(diào)整規(guī)律離散化設計法和直接設計法。

4）便于實現(xiàn)復雜的控制具有很大的靈活性和適應性。

5）可實現(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)？它有什么特點？

答：現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS的關鍵是現(xiàn)場總線

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)

①是一種數(shù)字通信協(xié)議，是連接智能現(xiàn)場設備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、全分散、雙向傳播、

多分支構造的通信網(wǎng)絡。

②是控制技術、儀表工業(yè)技術和計算機網(wǎng)絡技術三者n勺結合。

③具有現(xiàn)場通信網(wǎng)絡、現(xiàn)場設備互連、互操作性、分散的功能模塊、通信線供電、開放式

互連網(wǎng)絡等技術特點。

④保證控制系統(tǒng)可以適應目前工業(yè)界對數(shù)字通信和自動控制的需求，且使其與Internet網(wǎng)

互連構成不?樣層次的復雜網(wǎng)絡成為也許。代表了工業(yè)控制體系構造發(fā)展日勺?種方向。

9,未來控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢是什么？

答：1）大力推廣應用成熟的光選技術

2）大力研究和發(fā)展智能控制條

3）族人灰系統(tǒng)的應用將愈加深入

10,為何說嵌入式微控制器是智能化儀器和中、小型控制系統(tǒng)中應用最多的一種微型計算

機？

答:送人式微控制我又稱單片機。

1）為適應不一樣口勺應用需求，一種條列W、J單片機具有多種衍生產(chǎn)品，每種衍生產(chǎn)品H勺處

理器內(nèi)核都是同樣H勺，不一樣由J是存儲器和外設的配置及封裝。

2）和嵌入式微處理器佝比，微粒制黑的景火特點是單片化，體積小，功耗和成本低，可

泉性禹。

3）微控制器是目前■陵八式條統(tǒng)工業(yè)I向主流。

11、什么叫嵌入式系統(tǒng)？嵌入式系統(tǒng)與一般的I工業(yè)控制系統(tǒng)有什么區(qū)別？

答：嵌入式系統(tǒng)：以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、適應應用系統(tǒng)對

功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格規(guī)定的專用計算機系統(tǒng)。

12、什么是物聯(lián)網(wǎng)？為何說“物聯(lián)網(wǎng)給微型計算機控制技術”帶來新的、更大的應用空間？

答：物聯(lián)網(wǎng)=a聯(lián)網(wǎng)+傳感器

該系統(tǒng)通過射頻自動識別（RFID）、紅外感應器、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備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行

信息互換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的?種網(wǎng)絡。實際上它也是

一種微型計算機控制系統(tǒng)，只不過愈加龐大而已。

13、物聯(lián)網(wǎng)終端由幾部分構成？各部分的作用是什么？

答：揚藤網(wǎng)絡曙重要由外閨接。模塊.關健處理模塊.網(wǎng)絡通信橫塊及電源管理慢塊構成。

通過外圍感知接。與傳感設備連接，如RFID讀卡器，紅外威皮舞，環(huán)境傳感春等，將

這些傳感設備II勺救據(jù)此行讀取并通過中央處理模塊處理后，按照網(wǎng)絡協(xié)議，通過外部通訊接

。，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？在微機控制系統(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.FPGA的特點

（1）采用FPGA設計ASIC電路，顧客不需要投片生產(chǎn)，就能得到合用的）芯片。

（2）FPGA可做其他全定制或半定制ASIC電路的中試樣片。

（3）FPGA內(nèi)部有豐富日勺觸發(fā)器和I/O引腳。

（4）FPGA是ASIC電路中設計周期最短、開發(fā)費用最低、風險最小的器件之一c

（5）FPGA采用高速CHMOS工藝，功耗低，可以與CMOS、TTL電平兼容。

可以說，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。

習題二

1.采樣有幾種措施？闡明它們之間的區(qū)別？

2.采樣周期愈小愈好嗎？為何？

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：假如數(shù)字序列長度一定，則只能處理很短的時間歷程，也許產(chǎn)生較大

的誤差。

3.簡述多路開關的工作原理。

4.多路開關怎樣擴展？試用兩個CD4097擴展成一種雙16路輸入和雙2路輸出系統(tǒng)，并闡

明其工作原理。

5.試用CD4051設計一種32路模擬多路開關，規(guī)定畫出電路圖并闡明其工作原理。

6.采樣?保持器有什么作用？試闡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H勺作用：A/D轉(zhuǎn)換器完畢一次A/D轉(zhuǎn)換總需要一定的J時間。在進行A；D轉(zhuǎn)

換時間內(nèi)，但愿輸入信號不再變化，以免導致轉(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H勺精度有很大影響。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，輸出對輸入信號時跟隨特性好，但在保持狀態(tài)時放電時間常

數(shù)也小，即保持電容放電決，故保持性能差；反之，保持電容值大，保持性能好，但跟隨特

性差。

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，為何？

答：不是，對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，在容許的A/D轉(zhuǎn)換精度內(nèi)，就不必再選用采樣保持器。

8.采樣頻率的高下對數(shù)字控制系統(tǒng)有什么影響？試舉工業(yè)控制實例加以闡明。

采樣頻率高下對數(shù)字控制系統(tǒng)有些影響，采樣頻率高,則對數(shù)據(jù)采集的精確性增長,但采樣

頻率高,會過多H勺占用CPUH勺時間和內(nèi)存資源,采樣頻率高,對采集R勺數(shù)據(jù)要進行實時分

析和處理,CPU大部分葉間用在數(shù)據(jù)采集分析處理上,影響了作其他事的時間。采樣頻率

要低,就有也許遺漏該采案的數(shù)據(jù)沒采到，數(shù)據(jù)實時分析就有也許不對臥J。

9.A/D和D/A轉(zhuǎn)換器在微型計算機控制系統(tǒng)中有什么作用？

10.A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換原理有幾種？它們各有什么特點和用途？

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

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：電路構造簡樸，性能穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強，轉(zhuǎn)換速度徨低，

用在低速系統(tǒng)：V-F變換型：調(diào)頻信號具有很強的抗干擾能力，低速，用于遙測、遙控系統(tǒng)

中。

11.試闡明逐次迫近型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換原理。

從高位到低位逐位試探比較,仿佛用天平稱物體,從重到輕逐層增減詼碼進行試探。逐次迫

近法轉(zhuǎn)換過程是:初始化時將逐次迫近寄存器各位清零；轉(zhuǎn)換開始時,先將逐次迫近寄存器

最高位置1,送入轉(zhuǎn)㈱器,經(jīng)。Z4轉(zhuǎn)換后生成時模擬量送入比較器,稱為%,與送

入比較器的待轉(zhuǎn)換的模擬量M進行比較,若該位1被保留,否則被清除。然后再

置逐次迫近寄存器次高位為I,將寄存器中新的數(shù)字量送D/A轉(zhuǎn)換謂,輸出的Y。再與

Vi比較，若Vo<Vi,該位1被保留,否則被清除。反復此過程,直至迫近寄存器最低位。轉(zhuǎn)

換結束后,將逐次迫近寄存器中的數(shù)字量送入緩沖寄存器,得到數(shù)字量的輸出。逐次迫近甘勺

操作過程是在一種控制電路的控制下進行的。

12.為何高于8位的D/A轉(zhuǎn)換器與8位的微型計算機計算機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不一樣？

答：原因：數(shù)據(jù)要分兩次或三次輸入，雙緩沖構造防止了產(chǎn)生虛假H勺模擬量輸出值。重要區(qū)

別是AD667的第一級由3個4位寄存器構成。

13.串行A/D轉(zhuǎn)換器有什么特點？

24.用8位DAC芯片構成雙極性電壓輸出電路，其參照電壓為-5V?+5V,求對應如下偏

移碼的輸出電壓：

(1)10000000；(2)01000000；(3)11111111；(4)00000001；(5)01111111；(6)lllllllOo

答：解：VOUT1=-VREF.

VOUT2RVREF+2VOUT1)

(2)VOUT1=-VREF.=?1.25V?+1.25V

VOUT2=-(VREF+2VOUT1)=-2.5V?+2.5V

(6)VOUT1=-VREF.=496?+4.96V

VOUT2=-（VREF+2VOUT1）=-4.92V?+4.92V

25.DAC0832與CPU有幾種連接方式？它們在硬件接口及軟件程序設計方面有何不一樣？

26.試用DAC0832設計一種單緩沖的D/A轉(zhuǎn)換器，規(guī)定畫出接口電路圖，并編寫出程序。

27.試用8255A的B口和DAC0832設計一種8位D/A轉(zhuǎn)換接口電路,并編寫出程序（設8255A

的地址為8000H?8003H）。

28.設12位D/A轉(zhuǎn)換器DAC1210與8031接口電路連接，如圖2.42所示。

（1）闡明電路控制原理。

（2）設數(shù)據(jù)寄存在DABUFF為首地址的持續(xù)兩個存儲單元中，試編寫一完畢D/A轉(zhuǎn)換的

程序。

P0.7

POO

AGND

DI4

Dli

DI>▽

Dli

DluCS

WR

WRtDGND

Wfb

8031

&

--------------M-4-R

G2A

P2.7G2B注出奧I,寫高8位數(shù)據(jù)

P2.6CBiB>0,只寫低4位數(shù)據(jù)

P2.5

P24-Yi

P2.3

74LSI38

P2.2

圖2.4212位D/A轉(zhuǎn)換器DAC12108031的接U

29.試用DAC0832芯片設計一種可以輸出頻率為50Hz的脈沖波電路及程序。

30.試用13題的I電路設計出能產(chǎn)生三角波、梯形波和鋸齒波的程序。

31.A/D轉(zhuǎn)換器的結束信號（設為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計上有什么特點？

32.設某12位A/D轉(zhuǎn)換器的輸入電壓為。?+5V,求出當輸入模擬量為下列值時輸出的數(shù)字

量：

(1)1.25V；(2)2V；(3)2.5V；(4)3.75V；(5)4V；(6)5V。

VREF(+)-VREF(-)5

量化單位:

q=r―跡

喘5=V數(shù)字量、?12V

125

O;上?二1024即0100000000008=400”

（1）q

。二3江75二3072即1100000000008=C00H

（4）q

33.某A/D轉(zhuǎn)換電路如圖2.43所示。

（1）試寫出A/D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

圖2.43A/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.設被測溫度變化范圍為0℃?1200℃,假如規(guī)定誤差不超過0.4℃,應選用辨別率為

多少位的JA/D轉(zhuǎn)換器（設ADC的辨別率和精度同樣）。

答：嗎2=30002”〉=3000,所以〃的值為12,應該選擇分辨率為12位的出。

0.4~

36.高于8位的A/D轉(zhuǎn)換器與8位I/O的微型計算機及16位I/O的微型計算機接口有什

么區(qū)別？試以A/D574A/D轉(zhuǎn)換器為例加以闡明。

37.試編寫完畢圖2-29所示的串行A/D轉(zhuǎn)換程序。

習題三

1,鍵盤為何要防止抖動？在計算機控制系統(tǒng)中怎樣實現(xiàn)防抖？

答：由于機械觸點的彈性振動，按鍵在按下時不會立即穩(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U勺瞬間均會出現(xiàn)一連串口勺抖動，這稱為按鍵U勺抖動干擾。

按鍵的抖動會導致按一次誕產(chǎn)生的開關狀態(tài)被CPU誤讀幾次。為了使CPU能對的地讀取按

鍵狀態(tài)，必須在按鍵閉合或斷開時，消除產(chǎn)生日勺前沿或后沿抖動。去抖動日勺措施有硬件措

施和軟件措施兩種。硬件措施是設計一種濾波延時電路或單穩(wěn)態(tài)電路等硬件電路來避開按鍵

日勺抖動時間。軟件措施是指編制一段時間不小于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)，假如該鍵仍保持閉合

狀態(tài)電平，則確認為該鍵已穩(wěn)定按下，否則無鍵按下，從而消除了抖動口勺影響。

2,在工業(yè)過程控制中，鍵盤有幾種？它們各有什么特點和用途？

答：（1）編碼鍵盤：能自動識別按下的鍵并產(chǎn)生對應代碼，以并行/串行方式送給CPUo

使用以便，接口簡樸，響應速度快，但較貴。

(2)非編碼鍵盤：通過軟件來確定按鍵并計算鍵值。

價格廉價，因此得到了廣泛的應用。

3,試闡明非編碼鍵盤掃描措施、原理及鍵值計算措施。

答：掃描原理：一股采用軟件的措施，逐行逐列檢查鍵盤狀態(tài)，當發(fā)既有鍵按下時.，用計算

或查表的方式得到該鍵的謔值。掃描措施又分為程控掃描法、中斷掃描法和定期掃描法。鍵

值計算措施：判斷有無鍵按下，清除鍵抖動，判斷是哪一種鍵按下，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計的區(qū)別？

答：編碼鍵盤能自動識別按下的鍵并產(chǎn)生對應的代碼，以并行或串行方式發(fā)送給CPU。它

使用以便，接口簡樸，響應速度快，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、在計算機控制系統(tǒng)中，為何有時采用復用鍵？復用鍵是怎樣實現(xiàn)的I?

答：為了節(jié)省按鍵的數(shù)量，因此采用復用鍵。可以采用設置上下檔開關的措施來構成復用鍵。

6、什么叫重建？計算機怎樣處理重鍵？

答：一次按鍵產(chǎn)生多次擊健H勺效果，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束，等鍵釋放電平后再轉(zhuǎn)去執(zhí)行對應的功能。

7.LED發(fā)光二極管構成時段數(shù)碼管顯示屏，就其構造來講有哪兩種接法？不一樣接法對字

符顯示有什么影響？

答：就其構造來講有共陰極與共陽極兩種接法。共陽極數(shù)碼管區(qū))8個發(fā)光二極管的陽極連接

在一起。一般公共陽極接高電平，一般接電源，其他管腳接段驅(qū)動電路輸出端。當某段驅(qū)動

電路的輸出端為低電平時，則該端所連接的字段導通并點亮，反之對應日勺LED段碼不亮。

對「共陰極數(shù)碼管則是高電平有效低電平無效。LED數(shù)碼管顯示屏共陰極的接法是發(fā)光二

極管時陰極接地，當數(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亮。共陽極H勺接

法是發(fā)光二極管口勺陽極接高電平，當數(shù)碼管H勺筆劃發(fā)光二極管的陰極為低電平時該筆劃被點

亮。

8、多位LED顯示屏顯示措施有幾種？它們各有什么特點？

答：常用的顯示措施有兩種：一種為動態(tài)顯示，一種為靜態(tài)顯示。動態(tài)顯示運用人的視覺暫

留產(chǎn)生，長處是使用硬件少，因而價格低，線路簡樸。但占用時機時長。靜態(tài)顯示占用機時

少，顯示可靠，不過使用元件多，線路復雜。

9、無論動態(tài)顯示還是靜態(tài)顯示，均有硬件譯碼和軟件譯碼之分，這兩種譯碼措施其段、位

譯碼措施各有什么優(yōu)缺陷？

答：軟件譯碼長處是電路簡樸，但顯示速度有所下降。硬件譯碼既能節(jié)省計算機的時間并且

程序設計簡樸。

10.LCD顯示與LED顯示原理有什么不一樣？這兩種顯示措施各有什么優(yōu)缺陷？

H.在LED顯示中，硬件譯碼和軟件譯碼的主線區(qū)別是什么？怎樣實現(xiàn)？

12、薄膜式開關的I長處？怎樣與單片機進行接口？

答：色彩亮麗賞心悅目；文字闡明一目了然：形意圖案愈加使用以便；鍵體美觀清秀；透明

視窗畫龍點睛。

13、大屏幕LED顯示設計措施有幾種？怎樣與單片機進行接口？

14、遙控鍵盤有什么長處?

15、遙控鍵盤的分類有幾種？簡要闡明各自的設計措施,

27.試用8255A的C口設計一種4X4=16的鍵陣列，其中。?9為數(shù)字鍵，A?F為功能鍵，

采用查詢方式，設計一接口電路，并編寫鍵掃描程序。

28.在題27中，假如規(guī)定A?F各功能鍵均為雙功能鍵，則其硬件、軟件應怎樣設計？

29.在圖3.13中，假如采用中斷方式處理，闡明其接口電路及程序設計與查詢措施有什么

不一樣？

30.某顯示電路如圖3.37所示，試回答問題：

(1)闡明圖中數(shù)碼管應選用哪一種類型的數(shù)碼管？

(2)該電路屬于哪一種顯示措施？

(3)圖中74LS47的作用是什么？

(4)設Yl,Y2的地址分別為60H和63H,要顯示的數(shù)據(jù)分別寄存在DATABUF1和

DATABUF2兩個內(nèi)存單元中，試設計出完整接口電路并編寫一種完畢上述顯示的子程序。

o+5V

圖3.374位顯示電路

31.運用8155,ADC0809設計一種8路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，規(guī)定如下：

（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)換成果顯示在6位LED顯示屏上，顯不措施規(guī)定靜態(tài)、軟件譯碼方式，且

第一位顯示通道號，后4位顯示采樣值（規(guī)定小數(shù)點后邊一位）。

32.33.34

習題四

1、工業(yè)控制系統(tǒng)中常用的報警方式有幾種？舉例闡明各自的應用場所？

答：聲音如電鈴、電笛發(fā)出，蜂鳴器，集成電子音樂芯片；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H勺次序、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、闡明硬件報警和軟件報警的實現(xiàn)措施，并比較其優(yōu)缺陷？

答：硬件報警：報警規(guī)定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，再與規(guī)定的上下限比

較，根據(jù)比較成果進行處理。實際上硬件報警是在軟件報警基礎上的簡化，即將警報信號

提前至傳感器那一環(huán)節(jié)，而不是需要送到計算機比較后才得出。

3、光電隔離器有什么作用？

答：將被控系統(tǒng)與微型計算機控制系統(tǒng)通過光電效應連成系統(tǒng)，實現(xiàn)控制；并且可以屏蔽電

磁干擾等某些不利原因，提高控制精度?？傊旭詈稀⒏綦x和開關的作用。

4、試闡明固態(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口勺無觸點開關。

5、試闡明固態(tài)繼電器、大功率場效應管開關及控制開關有什么區(qū)別？它們分別用在什么場

所？

6、闡明PWM調(diào)速系統(tǒng)的工作原理。

答：通過變化電機電樞電壓接通時間與通電周期的比值（即占空比）來控制電機速度。這種

措施成為PWM,在脈沖作用下，當電機通電時，速度增長；電機斷電時，速度減少。只要

按一定規(guī)律變化通斷電時旬，電機轉(zhuǎn)速即可得到控制。

7、什么是遠程報警？遠程報警的關鍵技術是什么？

18、某單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)如圖4.49所示。設每個通道的最大/最小容許值分別寄存在

MAX0-MAX7以及MINO?MIN7為地址的內(nèi)存單元中。試編寫巡回檢測程序，并將每個

通道時值與MAXi和MNi單元的內(nèi)容相比較，若不小于MAXi,則上限報警，顯示iUp；

若下限報警則顯示iD。（w）。若采樣值正常，則顯示iXXX（其中i為通道號）（設8255

的端口地址為8000?8300H）。

圖4.49數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)接口電旃

解：設8位D/A轉(zhuǎn)換器DACO832的端口地址為7FFFH（P2.7=0），頻率為50Hz即每隔20m

輸出一次脈沖波，需將數(shù)字量OOH、FFH交替輸出到DAC0832。

電路圖如下:

TOO/ADO

PO1/AD1

FO2/AD2

P03/AD3

cs麗

P04/AD4vc嚅c

TO5/AD5

FO6/AD6GND％

DG

PO7/AD7DQ

DI曲I

器

P2,IW8

衛(wèi)

P21隔VREF濫

RRFB

P2.2/A10J2力.

GND即

SP2.3/A11-

Jl

P24/AI2

3LJJi且

P2.9A13

P26/R4JL

P27/A152B3

1

-QM

2

-P1-P3Q?RXD

3P1r12H

--P31/D?

4P12

-PI3P3.2^T0

5陽麻"

-P1J1

6P1P34HDJ5

7-P1JL

-fP1P3.5m1L

8P3邈

-

P37/RD

示波器顯示如下:

DigitalOscilloscopeX

程序如程

ORG0000H

MAIN:MOVA,#00H；賦值

MOVTMOD.#()IH；采用模式1

MOVTH0,#0BIH；賦初值

MOVTLO,#OEOH

SETBTRO；啟動定期器0

LOOP:JNBTF0,$；等待中斷

CLRTFO；計數(shù)器清零

START:MOVDPTR.#7FFFH;端口地址送DPTR

MOVX@DPTR,A；送數(shù)據(jù)OOH到端口

CPLA；取反

MOVTHOJOBIH；重:新賦初值

MOVTL0,#0E0H

SJMPLOOP；循環(huán)

END

19.畫圖闡明小功率直流電機雙向控制原理，并闡明怎樣實現(xiàn)正、、滑行及剎車控制。

20.某電機控制系統(tǒng)如圖4.50所示。

闡明圖中光電隔離器4N25的作用。

闡明圖中電機控制原理。

(3)畫出電機控制程序流程圖。

(4)根據(jù)流程圖編寫出電機控制程序。

圖4.50電機控制系統(tǒng)圖

21.試畫出四相、六相步進電機正、反向通電次序圖。

22.一步進電機控制系統(tǒng)接口電路如圖4.51所示。

圖4.51步進電機接II電路

(1)完畢圖中8255A與8031的接口設計；

(2)試編寫程序，使其能實現(xiàn)下列功能：

①當S1按下時，步進電機正向單三拍旋轉(zhuǎn)2圈；

②當S2按下時，步進電機反向雙三拍旋轉(zhuǎn)1圈；

③當S3按下時，步進電機正向三相六拍旋轉(zhuǎn)20步;

④其他狀況步進電機不轉(zhuǎn)。

23.設某步進電機為A,B,C,D四相，

（1）畫出此步進電機單四拍、雙四拍以及四相八拍3種控制方式通電次序圖。

（2）設A相控制電路如圖4.52所示，其中8255A的端口地址為OFCFFH?OFFFFHc試

用8255A位

控方式寫出使步進電機A相通電的程序。

（3）若A,B,C,D四相分別用PLO?PL3控制，請在下表的空格處填上合適的數(shù)。

圖4.52步進電機接口電路

控制位

通電控制

步序DDD,DD；DD|DO

764:狀態(tài)模型

DCBA

雙四拍1

2

3

4

24.在如圖4.45所示的步進電機控制系統(tǒng)中，若使步進電機的速度為200轉(zhuǎn)每秒，試編寫出

能完畢上述任務的單三拍控制程序。

25.某三相步進電機控制電路如圖4.53所示,

（1）闡明圖中光電隔離器4N25的作用。

（2）闡明圖中RLR2,R3以及VI,V2,V3的作用。

（3）畫出三相步進電機所有多種方式通電次序圖。

（4）假設用此電機帶動一種滾動絲杠,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。

+I2V

圖4.53步進電機接II電路

習題七

1.工業(yè)控制程序構造有什么特點？

答:

2.工業(yè)控制程序常用的語言有幾種？它們分別應用在何種場所？

答：

3.數(shù)字濾波與模擬濾波相比有什么優(yōu)缺陷？

答:無需增長任何硬件設備；系統(tǒng)可靠性高；多通道共享，減少成本；對頻率很低的信號進

行濾波；使用靈活，以便，

4、常用的數(shù)字濾波措施？它們各自有什么優(yōu)缺陷？

答：1、程序判斷濾波:重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

可以處理隨機的脈沖干擾［電網(wǎng)的波動變送器的臨時故障等）；3、算術平均值濾波:算術平均

濾波重要用于對周期脈動的采樣值進行平滑加工，如壓力、流量等；4、加權平均值濾波:

加權平均值濾波適合于有冰動式干擾的場所；5、滑動平均值濾波:采用滑動平均值濾波法，

可加緊平均濾波H勺速度；6、RC低通數(shù)字濾波:變化比較慢的參數(shù)，如溫度；7、復合數(shù)字濾

波:周期性的脈動采樣值進行平滑加工，可以處理隨機口勺脈沖干擾（電網(wǎng)日勺波動變送器的臨

時故障等）。

5、在程序判斷濾波措施中，AY怎樣確定，其值越大越好嗎？

答：程序判斷濾波的措施，便是根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，確定出相鄰兩次采樣信號之間也許出現(xiàn)H勺最

大偏差AY。

最大容許誤差AYH勺選用，Y太大，多種干擾信號將“乘機而入”，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”，使計算機采樣效率變低。因此，門限值4Y

的選用是非常重要的。?殷可根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)獲得，必要時，也可由試驗得出。

6、算術濾波、加權濾波、滑動濾波的區(qū)別是什么？

答：算術濾波實際上是求取采樣值的平均值；加權濾波則是在加權的基礎上求取平均值；滑

動濾波則是每采一種新數(shù)據(jù)，計算一種新臥J平均值。

7、標度轉(zhuǎn)換在工程上有什么意義？什么狀況下使用標度轉(zhuǎn)換程序？

答：為深入顯示、記錄、打印以及報警等，必須把這些數(shù)字量轉(zhuǎn)換成不一樣FI勺單位，以便操

作人員對生產(chǎn)過程進行監(jiān)視和管理。這就是所謂H勺標度變換。工程量H勺實際值還需要通過一

次變換，為了實現(xiàn)上述變換，可把它設計成專門的工作程序，把各個不一樣的參數(shù)所對應的

數(shù)字量放在存儲器中，然后當某一參數(shù)進行標度變換時，只要調(diào)用標度變換子程序即可。

8.在微型計算機控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)誤差是怎樣產(chǎn)生的？怎樣自動校正系統(tǒng)誤差？

9.全自動校準與人工校準有什么區(qū)別？它們分別應用在什么場所？

10、為何采用量程自動轉(zhuǎn)換技術？

答：由于這樣能使A/D轉(zhuǎn)換器滿量程信號到達均一化，因而大大提高測量精度。

11.線性插值法有什么優(yōu)缺陷？使用中分段與否越多越好？

答：它是代數(shù)插值法中最簡樸日勺形式將非線性參量變?yōu)榫€性參量，使計算以便，在誤差范圍

內(nèi)符合工程規(guī)定，缺陷是精度低。不是，分段多了，計算量比較大并且占用內(nèi)存多。

18.試根據(jù)公式（7」）設計一種程序判斷濾波程序。

19.某計算機控制系統(tǒng)，如圖6.21所示。用一種音頻振蕩器接在輸入端，其數(shù)字濾波計算

公式為:

試編寫一計算y(k)的程序。

輸入一aADCf計算機fDAC—a輸出

圖6.21計算機控制系統(tǒng)方框圖

理想附帶通濾波器能通過所有不小于n而不不小于f2的)頻率，因而這個頻率范圍稱為通

頻帶。它可以由一種理想的低通濾波器與一種理想的高通濾波器構成，設低通及高通濾波

器的數(shù)字體現(xiàn)式分別為：

y伏)=用(￡)+4伏-1)

Z(k)=B.L-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0?1000mmH2O柱，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后對應的數(shù)字量為

00?FFH,試編寫一標度變換子程序，使其能對該測量值進行標度變換。

22.某梯度爐溫度變化范圍為。?1600°C,經(jīng)溫度變送器輸出電壓為1?5V,再經(jīng)ADC0809

轉(zhuǎn)換,ADC0809的輸入范圍為0?5V,試訂算當采樣數(shù)值為9BH時，所對應的梯度爐溫度

是多少？

23.簡述PGA102集成可編程增益放大器的I原理。

24.用用8086匯編語言編寫出圖6.13所示的量程自動轉(zhuǎn)換數(shù)字電表歐1量程自動轉(zhuǎn)換程序。

25.既有一微型計算機爐溫控制系統(tǒng).它的溫度檢測元件為熱電偶.由于此元件的熱電勢

與溫度之間的關系是非線性的，這對于微型計算機采樣、轉(zhuǎn)換以及計算精度將會有一定影

響。因此，必須對其進行非線性賠償，以便提高控制精度。通過一系列記錄和計算，得到

一種近似數(shù)學公式:

25K14

r=

24K+1614<PW25

式中，V為熱電偶時輸出值，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，就用它來替代原函數(shù)，其誤差滿足工程規(guī)定，試編寫出完

畢上式計算的源程序。

圖6.22公式折線。原函數(shù)關系圖

26.在10C?4UC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IV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的關系近

似為：

T=-0.761E+72.5

試用匯編語言編寫出一種讀A/D（設0#通道）并計算溫度的定點子程序。計算的成果寄存

在累加器中，如溫度超過上述測溫范圍，以進位為1返回，否則以0返回。

習題八

1.、在PID調(diào)整中，系數(shù)K,……等各有什么作用？他們對調(diào)整品質(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，但永遠不會使偏差減小到零，并且

無止境的提高系數(shù)Kp最終將導致系統(tǒng)不穩(wěn)定。比例調(diào)悠可以保證系統(tǒng)口勺迅速性。系數(shù)Ki

為積分常數(shù)，Ki越大積分作用越弱，積分調(diào)整器的突出長處是，只要被調(diào)量存在誤差，其

輸出的調(diào)整作用便隨時間不停加強，直到偏差為零。積分調(diào)整可以消除靜差，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。微分調(diào)整重要用來加緊系統(tǒng)的響應速度，減

小超調(diào)，克服震蕩，消除系統(tǒng)慣性U勺影響。

2、在PID調(diào)整其中，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)絡？

答：積分項用于消除靜差，在常規(guī)PID調(diào)整中，由于系統(tǒng)的執(zhí)行機構線性范圍受到限制，

當偏差較大時，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，取消枳分作用，直到被跳量靠近給定值時，才產(chǎn)生枳分作用。而變速枳

分則是變化積分項口勺累加速度，使其與偏差大小相對應，偏差大時，積分作用弱，偏差小時,

積分作用增強。變速積分和積分分離的控制措施很類似，但調(diào)整方式不一樣。積分分離對積

分項采用“開關”控制，而變速積分則是線性控制。

3、在數(shù)字PID中，采樣周期是怎樣確定的？它與哪些原因有關？對調(diào)整品質(zhì)有何影響？

答：一種是計算法，一種是經(jīng)驗法。原因：擾動頻率的高下；對象的動態(tài)特性：執(zhí)行機構的

類型；控制回路數(shù)；控制質(zhì)量。T太小，偏差信號也過小，計算機會失去調(diào)整作用；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)缺陷？

答：（位置型需要歷次口勺偏差信號，而增量型只需一種增顯信號即可。位置型計算繁瑣，保

留E占用諸多內(nèi)存，控制不以便。增量型誤動作小，易于實現(xiàn)手動/自動的無擾動切換，不

產(chǎn)生積分失控。不過缺陷在于積分截斷效應大，溢出影響大。）

區(qū)別：（I）位置式PID控制R勺輸出與整個過去H勺狀態(tài)有關，用到了誤差的累加值；而增量

式PID的輸出只與目前拍和前兩拍的誤差有關，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，因此該措施合用于執(zhí)行機

構帶積分部件的對象，如步進電機等，而位置式PID合用于執(zhí)行機構不帶積分部件