計(jì)算機(jī)控制技術(shù)復(fù)習(xí)資料.doc

精品文檔第一章1）簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)與常規(guī)儀表控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及主要異同點(diǎn)。基本結(jié)構(gòu)：相同點(diǎn)：1、結(jié)構(gòu)基本相同，功能相同。 2、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是在常規(guī)儀表控制系統(tǒng)演變而來(lái)。不同點(diǎn)：1、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的控制規(guī)律，從而達(dá)到較高的控制質(zhì)量。 2、由于計(jì)算機(jī)具有分時(shí)操作的功能，所以計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)具有群控的功能。 3、由于計(jì)算機(jī)的軟件有恢復(fù)功能，所以計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)靈活性強(qiáng)。 4、由于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)有有效的抗干擾，抗噪聲，所以可靠性高。 5、由于計(jì)算機(jī)有監(jiān)控，報(bào)警，自診斷功能，所以計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的可維護(hù)性強(qiáng)。2）分析說(shuō)明圖1-3計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件組成及其作用。1.主機(jī)組成：中央處理器（CPU）和內(nèi)存儲(chǔ)器(RAM和ROM)組成。作用：根據(jù)輸入通道送來(lái)的被控對(duì)象的狀態(tài)參數(shù)，進(jìn)行信息處理、分析、計(jì)算，作出控制決策，通過(guò)輸出通道發(fā)出控制命令。2.常規(guī)外部設(shè)備外部設(shè)備按功能可分成三類：輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和外存儲(chǔ)器。輸入設(shè)備有鍵盤、光電輸入機(jī)、掃描儀等，用來(lái)輸入程序、數(shù)據(jù)和操作命令。輸出設(shè)備有打印機(jī)、繪圖機(jī)、顯示器等，用來(lái)把各種信息和數(shù)據(jù)提供給操作者。外存儲(chǔ)器有磁盤裝置、磁帶裝置、光驅(qū)裝置，兼有輸入、輸出兩種功能，用來(lái)存儲(chǔ)系統(tǒng)程序和數(shù)據(jù)。3.過(guò)程輸入/輸出通道過(guò)程輸入通道又分為模擬量輸入通道和數(shù)字量輸入通道兩種；過(guò)程輸出通道又分為模擬量輸出通道和數(shù)字量輸出通道兩種。作用：主機(jī)和被控對(duì)象實(shí)現(xiàn)信息傳送與交換的通道。4.操作臺(tái)操作臺(tái)是操作員與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)之間進(jìn)行聯(lián)系的紐帶，可以完成向計(jì)算機(jī)輸入程序、修改數(shù)據(jù)、顯示參數(shù)以及發(fā)出各種操作命令等功能。5.通信設(shè)備在不同地理位置、不同功能的計(jì)算機(jī)之間通過(guò)通信設(shè)備連接成網(wǎng)絡(luò)，以進(jìn)行信息交換。第二章1）課本14頁(yè)的圖2-2 以4 位 D/A 轉(zhuǎn)換器為例說(shuō)明其工作原理假設(shè)D3、D2、D1、D0全為1，則BS3、BS2、BS1、BS0全部與“1”端相連。根據(jù)電流定律，有：由于開關(guān) BS3 BS0 的狀態(tài)是受要轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制數(shù) D3、D2、D1、D0 控制的，并不一定全是“1”。因此，可以得到通式：結(jié)論：可見(jiàn)，輸出電壓除了與輸入的二進(jìn)制數(shù)有關(guān)，還與運(yùn)算放大器的反饋電阻Rfb以及基準(zhǔn)電壓VREF有關(guān)。2）D/A轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)有哪些？ 答：分辨率、轉(zhuǎn)換精度、偏移量誤差、線性誤差、穩(wěn)定時(shí)間。3）結(jié)合圖2-5分析說(shuō)明由DAC8032組成的單緩沖接口電路的工作過(guò)程，編寫完成一次D/A轉(zhuǎn)換的接口程序。（課本第19頁(yè)）4）結(jié)合圖2-6分析說(shuō)明由DAC1210組成的接口電路的工作過(guò)程，編寫完成一次D/A轉(zhuǎn)換的接口程序。（課本第20頁(yè)）首先將被轉(zhuǎn)換數(shù)的高8位傳給8位輸入寄存器DI11DI4，再將低4位傳給4位輸入寄存器DI3DI0，然后再打開DAC寄存器，把12 位數(shù)據(jù)送到12位D /A轉(zhuǎn)換器去轉(zhuǎn)換。當(dāng)輸出指令執(zhí)行完后，DAC寄存器又自動(dòng)處于鎖存狀態(tài)以保持?jǐn)?shù)模轉(zhuǎn)換的輸出不變。設(shè)12位被轉(zhuǎn)換數(shù)的高8位存放在DATA單元中,低4位存放在DATA+1單元中。轉(zhuǎn)換程序 ：DAC： MOV DX，0381H MOV AL，DATA OUT DX，AL ；送高8位數(shù)據(jù) DEC DX MOV AL，DATA+1 OUT DX，AL ；送低4位數(shù)據(jù) MOV DX，0384H OUT DX，AL ；完成12位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換5）雙極性輸出方式：如何得出公式2-3。（課本第21頁(yè)）A1 和 A2 為運(yùn)算放大器，A點(diǎn)為虛地，故可得： 解上述方程可得雙極性輸出表達(dá)式： 圖中運(yùn)放 A2 的作用是將運(yùn)放 A1 的單向輸出變?yōu)殡p向輸出。當(dāng)輸入數(shù)字量小于 80 H即128時(shí)，輸出模擬電壓為負(fù)；當(dāng)輸入數(shù)字量大于 80 H即128時(shí)，輸出模擬電壓為正。其它n位D/A轉(zhuǎn)換器的輸出電路與DAC0832 相同，計(jì)算表達(dá)式中只要把 28-1改為2n-1即可。第三章1）畫圖說(shuō)明模擬量輸入通道的功能、各組成部分及其作用。（課本第29頁(yè)）要會(huì)畫出這個(gè)圖功能：模擬量輸入通道的任務(wù)是把被控對(duì)象的過(guò)程參數(shù)如溫度、壓力、流量、液位、重量等模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以接受的數(shù)字量信號(hào)。各組成部分及其作用：傳感變送器：將現(xiàn)場(chǎng)物理量轉(zhuǎn)變成電量信號(hào)調(diào)理：對(duì)可能引入的各種干擾采取相應(yīng)的技術(shù)措施保證A/D轉(zhuǎn)換的精度；過(guò)濾，放大；光電隔離多路模擬開關(guān)：多路選擇，提高工作效率前置放大器：將模擬輸入信號(hào)放大至A/D轉(zhuǎn)換范圍采樣保持器：保證A/D轉(zhuǎn)換精度A/D轉(zhuǎn)換器：將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)接口邏輯電路：進(jìn)行地址譯碼，產(chǎn)生片選信號(hào)和寫信號(hào)2）設(shè)計(jì)可變?cè)鲆娣糯笃鳎ó嫵龃藞D）3）簡(jiǎn)述逐位逼近式、雙積分式、電壓/頻率式的A/D轉(zhuǎn)換原理。（重點(diǎn)掌握雙積分式）1逐位逼近式A/D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(jí)增減砝碼進(jìn)行試探。2雙積分式:將輸入電壓變換成與其平均值成正比的時(shí)間間隔，再把此時(shí)間間隔轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，屬于間接轉(zhuǎn)換。Vin對(duì)電容C在規(guī)定的時(shí)間T內(nèi)進(jìn)行正向充電，在控制開關(guān)的作用下，將其切換到與Vin極性相反的基準(zhǔn)電源上，C放電，同時(shí)啟動(dòng)計(jì)數(shù)器。當(dāng)比較器判定電容C放電完畢后停止計(jì)數(shù)，同時(shí)發(fā)出轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。3.電壓/頻率式:/F轉(zhuǎn)換電路把輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換成與模擬電壓成正比的脈沖信號(hào)。4）分析說(shuō)明圖3-19的8路12位A/D轉(zhuǎn)換模版的工作原理。該模版采集數(shù)據(jù)的過(guò)程如下：1.通道選擇：將模擬量輸入通道號(hào)寫入8255A的端口C低4位（PC3-PC0），可以依次選通8路通道；2.采樣保持控制：把AD574A的信號(hào)通過(guò)反相器連到LF398的信號(hào)采樣保持端，當(dāng)AD574A的轉(zhuǎn)換期間=1，使LF398處于保持狀態(tài)；3.啟動(dòng)AD574A進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換：通過(guò)8255A的端口PC6-PC4輸出控制信號(hào)啟動(dòng)AD574A；4.查詢AD574A是否轉(zhuǎn)換結(jié)束：讀8255A的端口A，查詢是否已由高電平變?yōu)榈碗娖剑?.讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果：若已由高電平變?yōu)榈碗娖?，則讀8255A端口A、B，便可得到12位轉(zhuǎn)換結(jié)果。5）分析ADC0809的轉(zhuǎn)換時(shí)序的工作過(guò)程。（課本第41頁(yè) 圖3-14）轉(zhuǎn)換過(guò)程：首先ALE的上升沿將地址代碼鎖存、譯碼后選通模擬開關(guān)中的某一路，使該路模擬量進(jìn)入到A/D轉(zhuǎn)換器中。同時(shí)START的上升沿將轉(zhuǎn)換器內(nèi)部清零，下降沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，即在時(shí)鐘的作用下，逐位逼近過(guò)程開始，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)EOC即變?yōu)榈碗娖健．?dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束后，EOC恢復(fù)高電平，此時(shí)，如果對(duì)輸出允許OE輸入一高電平命了，則可讀出數(shù)據(jù)。第四章1）畫圖分析說(shuō)明三極管型光電耦合隔離器的工作原理。（課本第51頁(yè) 圖4-2）三極管型光耦器件的發(fā)光二極管和光敏三極管封裝在一個(gè)管殼內(nèi)，發(fā)光二極管為光耦隔離器的信號(hào)輸入端，光敏三極管的集電極和發(fā)射極為光耦隔離器的輸出端，它們之間的信號(hào)傳遞是靠發(fā)光二極管在信號(hào)電壓的控制下發(fā)光，傳送給光敏三極管來(lái)完成的。其輸入、輸出類似于普通三極管的輸入、輸出特性，即存在著截止區(qū)、飽和區(qū)與線性區(qū)三部分。2）對(duì)比說(shuō)明三極管驅(qū)動(dòng)與繼電器驅(qū)動(dòng)電路的異同點(diǎn)。同：驅(qū)動(dòng)電流均為小電流異：三極管驅(qū)動(dòng)電路適合小功率、直流器件的驅(qū)動(dòng)，是一種無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)驅(qū)動(dòng)方式；繼電器驅(qū)動(dòng)電路適用于中小功率的直流或交流高電電壓、大電流設(shè)備，是一種由觸電開關(guān)驅(qū)動(dòng)方式，而且一般應(yīng)在繼電器線圈兩端反向并接一個(gè)徐流二極管。第五章1）簡(jiǎn)述何為鍵盤的抖動(dòng)干擾及其消除的兩種方法。由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性振動(dòng)，按鍵在按下時(shí)不會(huì)馬上穩(wěn)定地接通而在彈起時(shí)也不能一下子完全地?cái)嚅_，因而在按鍵閉合和斷開的瞬間均會(huì)出現(xiàn)一連串的抖動(dòng)，這稱為按鍵的抖動(dòng)干擾去抖動(dòng)的方法有硬件方法和軟件方法兩種1硬件方法 硬件方法是設(shè)計(jì)一個(gè)濾波延時(shí)電路或單穩(wěn)態(tài)電路等硬件電路來(lái)避開按鍵的抖動(dòng)時(shí)間。2軟件方法 軟件方法是指編制一段時(shí)間大于100ms的延時(shí)程序，在第一次檢測(cè)到有鍵按下時(shí)，執(zhí)行這段延時(shí)子程序使鍵的前沿抖動(dòng)消失后再檢測(cè)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(wú)鍵按下，從而消除了抖動(dòng)的影響。同理，在檢測(cè)到按鍵釋放后，也同樣要延遲一段時(shí)間，以消除后沿抖動(dòng)，然后轉(zhuǎn)入對(duì)該按鍵的處理。2）分析說(shuō)明圖5-8二進(jìn)制編碼鍵盤接口電路的工作原理。（紅色字體是老師講解的，記得不清晰）1.由結(jié)構(gòu)圖可知，U1的優(yōu)先級(jí)比U2的高；2.開始時(shí)，由于U1的E=+5V，此時(shí)U1開始工作，S0S7任何鍵按下，D0D2輸出；3.當(dāng)S0S7無(wú)鍵按下，U1的E產(chǎn)生高電平，啟動(dòng)U2，S8S15（課本原話）其中由于U1的Eo作為U2的Ei，所以按鍵S0的優(yōu)先級(jí)最高，S15的優(yōu)先級(jí)最低。U1和U2的輸出O2 O0經(jīng)或門A3 A1輸出，以形成低3位編碼D2 D0。而最高位D3則由U2的GS產(chǎn)生。當(dāng)按鍵S8 S15中有一個(gè)閉合時(shí)，其輸出為“1”。從而S0 S15中任意一個(gè)鍵被按下，由編碼位D3 D0均可輸出相應(yīng)的4位二進(jìn)制碼。：為了消除鍵盤按下時(shí)產(chǎn)生的抖動(dòng)干擾，該接口電路還設(shè)置了由與非門B1、B2、電阻R2、電容C2組成的單穩(wěn)電路和由或門A4、電阻R1、電容C1組成的延時(shí)電路，電路中E、F、G、H和I這五點(diǎn)的波形如圖5-9所示。由于U1和U2的GS接或門A4的輸入端，所以當(dāng)按下某鍵時(shí)，A4 為高電平，其輸出經(jīng)R1和C1 延時(shí)后使G點(diǎn)也為高電位，作為與非門B3 的輸入之一。同時(shí)，U2的輸出信號(hào)Eo 觸發(fā)單穩(wěn)(B1和B2)，在暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時(shí)間T內(nèi)，其輸出F點(diǎn)為低電位，也作為與非門B3的輸入之一。 由于暫穩(wěn)態(tài)期間(T)E點(diǎn)電位的變化（即按鍵的抖動(dòng)）對(duì)其輸出F點(diǎn)電位無(wú)影響，所以此時(shí)不論G點(diǎn)電位如何，與非門B3 輸出(H點(diǎn))均為高電位。當(dāng)暫穩(wěn)延時(shí)結(jié)束，F(xiàn)點(diǎn)變?yōu)楦唠娢?，而G點(diǎn)仍為高電位(即按鍵仍閉合)，使得H點(diǎn)變?yōu)榈碗娢唬⒈３值紾點(diǎn)變?yōu)榈碗娢粸橹?即按鍵斷開)。也就是說(shuō)，按下S0 S15 中任意一個(gè)按鍵，就會(huì)在暫穩(wěn)態(tài)期間T之后 （恰好避開抖動(dòng)時(shí)間）產(chǎn)生選通脈沖（H點(diǎn)）或STB（I點(diǎn)），作為向CPU申請(qǐng)中斷的信號(hào)，以便通知CPU讀取穩(wěn)定的按鍵編碼D3D0 。第六章1）以4位LED為例，說(shuō)明LED的動(dòng)態(tài)顯示原理及其顯示效果、特點(diǎn)及適用場(chǎng)合。原理：1.因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)LED動(dòng)態(tài)顯示，所以對(duì)應(yīng)的7斷碼數(shù)碼管的數(shù)據(jù)線是共用的，而各自的COM線應(yīng)獨(dú)立分開地與控制線相連接。2.顯示時(shí)，先將需要顯示的內(nèi)容輸?shù)綌?shù)據(jù)線上，然后用控制線選通某一個(gè)數(shù)碼管的COM線，點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管，顯示出數(shù)據(jù)線上的信息。3.用控制線依次逐個(gè)點(diǎn)亮每一個(gè)數(shù)碼管，秉運(yùn)用視覺(jué)慣性，在不超過(guò)20ms的時(shí)間間隔內(nèi)進(jìn)行刷新一次，即可得到穩(wěn)定的顯示效果（似乎四個(gè)數(shù)碼管同時(shí)被點(diǎn)亮了）特點(diǎn)：1.線路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、硬件成本低；2.顯示功耗低；3.占用CPU的時(shí)間太多。場(chǎng)合：小型的測(cè)控系統(tǒng)第七章1）何為數(shù)字調(diào)零？何為系統(tǒng)校準(zhǔn)？零點(diǎn)偏移是造成系統(tǒng)誤差的主要原因之一，因此零點(diǎn)的自動(dòng)調(diào)整在實(shí)際應(yīng)用中最多，常把這種用軟件程序進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)整的方法稱為數(shù)字調(diào)零。上述數(shù)字調(diào)零不能校正由傳感器本身引入的誤差。為了克服這種缺點(diǎn)，可采用系統(tǒng)校準(zhǔn)處理技術(shù)。系統(tǒng)校準(zhǔn)的原理與數(shù)字調(diào)零差不多，只是把測(cè)量電路擴(kuò)展到包括現(xiàn)場(chǎng)的傳感器，而且不是在每次采集數(shù)據(jù)時(shí)都進(jìn)行校準(zhǔn)，而是在需要時(shí)人工接入標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)測(cè)量，把測(cè)得的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)，供以后實(shí)際測(cè)量使用。2）簡(jiǎn)述數(shù)字濾波及其特點(diǎn)。數(shù)字濾波，就是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)采樣多次，然后用某種計(jì)算方法進(jìn)行數(shù)字處理，以削弱或?yàn)V除干擾噪聲造成的隨機(jī)誤差，從而獲得一個(gè)真實(shí)信號(hào)的過(guò)程。這種濾波方法只是根據(jù)預(yù)定的濾波算法編制相應(yīng)的程序，實(shí)質(zhì)上是一種程序?yàn)V波。因而可靠性高，穩(wěn)定性好，修改濾波參數(shù)也容易，而且一種濾波子程序可以被多個(gè)通道所共用，因而成本很低。另外，數(shù)字濾波可以對(duì)各種干擾信號(hào)，甚至極低頻率的信號(hào)進(jìn)行濾波。它的不足之處是需要占用CPU的機(jī)時(shí)。第八章1）串模干擾的成因是什么？如何抑制串模干擾？串模干擾是指迭加在被測(cè)信號(hào)上的干擾噪聲，即干擾源串聯(lián)在信號(hào)源回路中。對(duì)串模干擾的抑制較為困難，因?yàn)楦蓴_Un直接與信號(hào)Us串聯(lián)。目前常采用雙絞線與濾波器兩種措施。2）共模干擾的成因是什么？如何抑制共模干擾？共模干擾是指計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中不同“地”之間存在著電位差，其差值經(jīng)輸入通道中的信號(hào)放大器后，變成了干擾性的電壓信號(hào)。具體的有變壓器隔離、光電隔離與浮地屏蔽等三種措施。3）在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，敷設(shè)信號(hào)線時(shí)應(yīng)注意哪些問(wèn)題？（1）模擬信號(hào)線與數(shù)字信號(hào)線不能合用同一根電纜，要絕對(duì)避免信號(hào)線與電源線合用同一根電纜。（2）屏蔽信號(hào)線的屏蔽層要一端接地，同時(shí)要避免多點(diǎn)接地。（3）信號(hào)線的敷設(shè)要盡量遠(yuǎn)離干擾源，如避免敷設(shè)在大容量變壓器、電動(dòng)機(jī)等電器設(shè)備的附近。如果有條件，將信號(hào)線單獨(dú)穿管配線，在電纜溝內(nèi)從上到下依次架設(shè)信號(hào)電纜、直流電源電纜、交流低壓電纜、交流高壓電纜。表號(hào)線和交流電力線之間的最少間距，供布線時(shí)參考。（4）信號(hào)電纜與電源電纜必須分開，并盡量避免平行敷設(shè)。如果現(xiàn)場(chǎng)條件有限，信號(hào)電纜與電源電纜不得不敷設(shè)在一起時(shí)，則應(yīng)滿足以下條件： 電纜溝內(nèi)要設(shè)置隔板，且使隔板與大地連接，如圖8-17（a）所示。 電纜溝內(nèi)用電纜架或在溝底自由敷設(shè)時(shí)，信號(hào)電纜與電源電纜間距一般應(yīng)在15cm以上，如圖8-17（b）（c）所示；如果電源電纜無(wú)屏蔽，且為交流電壓220VAC、電流10A時(shí)，兩者間距應(yīng)在60 cm以上。電源電纜使用屏蔽罩，如圖8-17（d）所示。4）結(jié)合圖8-30，簡(jiǎn)述程序運(yùn)行監(jiān)視系統(tǒng)的工作原理。CPU可設(shè)計(jì)成由程序確定的定時(shí)器1，看門狗被設(shè)計(jì)成另一個(gè)定時(shí)器2，它的計(jì)時(shí)啟動(dòng)將因CPU的定時(shí)訪問(wèn)脈沖P1的到來(lái)而重新開始，定時(shí)器2的定時(shí)到脈沖P2連到CPU的復(fù)位端。兩個(gè)定時(shí)周期必須是T1T2，T1就是CPU定時(shí)訪問(wèn)定時(shí)器2的周期，也就是在CPU執(zhí)行的應(yīng)用程序中每隔T1時(shí)間安插一條訪問(wèn)指令。在正常情況下，CPU每隔T1時(shí)間便會(huì)定時(shí)訪問(wèn)定時(shí)器2，從而使定時(shí)器2重新開始計(jì)時(shí)而不會(huì)產(chǎn)生溢出脈沖P2；而一旦CPU受到干擾陷入死循環(huán)，便不能及時(shí)訪問(wèn)定時(shí)器2，那么定時(shí)器2會(huì)在T2時(shí)間到達(dá)時(shí)產(chǎn)生定時(shí)溢出脈沖P2，從而引起CPU的復(fù)位，自動(dòng)恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行程序。第九章三道例題考其中一道，例9-3沒(méi)有弄出來(lái)，在課本152-155頁(yè)例9.1 求解步驟：1. 求等效脈沖傳遞函數(shù) 2. 設(shè)計(jì)誤差傳遞函數(shù) 3. 計(jì)算求取最少拍控制器 4. 輸出和誤差的驗(yàn)證 例9.1解 從圖中可以看出，系統(tǒng)經(jīng)過(guò)了兩個(gè)采樣周期以后，輸出完全跟蹤了輸入，穩(wěn)態(tài)誤差為零。 圖：?jiǎn)挝凰俣容斎胂螺敵龊驼`差變化波形例9.2 第十章1）C