微機(jī)控制課后答案

1、第1章 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述1、微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？答：主機(jī)：這是微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的核心，通過接口它可以向系統(tǒng)的各個部分發(fā)出各種命令，同時對被控對象的被控參數(shù)進(jìn)行實(shí)時檢測及處理。輸入輸出接口：這是微機(jī)和被控對象之間進(jìn)行信息交換的紐帶。通用外部設(shè)備：為了擴(kuò)大主機(jī)的功能而設(shè)置的，用來顯示打印存儲傳送數(shù)據(jù)。檢測元件與執(zhí)行機(jī)構(gòu)：a.在微機(jī)控制系統(tǒng)中，為了收集和測量各種數(shù)據(jù)，采用了各種檢測元件，其主要功能是將被檢測參數(shù)的非電量轉(zhuǎn)換成電量，b.執(zhí)行機(jī)構(gòu)：控制各參數(shù)的流入量。 操作臺：人機(jī)對話的紐帶，通過它人們可以向計(jì)算機(jī)輸入程序，修改內(nèi)存數(shù)據(jù)，顯示被測參數(shù)及發(fā)出

2、各種操作命令。 2、微型計(jì)算機(jī)控制的系統(tǒng)的軟件有什么作用？請說出各部分軟件的作用。答：軟件是指能夠完成各種功能的計(jì)算機(jī)程序的總和。整個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的動作，都是在軟件的指揮下協(xié)調(diào)進(jìn)行的，因此說軟件是微機(jī)系統(tǒng)的中樞神經(jīng)。就功能來分，軟件可分為系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件。系統(tǒng)軟件：它是由計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)者提供的專門用來使用和管理計(jì)算機(jī)的程序。對用戶來說，系統(tǒng)軟件只是作為開發(fā)應(yīng)用軟件的工具，是不需要自己設(shè)計(jì)的。應(yīng)用軟件:它是面向用戶本身的程序，即指由用戶根據(jù)要解決的實(shí)際問題而編寫的各種程序。3、常用工業(yè)控制機(jī)有幾種?它們各有什么用途？答：單片微型計(jì)算機(jī):是工業(yè)控制和智能化系統(tǒng)中應(yīng)用最多的一種模式。一般用于擴(kuò)展接口，如

3、a/d,d/a轉(zhuǎn)換接口,led、lcd顯示接口擴(kuò)展，再開發(fā)一些應(yīng)用軟件，便可以用于工業(yè)控制。可編程邏輯控制器：目前從單機(jī)自動化到工廠自動化，從柔性制造系統(tǒng)、機(jī)器人，到工業(yè)局域網(wǎng)都有用到。現(xiàn)場可編程門陣列：可以實(shí)現(xiàn)動態(tài)配置，在線系統(tǒng)重構(gòu)及硬件軟化、軟件硬化等功能。 工業(yè)pc機(jī)：完成std總線工業(yè)控制機(jī)的檢測、控制，使程序設(shè)計(jì)變得更加簡單，各種報表程序打印、數(shù)據(jù)處理曲線、工業(yè)控制流程圖、pid柱形圖像處理程序等。4、操作指導(dǎo)、ddc和scc系統(tǒng)工作原理如何？它們之間有何區(qū)別和聯(lián)系？答：操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)：原理：每隔一段時間計(jì)算機(jī)會進(jìn)行一次采樣，經(jīng) a/d 轉(zhuǎn)換后，送入計(jì)算機(jī)加工處理，然后再進(jìn)行報警、

4、打印或顯示，操作人員根據(jù)此結(jié)果進(jìn)行設(shè)定值改變或必要操作。計(jì)算機(jī)的輸出不直接作用于生產(chǎn)對象，屬于開環(huán)控制結(jié)構(gòu)。計(jì)算機(jī)根據(jù)數(shù)學(xué)模型、控制算法對檢測到的生產(chǎn)過程參數(shù)進(jìn)行處理，供操作員參考。直接數(shù)字控制系統(tǒng)ddc 系統(tǒng)：是通過檢測元件對一個或多個被控參數(shù)進(jìn)行巡回檢測，經(jīng)輸入通道送給微機(jī)，微機(jī)將檢測結(jié)果與設(shè)定值進(jìn)行比較，再進(jìn)行控制運(yùn)算，然后通過輸出通道控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使系統(tǒng)的被控參數(shù)達(dá)到預(yù)定的要求。計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)scc 系統(tǒng)：原理：由計(jì)算機(jī)按照過程數(shù)學(xué)模型計(jì)算出最佳給定值送給 ddc 計(jì)算機(jī)，最后由 ddc 計(jì)算機(jī)控制生產(chǎn)過程，從而使生產(chǎn)過程處于最優(yōu)工作狀態(tài)。區(qū)別與聯(lián)系：scc 系統(tǒng)比 ddc 系統(tǒng)更

5、接近生產(chǎn)變化的實(shí)際情況，因?yàn)樵?ddc 系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)只是代替模擬調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制，系統(tǒng)不能運(yùn)行在最佳狀態(tài)，而 scc 系統(tǒng)不僅可以進(jìn)行給定值控制，并且還可以進(jìn)行順序控制、最優(yōu)控制以及自適應(yīng)控制等。scc 是操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)和 ddc 系統(tǒng)的綜合與發(fā)展。5、說明嵌入式系統(tǒng)與一般微型計(jì)算機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)的區(qū)別。答：嵌入式計(jì)算機(jī)一般沒有標(biāo)準(zhǔn)的硬件配置。嵌入式系統(tǒng)可采用多種類型的處理器和處理器結(jié)構(gòu)。軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)采用統(tǒng)一的工具描述，可合理劃分系統(tǒng)軟硬件，分配系統(tǒng)功能，在性能、成本、功耗等方面進(jìn)行權(quán)衡折衷，獲取更優(yōu)化的設(shè)計(jì)。嵌入式系統(tǒng)多為低功耗系統(tǒng)。簡單地說，就是嵌入式系統(tǒng)和微型計(jì)算機(jī)的擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)不大一樣。6、p

6、lc控制系統(tǒng)有什么特點(diǎn)？答：可靠性高。由于 plc 大都采用單片微型計(jì)算機(jī)，因而集成度高，再加上相應(yīng)的保護(hù)電路及自診斷答功能，因而提高了系統(tǒng)的可靠性。編程容易。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(jī)指令要少得多，除中、高檔 plc 外，一般的小型 plc 只有 16 條左右。由于梯形圖形象而簡單，因而編程容易掌握、使用方便，甚至不需要計(jì)算機(jī)專門知識，就可進(jìn)行編程。組合靈活。由于 plc 采用積木式結(jié)構(gòu)，用戶只需要簡單地組合，便可靈活地改變控制系統(tǒng)的功能和規(guī)模，因此，可適用于任何控制系統(tǒng)。輸入/輸出功能模塊齊全。plc 的最大優(yōu)點(diǎn)之一，是針對不同的現(xiàn)場信號，均有相應(yīng)的模塊

7、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。安裝方便。與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比，plc 的安裝既不需要專門的機(jī)房，也不需要嚴(yán)格的屏蔽。使用時只需把檢測器件與執(zhí)行機(jī)構(gòu)和 plc 的 i/o 接口端子連接無誤，便可正常工作。運(yùn)行速度快。由于 plc 的控制是由程序控制執(zhí)行的，因而不論其可靠性還是運(yùn)行速度，都是繼電器邏輯控制無法相比的。 7、微機(jī)控制系統(tǒng)與模擬控制系統(tǒng)相比有什么特點(diǎn)？答：結(jié)構(gòu)上，模擬和數(shù)字部件的混合系統(tǒng)。含有模擬信號離散模擬、離散數(shù)字等多種信號。需采用專門的理論來分析和設(shè)計(jì)。即模擬調(diào)節(jié)規(guī)律離散化設(shè)計(jì)法和直接設(shè)計(jì)法。便于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制具有很大的靈活性和適應(yīng)性?？蓪?shí)現(xiàn)多回路分時控

8、制?？刂频亩喙δ苄蕴岣咂髽I(yè)的自動化程度分級控制、集散控制、生產(chǎn)管理等。8、什么叫現(xiàn)場總線系統(tǒng)？它有什么特點(diǎn)？答：現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)fcs的核心是現(xiàn)場總線。特點(diǎn)：是一種數(shù)字通信協(xié)議，是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、全分散、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。是控制技術(shù)、儀表工業(yè)技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)三者的結(jié)合。具有現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場設(shè)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(luò)等技術(shù)特點(diǎn)。保證控制系統(tǒng)可以適應(yīng)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(gòu)成不同層次的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)成為可能。代表了工業(yè)控制體系結(jié)構(gòu)發(fā)展的一種方向。 9、未來控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢是什

9、么？答：大力推廣應(yīng)用成熟的先進(jìn)技術(shù)；大力研究和發(fā)展智能控制系；嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用將更加深入。10、為什么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(yīng)用最多的一種微型計(jì)算機(jī)？嵌入式微控制器又稱單片機(jī)。為適應(yīng)不同的應(yīng)用需求，一個系列的單片機(jī)具有多種衍生產(chǎn)品，每種衍生產(chǎn)品的處理器內(nèi)核都是一樣的，不同的是存儲器和外設(shè)的配置及封裝。和嵌入式微處理器相比，微控制器的最大特點(diǎn)是單片化，體積小，功耗和成本低、可靠性高。微控制器是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的主流。11、什么叫嵌入式系統(tǒng)？嵌入式系統(tǒng)與一般的工業(yè)控制有什么區(qū)別？答：嵌入式系統(tǒng)：以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性

10、、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。12、什么是物聯(lián)網(wǎng)？為什么說：“物聯(lián)網(wǎng)給微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”帶來新的、更大的應(yīng)用空間？答：物聯(lián)網(wǎng)=互聯(lián)網(wǎng)+傳感器。該系統(tǒng)通過射頻自動識別（rfid）、紅外感應(yīng)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(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。實(shí)際上它也是一種微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，只不過更加龐大而已。13、物聯(lián)網(wǎng)終端由幾部分組成？各部分的作用是什么？答：物聯(lián)網(wǎng)終端主要由外圍接口模塊、核心處理模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊及電源管理模塊組成。 通過外圍感知接口與傳感

11、設(shè)備連接，如 rfid 讀卡器，紅外感應(yīng)器，環(huán)境傳感器等，將這些傳感設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取并通過中央處理模塊處理后，按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，通過外部通訊接口，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(diǎn)？在微機(jī)控制系統(tǒng)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。fpga 的特點(diǎn)：采用 fpga 設(shè)計(jì) asic 電路，用戶不需要投片生產(chǎn)，就能得到合用的芯片。fpga 可做其它全定制或半定制asic電路的中試樣片。fpga 內(nèi)部有豐富的觸發(fā)器和 io 引腳。fpga 是 asic 電路中設(shè)計(jì)周期最短、開發(fā)費(fèi)用最低、風(fēng)險

12、最小的器件之一。fpga 采用高速 chmos 工藝，功耗低，可以與 cmos、ttl 電平兼容。 可以說，fpga 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。第2章 模擬量輸入/輸出通道的接口技術(shù)1、采樣有幾種方法，試說明它們之間的區(qū)別？答：簡單隨機(jī)抽樣法，就是指總體中的每個個體被抽到的機(jī)會是相同的；系統(tǒng)抽樣法，也叫等距抽樣法；分層抽樣法，也叫類型抽樣法，它是從一個分成不同子總體（或稱為層）的總體中，按規(guī)定的比例從不同層中隨機(jī)抽取樣品（個體）的方法；整群抽樣法，是將總體分成許多群，每個群由個體按一定方式結(jié)合而成，然后隨機(jī)抽取若干群。時域采樣，頻域采樣2、采樣周期越小越好嗎？為什么

13、?答：不是。若采樣間隔太?。ú蓸宇l率太高），對系統(tǒng)硬件要求較高，且數(shù)據(jù)量較大。根據(jù)奈奎斯特采樣定律，在進(jìn)行模擬/數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換過程中，當(dāng)采樣頻率fs大于信號中最高頻率fmax的2倍時(fs>=2fmax)，采樣之后的數(shù)字信號完整地保留了原始信號中的信息，一般實(shí)際應(yīng)用中保證采樣頻率為信號最高頻率的510倍。3、多路開關(guān)的工作原理。多路開關(guān)主要用于把多個模擬量參數(shù)分時地接通，常用于多路參數(shù)共用一臺a/d轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)中，完成多對一的轉(zhuǎn)換。 多路開關(guān)的特點(diǎn)。答：采用標(biāo)準(zhǔn)的雙列直插式結(jié)構(gòu)，尺寸小，便于安排；直接與 ttl（或 cmos）電平相兼容；內(nèi)部帶有通道選擇譯碼器，使用方便；可采用正或負(fù)雙極

14、性輸入；轉(zhuǎn)換速度快，通常其導(dǎo)通或關(guān)斷時間在 1ms 左右，有些產(chǎn)品已達(dá)到幾十到幾百納秒（ns）。4、多路開關(guān)如何擴(kuò)展？試用兩個cd4097擴(kuò)展成一個雙16路輸入和雙2路輸入系統(tǒng)，并說明其工作原理。答：擴(kuò)展時，將多路開關(guān)芯片交替使能（反相器）即可，兩路開關(guān)擴(kuò)展仍不能達(dá)到系統(tǒng)要求是，可采用譯碼器控制芯片使能端。5、試用cd4051設(shè)計(jì)一個32路模擬多路開關(guān)，要求畫出電路圖并說明其工作原理。答：因?yàn)閏d4051只有八個輸入接口，所以要構(gòu)建32路的多路開關(guān)需要4個cd4051。32路的多路開關(guān)應(yīng)有5個控制口，其中前三個是cd4051的輸入口，后兩個是控制口，分別標(biāo)為d1、d2、d3、d4、d5（000

15、00-11111,00000是第0通道，11111是第31通道）。根據(jù)設(shè)計(jì)要求列寫真值表：通過對4個cd4051的選擇來實(shí)現(xiàn)32個通道口的選擇（0-7,8-15,16-23,24-31）。而cd4051的選擇是通過控制各個cd4051的inh高低電平來實(shí)現(xiàn)。故inh的選擇是控制d5和d4的邏輯關(guān)系來達(dá)到的。其中inh1=!(!d5&!d4);inh2=!(!d5&d4);inh3=!(d5&!d4);inh4=!(d5&d4)。電路圖：6、采樣-保持器有什么作用？試說明保持電容的大小對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的影響。答：采樣保持器的作用：a/d 轉(zhuǎn)換器完成一次 a/d 轉(zhuǎn)換

16、總需要一定的時間。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)采樣保持的精度有很大影響：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，輸出對輸入信號的跟隨特性好，但在保持狀態(tài)時放電時間常數(shù)也小，即保持電容放電快，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)采集系統(tǒng)中，是不是所有的輸入通道都需要加采樣-保持器，為什么？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，在允許的 a/d 轉(zhuǎn)換精度內(nèi)，就

17、不必再選用采樣保持器。8、采樣頻率的高低對數(shù)字控制系統(tǒng)有什么影響？試舉工業(yè)控制實(shí)例加以說明。答：采樣頻率高低對數(shù)字控制系統(tǒng)有些影響。采樣頻率高，則對數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性增加，但采樣頻率高，會過多的占用 cpu 的時間和內(nèi)存資源，采樣頻率高，對采集的數(shù)據(jù)要進(jìn)行實(shí)時分析和處理，cpu 大部分時間用在數(shù)據(jù)采集分析處理上，影響了作其它事的時間。采樣頻率要低，就有可能漏掉該采集的數(shù)據(jù)沒采到，數(shù)據(jù)實(shí)時分析就有可能不正確。9、a/d和d/a轉(zhuǎn)換器在微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中有什么作用？答：a/d轉(zhuǎn)換器是在數(shù)據(jù)進(jìn)入微型計(jì)算機(jī)之前，把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量； d/a轉(zhuǎn)換器是把經(jīng)過微型計(jì)算機(jī)處理后的數(shù)據(jù)由數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量。1

18、0、a/d轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換原理有幾種？它們各有什么特點(diǎn)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(jìn)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：電路結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強(qiáng)，轉(zhuǎn)換速度很低，用在低速系統(tǒng)；v-f 變換型：調(diào)頻信號具有很強(qiáng)的抗干擾能力，低速，用于遙測、遙控系統(tǒng)中。11、說明逐次逼近型a/d轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換原理。答：從高位到低位逐位試探比較，好像用天平稱物體，從重到輕逐級增減砝碼進(jìn)行試探。逐次逼近法轉(zhuǎn)換過程是：初始化時將逐次逼近寄存器各位清零；轉(zhuǎn)換開始時，先將逐次逼近寄存器

19、最高位置 1，送入d/a 轉(zhuǎn)換器，經(jīng)d/a 轉(zhuǎn)換后生成的模擬量送入比較器，稱為vo，與送入比較器的待轉(zhuǎn)換的模擬量 vi 進(jìn)行比較，若 vo<vi，該位 1 被保留，否則被清除。然后再置逐次逼近寄存器次高位為 1，將寄存器中新的數(shù)字量送d/a 轉(zhuǎn)換器，輸出的 vo 再與 vi 比較，若 vo<vi，該位 1 被保留，否則被清除。重復(fù)此過程，直至逼近寄存器最低位。轉(zhuǎn)換結(jié)束后，將逐次逼近寄存器中的數(shù)字量送入緩沖寄存器，得到數(shù)字量的輸出。逐次逼近的操作過程是在一個控制電路的控制下進(jìn)行的。12、為什么高于8位的d/a轉(zhuǎn)換器與8位的微型計(jì)算機(jī)的接口必須采用雙緩沖方式？這種雙緩沖工作與dac08

20、32的雙緩沖工作在接口上有什么不同？答：原因：數(shù)據(jù)要分兩次或三次輸入，雙緩沖結(jié)構(gòu)避免了產(chǎn)生虛假的模擬量輸出值。主要區(qū)別：ad667 的第一級由 3 個 4 位寄存器組成。 13、串行a/d轉(zhuǎn)換器有什么特點(diǎn)？答：轉(zhuǎn)換性能優(yōu)良、功耗低、精度高、可靠性好、接口簡便、實(shí)用價值高。第三章 人機(jī)交互接口技術(shù)1、鍵盤為什么要防止抖動？在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中如何實(shí)現(xiàn)防抖？答：由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性振動，按鍵在按下時不會馬上穩(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的瞬間均會出現(xiàn)一連串的抖動，這稱為按鍵的抖動干擾。按鍵的抖動會造成按一次鍵產(chǎn)生的開關(guān)狀態(tài)被 cpu 誤讀幾次。為了使 cpu 能正確地

21、讀取按鍵狀態(tài)，必須在按鍵閉合或斷開時，消除產(chǎn)生的前沿或后沿抖動。 去抖動的方法有硬件方法和軟件方法兩種。硬件方法是設(shè)計(jì)一個濾波延時電路或單穩(wěn)態(tài)電路等硬件電路來避開按鍵的抖動時間。軟件方法是指編制一段時間大于 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)，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，否則無鍵按下，從而消除了抖動的影響。2、在工業(yè)過程控制中，鍵盤有幾種？它們各有什么特點(diǎn)和用途？答：從功能上分：數(shù)字鍵和功能鍵。數(shù)字鍵用于數(shù)字的輸入；功能鍵用于功能轉(zhuǎn)換。從結(jié)構(gòu)上分：非編碼鍵盤和編碼鍵盤。非編碼鍵盤通過軟件識別按鍵；編碼鍵

22、盤通過硬件識別按鍵。3、試說明非編碼鍵盤掃描原理及鍵值計(jì)算方法。答：掃描原理：通常采用軟件的方法，逐行逐列檢查鍵盤狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有鍵按下時，用計(jì)算或查表的方式得到該鍵的鍵值。掃描方法又分為程控掃描法、中斷掃描法和定時掃描法。鍵值計(jì)算方法：判斷有無鍵按下，去除鍵抖動，判斷是哪一個鍵按下，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(shè)計(jì)上有什么區(qū)別？答：編碼鍵盤能自動識別按下的鍵并產(chǎn)生相應(yīng)的代碼，以并行或串行方式發(fā)送給 cpu。它使用方便，接口簡單，響應(yīng)速度快，但需要專門的硬件電路。非編碼鍵盤只簡單的提供按鍵開關(guān)的行列矩陣，有關(guān)鍵的識別，鍵碼的輸入與確定，以及去

23、抖動等功能均由軟件完成。5、在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，為什么有時采用復(fù)用鍵？復(fù)用鍵如何實(shí)現(xiàn)？答：為了節(jié)省按鍵的數(shù)量，所以采用復(fù)用鍵。可以采用設(shè)置上下檔開關(guān)的措施來構(gòu)成復(fù)用鍵。6、什么叫重鍵？計(jì)算機(jī)如何處理重鍵？答：一次按鍵產(chǎn)生多次擊鍵的效果，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(jié)束，等鍵釋放電平后再轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的功能。7、led發(fā)光二極管組成的段數(shù)碼管顯示器，就其結(jié)構(gòu)來講有哪種兩種接法？不同接法對字符顯示有什么影響？答：就其結(jié)構(gòu)來講有共陰極與共陽極兩種接法。共陽極數(shù)碼管的 8 個發(fā)光二極管的陽極二極管正端連接在一起。通常共陽極接高電平一般接電源其它管腳接段驅(qū)動電路輸出端

24、。當(dāng)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(dǎo)通并點(diǎn)亮。反之對應(yīng)的 led 段碼不亮。對于共陰極數(shù)碼管則是高電平有效低電平無效。led 數(shù)碼管顯示器共陰極的接法是發(fā)光二極管的陰極接地當(dāng)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(diǎn)亮。共陽極的接法是發(fā)光二極管的陽極接高電平當(dāng)數(shù)碼管的筆劃發(fā)光二極管的陰極為低電平時該筆劃被點(diǎn)亮。8、多位led顯示器顯示方法有幾種？各有什么特點(diǎn)？答：常用的顯示方法有兩種：一種為動態(tài)顯示，一種為靜態(tài)顯示。動態(tài)顯示利用人的視覺暫留產(chǎn)生，優(yōu)點(diǎn)是使用硬件少，因而價格低，線路簡單。但占用的機(jī)時長。靜態(tài)顯示占用機(jī)時少，顯示可靠，但是使用元件多，線路復(fù)雜。9、硬件譯碼和

25、軟件譯碼兩種譯碼方法各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：軟件譯碼優(yōu)點(diǎn)是電路簡單，但顯示速度有所下降。硬件譯碼既能節(jié)省計(jì)算機(jī)的時間，而且程序設(shè)計(jì)簡單。 10、lcd顯示與led顯示原理有什么不同？這兩種顯示方法各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：lcd與led是兩種不同的顯示技術(shù)，lcd是由液態(tài)晶體組成的顯示屏，而led則是由發(fā)光二極管組成的顯示屏。led顯示器與lcd顯示器相比，led在亮度、功耗、可視角度和刷新速率等方面，都更具優(yōu)勢。led的分辨率一般較低，價格也比較昂貴，因?yàn)榧啥雀摺?1、在led顯示中，硬件譯碼和軟件譯碼的根本區(qū)別是什么？如何實(shí)現(xiàn)？答：硬件譯碼，就是用硬件譯碼器代替軟件求得顯示代碼，節(jié)省計(jì)算機(jī)的時間

26、，且程序設(shè)計(jì)簡單。譯碼顯示芯片將bcd碼（或十六進(jìn)制碼）從相應(yīng)端口輸出即可完成顯示。12、薄膜式開關(guān)有哪些優(yōu)點(diǎn)？如何與單片機(jī)進(jìn)行接口？答：色彩亮麗賞心悅目；文字說明一目了然；形意圖案更加使用方便；鍵體美觀清秀；透明視窗畫龍點(diǎn)睛。13、大屏幕led顯示設(shè)計(jì)方法有幾種？分別說明它們的設(shè)計(jì)方法。答：串行顯示方式；并行顯示方式；專用器件方式。14、遙控鍵盤有什么優(yōu)點(diǎn)？答：通信可靠性高、對環(huán)境影響小，隱蔽性強(qiáng)，保密性好，能在特殊場合適用。15、遙控鍵盤的分類有幾種？簡要說明各自的設(shè)計(jì)方法。答：紅外遙控，無線電遙控；紅外（無線電）遙控鍵盤主要包括發(fā)射電路，接收電路，鍵盤。第四章 常用控制程序的設(shè)計(jì)1、工業(yè)

27、控制系統(tǒng)中常用的報警方式有幾種？試舉例說明各自的應(yīng)用場合。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)生的順序、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、說明硬件報警與軟件報警的實(shí)現(xiàn)方法，并比較其優(yōu)缺點(diǎn)。答：硬件報警：報警要求不通過程序比較得到，而是直接由傳感器產(chǎn)生，并利用開關(guān)量信號，通過中斷的方法開始現(xiàn)對參數(shù)或位置的監(jiān)測。某些根據(jù)開關(guān)量狀態(tài)進(jìn)行報警的系統(tǒng)，為了使系統(tǒng)簡化，采用硬件申請中斷的方法，直接將報警模型送到報警口中。這種報警方法的前提條件是被測參數(shù)與給定值的比較是在傳感器

28、中進(jìn)行的。軟件報警：把被測參數(shù)經(jīng)傳感器，變送器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器，送到微型機(jī)后，再與規(guī)定的上、下限值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果進(jìn)行報警或處理，整個過程都由軟件實(shí)現(xiàn)。這種報警程序又可分簡單上、下限報警程序，以及上、下限報警處理程序。硬優(yōu)：不需要對參數(shù)反復(fù)采樣、比較，也無需專門確定報警模型，采用中斷的工作方式，既節(jié)省了 cpu 計(jì)算的時間，又不失時機(jī)實(shí)現(xiàn)超限報警。硬缺：傳感器需要進(jìn)行數(shù)據(jù)比較。軟優(yōu)：無需硬件申請中斷，操作簡單。軟缺：占用 cpu 中斷時間。3、光電隔離器有什么作用？答：將被控系統(tǒng)與微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通過光電效應(yīng)連成系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)控制；并且可以屏蔽電磁干擾等一些不利因素，提高控制精度?？傊?，有耦

29、合、隔離和開關(guān)的作用。4、試說明固態(tài)繼電器與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，是有觸點(diǎn)的，會有火花或電弧產(chǎn)生，由電磁鐵驅(qū)動，電流控制范圍小，動作時間有延遲。而固態(tài)繼電器是帶光電隔離的無觸點(diǎn)開關(guān)，動作快，無火花或電弧，控制電流范圍大，幾十到上百安培，但存在壓降會發(fā)熱，電流越大越嚴(yán)重，安裝要加散熱板。 5、試說明固態(tài)繼電器、大功率場效應(yīng)管開關(guān)及控制開關(guān)有什么區(qū)別？它們分別用在什么場合？答：固態(tài)繼電器：帶光電隔離的無觸點(diǎn)開關(guān)；大功率場效應(yīng)管開關(guān)：無隔離作用，高輸入阻抗，低關(guān)斷電流，相應(yīng)速度快，價格便宜，體積??；控制開關(guān)：用于電氣控制和熱工儀表的過程控制時的一種特殊開關(guān)。6

30、、說明pwm調(diào)速系統(tǒng)的工作原理。答：通過改變電機(jī)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(jī)速度。這種方法成為 pwm。在脈沖作用下，當(dāng)電機(jī)通電時，速度增加；電機(jī)斷電時，速度降低。只要按一定規(guī)律改變通斷電時間，電機(jī)轉(zhuǎn)速即可得到控制。7、什么是遠(yuǎn)程報警？遠(yuǎn)程報警的關(guān)鍵技術(shù)是什么？答：在某些場合，或是由于距離太遠(yuǎn)，或者因無人值守，但是一旦發(fā)生報警，需立刻通知相關(guān)人員，則稱為遠(yuǎn)程自動無線報警系統(tǒng)。關(guān)鍵技術(shù)在于：調(diào)制解調(diào)器，借助電話交換器網(wǎng)絡(luò)、移動通信網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)有通信系統(tǒng)進(jìn)行通信，且成本低，不受地域和時域限制，做到安全、迅速和可靠。第六章 總線接口技術(shù)1、什么叫總線？總線分哪兩大類？分別說出它

31、們的特點(diǎn)和用途？答：多個功能部件共享的信息傳輸線稱為總線。總線分為串行和并行兩類。并行總線：如果用若干根信號線同時傳遞信號，就構(gòu)成了并行總線。并行總線的特點(diǎn)是能以簡單的硬件來運(yùn)行高速的數(shù)據(jù)傳輸和處理。串行總線：串行總線是按照信息逐位的順序傳送信號。其特點(diǎn)是可以用幾根信號線在遠(yuǎn)距離范圍內(nèi)傳遞數(shù)據(jù)或信息，主要用于數(shù)據(jù)通信。2、串行通信傳送方式有幾種？它們各有什么特點(diǎn)？答：串行通信傳送方式有同步通信和異步通信。異步通信以一個字符為傳輸單位，通信中兩個字符間的時間間隔是不固定的，然而在同一個字符中的兩個相鄰位代碼間的時間間隔是固定的。同步通信以一個幀為傳輸單位，每個幀中包含有多個字符。在通信過程中，每

32、個字符間的時間間隔是相等的，而且每個字符中各相鄰位代碼間的時間間隔也是固定的。3、波特率是什么單位？它的意義如何？答：符號/秒(symbol/s) 在電子通信領(lǐng)域，波特率（baud rate）即調(diào)制速率，指的是信號被調(diào)制以后在單位時間內(nèi)的變化，即單位時間內(nèi)載波參數(shù)變化的次數(shù)。它是對符號傳輸速率的一種度量，1波特即指每秒傳輸1個符號。4、收/發(fā)時鐘在通信中有什么意義？答：建立準(zhǔn)確的未定時信號。5、異步通信與同步通信的區(qū)別是什么？它們各有什么用途？答：所謂同步通信是指在約定的通信速率下，發(fā)送端和接收端的時鐘信號頻率和相信始終保持一致（同步），這就保證了通信雙方在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時具有完全一致的定時關(guān)

33、系。異步通信是指通信中兩個字符之間的時間間隔是不固定的，而在一個字符內(nèi)各位的時間間隔是固定的。同步通信要求接收端時鐘頻率和發(fā)送端時鐘頻率一致，發(fā)送端發(fā)送連續(xù)的比特流。異步通信時不要求接收端時鐘和發(fā)送端時鐘同步。發(fā)送端發(fā)送完一個字節(jié)后，可經(jīng)過任意長的時間間隔再發(fā)送下一個字節(jié)。 異步通信有起始位部分和終止部分，傳輸過程中多兩個部分，降低了有效傳輸效率，所以異步通信的通信開銷較大，但接收端可使用廉價的、具有一般精度的時鐘來進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。6、串行通信有幾種傳送方式？各有什么特點(diǎn)？答：異步通信：異步通信以一個字符為傳輸單位，通信中兩個字符間的時間間隔是不固定的，然而在同一個字符中的兩個相鄰位代碼間的時間

34、間隔是固定的。同步通信：同步通信以一個幀為傳輸單位，每個幀中包含有多個字符。在通信過程中，每個字符間的時間間隔是相等的，而且每個字符中各相鄰位代碼間的時間間隔也是固定的。同步通信用于計(jì)算機(jī)到計(jì)算機(jī)之間的通信，以及計(jì)算機(jī)到crt或外設(shè)之間的通信。詳見p202-2048、rs-232總線最重要的接線有哪些？其功能是什么？答：txd（第2腳）：發(fā)送數(shù)據(jù)線，輸出。發(fā)送數(shù)據(jù)到modem。rxd（第3腳）：接收數(shù)據(jù)線，輸入。接收數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)或終端。rts（第4腳）：請求發(fā)送，輸出。計(jì)算機(jī)通過此引腳通知modem，要求發(fā)送數(shù)據(jù)。cts（第5腳）：允許發(fā)送，輸入。發(fā)出cts作為對rts的回答，計(jì)算機(jī)才可以進(jìn)行

35、發(fā)送數(shù)據(jù)。dsr（第6腳）：數(shù)據(jù)裝置就緒(即modem準(zhǔn)備好)，輸入。表示調(diào)制解調(diào)器可以使用，該信號有時直接接到電源上，這樣當(dāng)設(shè)備連通時即有效。cd（第8腳）：載波檢測(接收線信號測定器)，輸入。表示modem已與電話線路連接好。ri（第22腳）：振鈴指示，輸入。modem若接到交換臺送來的振鈴呼叫信號，就發(fā)出該信號來通知計(jì)算機(jī)或終端。dtr（第20腳）：數(shù)據(jù)終端就緒，輸出。計(jì)算機(jī)收到ri信號以后，就發(fā)出dtr信號到 modem作為回答，以控制它的轉(zhuǎn)換設(shè)備，建立通信鏈路。gnd（第7腳）：地。9、rs-422和rs-485總線為什么比rs-232-c傳送距離長？答：rs-422采用兩對平衡差分

36、信號線，rs-485采用一對。平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發(fā)器具有高靈敏度，能檢測低至200mv的電壓，故傳輸信號能在千米以外得到恢復(fù)。10、說明spi總線、i2c總線各自的特點(diǎn)。答：spi總線特點(diǎn)：全雙工；主從方式；有4種可編程主方式頻率（最大為10.5mhz）；最大從方式頻率為2.1mhz；具有可編程極性和相應(yīng)的串行時鐘；有傳送結(jié)束中斷標(biāo)志；有寫沖突出錯標(biāo)志；有總線沖突出錯標(biāo)志。i2c總線特點(diǎn)：只要求兩條總線線路：一條串行數(shù)據(jù)線sda，一條串行時鐘線scl；每個連接到總線的器件都可以通過唯一的地址和一直存在的簡單的主機(jī)/從機(jī)關(guān)系軟件設(shè)定地址，主機(jī)可以作為主機(jī)發(fā)

37、送器或主機(jī)接收器；它是一個真正的多主機(jī)總線，如果兩個或更多主機(jī)同時初始化，數(shù)據(jù)傳輸可以通過沖突檢測和仲裁防止數(shù)據(jù)被破壞；串行的8 位雙向數(shù)據(jù)傳輸位速率在標(biāo)準(zhǔn)模式下可達(dá)100kbit/s，快速模式下可達(dá)400kbit/s，高速模式下可達(dá)3.4mbit/s；11、現(xiàn)場總線有什么特點(diǎn)？常用的現(xiàn)場總線有幾種類型？它們各有什么特點(diǎn)？答：特點(diǎn)：數(shù)字信號完全取代420ma模擬信號；使基本過程控制、報警和計(jì)算功能等完全分布在現(xiàn)場完成；使設(shè)備增加非控制信息，如自診斷信息、組態(tài)信息及補(bǔ)償信息等；實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場管理和控制的統(tǒng)一；真正實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的開放性、互操作性。5大類型：can、lonworks、profibus、hart

38、和ff第七章 過程控制數(shù)據(jù)處理的方法2、工業(yè)控制程序常用的語言有幾種？它們分別應(yīng)用在何種場合?答：c c+ 匯編等語言3、數(shù)字濾波與模擬濾波相比有什么特點(diǎn)？答：數(shù)字濾波是用程序?qū)崿F(xiàn)的，不需要增加任何硬設(shè)備，系統(tǒng)可靠性高；可以多個通道共用，可以降低成本，還可以提高可靠性和穩(wěn)定性；可以對頻率很低的信號實(shí)現(xiàn)濾波，而模擬濾波器由于受電容容量的影響，頻率不能太低；靈活性好，方便。可以用不同的濾波程序?qū)崿F(xiàn)不同的濾波方法。4、常用的數(shù)字濾波方法有幾種？它們各自有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：程序判斷濾波法：是根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，確定出相鄰兩次采樣信號之間可能出現(xiàn)得最大偏差。中值濾波法：它對于去掉偶然因素引起的波動或采樣器不穩(wěn)定

39、而造成的誤差所引起的脈動干擾比較有效。算術(shù)平均值濾波法：它適用于一般的具有隨機(jī)干擾信號的濾波。它特別適合于信號本身在某一數(shù)值范圍附近作上下波動的情況。加權(quán)平均值濾波：可以提高濾波效果?；瑒悠骄禐V波法：采樣時間短，可以提高檢測速度。慣性濾波法：適用于慢速隨機(jī)變量的濾波。復(fù)合數(shù)字濾波：比單純的平均值濾波的效果要好5、在程序判斷濾波方法中，y如何確定？其值越大越好嘛？答：可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)獲得，必要時由實(shí)驗(yàn)得出。 太大，會使系統(tǒng)誤差增大；太小，使計(jì)算機(jī)采樣效率降低。6、算術(shù)平均濾波、加權(quán)平均濾波及滑動平均濾波三者的區(qū)別是什么？答：算術(shù)濾波實(shí)際上是求取采樣值的平均值，每一次采樣值所占的比例均相等；加權(quán)濾波則

40、是在加權(quán)的基礎(chǔ)上求取平均值，每次采樣值所占的比例不等，可以突出某些部分，使其所占的比例增大；滑動濾波則是每采一個新數(shù)據(jù)，計(jì)算一個新的平均值，每次只更新一個采樣值，因而采樣速度快。7、標(biāo)度變換在工程上有什么意義？在什么情況下使用標(biāo)度變換程序？答：意義：標(biāo)度變換將數(shù)字量變成人們熟悉的十進(jìn)制工程量，便于操作人員對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視和管理。使用情況：在微機(jī)控制系統(tǒng)中，生產(chǎn)中的不同量綱的各種參數(shù)要經(jīng)過變送器轉(zhuǎn)換成ad轉(zhuǎn)換器所能接受的的0-5v的電壓信號，又轉(zhuǎn)化為8為二進(jìn)制數(shù)字量，為進(jìn)一步顯示記錄打印報警等，必須將這些數(shù)字量轉(zhuǎn)化為不同的單位，以便操作人員對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)事和管理。工程量的實(shí)際值還需要經(jīng)過一次

41、變換，為了實(shí)現(xiàn)上述變換，可把它設(shè)計(jì)成專門的工作程序，把各個不同的參數(shù)所對應(yīng)的數(shù)字量放在存儲器中，然后當(dāng)某一參數(shù)進(jìn)行標(biāo)度變換時，只要調(diào)用標(biāo)度變換子程序即可。8、在微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)誤差是如何產(chǎn)生的？怎樣自動校正系統(tǒng)誤差？答：誤差產(chǎn)生原因：存在零點(diǎn)偏移和漂移，以及放大電路的增益誤差及器件參數(shù)的不穩(wěn)定等現(xiàn)象；自動校正系統(tǒng)誤差詳見p266-26710、為什么要采用量程自動轉(zhuǎn)換技術(shù)？答：傳感器提供的信號范圍很寬，為了保證送到計(jì)算機(jī)的信號一致，同時為了減少硬件設(shè)備，使用了可編程增益放大器，通用性很強(qiáng)，方法倍數(shù)可以通過程序控制，使a/d轉(zhuǎn)換器滿量程信號達(dá)到均一化，因而大大提高測量精度。11、線性插值

42、有什么優(yōu)缺點(diǎn)？使用中分段是否越多越好？答：它是代數(shù)插值法中最簡單的形式，將非線性參量變?yōu)榫€性參量，使計(jì)算方便，在誤差范圍內(nèi)符合工程要求，缺點(diǎn)是精度低。不是，分段多了，計(jì)算量比較大而且占用內(nèi)存多。第八章 數(shù)字pid及其算法1、在pid調(diào)節(jié)器中，系數(shù)kp、ki、kd各有什么作用？它們對調(diào)節(jié)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(yuǎn)不會使偏差減小到零，而且無止境的提高系數(shù)kp最終將導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。比例調(diào)節(jié)可以保證系統(tǒng)的快速性。系數(shù)ki為積分常數(shù)，ki越大積分作用越弱，積分調(diào)節(jié)器的突出優(yōu)點(diǎn)是，只要被調(diào)量存在誤差，其輸出的調(diào)節(jié)作用便隨時間不斷加強(qiáng)，直到偏差為零。積分調(diào)節(jié)可以

43、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(qiáng)。微分調(diào)節(jié)主要用來加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，減小超調(diào)，克服震蕩，消除系統(tǒng)慣性的影響。2、在pid調(diào)節(jié)器中，積分項(xiàng)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)系？答：積分項(xiàng)用于消除靜差。 在常規(guī)pid調(diào)節(jié)中，由于系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)線性范圍受到限制，當(dāng)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，取消積分作用，直到被跳量接近給定值時，才產(chǎn)生積分作用。而變速積分則是改變積分項(xiàng)的累加速度，使其與偏差大小相對應(yīng)，偏差大時，積分作用弱，偏差小時，積分作用增強(qiáng)。變速積分和積分分離的控制方法很類似，但調(diào)節(jié)方式不同。積分分離對積分項(xiàng)采取“開關(guān)”控制，而變速積分則是線性控制。3、在數(shù)字pid中，采樣周期是如何確定的？它與哪