微型計算機控制技術(shù)課后答案第二版-潘新民

1、第一章1。微型計算機控制系統(tǒng)的硬件由哪幾部分組成？各部分作用？(1)主機：這是微型計算機控制系統(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)進行實時檢測及處理。主機的主要功能是控制整個生產(chǎn)過程，按控制規(guī)律進行各種控制運算(如調(diào)節(jié)規(guī)律運算、最優(yōu)化計算等)和操作，根據(jù)運算結(jié)果作出控制決策；對生產(chǎn)過程進行監(jiān)督，使之處于最優(yōu)工作狀態(tài)；對事故進行預(yù)測和報警；編制生產(chǎn)技術(shù)報告，打印制表等等。(2)輸入輸出通道：這是微機和生產(chǎn)對象之間進行信息交換的橋梁和紐帶。過程輸入通道把生產(chǎn)對象的被控參數(shù)轉(zhuǎn)換成微機可以接收的數(shù)字代碼。過程輸出通道把微機輸出的控制命令和數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成可以對生

2、產(chǎn)對象進行控制的信號。過程輸入輸出通道包括模擬量輸入輸出通道和數(shù)字量輸入輸出通道.(3)外部設(shè)備：這是實現(xiàn)微機和外界進行信息交換的設(shè)備，簡稱外設(shè)，包括人機聯(lián)系設(shè)備(操作臺)、輸入輸出設(shè)備(磁盤驅(qū)動器、鍵盤、打印機、顯示終端等)和外存貯器(磁盤)。其中作臺應(yīng)具備顯示功能，即根據(jù)操作人員的要求，能立即顯示所要求的內(nèi)容；還應(yīng)有按鈕，完成系統(tǒng)的啟、停等功能；操作臺還要保證即使操作錯誤也不會造成惡劣后果，即應(yīng)有保護功能。(4)檢測與執(zhí)行機構(gòu)：a.測量變送單元：在微機控制系統(tǒng)中，為了收集和測量各種參數(shù)，采 用了各種檢測元件及變送器，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)行機構(gòu)：要控制生產(chǎn)過程，

3、必須有執(zhí)行機構(gòu)，它是微機控制系統(tǒng)中的重要部件，其功能是 根據(jù)微機輸出的控制信號，改變輸出的角位移或直線位移，并通過調(diào)節(jié)機構(gòu)改變被調(diào)介質(zhì)的流量或能量，使生產(chǎn)過程符合預(yù)定的要求.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？(1)操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)：在操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)中，11算機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)。計算機根據(jù)數(shù)學(xué)模型、 控制算法對檢測到的生產(chǎn)過程參數(shù)進行處理，計算出各控制量應(yīng)有的較合適或最優(yōu)的數(shù)值，供操作員參考，這時計算機就起到操作指導(dǎo)的作用(2)直接數(shù)字控制系統(tǒng)(DDC系統(tǒng))：DDC(Direct Digital Control )系統(tǒng)就是通過檢測

4、元件對 一個或多個被控參數(shù)進行巡回檢測，經(jīng)輸入通道送給微機，微機將檢測結(jié)果與設(shè)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(gòu)，使系統(tǒng)的被控參數(shù)達到預(yù)定的要求.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(yīng)用形式。(3)計算機監(jiān)督控制系統(tǒng)( SCC系統(tǒng)):SCC(Supervisory Computer Control )系統(tǒng)比 DDC系 統(tǒng)更接近生產(chǎn)變化的實際情況，因為在 DDC系統(tǒng)中計算機只是代替模擬調(diào)節(jié)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

5、合與發(fā)展.第二章2米樣周期越小越好嗎？為什么？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，可能產(chǎn)生較大的誤差。5試用CD4051設(shè)計一個32路模擬多路開關(guān)，畫出電路圖并說明其工作原理。思路：因為CD4051只有八個輸入接口，所以要構(gòu)建32路的多路開關(guān)需要用到4個CD405132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。(因為CD4051就有三個輸入口)分別標為 D1、D2、D& D4 D5 (0000011111, 00000 第 0 通道、11111 第 31 通道). 通過對4個CD4051

6、的選擇來實現(xiàn) 32個通道口的選擇(0-7、8-15、1623、2431).如選 擇第三個 CD4051時，可以選擇16-23(10000-10111)通道口。然而CD4051的選擇是通過控制各個 CD4051的INH高低電平來實現(xiàn).比如想讓第三個 CD4051接通，就令它的INH通高電平(此時D5=1、D4=0,INH3=! (D5&! D4).故INH的選擇是控制D5和D4的邏輯關(guān)系來達到的。其中 INH1=!( ! D5&! D4);INH2=! (! D5&D4); INH3= ! ( D5&!D4); INH4=! ( D5& D4).DIINHWT期H8421UT二二 二 士二 己二

7、：23vtici1NH匚川第1a8155 MMA 3C,wiaINHccKOSl UT6采樣-保持器有什么作用？說明保持電容大小對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的影響。答：為了提高模擬量輸入信號的頻率范圍，以適應(yīng)某些隨時間變化較快的信號的要求 可采用帶有保持電路的采樣器，即采樣保持器.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。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？答：答：A/D的作用主要是

8、把傳感器檢測到的模擬電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號，方便用于單片機中進行處理.D/A的作用，在單片機處理完畢的數(shù)字量， 有時需要轉(zhuǎn)換為模擬信號輸出，D/A的作用正是用于把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號 13串行A/D轉(zhuǎn)換器有什么特點？答：與同位數(shù)并行 A/D轉(zhuǎn)換器精度一樣，但大大降低了成本，節(jié)約微型計算機I/O 口。26試用DAC083徽計一個單緩沖的 D/A轉(zhuǎn)換器，畫出接口電路，編寫程序。27試用8255A的B 口和DAC083徽計一個8位D/A裝換接口電路，并編寫程序。|J*. |-T包囹5三方n占士 x應(yīng)m=* M&k 圖卜，ppzIra | A l-rt |rl|l-|-LI 二 lu 島 b 1=卜

9、ggggSCggu詈鼻慳I.互MAIN :START:櫓卜-田4BUFFEQU30HORG0000HAJMPMAINORG 0100HMOVDPTR,#MOVA, # 80HMOVXDPTR, AMOVDPTR, # 8001HMOVA, BUFFMOVXDPTR, A8003H;轉(zhuǎn)換量存放地址;8255控制字地址；設(shè)置PB 口為輸出方式;8255 PB 口地址;輸出DA轉(zhuǎn)換的數(shù)字量SJMP $ END29試用DAC0832芯片設(shè)計一個能夠輸出頻率為50Hz的脈沖波電路及程序。解：設(shè)8位D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832的端口地址為 7FFFH (P2.7=0),頻率為50Hz即每隔20m輸出一次脈沖

10、波，需將數(shù)字量00H、FFH交替輸出到 DAC0832。電路圖如下：第UT-rzzQ 1 2 3 4 5 6 7P1P1-P1P1EIP1P1P1W Pd RH如3 巾LAW邛 EADS 口.成PU*8 F2IM 式2砌 可 VA1* 口*32 21AH 式的工 P2；J415R3IIRKD 口廣奸 巴嘀而 FnaimP34.1 P35UL丐一總U2M電TCS 雨 時 D6 DE 011 口口 VBEF RFH GM?。 10. P icuriLE冏1幽 而 鈾 嗎b五JUUUUAA/WU程序如下:ORG 0000HLOOP :JNB TF0, $CLR TF0START :MOV DPTR

11、, #7FFFHMOVX DPTR , A CPL A MOV TH0 , #0B1H MOV TL0 , #0E0H SJMP LOOPMAIN:MOVA,#00HMOVTMOD , # 01HMOVTH0, # 0B1HMOVTL0,#0E0HSETBTR0;賦值;采用模式1;賦初值;啟動定時器0;等待中斷;計數(shù)器清零;端口地址送DPTR;送數(shù)據(jù)00H到端口;取反;重新賦初值；循環(huán)END 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8015174L.SI3S9255P2.7P”P25P2.

12、415CS po 叫，OE Vx 一）6毋nKLzL_l0J1c5日 cJLP2 nA31ARTALElNy1_爐1 ,P2JO*1Ad一 4PCjbUC冷AG NDiXiNDC N二匚7LXKnShT而RESETwiiRDTOA悝工心%口轉(zhuǎn)換電四國第三章1、鍵盤為什么防止抖動？在計算機控制系統(tǒng)中如何實現(xiàn)防抖 ？ 為了使CPU對一次按鍵動作只確認一次，從而保證系統(tǒng)正常工作，所以必須防止抖動？硬件 防抖有濾波防抖電路和雙穩(wěn)態(tài)防抖電路，還可以采用軟件防抖法，即軟件延遲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

13、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.通常公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。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 點鳧. 8、多位LED顯示器顯示方法有幾種？它們各有什么特點？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)

14、點是使用硬件少，因而價格低，線路簡單。但占用的機時長.靜態(tài)顯示占用機時少，顯示可靠，但是使用元件多，線路復(fù)雜 . 9、硬件譯碼和軟件譯碼各有何優(yōu)缺點？ 軟件譯碼優(yōu)點是電路簡單，但顯示速度有所下降。硬件譯碼既能節(jié)省計算機的時間，而且程 序設(shè)計簡單。30.某顯示電路如圖3.37所示，試回答下列問題： (1)說明圖中數(shù)碼管應(yīng)選用哪一種類型的數(shù)碼管？ (2)該電路屬于哪一種顯示方法？ (3)圖中74LS47的作用是什么？ (4)設(shè)Y1, Y2的地址分別為60H和63H,要顯示的數(shù)據(jù)分別存放在 DATABUF1和 DATABUF2兩個內(nèi)存單元中，試設(shè)計出完整接口電路并編寫一個完成上述顯示的子程序。(1)

15、說明圖中的數(shù)碼管應(yīng)選擇哪一類型的數(shù)碼管？(2)該電路屬于哪一種顯示方式？(3)圖中的74LS47的作用是什么？答案：(1)選擇LED顯示器件.(判斷方法：+5V電源、驅(qū)動電路簡單.)(2)屬于靜態(tài)顯示方式中(判斷方法：74LS377鎖存器，只有靜態(tài)顯示才.用鎖存器Q(3) 74LS47起譯碼及驅(qū)動作用。I31.利用8255, ADC0809設(shè)計一個8路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),要求如下：(1) 8255 口地址為 8100H 8400H;(2) A/D轉(zhuǎn)換采用查詢方式；(3)把A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果顯示在6位LED顯示器上，顯示方法要求靜態(tài)、軟件譯碼方式，且第一位顯示通道號，后4位顯示采樣值(要求小數(shù)點后邊一位)

16、。第四章1、工業(yè)控制系統(tǒng)中常用的報警方式有幾種猝例說明各自的應(yīng)用場合 ？有聲、光、語言報警方式。例子自己想3、光電隔離器有什么作用？將被控系統(tǒng)與微型計算機控制系統(tǒng)通過光電效應(yīng)連成系統(tǒng)，實現(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.總之，有耦合、隔離和開關(guān)的作用。18、某單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)如圖 4。49所示。設(shè)每個通道的最大/最小允許值分別存放在 MAX0MAX7以及MIN0MIN7為地址的內(nèi)存單元中。試編寫巡回檢測程序，并將每個 通道的值與MAXi和MINi單元的內(nèi)容相比較，若大于 MAXi ,則上限報警，顯示i Up； 若下限報警則顯示i Do （w）。若采樣值正常，則顯示i

17、XXX （其中i為通道號）（設(shè)8255 的端口地址為80008300H）。解：設(shè)8位D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832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 00H、FFH交替輸出到DAC0832 .電路圖如下：JIJ mRGWJ PO wPCiWW 邛附值 e 卬觸為j田r田曲sA H-l國UM R21Mls wn 巴祖11叩弧13 P!前，P2 7.16用CRO purTsffi P3叵 FH而pl AUE35IT1 的 用而ak MLXLKU*筌qqlsATJUV小程序如下：ORG 0000HMAIN: MOV A , # 00H ;賦值

18、MOV TMOD,#01H ;采用模式 1MOV TH0 , # 0B1H ;賦初值MOV TL0 , # 0E0HSETB TR0 ;啟動定時器0LOOP: JNB TF0 , $ ;等待中斷CLR TF0 ;計數(shù)器清零START: MOV DPTR, # 7FFFH ;端口地址送 DPTRMOVX DPTR,A ;送數(shù)據(jù) 00H 到端口CPL A ;取反MOV TH0 , #0B1H ;重新賦初值MOV TL0 , # 0E0HSJMP LOOP ;循環(huán)END22.一步進電機控制系統(tǒng)接口電路如圖4.51所示。(1)完成圖中8255A與8031的接口設(shè)計；(2)試編寫程序，使其能實現(xiàn)下列功能

19、：當(dāng)S1按下時，步進電機正向單三拍旋轉(zhuǎn)2圈；當(dāng)S2按下時，步進電機反向雙三拍旋轉(zhuǎn)1圈；當(dāng)S3按下時，步進電機正向三相六拍旋轉(zhuǎn)20步;其余情況步進電機不轉(zhuǎn)。23。設(shè)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種控制方式通電順序圖。(2)設(shè)A相控制電路如圖4.52所示，其中8255A的端口地址為0FCFFH0FFFFH.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P1.0P1.3控制，請在下表的空格處填上適當(dāng)?shù)臄?shù)。Rj A82554,52步進電機推U電濟力序控制位D, 2 D,6D,6D 卜DCBA逋電秋念

20、控制雙四柏t2425。某三相步進電機控制電路如圖 4。53所示，(1)說明圖中光電隔離器 4N25的作用.(2)說明圖中R1 , R2, R3以及V1,V2, V3的作用.(3)畫出三相步進電機所有各種方式通電順序圖.(4)假設(shè)用此電機帶動一個滾動絲杠，每轉(zhuǎn)動一周(正向 )相對位移為4mm,試編寫 移動8mm三相單三拍控制程序。第七章3、數(shù)字濾波與模擬濾波相比有什么優(yōu)點？答:數(shù)字濾波克服了模擬濾波器的不足，它與模擬濾波器相比，有以下幾個優(yōu)點：(1)數(shù)字濾波是用程序?qū)崿F(xiàn)的，不需要增加硬設(shè)備，所以可靠性高，穩(wěn)定性好，不存在阻抗匹配的問題；(2)數(shù)字濾波可以頻率很低 (如0.01Hz)的信號實現(xiàn)濾波

21、，克服了模擬濾波器的缺陷；(3)數(shù)字濾波器可根據(jù)信號的不同，采用不同的濾波方法或濾波參數(shù)，具有靈活、方便、 功能強的特點.4、常用的數(shù)字濾波方法有幾種？各有什么優(yōu)缺點？答：常用的數(shù)字濾波方法有7種。(1)程序判斷濾波法：是根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，確定出相鄰兩次采樣信號之間可能出現(xiàn)得最大偏差。(2)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)定而造成的誤差所引起的 脈動干擾比較有效。(3)算術(shù)平均值濾波法：它適用于一般的具有隨機干擾信號的濾波.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。(4)加權(quán)平均值濾波：可以提高濾波效果(5)滑動平均值濾波法：采樣時間短，可以提高檢測速度(6)慣性

22、濾波法：適用于慢速隨機變量的濾波(7)復(fù)合數(shù)字濾波：比單純的平均值濾波的效果要好6、算術(shù)平均值濾波、加權(quán)平均值濾波以及滑動平均濾波三者的區(qū)別是什么？答：算術(shù)平均值法適用于對壓力、流量等周期脈動信號的平滑，這種信號的特點是往往在某一數(shù)值范圍附近作上、下波動，有一個平均值。這種算法對信號的平滑程度取決于平均次 數(shù)N,當(dāng)N較大時平滑度高，但靈敏度低；當(dāng) N較小時，平滑度低，但靈敏度高，應(yīng)該視 具體情況選取 N值。對于一般流量，通常取 N=12;若為壓力，則取N=4。在算術(shù)平均濾波中，N次采樣值在結(jié)果中所占的比重是均等的，即每次采樣值具有相同的加權(quán)因子1/N.但有時為了提高濾波效果， 往往對不同時刻的

23、采樣值賦以不同的加權(quán)因子。這種方法稱為加權(quán)平均濾波法，也稱滑動平均或加權(quán)遞推平均。其算法為n 1n 1YnaXni0 ai 1a 1i 0i0其中.加權(quán)因子選取可視具體情況決定，一般采樣值愈靠后，賦予的比重越大，這樣可增加 新的采樣值在平均值中的比例，系統(tǒng)對正常變化的靈敏性也可提高，當(dāng)然對干擾的靈敏性也 稍大了些?；瑒悠骄禐V波法，依次存放N次采樣值，每采進一個新數(shù)據(jù)，就將最早采集的那個 數(shù)據(jù)丟掉，然后求包含新值在內(nèi)的N個數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值或加權(quán)平均值。7、標度變換在工程上有什么意義？在什么情況下使用標度變換程序？答：意義：減少硬件設(shè)備，降低成本，便于人工檢測和管理情況：在多回路檢測系統(tǒng)中，各回

24、路參數(shù)信號不一樣，需要各種量程放大器的情況下使用 尺度變換程序。二.練習(xí)題21.某壓力測量系統(tǒng)，其測量范圍為 01 000mmH2O柱，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后對應(yīng)的數(shù)字量為00FFH,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 0c1600C,經(jīng)溫度變送器輸出電壓范圍輕為 15v,再經(jīng) ADC0809轉(zhuǎn)換，ADC0809的輸入范圍為05v,試計算當(dāng)采數(shù)值為 9BH時，所對應(yīng)的的 梯度爐溫度是多少？解:9BH=155D ,所對應(yīng)的的 AD 輸入電壓 v1= (155/255) 5V=3。04v所以溫度 T= (3。04-1) /(5-1) 1600 c =816 C第八章1.、在PID調(diào)節(jié)中，系數(shù) K,等各有什么作用？他們對調(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)