微機控制與接口技術4次形考作業(yè)及作業(yè)解析

微機控制與接口技術形成性考核學校名稱：學生姓名：學生學號：班級:福建廣播電視大學編制使用說明這門課程的考核分為形成性考核和終結性考試，形成性考核成績占課程總成績的50%,終結性考試采用開卷考試形式，考試成名^占總成績的50%?？偝煽儩M分為100分。形成性考核成績包括4次形考作業(yè)成績和實驗成績組成，分別占形考作業(yè)的80%和20%。形成性考核分數統計表作業(yè)1作業(yè)2作業(yè)3作業(yè)4實驗成績總計得分微機控制與接口技術作業(yè)1微機控制與接口技術作業(yè)1姓名:學號:得分:教師簽名:第1章計算機控制系統概述1.微型計算機控制系統的硬件由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？答：微型計算機控制系統的硬件由四部分組成。(1)主機：是微型計算機控制系統的核心，主機向系統的各個部分發(fā)出各種命令，同時對被控對象的被控參數進行實時檢測及處理。(2)輸入輸出通道：是微機和生產對象之間進行信息交換的橋梁和紐帶。輸入通道把生產對象的被控參數轉換成微機可以接收的數字代碼。輸出通道把微機輸出的控制命令和數據，轉換成可以對生產對象進行控制的信號。(3)外部設備：實現微機和外界進行信息交換的設備，簡稱外設，包括人機聯系設備(操作臺)、輸入輸出設備和外存貯器等。(4)檢測與執(zhí)行機構：a.測量變送單元：將被檢測參數的非電量轉換成電量，經變送器轉換成統一的計算機標準電平信號后，再送入微機。b.執(zhí)行機構：根據微機輸出的控制信號，改變輸出的角位移或直線位移，并通過調節(jié)機構改變被調介質的流量或能量，使生產過程符合預定的要求。.微型計算機控制系統的特點是什么？答：微機控制系統與常規(guī)的自動控制系統相比，具有如下特點：(1)控制規(guī)律靈活多樣，改動方便；(2)控制精度高，抑制擾動能力強，能實現最優(yōu)控制；(3)能夠實現數據統計和工況顯示，控制效率高；(4)控制與管理一體化，進一步提高自動化程度。.什么是DDC系統？答：DDC(DirectDigitalControl)是直接數字控制系統。DDC系統是通過檢測元件對一個或多個被控參數進行巡回檢測，經輸入通道送給微機，微機將檢測結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，使系統的被控參數達到預定的要求。DDC系統是閉環(huán)系統，是微機在工業(yè)生產過程中最普遍的一種應用形式。.操作指導控制系統、DDC和SCC系統工作原理如何？它們之間有何區(qū)別和聯系？答：(1)操作指導控制系統：在操作指導控制系統中，計算機的輸出不直接作用于生產對象，屬于開環(huán)控制結構。計算機根據數學模型、控制算法對檢測到的生產過程參數進行處理，計算出各控制量應有的較合適或最優(yōu)的數值，供操作員參考，這時計算機就起到了操作指導的作用。(2)直接數字控制系統(DDC系統)：DDC(DirectDigitalControl)系統就是通過檢測元件對一個或多個被控參數進行巡回檢測，經輸入通道送給微機，微機將檢測結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，使系統的被控參數達到預定的要求。DDC系統是閉環(huán)系統，是微機在工業(yè)生產過程中最普遍的一種應用形式。(3)計算機監(jiān)督控制系統(SCC系統)：SCC(SupervisoryComputerControl)系統比DDC系統更接近生產變化的實際情況，因為在DDC系統中計算機只是代替模擬調節(jié)器進行控制，系統不能運行在最佳狀態(tài)，而SCC系統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)控制以及自適應控制等。SCC是操作指導控制系統和DDC系統的綜合與發(fā)展。第2章常用的工業(yè)控制計算機.常用的工業(yè)控制機有幾種？它們各有什么用途？答：常用的工業(yè)控制機有：(1)單片微型計算機：是工業(yè)控制和智能化系統中應用最多的一種模式。(2)可編程邏輯控制器(PL。：主要用在單機自動化、工廠自動化、柔性制造系統、機器人、工業(yè)局部網絡等。STD總線工業(yè)控制機：模塊化開放式的STD總線模板結構使得該工業(yè)控制機可適應各種工業(yè)控制現場的惡劣環(huán)境，可用于驅動各種功率的交直流電機、步進電機和大功率開關量等。工業(yè)PC機：大型工業(yè)控制系統中使用。DSPl種特別適合于實現各種數字彳S號處理運算的控制系統，DSP5片可以嵌入到各種應用對象系統中。(6)集散控制系統(DSC：是集計算機技術、顯示技術、通信技術、控制技術于一體的先進控制系統，可廣泛應用于各行各業(yè)中。.什么是PLC?PLC控制系統有什么特點？答：PLC是可編程邏輯控制器，是早期繼電器邏輯控制系統與微型計算機技術相結合的產物。PLC采用微處理器作為主控制器，采用大規(guī)模集成電路作為I/O接口。PLC控制系統主要特點：(1)可靠性高；(2)編程容易；(3)組合靈活；(4)輸入/輸出功能模塊齊全；(5)安裝方便；(6)運行速度快。

第3章常用工業(yè)控制總線.什么叫總線？總線分哪兩大類？分別說出它們的特點和用途？答：總線是一組信號線的集合。這些線是系統的各插件間(或插件內部芯片間)、各系統之間傳送規(guī)定信息的公共通道，有時也稱數據公路，通過它們可以把各種數據和命令傳送到各自要去的地方。根據總線傳送信號的形式，總線又可分為兩種。(1)并行總線：數據各位同時傳送。并行總線的特點是能以簡單的硬件來運行高速的數據傳輸和處理，但需要多位數據線。一般用于近程數據通信。(2)申行總線：用行總線是按照信息逐位的順序傳送。具特點是不論數據有多少位只、需要一對傳輸線，不足之處是傳送速度較慢。主要用于遠程數據通信。.什么是RS-232C?在實際應用中主要有哪些接線方式？答：RS-232-C是用來定義數據終端設備DTE與數據通信設備DCE之間接口的連接標準。在實際應用中，主要有兩種連接方式：(1)兩臺計算機(DTE之間直接相連。(2)通過調制解調器(DCE,將兩臺計算機遠程相連。.什么是現場總線？有哪幾種典型的現場總線？答：現場總線是近年來迅速發(fā)展起來的一種工業(yè)數據總線，它主要解決工業(yè)現場的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機構等現場設備間的數字通信以及這些現場控制設備和高級控制系統之間的信息傳遞問題。所以現場總線既是通信網絡，又是自控網絡。下面是幾種典型的現場總線：CAN(ControlAreaNetwork)控制器局域網絡；LONWORKLocalOperatingNetwork)局部操作網絡；PROFIBUSProcessFieldBus)過程現場總線；HART(HighwayAddressableRemoteTransducer)可尋址遠程傳感器數據通路；FF(FoundationFieldbus現場總線基金會)現場總線。微機控制與接口技術作業(yè)2微機控制與接口技術作業(yè)2學號：得分：教師簽名：第4章接口及地址譯碼技術.什么是接口？為什么要在CPU與外設之間設置接口？答：I/O接口是位于系統與外設間、用來協助完成數據傳送和控制任務的邏輯電路。微機的外部設備多種多樣，大部分是電子機械設備，具有獨立的時序和操作方式；工作原理、驅動方式、信號格式以及工作速度方面彼此差別很大；因此它們不能與CPU直接相連，必須經過中間電路再與系統相連，這部分電路被稱為I/O接口電路。.CPU尋址I/O時可用哪兩種尋址方式？各有什么優(yōu)缺點？答：CPU尋址I/O端口有兩種方式：I/O端口地址譯碼方式；I/O端口與內存單元統一編制方式。對于不同的編址方式，CPU將采用不同的指令進行訪問。I/O端口地址譯碼方式的優(yōu)點：（1）I/O設備的地址空間與存儲器的地址空間是相對獨立的，分開的，則I/O接口地址不占用存儲器的地址空間；（2）有專用的輸入輸出指令，程序易閱讀；（3）由于外設端口地址比內存地址少得多，因而它們的端口地址的長度也比內存地址少得多（一般是16位）,節(jié)省了指令的存儲空間，縮短了指令的執(zhí)行時間。缺點是：（1）專用I/O指令增加了指令系統的復雜性，且I/O指令類型少，程序設計的靈活性較差。I/O端口與內存單元統一編制方式的優(yōu)點：（1）CPU對外設的操作可使用全部的存儲器操作指令，故指令多，使用方便；（2）存儲器和外設的地址分布圖是同一個；（3）不需要專門的輸入/輸出指令。缺點是：（1）外設占用內存單元的編址空間使內存容量減少；（2）指令執(zhí)行時間較長。.對于CPU與外設之間的數據傳送，接口電路一般有哪幾種控制方式？答：對中央處理器而言，數據傳送就是輸入/輸出操作，中央處理器可以采用查詢、中斷和DMA方式3種方式控制接口的傳送操作。I/O地址譯碼電路如下圖所示，請問這是什么類型的譯碼電路？并指出Y0?Y7各輸出端口的地址范圍。而而TLYinW刊mY7-ABG1GTG7c答：該圖中采用的是專用譯碼器74LS138譯碼電路Y0?Y7的八個譯碼輸出的地址范圍如下：Y0地址范圍：300HH307H;Y1地址范圍：308H?30FH

Y2地址范圍：Y2地址范圍：310HH317H;Y4地址范圍：320HH327H;Y6地址范圍：330H-337H;Y3地址范圍：318H?31FH;Y5地址范圍：328H?32FH;Y7地址范圍：338H?33FH第五章定時及中斷.什么是中斷？答：所謂中斷，是指CPU在正常運行程序時，由于內部/外部事件或由程序預先安排的事件，引起CPU中斷正在運行的程序，而轉到為內部/外部事件或為預先安排的事件服務的程序中去，服務完畢,再返回去執(zhí)行波暫時中斷的程序。.通常解決中斷優(yōu)先級的方法有哪幾種？答：通常有軟件查詢確定優(yōu)先級，硬件優(yōu)先級排隊電路確定優(yōu)先級兩種方式。.說明一般中斷系統的組成和功能。答：處理器內部應有中斷請求信號的檢測電路，輸出中斷響應信號，保存斷點的邏輯，轉向中斷處理程序的邏輯，中斷返回邏輯。系統中要有一中斷控制器，管理多個中斷源，提供處理機所需的中斷處理信息。系統中請求中斷處理的I/O接口電路要有提供中斷請求信號及接收中斷響應信號的邏輯。.8259A中斷控制器的功能是什么？答：8259A中斷控制器可以接受8個中斷請求輸入并將它們寄存。對8個請求輸入進行優(yōu)先級判斷，裁決出最高優(yōu)先級進行處理，它可以支持多種優(yōu)先級處理方式。8259A可以對中斷請求輸入進行屏蔽，阻止對其進行處理。8259A支持多種中斷結束方式。8259A與微處理器連接方便，可提供中斷請求信號及發(fā)送中斷類型碼。8259A可以進行級連以便形成多于8級輸入的中斷控制系統。.要求8253的通道2作為一個100分頻的分頻器，該通道應工作在什么方式？若時鐘頻率為2MHZ,求控制字及計數初值。假設8253的口地址4F0H?4F3H,請編一段初始化程序。答：（1）應工作在方式2,即頻率發(fā)生器方式。1MHZ10KHZ（2）計數初值為100=64H;8253的控制字為10010100=94H（通道2,只寫低8位，方式2,二進制計數）初始化程序如下：MOVDX,4F3HTOC\o"1-5"\h\zMOVAL,94HOUTDX,ALMOVDX,4F2HMOVAL,64HOUTDX,AL6.編寫6.編寫8253初始化程序。如下圖所示（注意端口地址），要求3個計數通道分別完成以下功能：⑴通道0工作于方式3,輸出頻率為2KHZ的方波；⑵通道1產生寬度為480us的單脈沖；⑶通道2用硬件方式觸發(fā)，輸出負脈沖，時間常數為26。(提示：8253的端口地址分別為：0310H、0312H、0314H、0316H)答案：編寫8253的初始化程序.確定端口地址：0310H、0312H、0314H、0316H.確定工作方式：通道0,方式3;通道1,方式1;通道2,方式5.確定計數值：通道0:N0=1MHz/2KHz=500通道1:N1=480us/(1/1mhz)=480通道2:N2=26.確定控制字：通道0:00110111B;通道1:01110011B;通道2:10011011B對3個通道的初始化程序如下：;通道0初始化程序MOVDX,316HMOVAL,00110111BOUTDX,ALMOVDX,310HMOVAL,00HOUTDX,ALMOVAL,05HOUTDX,AL;通道1的初始化程序MOVDX,316H

MOVAL,001110011BOUTDX,ALMOVDX,312HMOVAL,80HOUTDX,ALMOVAL,04HOUTDX,AL;通道2初始化程序MOVDX,316HMOVAL,10011011BOUTDX,ALMOVDX,314HMOVAL,26HOUTDX,AL7,什么是中斷響應周期？在中斷響應周期中CPU和8259A一般要完成哪些工作？答：中斷響應周期是指當CPU收到中斷控制器提出的中斷請求INT后，如果當前一條指令已執(zhí)行完且中斷標志IF=1,那么CPU將通過總線控制發(fā)出兩個邊疆的中斷應合INTA信號完成一個中斷響應周期從而獲取中斷類型號。在一個中斷響應中主要完成以下兩工作：①當總線控制器發(fā)出第一個INTA脈沖時，CPU輸出有效的總線鎖定信號LOCK,使總線在此期間處于封鎖狀態(tài)，防止其了處理器或DMA控制器占用總線。同時，8259A將判優(yōu)先后選中的最高優(yōu)先級置位ISR,而相應的IRR位被清零；②當總線控制器發(fā)出第二個INTA脈沖時，總線鎖定信號LOCK撤除，總線被解封，地址允許信號ALE變?yōu)榈碗娖剑o效），即允許數據線工作。正好此時中斷控制器8259A將當前中斷服務程序所對應的中斷號送到數據線上由CPU讀入。微機控制與接口技術作業(yè)3微機控制與接口技術作業(yè)3學號：得分：教師簽名：第6章數字I/O接口.簡述并行通信與串行通信的概念及相應的優(yōu)缺點，串行通信又可分為哪兩種類型？答：并行通信方式是將傳送字符的全部n個數據位用n條數據線同時進行傳輸，在空間上區(qū)分各位數據及聯絡控制信號。具有傳輸速度快，信息率高等優(yōu)點，但是占用傳輸線纜較多，不適于長距離傳輸數據。串行通信是將數據依次一位一位地進行傳輸，在一個方向上只占用一根通信線，它既作為數據線，又作為聯絡線。具有傳輸線少、成本低的優(yōu)點，但是傳輸的速度慢，特別適合于遠距離傳輸。串行通信根據傳輸信號格式的不同又可分為同步通信和異步通信兩種。.波特率是什么單位？它的意義如何？答：波特率是信號傳輸速率的一種度量單位。在信息傳輸通道中，每秒鐘通過信道傳輸的數據位即稱為波特率，其單位是波特（Baud）,即位/秒（Ht/s）,波特率1200波特即指傳輸速率是每秒傳輸1200個數據位。因此波特率是傳輸通道頻寬的指標。.在一個異步通信系統中，已知波特率為1800波特，現要傳送100個字符，字符格式是8個數據位，1個校驗位，2個停止位。問數據的傳送速率是每秒多少字符？傳送這個字符串至少需多少時間？答：（1）每幀字符=1+8+1+2=12位。故每秒傳送字符是1800+12=150（個）（2）傳送100個字符至少需要時間是100+150=0.667s.什么是信號的調制與解調？為什么要進行調制和解調？試舉出一種調制的方式。答：用行長距離通信時，需要利用模擬信道來傳輸數字信號，由于信道的頻帶窄，一般為300?3400Hz而數字信號的頻帶相當寬，故傳輸時必須進行調制，以免發(fā)生畸變而導致傳輸出錯。調制是將數字信號模擬信號。而解調則是相反。例如FSK制（調頻制或稱數字調頻）可將數字“1”和“0”分別調制成2400Hz和1200Hz的正弦波信號。.設置8255A的工作方式，要求A工作在方式1輸出，B口工作在方式0輸入，C口的高4位配合A口工作，低4位為輸入，則8255A的方式控制字為多少？若給定8255A的端口地址為0C0H^0c6H寫出初始化程序。答：方式控制字=10100011B=A3H初始化程序如下：MOVAL,0A3HOUT0c6H，AL6.怎樣區(qū)分8255A的工作方式字和C口按位置位/復位控制字？若將C口的PC2置位，將PC5復位，該怎樣設置？答：區(qū)分8255A的工作方式字和C口按位置位/復位控制字是兩字的最高位D7位設為特征位，當D7=1時是工作方式字，當D7=0時是C口按位置位/復位

控制字。C口的PC6置位，應使該字=00001101B=0DHPC5復位，應使該字=00001010B=0AH初始化程序如下：MOVAL,0DHOUT43H,ALMOVAL,0AHOUT43H,AL.在利用8255A擴展8個開關和8個LED二極管的應用系統中，假設8255A的端口地址為730H?733H,A口與開關相連，B口與8個LED管相連，問：(1)8255A的A口,B口各工作在什么方式下？(2)求8255A的控制字并對8255A進行初始化編程。答：(1)A口應工作在方式0輸出，B口工作方式0輸出。(2)控制字=10000000B=80HTOC\o"1-5"\h\z(3)初始化程序如下：MOVDX,343HMOVAL,80HOUTDX,AL.8086系統中接口連接關系如下圖所示。要求回答以下問題：⑴試分別確定8255,8253,8259及8251的端口地址；(2)設8255的PA□為輸出，PB口為輸入，試寫出對PA口和PB口執(zhí)行輸入/輸出操作的指令。ALE8086CPUAD?AR—\A7?A)373A6A4Y丫1M/IO8086CPUAD?AR—\A7?A)373A6A4Y丫1M/IOG2B丫3CS8253A1A0A2A1A1CS8251A0A1CS8255A1A0CS8259C/D8255的端口地址為:8253的端口地址為：8259的端口地址為：8251的端口地址為：

對PA口操作的I/O指令為對PB口操作的I/O指令為答案:⑴A7AAAA3⑴A7AAAA3A1000任意1001任意1010任意1011任意AA08255:Y0輸出08253:Y1輸出08259:Y2輸出08251:Y3輸出8255的端口地址為8255的端口地址為80H,82H,84H,86H8253的端口地址為90H,92H,94H,96H8259的端口地址為A0H,A2H,8251的端口地址為B0H,B2H,對PA口操彳^的I/O指令為OUT80H,AL對PB口操作的I/O指令為INAL,82H微機控制與接口技術作業(yè)4微機控制與接口技術作業(yè)4學號：得分：教師簽名：第7章模擬量I/O接口技術.A/D和D/A轉換器在微型計算機控制系統中有什么作用？答：在工業(yè)生產過程中，被測參數，如溫度、流量、壓力、液位和速度等，都是連續(xù)變化的量，稱為模擬量。而微型計算機處理的數據，只能是數字量，所以數據在進入微型計算機之前，必須把模擬量轉換成數字量，即A/D轉換。由于大多數執(zhí)行機構都只能接收模擬量，為了控制執(zhí)行機構，經微型計算機處理后的數據，必須再轉換成模擬量，即D/A轉換?？梢?，A/D和D/A轉換時微型計算機接收、處理、控制模擬量參數過程中不可缺少的環(huán)節(jié)。.根據轉換原理，A/D轉換器主要有哪幾種類型？答：根據轉換原理，A/D轉換器主要有計數式A/D轉換器、逐次逼近型A/D轉換器和雙積分型A/D轉換器3..已知如圖并給出下列程序，請在讀圖并理解程序后，回答下列問題：

(1)該程序功能為。(2)ADC0809的端口地址為。(3)0809控制線EOC的作用是程序如下：ADC:MOVDPTR,#7FFOHMOVR。，#0A0HMOVR2,#8MOVA,#0LOOP:MOVX@DPTR,AJBP3.3,$MOVXA,@DPTRMOVX@R0,A1NCDPTR1NCR0DJNZR2,LOOPAJMPADC答：(1)巡回采集8個通道的數據；(2)ADC0809口地址為7FF0H?7FF7H(或7FF8?7FFFH);(3)EOC為A/D轉換結束信號，用來引起中斷或查詢，以便讀取A/D的轉換結果。4.DAC0832的作用是什么？分辨率是多少位？若其輸出量程為0V?5V,當CPU分別輸出80H,40H,10H時，其對應的輸出電壓各為多少？答：DAC0832是8位帶兩級輸入鎖存器控制的數模轉換器，其分辨率是8位。當輸出量程為0V?5V時，CPU分別輸出80H,40H,10H時，其對應的輸出電壓計