微型计算机控制技术课
后答案
习题⼀
1，微型计算机控制系统的硬件由哪⼏部分组成各部分的作⽤是什么 CPU，这是微型计算机控制系统的核⼼，通过接⼝它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进⾏实时检测及处理。
接⼝电路，微机和⽣产对象之间进⾏信息交换的桥梁和纽带。
外部设备：这是实现微机和外界进⾏信息交换的设备
2，微型计算机控制系统软件有什么作⽤说出各部分软件的作⽤。
答：软件是指能够完成各种功能的计算机程序的总和。整个计算机系统的动作，都是在软件的指挥下协调进⾏的，因此说软件是微机系统的中枢神经。就功能来分，软件可分为系统软件、应⽤软件
1)系统软件：它是由计算机设计者提供的专门⽤来使⽤和管理计算机的程序。
对⽤户来说，系统软件只是作为开发应⽤软件的⼯具，是不需要⾃⼰设计的。
2)应⽤软件：它是⾯向⽤户本⾝的程序，即指由⽤户根据要解决的实际问题⽽
编写的各种程序。
3，常⽤⼯业控制机有⼏种它们各有什么⽤途
4，操作指导、DDC和SCC系统⼯作原理如何它们之间有何区别和联系
答：(1)操作指导控制系统：在操作指导控制系统中，计算机的输出不直接作⽤于⽣产对象，属于开环控制结构。计算机根据数学模型、控制算法对检测到的⽣产过程参数进⾏处理，计算出各控制量应有的较合适或最优的数值，供操作员参考，这时计算机就起到了操作指导的作⽤。
(2)直接数字控制系统(DDC系统)：DDC(Direct Digital
Control)系统就是通过检测元件对⼀个或多个被控参数进⾏巡回检测，经输⼊通道 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
送给微机，微机将检测结果与设定值进⾏⽐较，再进⾏控制运算，然后通过输出通道控制执⾏机构，使系统的被控参数达到预定的要求。DDC系统是闭环系统，是微机在⼯业⽣产过程中最普遍的⼀种应⽤形式。
(3)计算机监督控制系统(SCC系统)：SCC(Supervisory Computer
Control)系统⽐DDC系统更接近⽣产变化的实际情况，因为在DDC系统中计算机只是代替模拟调节器进⾏控制，系统不能运⾏在最佳状态，⽽SCC系统不仅可以进⾏给定值控制，并且还可以进⾏顺序控制、最优控制以及⾃适应控制等SCC是操作指导控制系统和DDC系统的综合与发展。
5，说明嵌⼊式系统与⼀般微型计算机扩展系统的区别。
答：嵌⼊式计算机⼀般没有标准的硬件配置。嵌⼊式系统可采⽤多种类型的处理器和处理器结构。软硬件协同设计采⽤统⼀的⼯具描述，可合理划分系统软硬件，分配系统功能，在性能、成本、功耗等⽅⾯进⾏权衡折衷，获取更优化的设计。嵌⼊式系统多为低功耗系统。简单地说，就是嵌⼊式系统和微型计算机的扩展标准不⼤⼀样。
6，PLC控制系统有什么特点
答：（1）可靠性⾼。由于PLC⼤都采⽤单⽚微型计算机，因⽽集成度⾼，再加上相应的保护电路及⾃诊断功能，因⽽提⾼了系统的可靠性。
（2）编程容易。PLC的编程多采⽤继电器控制梯形图及命令语句，其数量⽐微型机指令要少得多，除中、⾼档PLC外，⼀般的⼩型PLC只有16条左右。由于梯形图形象⽽简单，因⽽编程容易掌握、使⽤⽅便，甚⾄不需要计算机专门知识，就可进⾏
编程。
（3）组合灵活。由于PLC采⽤积⽊式结构，⽤户只需要简单地组合，便可灵活地改变控制系统的功能和规模，因此，可适⽤于任何控制系统。
（4）输⼊/输出功能模块齐全。PLC的最⼤优点之⼀，是针对不同的现场信号，均有相应的模块可与⼯业现场的器件直接连接，并通过总线与CPU主板连接。
（5）安装⽅便。与计算机系统相⽐，PLC的安装既不需要专门的机房，也不需要严格的屏蔽。使⽤时只需把检测器件与执⾏机构和PLC的I/O接⼝端⼦连接⽆误，便可正常⼯作。
（6）运⾏速度快。由于PLC的控制是由程序控制执⾏的，因⽽不论其可靠性还是运⾏速度，都是继电器逻辑控制⽆法相⽐的。
鼓膜式板框压滤机7，微型计算机控制系统与模拟控制系统相⽐有什么特点
答：1)结构上。模拟和数字部件的混合系统。
2）含有模拟信号离散模拟、离散数字等多种信号。硫芴
3）需采⽤专门的理论来分析和设计。即模拟调节规律离散化设计法和直接设计法。
4）便于实现复杂的控制具有很⼤的灵活性和适应性。
5）可实现多回路分时控制。
6）控制的多功能性提⾼企业的⾃动化程度分级控制、集散控制、⽣产管理等。
8，什么是现场总线系统它有什么特点
答：现场总线控制系统FCS 的核⼼是现场总线
现场总线控制系统
①是⼀种数字通信协议，是连接智能现场设备和⾃动化系统的数字式、全分散、双向传输、多分⽀结构的通信⽹络。
②是控制技术、仪表⼯业技术和计算机⽹络技术三者的结合。
③具有现场通信⽹络、现场设备互连、互操作性、分散的功能模块、通信线供电、开放式互连⽹络等技术特点。
④保证控制系统可以适应⽬前⼯业界对数字通信和⾃动控制的需求，且使其与Internet⽹互连构成不同层次的复杂⽹络成为可能。代表了⼯业控制体系结构发展的⼀种⽅向。
9，未来控制系统发展趋势是什么
答：1）⼤⼒推⼴应⽤成熟的先进技术
2）⼤⼒研究和发展智能控制系
3）嵌⼊式系统的应⽤将更加深⼊
10，为什么说嵌⼊式微控制器是智能化仪器和中、⼩型控制系统中应⽤最多的⼀种微型计算机
答：嵌⼊式微控制器⼜称单⽚机。
1)为适应不同的应⽤需求，⼀个系列的单⽚机具有多种衍⽣产品，每种衍⽣产品的处理器内核都是⼀样的，不同的是存储器和外设的配置及封装。
2)和嵌⼊式微处理器相⽐，微控制器的最⼤特点是单⽚化，体积⼩，功耗和成本低、可靠性⾼。癸氧喹酯
3)微控制器是⽬前嵌⼊式系统⼯业的主流。接
11、什么叫嵌⼊式系统嵌⼊式系统与⼀般的⼯业控制系统有什么区别
答：嵌⼊式系统：以应⽤为中⼼、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应⽤系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专⽤计算机系统。
11、什么是物联⽹为什么说“物联⽹给微型计算机控制技术”带来新的、更⼤的应⽤空间
答：物联⽹=互联⽹+传感器
该系统通过射频⾃动识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统（GPS）、激光扫描器、环境传感器、图像感知器等信息设备，按约定的协议，把任何物品与互联⽹连接起来，进⾏信息交换和通讯，
以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的⼀种⽹络。实际上它也是⼀种微型计算机控制系统，只不过更加庞⼤⽽已。
12、物联⽹终端由⼏部分组成各部分的作⽤是什么
答：物联⽹终端主要由外围接⼝模块、核⼼处理模块、⽹络通信模块及电源管理模块组成。
通过外围感知接⼝与传感设备连接，如RFID读卡器，红外感应器，环境传感器等，将这些传感设备的数据进⾏读取并通过中央处理模块处理后，按照⽹络协议，通过外部通讯接⼝，如：GPRS模块、以太⽹接⼝、WIFI等⽅式发送到以太⽹的指定中⼼处理平台。
13、FPGA是什么意思它有什么特点在微机控制系统和智能化仪器中有着怎样的影响
答：FPGA是指现场可编程门阵列
特点．FPGA的特点
（1）采⽤FPGA设计ASIC电路，⽤户不需要投⽚⽣产，就能得到合⽤的芯⽚。（2）FPGA可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样⽚。
（3）FPGA内部有丰富的触发器和I／O引脚。
（4）FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费⽤最低、风险最⼩的器件之⼀。（5）FPGA采⽤⾼速CHMOS⼯艺，功耗低，可以与CMOS、TTL电平兼容。
可以说，FPGA芯⽚是⼩批量系统提⾼系统集成度、可靠性的最佳选择之⼀。习题⼆
1.采样有⼏种⽅法说明它们之间的区别
2.2. 采样周期愈⼩愈好吗为什么
答：不是。若采样间隔太⼩（采样频率太⾼），则对定长的时间记录来说其数字系列就很长，计算⼯作量迅速增⼤：如果数字序列长度⼀定，则只能处理很短的时间历程，可能产⽣较⼤的误差。
3. 简述多路开关的⼯作原理。
4.
多路开关如何扩展试⽤两个CD4097扩展成⼀个双16路输⼊和双2路输出系统，并说明其⼯作原理。
5. 试⽤CD4051设计⼀个32路模拟多路开关，要求画出电路图并说明其⼯作原理。
6. 采样-保持器有什么作⽤试说明保持电容的⼤⼩对数据采集系统的影响。
大型盆景花盆
答：采样保持器的作⽤：A/D转换器完成⼀次A/D转换总需要⼀定的时间。在进⾏A/D转换时间内，希望输⼊信号不再变化，以免造成转换误差。这样，就需要在A/ D转换器之前加⼊采样保持器。
保持电容对数据采集系统采样保持的精度有很⼤影响。保持电容值⼩，则采样状态时充电时间常数⼩，即保持电容充电快，输出对输⼊信号的跟随特性好，但在保持状态时放电时间常数也⼩，即保持电容放电快，故保持性能差；反之，保持电容值⼤，保持性能好，但跟随特性差。
7. 在数据采样系统中，是不是所有的输⼊通道都需要加采样-保持器，为什么
答：不是，对于输⼊信号变化很慢，如温度信号；或者A/D转换时间较快，使得在A/D转换期间输⼊信号变化很⼩，在允许的A/D转换精度内，就不必再选⽤采样保持器。
智慧珠拼盘8. 采样频率的⾼低对数字控制系统有什么影响试举⼯业控制实例加以说明。
采样频率⾼低对数字控制系统有些影响，采样频率⾼，则对数据采集的准确性增加，但采样频率⾼，会过多的占⽤CPU的时间和内存资源，采样频率⾼，对采集的数据要进⾏实时分析和处理，CPU⼤部分时间⽤在数据采集分析处理上，影响了作其它事的时间。采样频率要低，就有可能漏掉该采集的数据没采到，数据实时分析就有可能不正确。
9. A/D和D/A转换器在微型计算机控制系统中有什么作⽤
10.A/D转换器转换原理有⼏种它们各有什么特点和⽤途
答：并联⽐较型：电路规模庞⼤，转换速度最快，⽤在超⾼速的A/D转换器中；主次渐进型：电路较⼩，速度不及并联⽐较型快，但较其他类型电路的转换速度快的多，⽤于集成A/D转换器中；双积分型：电路结构简单，性能稳定可靠，抗⼲扰能⼒强，转换速度很低，⽤在低速系统；V-
F变换型：调频信号具有很强的抗⼲扰能⼒，低速，⽤于遥测、遥控系统中。11. 试说明逐次逼近型A/D转换器转换原理。
从⾼位到低位逐位试探⽐较，好像⽤天平称物体，从重到轻逐级增减砝码进⾏试探。逐次逼近法转换过程是：初始化时将逐次逼近寄存器各位清零；转换开始时，先将逐次逼近寄存器最⾼位置1，送⼊D/A转换器，经D/A转换后⽣成的模拟量送⼊⽐较器，称为
Vo，与送⼊⽐较器的待转换的模拟量Vi进⾏⽐较，若Vo
Vo再与Vi⽐较，若Vo
12、为什么⾼于8位的D/A转换器与8位的微型计算机计算机接⼝连接必须采⽤双缓冲⽅式这种双缓冲⼯作与DAC0832的双缓冲⼯作在接⼝上有什么不同
答：原因：数据要分两次或三次输⼊，双缓冲结构避免了产⽣虚假的模拟量输出值。主要区别是 AD667 的第⼀级由 3 个 4 位寄存器组成。
13、串⾏A/D转换器有什么特点
24.
⽤8位DAC芯⽚组成双极性电压输出电路，其参考电压为－5V～+5V，求对应以下偏移码的输出电压：
（1）；（2）01000000；（3）；（4）00000001；（5）01111111；（6）。
答：解：VOUT1=-VREF.
VOUT2=-(VREF+2VOUT1)
（2） VOUT1=-VREF. =～+
VOUT2=-(VREF+2VOUT1) =～+
（6）VOUT1=-VREF. =～+
VOUT2=-(VREF+2VOUT1) =～+
25. DAC0832与CPU有⼏种连接⽅式它们在硬件接⼝及软件程序设计⽅⾯有何不同
26.
试⽤DAC0832设计⼀个单缓冲的D/A转换器，要求画出接⼝电路图，并编写出程序。
27.试⽤8255A的B⼝和DAC0832设计⼀个8位D/A转换接⼝电路，并编写出程序（设8255A的地址为8000H～8003H）。
28. 设12位D/A转换器DAC1210与8031接⼝电路连接，如图所⽰。
（1）说明电路控制原理。
（2）设数据存放在DABUFF为⾸地址的连续两个存储单元中，试编写⼀完成D/A 转换的程序。
29. 试⽤DAC0832芯⽚设计⼀个能够输出频率为50Hz的脉冲波电路及程序。
30. 试⽤13题的电路设计出能产⽣三⾓波、梯形波和锯齿波的程序。
31.
A/D转换器的结束信号（设为EOC）有什么作⽤根据该信号在I/O控制中的连接⽅式，A/D转换有⼏种控制⽅式它们各在接⼝电路和程序设计上有什么特点
32.设某12位A/D转换器的输⼊电压为0～+5V，求出当输⼊模拟量为下列值时输出的数字量：
（1）；（2）2V；（3）；（4）；（5）4V；（6）5V。
（1）
H
B
q
D400
00
010*******
1024
25
.1
=
=
=即
（4）
H
C
B
q
D00
00
1100000000
3072
75
.3
=
=
=即
33.某A/D转换电路如图所⽰。
（1）试写出A/D转换器的地址；
（2）该电路采⽤什么控制⽅式画出该种转换的程序框图；
（3）⽤8051汇编
34.将上述电路改成中断控制⽅式，试画出电路图并编写出程序。
35. 35.
设被测温度变化范围为0℃～1200℃，如果要求误差不超过℃，应选⽤分辨率为多少位的A/D转换器（设ADC的分辨率和精度⼀样）。
36.
⾼于8位的A/D转换器与8位I/O的微型计算机及16位I/O的微型计算机接⼝有什么区别试以A/D574 A/D转换器为例加以说明。
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