1、習題一1，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： CPU，接口電路及外部設備組成。CPU，這是微型計算機控制系統的核心， 通過接口它可以向系統的各個部分發出各種命令，同時對被控對象的被控參數進行實時檢測及處理。接口電路，微機和生產對象之間進行信息交換的橋梁和紐帶。外部設備：這是實現微機和外界進行信息交換的設備2，微型計算機控制系統軟件有什么作用？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算機程序的總和。 整個計算機系統的動作， 都是在軟件的指揮下協調進行的， 因此說軟件是微機系統的中樞神經。 就功能來分， 軟件可分為系統軟件、應用軟件1)系統軟件： 它是由

2、計算機設計者提供的專門用來使用和管理計算機的程序。對用戶來說，系統軟件只是作為開發應用軟件的工具，是不需要自己設計的。2)應用軟件 : 它是面向用戶本身的程序，即指由用戶根據要解決的實際問題而編寫的各種程序。3，常用工業控制機有幾種？它們各有什么用途？4，操作指導、DDC 和 SCC 系統工作原理如何？它們之間有何區別和聯系？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

3、制系統 (DDC 系統 )：DDC(Direct Digital Control) 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行機構， 使系統的被控參數達到預定的要求。 DDC 系統是閉環系統，是微機在工業生產過程中最普遍的一種應用形式。(3)計算機監督控制系統(SCC 系統 )： SCC(Supervisory Computer Control) 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器進行控制，系統不能運行在最佳狀態，而SCC 系統不

4、僅可以進行給定值控制，并且還可以進行順序控制、最優控制以及自適應控制等SCC 是操作指導控制系統和DDC 系統的綜合與發展。5，說明嵌入式系統與一般微型計算機擴展系統的區別。答：嵌入式計算機一般沒有標準的硬件配置。嵌入式系統可采用多種類型的處理器和處理器結構。 軟硬件協同設計采用統一的工具描述，可合理劃分系統軟硬件，分配系統功能， 在性能、成本、功耗等方面進行權衡折衷，獲取更優化的設計。嵌入式系統多為低功耗系統。簡單地說，就是嵌入式系統和微型計算機的擴展標準不大一樣。6， PLC 控制系統有什么特點？答：（ 1）可靠性高。由于 PLC 大都采用單片微型計算機，因而集成度高，再加上相應的保護電路

5、及自診斷功能，因而提高了系統的可靠性。（ 2）編程容易。PLC 的編程多采用繼電器控制梯形圖及命令語句，其數量比微型機指令要少得多，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，甚至不需要計算機專門知識，就可進行編程。（ 3）組合靈活。由于 PLC 采用積木式結構，用戶只需要簡單地組合，便可靈活地改變控制系統的功能和規模，因此，可適用于任何控制系統。（ 4）輸入 / 輸出功能模塊齊全。 PLC 的最大優點之一，是針對不同的現場信號，均有相應的模塊可與工業現場的器件直接連接，并通過總線與CPU 主板連接。（ 5）安裝方便。與計算機系

6、統相比，的屏蔽。使用時只需把檢測器件與執行機構和PLC的安裝既不需要專門的機房，也不需要嚴格PLC 的 I/O 接口端子連接無誤，便可正常工作。（ 6）運行速度快。由于 PLC 的控制是由程序控制執行的，因而不論其可靠性還是運行速度，都是繼電器邏輯控制無法相比的。7，微型計算機控制系統與模擬控制系統相比有什么特點？答： 1) 結構上。模擬和數字部件的混合系統。2）含有模擬信號離散模擬、離散數字等多種信號。3）需采用專門的理論來分析和設計。即模擬調節規律離散化設計法和直接設計法。4）便于實現復雜的控制具有很大的靈活性和適應性。5）可實現多回路分時控制。6）控制的多功能性提高企業的自動化程度分級控

7、制、集散控制、生產管理等。8，什么是現場總線系統？它有什么特點？答：現場總線控制系統FCS的核心是現場總線現場總線控制系統 是一種數字通信協議， 是連接智能現場設備和自動化系統的數字式、 全分散、雙向傳輸、多分支結構的通信網絡。 是控制技術、儀表工業技術和計算機網絡技術三者的結合。 具有現場通信網絡、現場設備互連、互操作性、分散的功能模塊、通信線供電、開放式互連網絡等技術特點。 保證控制系統可以適應目前工業界對數字通信和自動控制的需求，且使其與 Internet 網互連構成不同層次的復雜網絡成為可能。代表了工業控制體系結構發展的一種方向。9，未來控制系統發展趨勢是什么？答： 1）大力推廣應用成

8、熟的先進技術2）大力研究和發展智能控制系3）嵌入式系統的應用將更加深入10，為什么說嵌入式微控制器是智能化儀器和中、小型控制系統中應用最多的一種微型計算機？答: 嵌入式微控制器又稱單片機。1)為適應不同的應用需求，一個系列的單片機具有多種衍生產品，每種衍生產品的處理器內核都是一樣的，不同的是存儲器和外設的配置及封裝。2) 和嵌入式微處理器相比，微控制器的最大特點是單片化，體積小，功耗和成本低、可靠性高。3) 微控制器是目前嵌入式系統工業的主流。11、什么叫嵌入式系統？嵌入式系統與一般的工業控制系統有什么區別？答：嵌入式系統：以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、適應應用系統對功能、

9、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統。12、什么是物聯網？為什么說“物聯網給微型計算機控制技術”帶來新的、更大的應用空間？答：物聯網 =互聯網 +傳感器該系統通過射頻自動識別（RFID ）、紅外感應器、全球定位系統（GPS ）、激光掃描器、環境傳感器、圖像感知器等信息設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來， 進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。實際上它也是一種微型計算機控制系統，只不過更加龐大而已。13、物聯網終端由幾部分組成？各部分的作用是什么？答：物聯網終端主要由外圍接口模塊、核心處理模塊、網絡通信模塊及電源管理模塊組成。通過外圍感知

10、接口與傳感設備連接，如RFID 讀卡器，紅外感應器，環境傳感器等，將這些傳感設備的數據進行讀取并通過中央處理模塊處理后，按照網絡協議， 通過外部通訊接口，如： GPRS模塊、以太網接口、WIFI 等方式發送到以太網的指定中心處理平臺。14、 FPGA是什么意思？它有什么特點？在微機控制系統和智能化儀器中有著怎樣的影響？答： FPGA 是指現場可編程門陣列特點 FPGA 的特點（ 1）采用 FPGA 設計 ASIC 電路，用戶不需要投片生產，就能得到合用的芯片。（ 2） FPGA 可做其它全定制或半定制ASIC 電路的中試樣片。（ 3） FPGA 內部有豐富的觸發器和I O 引腳。（ 4） FP

11、GA 是 ASIC 電路中設計周期最短、開發費用最低、風險最小的器件之一。（ 5） FPGA 采用高速CHMOS 工藝，功耗低，可以與CMOS 、TTL 電平兼容。可以說， FPGA 芯片是小批量系統提高系統集成度、可靠性的最佳選擇之一。習題二1. 采樣有幾種方法？說明它們之間的區別？2. 2. 采樣周期愈小愈好嗎？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字系列就很長，計算工作量迅速增大： 如果數字序列長度一定， 則只能處理很短的時間歷程， 可能產生較大的誤差。3. 簡述多路開關的工作原理。4. 多路開關如何擴展？試用兩個 CD4097 擴展成一個雙 1

12、6 路輸入和雙 2 路輸出系統， 并說明其工作原理。5. 試用 CD4051 設計一個 32 路模擬多路開關，要求畫出電路圖并說明其工作原理。6. 采樣 -保持器有什么作用？試說明保持電容的大小對數據采集系統的影響。答：采樣保持器的作用： A/D 轉換器完成一次 A/D 轉換總需要一定的時間。在進行A/D轉換時間內，希望輸入信號不再變化，以免造成轉換誤差。這樣，就需要在A/D 轉換器之前加入采樣保持器。保持電容對數據采集系統采樣保持的精度有很大影響。保持電容值小， 則采樣狀態時充電時間常數小， 即保持電容充電快， 輸出對輸入信號的跟隨特性好，但在保持狀態時放電時間常數也小，即保持電容放電快，故

13、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. 在數據采樣系統中，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 轉換時間較快，使得在A/D轉換期間輸入信號變化很小，在允許的A/D 轉換精度內，就不必再選用采樣保持器。8. 采樣頻率的高低對數字控制系統有什么影響？試舉工業控制實例加以說明。采樣頻率高低對數字控制系統有些影響， 采樣頻率高，則對數據采集的準確性增加， 但采樣頻率高，會過多的占用 CPU 的時間和內存資源，采樣頻率高，對采集的數據要進行實時分析和處理， CPU 大部分時間用在數據采集分析處理上，影響了作其它事

14、的時間。采樣頻率要低，就有可能漏掉該采集的數據沒采到，數據實時分析就有可能不正確。9. A/D 和 D/A 轉換器在微型計算機控制系統中有什么作用？10. A/D 轉換器轉換原理有幾種？它們各有什么特點和用途？答：并聯比較型：電路規模龐大，轉換速度最快，用在超高速的A/D 轉換器中；主次漸進型：電路較小，速度不及并聯比較型快，但較其他類型電路的轉換速度快的多，用于集成A/D 轉換器中；雙積分型：電路結構簡單，性能穩定可靠，抗干擾能力強，轉換速度很低，用在低速系統； V-F 變換型：調頻信號具有很強的抗干擾能力，低速，用于遙測、遙控系統中。11. 試說明逐次逼近型 A/D 轉換器轉換原理。從高位

15、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行試探。 逐次逼近法轉換過程是：初始化時將逐次逼近寄存器各位清零； 轉換開始時，先將逐次逼近寄存器最高位置 1，送入 D/A 轉換器，經 D/A 轉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換的模擬量 Vi 進行比較，若 VoVi ，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，將寄存器中新的數字量送 D/A 轉換器，輸出的 Vo 再與 Vi 比較，若 VoVi ，該位 1 被保留，否則被清除。重復此過程，直至逼近寄存器最低位。轉換結束后，將逐次逼近寄存器中的數字量送入緩沖寄存器， 得到數字量的

16、輸出。 逐次逼近的操作過程是在一個控制電路的控制下進行的。12.為什么高于 8 位的 D/A 轉換器與 8 位的微型計算機計算機接口連接必須采用雙緩沖方式？這種雙緩沖工作與 DAC0832 的雙緩沖工作在接口上有什么不同？答：原因： 數據要分兩次或三次輸入，雙緩沖結構避免了產生虛假的模擬量輸出值。主要區別是 AD667 的第一級由 3 個 4 位寄存器 組成。13.串行 A/D 轉換器有什么特點？24. 用 8 位 DAC 芯片組成雙極性電壓輸出電路，其參考電壓為5V +5V ，求對應以下偏移碼的輸出電壓：（ 1）10000000；（ 2）01000000；（ 3）11111111；（ 4）0

17、0000001；（ 5）01111111；（ 6）11111110。答： 解： VOUT1=-VREF.VOUT2=-(VREF+2VOUT1)（ 2） VOUT1=-VREF.=-1.25V +1.25V（ 6）VOUT1=-VREF.=-4.96 +4.96VVOUT2=-(VREF+2VOUT1) =-4.92V +4.92V25. DAC0832 與 CPU 有幾種連接方式？它們在硬件接口及軟件程序設計方面有何不同？26. 試用 DAC0832 設計一個單緩沖的 D/A 轉換器，要求畫出接口電路圖，并編寫出程序。27.試用 8255A 的 B 口和 DAC0832 設計一個 8 位 D

18、/A 轉換接口電路， 并編寫出程序（設 8255A 的地址為 8000H 8003H ）。28. 設 12 位 D/A 轉換器 DAC1210 與 8031 接口電路連接，如圖2.42 所示。（ 1）說明電路控制原理。（ 2）設數據存放在 DABUFF 為首地址的連續兩個存儲單元中，試編寫一完成 D/A 轉換的程序。29. 試用 DAC0832 芯片設計一個能夠輸出頻率為50Hz 的脈沖波電路及程序。30. 試用 13 題的電路設計出能產生三角波、梯形波和鋸齒波的程序。31. A/D 轉換器的結束信號 （設為 EOC ）有什么作用？根據該信號在I/O 控制中的連接方式，A/D 轉換有幾種控制方

19、式？它們各在接口電路和程序設計上有什么特點？32.設某 12 位 A/D 轉換器的輸入電壓為0 +5V ，求出當輸入模擬量為下列值時輸出的數字量：（ 1） 1.25V ；（ 2） 2V ；（ 3） 2.5V ；（ 4） 3.75V；（ 5） 4V ；（ 6） 5V。VREF () VREF( )5量化單位： q2n2125Vin數字量212VinD.212DVinq51.25D1024即010000000000B400H（1）q3.75D3072即1100000000 00BC 00H（4）q33.某 A/D 轉換電路如圖2.43 所示。（ 1）試寫出 A/D 轉換器的地址；（ 2）該電路采用

20、什么控制方式？畫出該種轉換的程序框圖；（ 3）用 8051 匯編34. 將上述電路改成中斷控制方式，試畫出電路圖并編寫出程序。35. 35. 設被測溫度變化范圍為 0 1200，如果要求誤差不超過 0.4，應選用分辨率為多少位的 A/D 轉換器（設 ADC 的分辨率和精度一樣） 。36. 高于 8 位的 A/D 轉換器與8 位 I/O 的微型計算機及么區別？試以A/D574 A/D 轉換器為例加以說明。37.試編寫完成圖2-29 所示的串行A/D 轉換程序。16 位I/O的微型計算機接口有什習題三1，鍵盤為什么要防止抖動？在計算機控制系統中如何實現防抖？答：由于機械觸點的彈性振動，按鍵在按下時

21、不會馬上穩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生的開關狀態被CPU 誤讀幾次。 為了使 CPU 能正確地讀取按鍵狀態，必須在按鍵閉合或斷開時，消除產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。 硬件方法是設計一個濾波延時電路或單穩態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，如果該鍵仍保持閉合狀態電平，則確認為該鍵已穩定按下，否則無鍵按下，從而消除了抖動的

22、影響。2，在工業過程控制中，鍵盤有幾種？它們各有什么特點和用途？答： (1) 編碼鍵盤：能自動識別按下的鍵并產生相應代碼，以并行/ 串行方式送給 CPU。使用方便，接口簡單，響應速度快，但較貴。(2) 非編碼鍵盤：通過軟件來確定按鍵并計算鍵值。價格便宜，因此得到了廣泛的應用。3，試說明非編碼鍵盤掃描方法、原理及鍵值計算方法。答：掃描原理：通常采用軟件的方法，逐行逐列檢查鍵盤狀態，當發現有鍵按下時，用計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

23、碼鍵盤有什么區別？在接口電路和軟件設計的區別？答：編碼鍵盤能自動識別按下的鍵并產生相應的代碼，以并行或串行方式發送給 CPU。它使用方便， 接口簡單，響應速度快， 但需要專門的硬件電路。 非編碼鍵盤通過軟件來確定按鍵并計算鍵值。5、在計算機控制系統中，為什么有時采用復用鍵？復用鍵是如何實現的？答：為了節省按鍵的數量，所以采用復用鍵。 可以采用設置上下檔開關的措施來構成復用鍵。6、什么叫重建？計算機如何處理重鍵？答：一次按鍵產生多次擊鍵的效果，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束，等鍵釋放電平后再轉去執行相應的功能。7. LED 發光二極管組成的段數碼管顯示器，

24、就其結構來講有哪兩種接法？不同接法對字符顯示有什么影響？答：就其結構來講有共陰極與共陽極兩種接法。 共陽極數碼管的 8 個發光二極管的陽極連接在一起。通常公共陽極接高電平，一般接電源，其它管腳接段驅動電路輸出端。當某段驅動電路的輸出端為低電平時，則該端所連接的字段導通并點亮，反之對應的 LED 段碼不亮。對于共陰極數碼管則是高電平有效低電平無效。 LED 數碼管顯示器共陰極的接法是發光二極管的陰極接地， 當數碼管的筆劃發光二極管的陽極為高電平時該筆劃被點亮。 共陽極的接法是發光二極管的陽極接高電平， 當數碼管的筆劃發光二極管的陰極為低電平時該筆劃被點亮。8、多位LED顯示器顯示方法有幾種？它們

25、各有什么特點？答：常用的顯示方法有兩種：一種為動態顯示，一種為靜態顯示。動態顯示利用人的視覺暫留產生，優點是使用硬件少，因而價格低，線路簡單。但占用的機時長。靜態顯示占用機時少，顯示可靠，但是使用元件多，線路復雜。9、無論動態顯示還是靜態顯示，都有硬件譯碼和軟件譯碼之分，這兩種譯碼方法其段、位譯碼方法各有什么優缺點？答：軟件譯碼優點是電路簡單， 但顯示速度有所下降。 硬件譯碼既能節省計算機的時間而且程序設計簡單。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缺點？11.在 LED 顯示中，硬件譯碼和軟件譯碼的根本區別是什么？如何實現？12、薄膜式開關的優點？如何與

26、單片機進行接口？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；透明視窗畫龍點睛。13、大屏幕LED 顯示設計方法有幾種？如何與單片機進行接口？14、遙控鍵盤有什么優點？15、遙控鍵盤的分類有幾種？簡要說明各自的設計方法。27.試用 8255A 的 C 口設計一個 4 4=16 的鍵陣列，其中 0 9 為數字鍵， A F 為功能鍵，采用查詢方式，設計一接口電路，并編寫鍵掃描程序。28.在題 27 中，如果要求A F 各功能鍵均為雙功能鍵，則其硬件、軟件應如何設計？29. 在圖 3.13 中，如果采用中斷方式處理，說明其接口電路及程序設計與查詢方法有什么不同？30.某

27、顯示電路如圖3.37 所示，試回答下列問題：（ 1）說明圖中數碼管應選用哪一種類型的數碼管？（ 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Y1, Y2的地址分別為60H和 63H ，要顯示的數據分別存放在DATABUF1和DATABUF2兩個內存單元中，試設計出完整接口電路并編寫一個完成上述顯示的子程序。31.利用 8155， ADC0809 設計一個8 路數據采集系統，要求如下：32.（ 1） 8155 口地址為8100H 8400H ；33.（ 2） A/D 轉換采用查詢方式；34.（ 3）把 A/D 轉換結果顯示在6 位 LED 顯示器上，顯示方法

28、要求靜態、軟件譯碼方式，且第一位顯示通道號，后4 位顯示采樣值（要求小數點后邊一位）。35.33.34習題四1、工業控制系統中常用的報警方式有幾種？舉例說明各自的應用場合？答：聲音 如電鈴、電笛發出，蜂鳴器，集成電子音樂芯片；光 發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（如報警發生的順序、報警發生的時間、報警回路編號、報警內容及次數等）。2、說明硬件報警和軟件報警的實現方法，并比較其優缺點？答：硬件報警：報警要求不通過程序比較得到，直接由傳感器產生。軟件報警：將參數經傳感器、變送器、模/數轉換器送到計算機，再與規定的上下限比較，根據比較結果進行處理。實際

29、上硬件報警是在軟件報警基礎上的簡化，即將警報信號提前至傳感器那一步驟，而不是需要送到計算機比較后才得出。3、光電隔離器有什么作用？答：將被控系統與微型計算機控制系統通過光電效應連成系統，實現控制； 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、隔離和開關的作用。4、試說明固態繼電器控制和繼電器控制有什么區別？答：在繼電器控制中，采用電磁吸合的方式，而固態繼電器是帶光電隔離的無觸點開關。5、試說明固態繼電器、大功率場效應管開關及控制開關有什么區別？它們分別用在什么場合？6、說明 PWM 調速系統的工作原理。答：通過改變電機電樞電壓接通時間與通電周期的比值（即占空比）來控制電機速

30、度。這種方法成為 PWM 。在脈沖作用下，當電機通電時，速度增加；電機斷電時，速度降低。只要按一定規律改變通斷電時間，電機轉速即可得到控制。7、什么是遠程報警？遠程報警的關鍵技術是什么？18、某單片機數據采集系統如圖4.49 所示。設每個通道的最大/最小允許值分別存放在MAX0 MAX7 以及 MIN0 MIN7 為地址的內存單元中。 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 （其中 i 為通道號）（設 8255的端口地址為8000 8300H ）。解：

31、設 8 位 D/A 轉換器 DAC0832 輸出一次脈沖波，需將數字量的端口地址為7FFFH(P2.7=0)，頻率為00H、FFH 交替輸出到DAC0832 。50Hz即每隔20m電路圖如下：示波器顯示如下：程序如下：ORG 0000HMAIN:MOVA,#00H;賦值MOVTMOD,#01H; 采用模式 1MOVTH0,#0B1H; 賦初值MOVTL0,#0E0HSETBTR0; 啟動定時器 0LOOP:JNBTF0,$;等待中斷CLRTF0;計數器清零START:MOVDPTR,#7FFFH;端口地址送 DPTRMOVX DPTR,A; 送數據 00H 到端口CPLA;取反MOV TH0,

32、#0B1H; 重新賦初值MOV TL0,#0E0HSJMPLOOP;循環END19. 畫圖說明小功率直流電機雙向控制原理，并說明如何實現正、反、滑行及剎車控制。20. 某電機控制系統如圖 4.50 所示。21. （ 1）說明圖中光電隔離器4N25 的作用。22. （ 2）說明圖中電機控制原理。23. （ 3）畫出電機控制程序流程圖。24. （ 4）根據流程圖編寫出電機控制程序。21.試畫出四相、六相步進電機正、反向通電順序圖。22.一步進電機控制系統接口電路如圖4.51 所示。（ 1）完成圖中 8255A 與 8031 的接口設計；（ 2）試編寫程序，使其能實現下列功能： 當S1按下時，步進電

33、機正向單三拍旋轉2 圈； 當S2按下時，步進電機反向雙三拍旋轉1 圈； 當S3按下時，步進電機正向三相六拍旋轉20 步； 其余情況步進電機不轉。23.設某步進電機為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 A 相控制電路如圖用 8255A 位4.52 所示，其中8255A的端口地址為0FCFFH 0FFFFH。試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P1.0 P1.3 控制，請在下表的空格處填上適當的數。24.在如圖 4.45 所示的步進電機控制系統中，若使步進電機的速度為200 轉每秒

34、，試編寫出能完成上述任務的單三拍控制程序。25.25. 某三相步進電機控制電路如圖4.53 所示，26.（ 1）說明圖中光電隔離器4N25 的作用。27.（ 2）說明圖中R1， R2， R3 以及 V1 ， V2 ， V3 的作用。28.（ 3）畫出三相步進電機所有各種方式通電順序圖。29.（ 4）假設用此電機帶動一個滾動絲杠，每轉動一周（正向）相對位移為一移動 8mm 三相單三拍控制程序。4mm ，試編寫30.習題七1.工業控制程序結構有什么特點？2.答：3.工業控制程序常用的語言有幾種？它們分別應用在何種場合？4.答：5.數字濾波與模擬濾波相比有什么優缺點？答 :無需增加任何硬件設備；系統

35、可靠性高；多通道共享，降低成本；對頻率很低的信號進行濾波；使用靈活，方便。4、常用的數字濾波方法？它們各自有什么優缺點？答： 1、程序判斷濾波 : 主要用于變化比較緩慢的參數溫度、物位等；2、中值濾波 :中值濾波可以解決隨機的脈沖干擾 (電網的波動變送器的臨時故障等)； 3、算術平均值濾波 :算術平均濾波主要用于對周期脈動的采樣值進行平滑加工，如壓力、流量等；4、加權平均值濾波:加權平均值濾波適合于有脈動式干擾的場合；5、滑動平均值濾波:采用滑動平均值濾波法，可加快平均濾波的速度； 6、 RC 低通數字濾波 : 變化比較慢的參數，如溫度；7、復合數字濾波: 周期性的脈動采樣值進行平滑加工，可以

36、解決隨機的脈沖干擾(電網的波動變送器的臨時故障等 )。5、在程序判斷濾波方法中，Y 如何確定，其值越大越好嗎？答：程序判斷濾波的方法， 便是根據生產經驗， 確定出相鄰兩次采樣信號之間可能出現的最大偏差 Y 。最大允許誤差 Y 的選取， Y 太大，各種干擾信號將“乘機而入” ，使系統誤差增大；Y 太小，又會使某些有用信號被“拒之門外”，使計算機采樣效率變低。因此，門限值Y的選取是非常重要的。通常可根據經驗數據獲得，必要時，也可由實驗得出。6、算術濾波、加權濾波、滑動濾波的區別是什么?答：算術濾波實際上是求取采樣值的平均值； 加權濾波則是在加權的基礎上求取平均值；動濾波則是每采一個新數據，計算一個

37、新的平均值。滑7、標度轉換在工程上有什么意義？什么情況下使用標度轉換程序？答：為進一步顯示、記錄、打印以及報警等，必須把這些數字量轉換成不同的單位，以便操作人員對生產過程進行監視和管理。 這就是所謂的標度變換。 工程量的實際值還需要經過一次變換， 為了實現上述變換， 可把它設計成專門的工作程序， 把各個不同的參數所對應的數字量放在存儲器中，然后當某一參數進行標度變換時，只要調用標度變換子程序即可。8在微型計算機控制系統中，系統誤差是如何產生的？如何自動校正系統誤差？9全自動校準與人工校準有什么區別？它們分別應用在什么場合？10、為什么采用量程自動轉換技術？答：因為這樣能使A/D 轉換器滿量程信

38、號達到均一化，因而大大提高測量精度。11線性插值法有什么優缺點？使用中分段是否越多越好？答：它是代數插值法中最簡單的形式將非線性參量變為線性參量，使計算方便， 在誤差范圍內符合工程要求，缺點是精度低。不是，分段多了，計算量比較大而且占用內存多。18.試根據公式（7-1）設計一個程序判斷濾波程序。19某計算機控制系統，如圖6.21 所示。用一個音頻振蕩器接在輸入端，其數字濾波計算公式為：試編寫一計算y(k) 的程序。理想的帶通濾波器能通過所有大于f1 而小于 f2 的頻率，因而這個頻率范圍稱為通頻帶。它可以由一個理想的低通濾波器與一個理想的高通濾波器組成，設低通及高通濾波器的數字表達式分別為：試

39、求出計算Z （ k）的數字濾波公式，并編寫程序。21某壓力測量系統，其測量范圍為0 1 000mmH2O 柱，經 A/D 轉換后對應的數字量為00 FFH ，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0 1 600 C，經溫度變送器輸出電壓為1 5V ，再經 ADC0809轉換， ADC0809 的輸入范圍為0 5V ，試計算當采樣數值為9BH 時，所對應的梯度爐溫度是多少？23簡述 PGA102 集成可編程增益放大器的原理。24用用 8086 匯編語言編寫出圖6.13 所示的量程自動轉換數字電表的量程自動轉換程序。25現有一微型計算機爐溫控制系統。它的溫

40、度檢測元件為熱電偶。由于此元件的熱電勢與溫度之間的關系是非線性的，這對于微型計算機采樣、轉換以及計算精度將會有一定影響。因此，必須對其進行非線性補償，以便提高控制精度。經過一系列統計和計算，得到一個近似數學公式：式中， V 為熱電偶的輸出值，單位為 mV 。根據此公式可得到兩條折線，它與原函數曲線相近似（見圖 6.22 ）。在計算時，就用它來代替原函數，其誤差滿足工程要求，試編寫出完成上式計算的源程序。26在 10 40范圍內的溫度控制系統中，常用熱敏電阻作為測溫元件。若取 1V 的 5/128（約 39mV ）為單位，即7 位數值中個位變化為似為：1，則熱敏電阻兩端電壓與溫度T 的關系近T=

41、-0.761E+72.5試用匯編語言編寫出一個讀 A/D （設 0#通道）并計算溫度的定點子程序。計算的結果存放在累加器中，如溫度超出上述測溫范圍，以進位為 1 返回，否則以 0 返回。習題八1.、在 PID 調節中，系數K, 等各有什么作用？他們對調節品質有什么影響？答：系數Kp 為比例系數，提高系數Kp 可以減小偏差，但永遠不會使偏差減小到零，而且無止境的提高系數Kp 最終將導致系統不穩定。比例調節可以保證系統的快速性。系數為積分常數， Ki越大積分作用越弱，積分調節器的突出優點是，只要被調量存在誤差，其Ki輸出的調節作用便隨時間不斷加強， 直到偏差為零。 積分調節可以消除靜差， 提高控制

42、精度。系數 Kd 為微分常數， kd 越大，微分作用越強。微分調節主要用來加快系統的響應速度，減小超調，克服震蕩，消除系統慣性的影響。2、在PID調節其中，積分項有什么作用？常規PID ，積分分離與變速積分3 中算法有什么區別和聯系？答：積分項用于消除靜差。在常規 PID 調節中，由于系統的執行機構線性范圍受到限制，當偏差較大時， 會產生很大的超調量，使系統不停的震蕩。為消除這一現象，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，才產生積分作用。而變速積分則是改變積分項的累加速度，使其與偏差大小相對應，偏差大時， 積分作用弱， 偏差小時，積分作用增強。 變速積分和積分分

43、離的控制方法很類似，但調節方式不同。積分分離對積分項采取“開關”控制，而變速積分則是線性控制。3、在數字PID 中，采樣周期是如何確定的？它與哪些因素有關？對調節品質有何影響？答：一種是計算法，一種是經驗法。因素：擾動頻率的高低；對象的動態特性；執行機構的類型；控制回路數；控制質量。 T 太小，偏差信號也過小，計算機會失去調節作用； T 過大，會引起誤差。4、位置型 PID 和增量型 PID 有什么區別？他們各有什么優缺點？答：（位置型需要歷次的偏差信號，而增量型只需一個增量信號即可。位置型計算繁瑣，保存 E 占用很多內存，控制不方便。增量型誤動作小，易于實現手動/自動的無擾動切換，不產生積分

44、失控。但是缺點在于積分截斷效應大，溢出影響大。）區別：（ 1）位置式 PID 控制的輸出與整個過去的狀態有關，用到了誤差的累加值；而增量式 PID 的輸出只與當前拍和前兩拍的誤差有關，因此位置式 PID 控制的累積誤差相對更大；（2）增量式 PID 控制輸出的是控制量增量，并無積分作用，因此該方法適用于執行機構帶積分部件的對象，如步進電機等，而位置式PID適用于執行機構不帶積分部件的對象，如電液伺服閥。（ 3）由于增量式PID 輸出的是控制量增量，如果計算機出現故障，誤動作影響較小，而執行機構本身有記憶功能，可仍保持原位，不會嚴重影響系統的工作，而位置式的輸出直接對應對象的輸出，因此對系統影響

45、較大。位置型 PID 優點：增量型 PID 優點：(1) 由于計算機輸出增量，所以誤動作影響小，必要時可用邏輯判斷的方法去掉；(2) 增量設計只與本次的偏差值有關，與閥門原來的位置無關， 因而增量算法易于實現手動自動無擾動切換。 (3) 不產生積分失控，所以容易獲得較好的調節品質。增量控制缺點：(1)積分截斷效應大，有靜態誤差；(2) 溢出的影響大。因此，應該根據被控對象的實際情況加以選擇。5、在自動調節系統中，正、反作用如何判定？在計算機中如何實現？答：輸出量與被測量變化一致則為正，否之為反。計算機中兩種方法： 一是改變偏差的公式實現，二是在 PID 運算之后，先將結果求補，再送到D/A 轉換器中轉換，進而輸出。6、在自動