计算机控制作业答案

1两种 USB口的特点及区别？通用指标，传输模式，U SB 器件，硬件接口。

答：两种 USB的特点：(1)USB 接口支持设备的热插拔功能 , 采用菊花式的连接 .(2)USB 有2电源线(5V),2 数据线 ,采用差分信号传输 ,可为连接在其上的设备提供 5V 电压 /100mA电流的供电 ,最大可提供 500mA的电流 .(3)一个 USB控制器可以连接多达 127个外设 ,而两个外设间的距离(线缆长度)可达 5 米. 两种 USB的区别 : 协议不同 ,USB1.1 传输速率是 12Mbps,USB2.0 传输速率是480Mbps.2光驱、硬盘、软驱的总线形式。

答：(1)光驱 :IDE ATA/ATAPI ，内部并行总线 .(2)硬盘:IDE SATA ，内部并行总线 .(3)软驱:软驱分内置和外置两种 ,内置软驱使用专用的 FDD接口 ,而外置软驱一般用于笔记本电脑 , 使用 USB接口 .3I2C、 SPI、SCI 总线的特点？答：(1)I2C 总线由数据线 SDA与时钟线 SCL两条线构成通信线路，既可以发送数据也可以接收数据，在 CUP与被控 IC 之间，IC 与 IC 之间都可以进行双向传送，最高传输速度为 400Kbps.(2)S PI 是一个环形总线结构 , 是一种标准的四线同步双向串行总线 , 在 SCK的控制下，两个双向移位寄存器进行数据交换 , 可以同时发出和接收串行数据 .(3)S CI 是一种通用异步通信接口 UART. SCI 模块采用标准非归零( NRZ)数据格式 ,能够实现多 CPU之间或同其他具有兼容数据格式 SCI 端口的外设进行数据通信 .4指出 RS-232、RS-485、 USB等总线的特点及发展趋势。

答：(1)RS-232 的特点：全双工数据传输，单端输入输出 , 有地线、发送和接受三条线即可实现数据传输 , 传输速率 20kb/s ，传输距离限于 15m,采用单端驱动和接收电路 . 采用负逻辑高电平为( -5--15v )，低电平为 (5-15v) ，电源电压为 +15v 或 +12v. (2)R S-485 的特点：半双工工作方式，差分信号传输，传输距离为几十米到上千米，速率 10Mbit/s, 采用屏蔽双绞线传输 . 可连接 32 个设备 . 电平逻辑“ 1”以两线间的电压差为 (+2 — 6V)表示；逻辑“ 0”以两线间的电压差为 (-2 —6V)表示，外接电源电压一般为 5v.(3)USB 即插即用 ,菊花式连接 ,有 2电源线( 5V)，2数据线，而两个外设间的距离(线缆长度)可达 5米,差分信号传输 , 可外接 127 个设备.5、简要归纳 ISA、 PCI 和 STD三种端口的特点。

答：ISA：有 98 根信号线，数据线宽 16 位，地址线宽 24 位，总线时钟 8MHz，中断源为边沿触发，数据传输速度为 16MB/S。

PCI：64 位总线( 3.3V )或者 32 位( 5V)，最高总线频率为 33.3MHz/66MHz，数据传输速度为 80MB/S，(最高传输速度为 133MB/S)，支持 10 个外设。

STD：公共母板结构， 56 根信号线，是 8/16 位总线标准，有 8/16 条数据线， 16/24 地址线， 22 条控制线。

6、概要描述计算机系统如何通过 PCI 端口对外部设备进行控制，指出地址范围。

答：信号输入时：首先外设作为中断源（int a# ～ int h# 引脚是低电平有效的中断请求线）申请中断，在 CLK的上升沿到来时，系统采样 AD0～AD31，把信号送到微处理器，触发中断。

接着 C/BEJ~ C/BE0 配置 I/O 读写，在 FRAME低电平时，传送数据存储地址，FRAME高电平且 TRDY低电平时，开始读取数据。

信号输出时：首先 C/BEJ~ C/BE0 配置存储器读及 I/0 写，接着 FRAME高电平且 IRDY 低电平时，开始写数据。

I/O 口地址空间分为两部分，把 1024个端口的前 246 个（ 000H— 0FFH）专用系统板上的 I/O 接口芯片使用，后 768个（ 100H—3FFH）为 I/O 接口扩展卡使用。

6、７４ＬＳ２４４与７４ＬＳ２７３的驱动是多少？它们有什么不同的特点和应用？答： 74ls244 是一个 8 个通道单向传输的三态门缓冲器，灌电流可以达到 24mA 。

按at89c51 上拉电阻 10K来计算， 5/10000=0.5mA ，可以驱动近 50个 IO 口。

74LS273是 8通道单向的地址锁存器，不仅可以作为驱动器，还有存储的功能，灌电流可以达到 8mA。

集成电路知识： 54系列军用产品和 74系列民用产品； H高速、L低功耗、 S肖特基（低功耗、大电流、超高速、反向恢复时间极短）、A 改进型、LS（下拉强、上拉弱）、ALS 、HC（CMOS 接口、上下拉一样）、HCT（TTL 接口）74ls244 是一个 8 个通道单向传输的三态门缓冲器，灌电流可以达到 50mA 。

按at89c51 上拉电阻 10K来计算， 5/10000=0.5mA ， 74ls244 最多可以驱动 100个 IO 口。

74LS273是 8通道单向的地址锁存器，不仅可以作为驱动器，还有存储的功能，灌电流可以达到 25mA。

7、图２ -16 中的 VＤ的作用是什么？如果将 K接在三极管 e 极有什么缺点？答①因继电器线圈呈电感性，为了克服三极管断开时继电器线圈反电势，所以线圈两端必须加装续流二极管 D，以保护三极管。

②如将继电器线圈接在三极管 e 极的话，电路形成负反馈，使得线圈无法最大电压导通；另外由于电路形成负反馈，会影响导通速度；③从图中可看出三极管有电压转换的作用，从低电压的信号到高电压的驱动，但如果接在e 极驱动不了继电器。

8、采用 74ls244 和 74ls273 与 PC/ISA 总线工业控制机接口，设计 8 路数字（开关量）输入接口和 8 路数字量（开关量）输出接口。

请画出接口电路原理图，并分别编写数字量输入和数字量输出程序。

答：利用 74LS244作为开关量的输入，一端接外部开关量信号输入，一端接到PC的 8位数据线，利用 74LS273作为开关量的输出，一端接到 PC的 8 位数据线，一端接开关量信号输出。

片选端口地址为 port1 ，输出片选端口地址为 port2 。

输入程序： MOV DX, port1 IN AL, DX输出程序： MOV AL, DATAMOV DX, port2OUT DX, AL9、用 8位 A/D 转换器 ADC0809 与 PC/ISA 总线工业控制机接口，实现 8位模拟量采集。

请画出接口原理图，并设计出 8 路模拟量的数据采集程序。

程序：MOVX A ，@DPTR ；读取转换后的数字量 MOV @R0 ，A ；存入片内 RAM 单元 INC DPTR ；指向下一模拟通道INC R0 ；指向下一个数据存储单元10、采样保持器的作用是什么？是否所有的模拟量输入通道中都需要采样保持器？为什么？答：（ 1）保存即将转换的信号，避免某些随时间变化较快的信号在转换时发生变化，提高转换精度，或者模拟量输入信号的频率范围。

（ 2）不是所有的模拟量输入通道中都需要采样保持器，当被测信号变化缓慢时，若A/D 转换器转换时间足够短，可以不加采样保持器。

11、一个 8位 A/D 转换器，孔径时间为 100us，如果要求转换误差在转换器的精度 0.4% 求允许转换的正弦模拟信号的最大频率是多少？答： f=0.4/（2*pi*100*10 -6*100）=6.4hz12、采用 DAC0832 和与 PC/ISA 总线工业控制机接口，请画出接口电路原理图，并编写 D/A 转换程序。

若 DAC0832 的 CS 的口地址为 BASE ，则 7FH 数据转换为模拟电压的接口程序为：DAOUT ：MOV DA ， BASEMOV AL ， 7FHOUT DX ， ALRET13、思考：还有其他方法可以代替A/D 吗？答：可以采用 VF 转换的方法，就是压频转换芯片，把电压模拟量转换成频率信号，然后通过检测，转换成数字信号输出。

14、分别画出 D/A 转换器的单极性和双极性电压输出电路，并分别推导出输出电压与输入数字量之间的关系式。

V OUT1 =-V REF*( D/2 n)V OUT2 =V REF(D/2 n-1-1) 15、试叙步进电机的特点答： 1)步进电机的参数一频率、力矩、步距角和相电流等表示。

2)步进电机输入的是脉冲，输出的是位移，误差不累积，改变脉冲的频率，改变速度。

改变各相导通顺序可以控制步进电机的方向。

3)一般步进电机的精度为步进角的 3~5%，。

4)步进电机的力矩与其中的电流成正比，由于电感效应力矩会随转速的升高而下降。

5)步进电机高于一定的速度运行时，若电机转矩小于负载转矩时，会产生失步或睹转，睹转不会烧毁电机，但伴有呼叫声。

16，试叙步进电机驱动器的种类和特点答：步进电机驱动器的种类 :A，单电压驱动：简单、价格低廉。

B，高低压驱动：简单实用、较单电压驱动性能有一定提高，但是高压固定，不能兼顾各种频率。

C，恒流崭波：采用较高的驱动电压，控制相电流快速导通和保持恒定，在一定频率范围具有均匀的力矩，大大提高运行频率，但可能产生噪声，特别在一定频率范围产生震荡。

D，调频调压：采用可调的驱动电压，保证相电流快速导通和恒定，在一定频率范围具有均匀的力矩，大大提高运行频率，不会产生噪声。

E，细分电路驱动：采用细分电路或者等分调节各相电流，将原来的一步细分为多步运行，减少脉冲当量，提高精度。

4.2某系统的连续控制设计为 D(S)=U(S)/E(S)=(1+T 1S)/(1+ T2S)试用双线性变换法，前向差分法，后向差分法分别求取数字控制器 D(Z) ，并分别给出三种方法对应的递推控制算法。

2. 双线性变换法：前向差分法：后向差分法：4.3 什么是数字 PID 位置控制算法和增量型控制算法？试比较它们的优缺点。

答： 位置型输出表达式为u(k) K p e(k) K p增量型输出表达式为： u(k) u(k1) (K p小。

位置型算法用到过去的误差的累加，容易产生较大的累加误差。

（ 2）增量型算法得出的是控制的增量， 误动作影响小， 必要时通过逻辑判断限制或 禁止本次输出，不会影响系统的工作。

位置型算法的输出是控制量的全部输出，误动作 影响大。

3）通常增量型算法计算量少，位置型算法计算量大。

4）通常增量型算法容易计算，位置型算法易于观测参数变化。

4.4 某系统的连续控制设计为 D(S)=U(S)/E(S)=(1+0.17S)/(1+0.085S) 试写出相应数字控制器 的4.位置型控制算式和增量型控制算式。