过程输入输出通道设计
计算机控制技术课后习题答案
|3.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由四部分组成。
图微机控制系统组成框图(1)主机：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。
主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。
(2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。
过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。
过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。
过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。
(3)外部设备：这是实现微机和外界进行信息交换的设备，简称外设，包括人机联系设备(操作台)、输入输出设备(磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等)和外存贮器(磁盘)。
其中操作台应具备显示功能，即根据操作人员的要求，能立即显示所要求的内容；还应有按钮，完成系统的启、停等功能；操作台还要保证即使操作错误也不会造成恶劣后果，即应有保护功能。
—(4)检测与执行机构a.测量变送单元：在微机控制系统中，为了收集和测量各种参数，采用了各种检测元件及变送器，其主要功能是将被检测参数的非电量转换成电量，例如热电偶把温度转换成mV信号；压力变送器可以把压力转换变为电信号，这些信号经变送器转换成统一的计算机标准电平信号(0～5V或4～20mA)后，再送入微机。
b.执行机构：要控制生产过程，必须有执行机构，它是微机控制系统中的重要部件，其功能是根据微机输出的控制信号，改变输出的角位移或直线位移，并通过调节机构改变被调介质的流量或能量，使生产过程符合预定的要求。
例如，在温度控制系统中，微机根据温度的误差计算出相应的控制量，输出给执行机构(调节阀)来控制进入加热炉的煤气(或油)量以实现预期的温度值。
计算机控制系统4第三章 (2)
②量程 它是指所能转换的电压范围。如5V、10V等。
§第二章 输入输出接口与过程通道技术
A/D转换器
③转换精度 它是指转换后所得结果相对于实际值的准确
度。A/D转换器的转换精度取决于量化误差q、微分线性 度误差DNLE和积分线性度误差INLE 。 积分线性度误差INLE: 在满量程输入范围内，偏离理想转
A/D转换器
PUSH DS
STI MOV AX,DATA
MOV AX,250AH
INT 21H MOV DX,220H
MOV DS,AX
MOV DX,220H IN AL,DX;读数 MOV ADTEMP,AL
MOV AL,21H;发EOI 命令 OUT 20H,AL POP DS;恢复现场 POP DX POP AX IRET
A B C G2A VCC y0 y1 y2
G2B y3 G1 Y7 y4 y5
* 1 * * * 1 1 1 1 1 1 1 1 0 * * * * 1 1 1 1 1 1 1 1
1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1
地
y6
设计时，根据具体接口芯片的要求，AO、 A1用作端口地址。
A/D转换器
例 ： AD574与ISA总线前62根信号线（即PC/XT总线）的接口
§第二章 输入输出接口与过程通道技术
A/D转换器
74LS138 16芯译码器
• A.B.C为选择端 G1、G2A、G2B为允许端 G2=G2A+G2B
G1 G2 C B A Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
§第二章 输入输出接口与过程通道技术
A/D转换器
微型计算机控制技术课后习题答案
第一章计算机控制系统概述习题及参考答案1.计算机控制系统的控制过程是怎样的?计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：(1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。
(2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。
(3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。
2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？(1)实时：所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。
(2)“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。
(3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。
3.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？由四部分组成。
图1.1微机控制系统组成框图(1)主机：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。
主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。
(2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。
过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。
过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。
过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。
APQP五大过程输入和输出
产品/过程特殊特性清单 量具/试验设备清单 项目可行行分析报告 小组可行性承诺报告
阶段的输入和输出
4.1 包装标准和规格
四 5.1 有效生产运行
4.2 产品/过程4.3 过程流程图
5.3 初始过程能力研究
产 5.4 生产件批准
4.4 车间平面布置图
品 5.5 生产确认试验
4.5 4.6
特性矩阵图 过程失效模式和后果分
和
5.6 5.7
包装评价 生产控制计划
析(PFMEA)
过 5.8 质量策划认定和管理
4.7 试生产控制计划 4.8 过程指导书 4.9 测量系统分析计划
程 者支持 确
4.10 初始过程能力研究计 认
划
4.11 管理者支持
五 6.1 减少变差
(DFMEA)
2.3 初始材料清单
3.2 可制造性和装配设计
计 2.4 初始过程流程图
产 3.3 设计验证
过
划 2.5 产品和过程的特殊性 品 3.4 设计评审
程
和
的初始清单 2.6 产品保证计划
设
3.5 3.6
样件制造一一控制计划 工程图样（包括数学数据）
设
确 2.7 管理者支持
计 3.7 工程规范
计
定
和
3.8 3.9
材料规范 图样和规范的更改
和
项
幵 3.10 新设备\工装和设施需求 开
目
发 3.11 产品和过程特殊特性
发
3.12 量具/试验设备要求
3.13 小组可行性承诺和管理者
支持
所用表单和文件
立项表 试作通知书 试作品方案策划表 顾客图纸\样品
通道的原理步骤
通道的原理步骤通道是一种电子设备，用于传输、调制和解调信号以实现通信的目的。
通道的原理步骤可以概括为信号输入、信号传输和信号输出三个过程。
第一步是信号输入。
通道接收来自信号源的输入信号。
信号源可以是任何产生电信号的设备，如传感器、麦克风或其他通信系统。
输入信号可以是模拟信号或数字信号。
在输入端，通道通常包括一个放大器，用于放大输入信号的幅度，并增强信号的强度以便在传输过程中减少信号的衰减。
第二步是信号传输。
在这一步中，通道接收到的信号通过传输介质进行传输。
传输介质可以是导线、光纤或无线信号。
导线是最常见的传输介质，它可以通过电流的传导将信号传输到目标设备。
光纤则利用光信号的传输，通过将信号转换为光信号并利用光纤的全反射和衍射将光信号传输到目标设备。
无线信号则通过无线电波将信号传输到目标设备。
在信号传输过程中，通道还会引入一些噪声和失真，例如串扰、衰减和时延。
第三步是信号输出。
在这一步中，经过传输的信号到达目标设备，并通过解调器或接收器进行解调和处理。
解调器会将传输介质上的模拟或数字信号转换为与输入信号相匹配的信号。
在数字通信中，解调器还会进行差错检测和纠正以确保传输的准确性。
一旦信号被解调和处理，它就可以被目标设备或接收器进一步使用或处理，例如转换为声音、图像或其他形式的数据。
通道的原理步骤还可以通过图示来表示。
在图示中，输入信号经过信号处理和调制，并通过传输介质传输到目标设备。
接收到的信号经过解调和处理后，最终被目标设备使用。
然而，即使通道的原理步骤被简明地描述，仍有许多细节需要考虑。
例如，在信号传输过程中，通道可能会受到多路径传播、多普勒效应等干扰。
为了克服这些问题，通道通常会采用不同的调制和编码技术，以提高信号传输的质量和可靠性。
另外，通道的带宽、噪声和信号强度也会对信号传输性能产生重要影响。
在综上所述，通道的原理步骤包括信号输入、信号传输和信号输出三个过程。
通道通过接收、传输和处理信号来实现信息的传递和通信。
计算机控制-输入输出
D/A . 机
电路
D/A
通道n
（a）多D/A结构
主 机
接 口 电 路
D/A
多 路
采样 保持器
开
…… .
关
.
采样
通道1 通道n
保持器
（b）共享D/A结构
图2.2 模拟量输出通道的两种基本结构形式
2.1.3 开关量（数字量）输入通道的基本结构
开关量输入通道又称为数字量输入通道，该通道的任务是 把被控对象的开关状态信号（或数字信号）送给计算机、或把 双值逻辑的开关量变换为计算机能够接收的数字量送给计算机， 简称DI通道。它的结构形式如图2.3所示。
⑵ 12位D/A转换器与系统总线的接口
12位D/A转换器与系统总线的接口电路如图2.19所示，该电路 采用12位D/A转换芯片DAC1210、输出放大器、地址译码器等组成。 端口地址译码器译出、、 三个口地址，设为200H、201H、202H，这 三个口地址用来控制DAC1210工作方式和进行12位的D/A转换。
PC D0
总线 A5 A9 A8 A7 A6
AEN A4 A3 A2 A1 A0
IOW
74LS138
G1 Y0 Y1
GA Y2 Y3
GB Y4 C Y5 B Y6 A Y7
DI7 DI6 DI5 DI4 DI3 DI2 DI1 DI0
+5V ILE
CS
DQ
8位 输入 寄存器
DQ
8位 DAC 寄存器
Rfb
共享D/A结构的模拟量输出通道中的D/A转换器只起数字信号到 模拟信号的转换作用，信号保持功能靠采样保持器完成。这是一种 模拟保持方式，微机对通路i（i=1，2，...，n）的控制信号被D/A 转换器转换为模拟形式后，由采样保持器将其记忆下来，并保持到 下一次控制信号的到来。多D/A形式输出速度快、工作可靠、精度 高，是工业控制领域普遍采用的形式。
第3章 过程输入输出通道
；读转换值低4位地址
；读A/D转换低4位 ； 送R2 ；读转换值高8位地址 ；读A/D转换高8 位 ；送R3 ；结束
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3.3 模拟量输出通道
一、模拟量输出通道的结构
1. 共用D/A 转换器形式结构图
保持器
放大变换
通道1
微型 计算 机
D/A 接口 电路 转 换 器
多 路 开 关
保持器
放大变换
线编址，从而有过程通道与存储器独立编址、过程
通道与存储器统一编址等常用方法。
2. 间接编址方式
通过接口对过程通道进行编址，此时的通道地址 不与地址总线相连。
3.2 模拟量输入通道
模入通道的功能是对过程量（即模拟量）进行 变换、放大、采样和模/数转换，使其变为二进制数 字信号并送入计算机 。
一、模拟量输入通道的结构
(2) 器件主要结构特性和应用特性
数字量输入特性
包括码制、数据格式以及逻辑电平。
模拟输出特性
目前D/A芯片多为电流输出型
锁存特性及转换控制
有些 D/A芯片内部不带锁存器，必须外加。
参考电源
参考电压源是唯一影响输出结果的模拟参量。
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三、D/A转换器与单片机的接口 1. DAC0832与8051的接口 （1） 直通方式
INC DPTR MOVX @DPTR , A DJNZ R7,LOOP CLR EX0
； 修改RAM区地址
； 修改通道号 ；启动A/D转换 ；8路未采集完，返回 ；采集完，关中断
LOOP: RETI
；中断返回
AD574（12位）与8051单片机的硬件接口电路。
8051
八、A/D转换器软件编程
CPU获取A/D转换的结果有两种办法：一是用查询、一 是用中断。
计算机控制系统数字量输入输出接口与过程通道
2.4模拟量输入接口与过程通道
2.4.1 模拟量输入通道的组成
2.4.2 信号调理和I/V变换
1.信号调理电路 信号调理电路主要通过非电量的转换、信号 的变换、放大、滤波、线性化、共模抑制及隔离 等方法，将非电量和非标准的电信号转换成标准 的电信号。信号调理电路是传感器和A/D之间以 及D/A和执行机构之间的桥梁，也是测控系统中 重要的组成部分。 （1）非电信号的检测-不平衡电桥 （2）信号放大电路 1)基于ILC7650的前臵放大电路
VOUT 2
D n 2
R3 R3 D ( VREF VOUT1 ) VREF ( n1 1) R1 R2 2
2.5.4 V/I变换
1.集成V/I转换器ZF2B20
2.集成V/I转换器AD694
2.5.5 模拟量输出通道模板举例
图2-47 PCL-726板卡组成框图
2. D/A 转换程序流程 D/A 转换程序流程如下（以通道1为例）： （1）选择通道地址n=1（n=1～6）。 （2）确定D/A高4位数据地址（基地址+00）。 （3）臵 D/A高4位数据(D3～DO 有效 )。 （4）确定D/A低8位数据地址（基地址+01）。 （5）臵 D/A低8位数据并启动转换。 3. 程序设计举例 PCL-726 的D/A 输出、数字量输入等操作均不需要状态查询，分辨率为12位， 000H～0FFFH分别对应输出0%～100%，若输出50%，则对应的输出数字量为7FFH， 设基地址为220H，D/A通道l输出50%的程序如下： C语言参考程序段如下： outportb ( 0x220 , 0x07 ) // D/A 通道l 输出50% outportb ( 0x221 , 0xff ) 汇编语言参考程序如下：（基地址为220H ）： MOV AL， 07H ；D/A 通道l 输出50% MOV DX， 0220H OUT DX， AL MOV DX， 0221H MOV AL， 0FFH
于海生---微型计算机控制技术课后习题答案
第一章计算机控制系统概述习题及参考答案1.计算机控制系统的控制过程是怎样的计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：(1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。
(2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。
!(3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。
2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么(1)实时：所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。
(2)“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。
(3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。
3.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—由四部分组成。
图微机控制系统组成框图(1)主机：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。
主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。
(2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。
过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。
过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。
过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。
计算机控制系统
图2-1 输入输出过程通道组成结构图பைடு நூலகம்
表2-1 生产过程输入输出信息来源与用途
信息种类
模拟量输入 数字量输入 脉冲计数器 模拟量输出 数字量输出
输入信息来源或输出信息的用途
温度、压力、物位、转速、成分等 接点的通断状态、电平高低状态、数字装置的输出数码等 流量积算、电功率计算、转速及脉冲形式的输入信号等 控制执行装置、显示、记录等 对执行器进行控制、报警显示等
图2.12是采用晶闸管输出型光电隔离器驱动 双向晶闸管的电路图，图中与晶闸管并联的RC 网络用于吸收带感性负载时产生的与电流不同步 的过压，晶闸管门极电阻则用于提高抗干扰能力， 以防误触发。
图2.12 光电隔离的双向晶闸管输出
功率场效应管输出（了解）
功率场效应管(MOSFET)是压控电子开关，只要在其 栅极G和源极S之间加上足够的控制电压，漏极D和源极S 之间即可导通。MOSFET的栅极控制电流为微安级，而 导通后漏极D和源极S之间允许通过较大的电流，如 IRF640导通时，D、S间允许通过的最大电流可达18A。
为便于后续的描述和分析，下面定义几种类型信号，并在图2. IN+ 的电压低于 IN- 的电压时，则S断开，外接电容保持S断开时刻的电压，并经A3 组成的跟随器输出至输出端。 21是LF398典型应用电路。 W117、W217、W317是正输出三端电压可调式集成稳压器，使用方便，内部具有过热、过流等保护措施，比W7800系列稳压器有更
根据输入级的不同，用于开关量隔离的光电隔离器件可分为 三极管型、晶闸管型等几种，但其工作原理都是采用光作为传输 信号的媒介，实现电气隔离。
使用光电隔离器件的注意事项
输入侧导通电流
要使光电隔离器件导通，必须在其输入侧提供足 够大的导通电流，以使发光二极管发光。不同的光电 隔离器件的导通电流也不同，典型的导通电流 IF=10mA。
计算机控制系统：第2章 输入输出通道
3.并行接口的ADC0809
CLOCK ADDA--ADDC
START ALE
EOC OE
D0--D7
转换时间
ADC0809工作时序图
2.2.3模拟转换器
3.并行接口的ADC0809
ADC0809工作时序图 ADC0809与51单片机的接口电 路
2.2.3模拟转换器
4.应用举例
ADC0809模拟输入原理图
DI7
DI0
Rfb Iout1
-
WR1
Iout2
+
Vx
WR2
CS
XFER
DAC0832
DI7 DI0 Rfb
Iout1
-
WR1
Iout2
+
Vy
WR2
DAC0832和51单片机双缓冲连接
P2.0 P2.1 P2.2 P0口 WR
80C51
CS DAC0832
XFER
DI7
DI0
Rfb IouΒιβλιοθήκη 1-WR1❖ 30℃：Rt＝5.6K VAD＝5×500/(5600＋500)＝0.410(V) 对应AD值：14H
❖ 40℃：Rt＝3.8K VAD＝5×500/(3800＋500)＝0.581(V) 对应AD值：1DH
AO通道
Henan Mechanical and Electrical Engineering College
第2章 输入输出过程通道
二、AO通道的结构形式
主要由接口电路、控制电路、数/模转换器（D/A）、多路 分配器、电压/电流（V/I）变换器等组成。 1．每个通道设置一个D/A转换器的结构形式
须在两者之间增设锁存器。
3. 模拟量输出端的连接 需要考虑两个问题：I/V变换或V/I变换和单极性、双极 性电压输出(后面介绍）。
河南机电高等专科学校
Henan Mechanical and Electrical Engineering College
第2章 输入输出过程通道
（3）参考电压源 目前多数D/A转换器不带参考电压源，因而设计D/A接
数字量 模拟量
解码器
D/A
保持器
河南机电高等专科学校
Henan Mechanical and Electrical Engineering College
第2章 输入输出过程通道
1．解码器 其功能是把数字量转换为幅值等于该数字量的模拟脉冲信 号。注意：此时的信号在时间上仍是离散的，但幅值上已是解 码后的模拟脉冲信号（电压或电流） ２．保持器 其作用是将解码后的模拟脉冲信号变为随时间连续变化的 信号。实际上，也是信号恢复器。它将离散的信号保持规定的 时间，从而使时间上离散变为时间上连续的信号。 解码只是信号形式的变化，可看做无误差的等效变换，而保持 器将离散变为连续。
第2章 输入输出过程通道
6.R-2R 倒T形电阻网络
IF
D0 D1 D2 D3 Rf
IS +
U0
S0 2R
I1 R
S1
计算机控制技术第二章
第二章输入输出接口与过程通道在计算机控制系统中，为了实现对生产过程的控制，要将对象的被控参数及运行状态，按要求的方式送人计算机处理，再将结果以数字量的形式输出，并将数字量变换为适合生产过程控制的量，因此在计算机接口和生产过程之间，必须设置信息的传递和变换装置，这个装置就称之为过程输入输出通道，也叫I／O通道。
2.1 过程输入输出通道概述2.1.1 过程输入输出通道的类型及功能根据过程信息的性质及传递方向，过程输入输出通道可分为模拟量输人通道、模拟量输出通道、数字量(开关量)输入通道、数字量(开关量)输出通道等几种类型。
生产过程的被调参数(如温度、压力、流量、速度、位移等)，一般是随时间连续变化的模拟量，通过检测元件和变送器转换为对应的模拟电压和电流。
由于计算机只识别数字量，故模拟电信号必须通过模拟量输入通道转化为数字量后，才能送人计算机。
对于生产现场的状态量(如开关、电平高低、脉冲量等)也不能为计算机直接接受，因此数字量(开关量)输入通道将状态信号转变为数字量送入计算机。
计算机控制生产现场的控制通道也有两种，即模拟量输出通道和数字量输出通道。
计算机输出的控制信号以数字形式给出，若执行元件要求提供模拟电压或电流，则采用模拟量输出通道将数字量转换为模拟电压或电流，若执行元件要求数字量(开关量)，则应采用数字量输出通道，将计算机输出的数字量经处理和放大后输出。
由此可见，过程输人输出通道是计算机和工业生产过程相互交换信息的桥梁。
2.1.2 过程输入输出通道与CPU交换的信息类型过程输入输出通道与CPU交换的信息类型有三种：(1)数据信息反映生产现场的参数及状态的信息，它包括数字量、开关量和模拟量。
(2)状态信息又叫应答信息、握手信息，它反映过程通道的状态，如准备就绪信号等。
(3)控制信号用来控制过程通道的启动和停止等信息，如三态门的打开和关闭、触发器的启动等。
接口电路含这三类信息交换的端口。
2.1.3 过程通道的编址方式由于计算机控制系统一般都有多个过程输人输出通道，因此需对每一个过程输入输出通道安排地址。
细胞的物质输入和输出(新课标下的单元教案设计)
第4章细胞的物质输入和输出（新课标下的单元教案设计）4.1被动运输4.2主动运输和胞吞胞吐一、分析教学目标(1)渗透现象的机理和发生的条件(2)通过动植物细胞的失水和吸水理解细胞膜的选择透过性(3)掌握被动运输、主动运输和胞吞胞吐的运输方式(4)将细胞膜的流动镶嵌模型与几种运输方式相联系二、分析教学对象在初中阶段的学习中，学生已对细胞的失水和吸水有了感性的认识；在物理的学习中，学生对物质的扩散现象也有了基本的了解；同时，经过必修一前三章的学习，已经掌握了细胞的基本结构。
这些已有的知识和经验可以作为教师创设教学情境的理想素材，帮助学生更好地理解物质跨膜运输的具体机制。
三、分析教材地位本章内容安排在第 3 章“细胞的基本结构”之后，因为细胞膜的结构是学习本章的基础。
同时第 3 章第二节“细胞器的分工合作”中蛋白质的分泌是借助胞吐方式进行的。
因此，这部分内容对于学生学习本章中的胞吞胞吐的过程和意义是很好的铺垫。
本章教材的最后一段，对细胞膜的选择透过性和物质跨膜运输各种方式的结构基础进行了综合概括，既是本章知识内容的提炼，又体现与前面章节的联系，可谓画龙点睛，在教学中应予以重视。
四、设计教学重难点1.重点：被动运输的原理和特点；探究植物细胞的吸水和失水；主动运输的过程和特点；胞吞胞吐的过程。
2.难点：探究植物细胞的失水和吸水；转运蛋白；主动运输的过程和特点；胞吞胞吐的过程。
五、生物学核心素养1)生命观念理解物质跨膜运输的方式，关键在于理解膜的结构。
非生命的膜只具有隔断、渗透或过滤作用，而生物膜却具有神奇的选择透过性，尤其具有主动运输功能，这是膜的生命属性。
2)科学思维本章首先通过膜成分与结构的分析，深刻了解生物膜的多种功能。
其次，利用物质的跨膜运输的相关原理，对其它成分物质出入细胞的方式进行推理和判断。
当然，实验探究过程以及相关原理的应用，也都可作为科学思维训练的有效途径。
3)科学探究本章中的实验“探究植物细胞的失水和吸水”旨在培养学生提出问题、作出假设、设计实验等科学探究能力以及动手实践能力。
计算机控制系统的设计步骤
计算机控制系统的设计步骤1. 研究被控对象、确定控制任务在进行系统设计之前，首先应该调查、分析被控对象及其工作过程，熟悉其工艺流程，并根据实际应用中存在的问题提出具体的控制要求，确定所设计的系统应该完成的任务。
最后，采用工艺图、时序图、控制流程等描述控制过程和控制任务，确定系统应该达到的性能指标，从而形成设计任务说明书，并经使用方的确认，作为整个控制系统设计的依据。
2. 确定系统总体控制方案一般设计人员在调查、分析被控对象后，已经形成系统控制的基本思路或初步方案。
一旦确定了控制任务，就应依据设计任务书的技术要求和已作过的初步方案，开展系统的总体设计。
总体设计包括以下内容：⑴确定系统的性质和结构根据系统的任务，确定系统的性质是数据采集处理系统，还是对象控制系统。
如果是对象控制系统，还应根据系统性能指标要求，决定采用开环控制，还是采用闭环控制。
⑵确定执行机构方案根据被控对象的特点，确定执行机构采用什么方案，比如是采用电机驱动、液压驱动还是其他方式驱动，应对多种方案进行比较，综合考虑工作环境、性能、价格等因素择优而用。
⑶控制系统总体“黑箱”设计所谓“黑箱”设计，就是根据控制要求，将完成控制任务所需的各功能单元、模块以及控制对象，采用方块图表示，从而形成系统的总体框图。
在这种总体框图上，只能体现各单元与模块的输入信号、输出信号、功能要求以及它们之间的逻辑关系，而不知道“黑箱”的具体结构实现；各功能单元既可以是一个软件模块，也可以采用硬件电路实现。
⑷控制系统层次以及硬件、软件功能划分根据控制要求、任务的复杂度、控制对象的地域分布等，确定整个系统是采用直接数字控制(DDC)、还是采用计算机监督控制(SCC)，或者采用分布式控制，并划分各层次应该实现的功能。
同时，综合考虑系统的实时性、整个系统的性能价格比等，对硬件和软件功能进行划分，从而决定哪些功能由硬件实现，哪些功能由软件来完成。
在总体方案设计完成后，形成了系统组成的粗线条框图结构、硬件与软件划分等文件，供详细设计使用。
微型计算机控制技术第二版于海生期末复习资料精选全文完整版
第一章：绪论1、计算机控制系统组成（作业）2、工作原理：（作业） （1）实时数据采集 （2）实时控制决策 （3）实时控制输出 （4）实时显示和数据保存 （5）联网通信（测控管一体化）失败：一、若控制时间间隔取的太长，则控制效果可能变差。
二、若控制时间间隔取的太短，计算机在这个采样时间间隔内不能完成前三项工作，也会引起控制质量下降。
3、 （1）在线方式：在SCC 中，生产过程与计算机连接，且受计算机控制的方式称为在线方式。
离线方式：生产过程不与计算机连接，即不受计算机控制，或称为脱机方式（2）实时的含义：是指被控量的检测，控制信号的计算，控制信号的输出都必须在一定的时间间隔内完成。
由计算机中断自动产生，或采用查询方式产生，或由用户自行设定 一个在线的系统不一定是一个实时系统，但是一个实时系统必定是在线系统。
过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字（开关）量输入输出通道。
4、按完成的功能和结构（6种典型形式：···，DDC 、SCC 、DCS 、FCS 、····） 按照控制规律分类（填空）（1）数字程序和顺序控制（2）PID 控制：调节器的输出是调节器输入的比例、积分和微分的函数 （3）最小拍控制：要求设计的系统在尽可能短的时间内完成调节过程 （4）复杂规律的控制 （5）智能控制计算机控制装置生产过程按照控制方式的不同，计算机控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。
5、常用的典型机型（1）单片微型计算机: 内含有微处理器的特殊超大规模集成电路，专用性强、内存容量小，本身不具备自开发功能（2）PLC：可靠性高、编程容易、功能完善、扩展灵活、安装调试简单方便（3）工业PC：小板结构模块化设计；标准化及兼容性；完善的I/O通道；环境适应能力强、可靠性高；软件丰富(组态软件）6、计算机控制系统的发展趋势一、单片机（微处理器）组成的控制系统日趋先进二、可编程逻辑控制器（PLC）得到广泛应用三、推广使用新型的集散控制系统（DCS）四、大力发展和采用现场控制总线技术五、大力研究和发展智能控制系统第二章：过程输入输出通道技术1、模拟量输入信道（A/D信道或AI信道）的任务是把被控对象的过程参数的模拟量信号转换成计算机可以接收的数字量信号.2、多路模拟信号集中采集式一、集中式数据采集系统的典型结构：(1)多路共享采集电路分时采集；(2)多路同步取样共享A/D分时采集(3)多通道同步采样A/D，分时传输数据；多信道独立取样A/D，有通道缓存二、分布式采集3、典型模拟调理电路的组成框图4、传感器的主要技术指标：（将被测量→转换后续电路可用电量）（填空） 1）测量范围：与被测量实际变化范围相一致。
计算机控制技术期末复习试题附答案
第一章计算机控制系统概述1、计算机控制系统的概念是什么计算机控制系统是以计算机技术、控制理论及自动化技术相结合并应用于工业生产过程的结果，是以自动控制理论为基础，以计算机为手段的控制系统。
2、计算机系统由哪些部分组成并画出方框图。
计算机控制系统由计算机、外部设备、操作台、输入通道、输出通道、检测装置、执行机构、被控对象以及相应的软件组成。
3、计算机控制系统的主要性能指标有哪些稳定性/动态指标/稳态指标/能控性与能观性4、计算机控制系统的主要特点有哪些各项连续控制系统计算机控制系统信号形式都是模拟信号模拟信号、数字信号皆有控制规律实现由模拟电路实现由计算机通过程序实现控制形式整个过程始终连续控制整个过程始终离散控制控制器作用一个控制器控制一个回路一个控制器分时控制多个回路功能强度简单控制具有丰富的指令系统和很强的逻辑判断功能自动化程度自动化程度低便于实现控制与管理的一体化5、计算机控制系统是怎样分类的按功能和控制规律可分为几类一、按控制系统的功能及结构特点分类①操作指导控制系统②直接数字控制系统DDC③监督控制系统SCC④计算机分级控制⑤集散控制系统DCS⑥现场总线控制系统FCS二、按控制规律分类 ①程序和顺序控制 ② PID 控制 ③最少拍控制 ④复杂规律的控制 ⑤智能控制第二章 离散控制系统及Z 变换分析法1、计算机控制系统的信号形式有哪些连续模拟信号:时间与幅值上均连续，如 r(t)、y(t)、u(t) 离散模拟信号:时间是离散的，幅值上连续，如y*(t)、u*(t) 离散数字信号:时间离散的，幅值为数字量，如y(kT)、u(kT)2、香农(Shannon)采样定理是如何描述的一个连续时间信号f(t)，设其频带宽度是有限的，其最高频率为ωmax(或fmax)，如果在等间隔点上对该信号f(t)进行连续采样，为了使采样后的离散信号f *(t)能包含原信号f(t)的全部信息量。
则采样角频率只有满足下面的关系： ωs ≥2ωmax采样后的离散信号f *(t)才能够无失真地复现f(t)。
物资采购管理输入输出设计
物资采购管理输入输出设计一、输入设计1.需求分析在进行物资采购之前，首先需要对需求进行分析。
这个过程包括了对市场行情的了解、对产品特性的研究以及对用户需求的调查等。
只有通过对需求的深入了解，才能够制定出合理的采购计划，避免因盲目采购而导致的资源浪费和资金损失。
2.供应商筛选在确定了需求之后，就需要开始寻找合适的供应商。
这个过程中需要考虑供应商的信誉度、产品质量、价格等因素。
同时还需要对供应商进行评估，以确保其能够按时交货、提供优质的售后服务等。
3.合同签订在选择了合适的供应商之后，就需要与其签订合同。
合同中需要明确双方的权利和义务，包括产品的规格、数量、价格、交货期限等内容。
同时还需要规定违约责任和解决纠纷的方式等。
只有通过签订合同，才能够保证采购过程的合法性和规范性。
二、输出设计1.物流管理在物资采购完成后，就需要对其进行物流管理。
这个过程包括了货物的装载、运输、卸货等环节。
为了确保物资能够安全、及时地到达目的地，需要对物流过程进行严格的监控和管理。
同时还需要对物流成本进行控制，以提高企业的效益。
2.库存管理在物资采购完成后，还需要对其进行库存管理。
这个过程包括了对库存数量、品种、质量等方面的控制。
只有通过对库存的管理，才能够保证物资的使用效率和使用寿命。
同时还需要对库存成本进行控制，以降低企业的运营成本。
3.质量管理在物资采购完成后，还需要对其进行质量管理。
这个过程包括了对产品的质量检测、验收等方面的工作。
只有通过对产品的质量进行严格的控制，才能够保证产品的质量符合要求，避免因产品质量问题而带来的损失。
同时还需要对质量问题进行跟踪和处理，以提高企业的声誉和客户满意度。
综上所述，物资采购管理的输入和输出设计是非常重要的。
只有在这两个方面都做到了严格控制和管理，才能够保证企业的正常运营和发展。
因此，我们应该加强对物资采购管理的学习和研究，不断提高自身的专业素养和管理能力。
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10 REFIN 8 REFOUT BIPOFF 13 10VIN 14 20VIN 9 AC
±10V
（a） 单极性输入 （b）双极性输入 AD574单极性和双极性输入
AD574的转换方式和数据输出格式
CE
1 1 1 1 1
CS
R C
12 8
A0
功能 12位转换 8位转换
0 0 0 0 0
0 0 1 1 1
100K
28 24~27
20~23
100K R2
5 6 10 8
16~19
100Ω
10 REFIN 8 REFOUT BIPOFF 13 10VIN 14 20VIN 9 AC
±10V
（a） 单极性输入 （b）双极性输入 AD574单极性和双极性输入
启动A/D或读数可用CE或信号CS来触发。 STS为转换结束标志信号。STS输出引脚为高电平，表示 转换正在进行，转换结束后，STS为低电平。
输入电路之一： 比较型 AD574 （12位）与单片机 的接口
RD
WR
CE
80C51 P2.7 P2.0 P0.0 ~ 0.7
R/C
CS A0
AD574 VIN
R/C:读/启动转换信号
DB11~4 DB3~0 12/8
A0 、12/8: 控制转换数 据的长度以及数据输出 格式
调试程序：
RD
WR
CE
模拟量输入通道研究内容：
3.1.1 模拟量输入通道结构
3.1.2 A/D芯片及其与单片机接口
3.1.3 模拟量输入通道其它器件 3.1.4 模拟量输入通道设计举例
3.1.1 模拟量输入通道结构
多通道结构：
每个通道有独自的放大器、S/H和A/D，多用于 高速数据采集系统
S/H 模 拟 输 入 信 号 A/D
n=7.64
可选用分辨率为8位的逐次比较式A/D（例如 ADC0804、ADC0809等）；
A/D芯片的选用
举例2：如要求测温的分辨率为0.5℃（即满量程的 1/1000），转换时间为0.5s。
则可选用双积分型A/D芯片14433。
A/D输入、输出方式 输入： 单端，差动（双端）
单极性，双极性
80C51 P2.7 P2.0
P0.0
~ 0.7
MOV DPTR, #7EFFH AD574 MOV @DPTR, A V IN CS MOV R7, #20H A0 LOOP： DJNZ R7, LOOP DB11 4 MOVX A, @DPTR DB3~0 MOV R0, A 12/8 INC DPH MOVX A, @DPTR MOV R1, A RET
零点校准方法
调整R1，使得输入模拟电压为1.22mV（即 对于0~+10V范围，为1/2LSB）时，输出数字量从 000000000000变到000000000001，即可认为零点 校准好了。
满度校准方法
调整 R2，即对于0~+10V范围，调整R2，使 得对应输入电压为9.9963V（即电压变化1又 1/2LSB）时，数字量从111111111110变到 111111111111，即可认为满刻度校准好了。
DS2
EOC 每次转 换结束，输出 一正脉冲，宽 为1/2时钟周 期
DS3
DS4 千 百 十 个 千
MC14433 输出时序
输入电路之二：双积分型14433 （BCD3-1/2位）与单 片机的接口。
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 INT1 80C51
A/D转换芯片的类型：
比较型和积分型
逐次比较 (逼近)型： 速度快，抗干扰能力弱。
积 分 型
双积分型(即电压－时间转换式): 抗干扰能力强，价低 电压-频率转换型： 速度慢，价低 -转换型： 分辨率高但速度较慢。
逐次比较 (逼近)型：
比较器和计数逻辑器件完成转换，AD574
双积分型(即电压－时间转换式): MC14433, ICL7135 -转换型： 1位DAC、滤波和附加采样来实现精确转换，实际 上是一种以牺牲速度为代价的过采样技术。 AD7710系列
CLK：时钟输入端。工作于双极 性情况下，时钟最高频率为 125KHz，这时转换速率为3次／秒 左右；如果输入信号为单极性，则 时钟频率可增加到1MHz，这时转 换速率为25次／秒左右。 STB：选通脉冲输出端。脉冲宽度 是时钟脉冲宽度的1/2，A/D转换结 束后，该端输出5个负脉冲，分别 选通高位到低位的BCD码输出。 也可作为中断请求信号，向主机申 请中断。
过程输入/输出通道设计
本章的主要研究内容：
3.1 模拟量输入通道设计
3.2 模拟量输出通道设计
3.3 开关量输入/输出通道部分（自学）
3.1 模拟量输入通道设计
模拟量输入通道构成： 滤波电路(去噪)、多路模拟开关、放大器、采样 保持器（S/H）和A/D； 重点：A/D芯片的使用方法
A/D芯片与单片机的接口
S/H
┇ ┇ S/H
A/D
┇ A/D
输 入 口
C P U
主机电路
图3-1 模拟量输入多通道结构
多通道共享放大器、S/H和A/D 多用于低速数据采集系统，多路开关轮流采 入各通道模拟信号，经放大保持和A/D转换 后送入单片机。
多 路 模 拟 开 关
模 拟 输 入 信 号
S/H
A/D
输 入 口
CPU
TCON外部中断1 为边沿触发方式
ICL7135及接口电路
•
4-1/2位(BCD码)双积分型A/D芯片 分辨率相当于二进制14位（16384）
转换误差± 1LSB
模拟电压输入范围：0~± 1.9999V
•
工作原理与14433基本相同，控制信 号线不同
D5 ~D1：位驱动信号输出端，分 别选通万千百十个位 B8 B4 B2 B1 ：BCD码数码输出线 UR：欠量程标志输出端。当输入 信号小于量程的9％（1800），该 端输出高电平。 OR：过量程标志输出端。当输入 信号超过转换器计数范围 （19999），OR输出高电平。 POL：极性输出端。当输入信号 为正时，POL输出为高电平；当 输入信号为负时，POL输出为低 电平。
× × 接＋5V 接地 接地
0 1
× 输出数据格式为并行12位 0 1 输出数据是8位最高有效位（由20-27脚输出） 输出数据是4位最低有效位（由16-19脚输出） 加4位“0‖（由20-23脚输出）
-15V
R1
+15V 2 3 4 12/8 CS A0 R/C CE REFIN REFOUT BIPOFF 13 14 9 10VIN 20VIN AC AD574 STS HIGHBIT 20~23 MIDBIT 16~19 LOWBIT +5V +15V -15V DC 1 7 11 15 ±5V R1 R2 28 24~27 2 3 4 5 6 12/8 CS A0 R/C CE AD574 STS HIGHBIT MIDBIT LOWBIT +5V +15V -15V DC 1 7 11 15
R/C
~
MC14433 及接口电路 Binary-Coded Decimal
•3 又1/2位(BCD码)双积分型A/D芯片 分辨率相当于二进制11 位，转换误差± 1LSB 模拟电压输入范围： 0~± 1.999v, 0~± 199.9mv
MC14433 及接口电路
•通过多路开关输出多路选通脉冲信号 DS2 DS3 DS4有效期间，Q0 ~Q3 输出三个全位BCD码
Q0 Q1 14433 Q2 Q3 VR DS1 DS2 DS3 VIN DS4 DU EOC C01 C02
CLK0 ~ CLK1
+2v
C01、C02为失调 补偿电容
EOC:转换结束 信号 DU:输出方式选 择
输入
DU:输出方式选择。
向该端输入一正脉冲，当前转换周期的转 换结果将被送入输出锁存器，经多路开关输出， 否则输出锁存器中为原来的转换结果。 若DU与EOC连接，则每一次的转换结果都将 被输出。
几种常用芯片性能见P47表3-1
A/D芯片的选用
主要依据指标： 分辨率和转换时间 设计者应根据仪表设计要求，从实际出发选用 合适类型的A/D芯片。
A/D芯片的选用
举例1：如某测温系统的输入范围为0～500℃，要求 测温的分辨率为2.5℃，转换时间在1ms之内。
由：
得：
模拟量的满度值 2.5 n 2
AD574引脚图见下图。图中R/C是读／启动转换信号，A0和 12/8用于控制转换数据长度是12位或8位以及数据输出格 式。它们的功能见下页表。
-15V R1 +15V 2 3 4 100K R2 5 6 10 8 100Ω 13 14 9 12/8 CS A0 R/C CE REFIN REFOUT BIPOFF 10VIN 20VIN AC AD574 STS HIGHBIT 20~23 MIDBIT 16~19 LOWBIT +5V +15V -15V DC 1 7 11 15 ±5V R1 R2 28 24~27 2 3 4 5 6 12/8 CS A0 R/C CE AD574 STS HIGHBIT 20~23 MIDBIT 16~19 LOWBIT +5V +15V -15V DC 1 7 11 15 28 24~27 100K
INT、AZ、BUF：分别为积分电容器的 输出端、自动校零端和缓冲放大器输出 端。 R/H：启动A/D转换控制端。接高电平时， 7135连续自动转换，每隔40002个时钟完 成一次A/D转换；接低电平时，转换结 束后保持转换结果，若输入一个正脉冲 （大于30nS），启动A/D进入新的转换 周期。 BUSY：输出状态信号端。 BUSY输出 高电平，表示A/D转换正在进行；输出 低电平，表示转换已经结束。