第11章微型计算机控制系统设计之一
单片微型计算机原理及应用_课后习题答案_山东理工
《单片微型计算机原理及应用》习题参考答案姜志海刘连鑫王蕾编著电子工业出版社目录第1章微型计算机基础 (2)第2章半导体存储器及I/O接口基础 (4)第3章MCS-51系列单片机硬件结构 (11)第4章MCS-51系列单片机指令系统 (16)第5章MCS-51系列单片机汇编语言程序设计 (20)第6章MCS-51系列单片机中断系统与定时器/计数器 (26)第7章MCS-51系列单片机的串行口 (32)第8章MCS-51系列单片机系统扩展技术 (34)第9章MCS-51系列单片机键盘/显示器接口技术 (36)第10章MCS-51系列单片机模拟量接口技术 (40)第11章单片机应用系统设计 (44)第1章微型计算机基础1．简述微型计算机的结构及各部分的作用微型计算机在硬件上由运算器、控制器、存储器、输入设备及输出设备五大部分组成。
运算器是计算机处理信息的主要部分；控制器控制计算机各部件自动地、协调一致地工作；存储器是存放数据与程序的部件；输入设备用来输入数据与程序；输出设备将计算机的处理结果用数字、图形等形式表示出来。
通常把运算器、控制器、存储器这三部分称为计算机的主机，而输入、输出设备则称为计算机的外部设备（简称外设）。
由于运算器、控制器是计算机处理信息的关键部件，所以常将它们合称为中央处理单元CPU（Central Process Unit）。
2．微处理器、微型计算机、微型计算机系统有什么联系与区别？微处理器是利用微电子技术将计算机的核心部件（运算器和控制器）集中做在一块集成电路上的一个独立芯片。
它具有解释指令、执行指令和与外界交换数据的能力。
其内部包括三部分：运算器、控制器、内部寄存器阵列（工作寄存器组）。
微型计算机由CPU、存储器、输入/输出（I/O）接口电路构成，各部分芯片之间通过总线（Bus）连接。
以微型计算机为主体，配上外部输入/输出设备、电源、系统软件一起构成应用系统，称为微型计算机系统。
微型计算机原理及应用技术
0000
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二进制
1001 1010 1011
1100 1101 1110 1111 10000 10001
16进制
9 A B
C D E F 10 11
4. 各种数制之间的转换 【例1-1】 十进制数22.625转换为二进制数
②小数部分转换，每次把乘积的整数取走作为转换结果的一位，对 剩下的小数继续进行乘法运算。对某些数可以乘到积的小数为0（如 上述两例），这种转换结果是精确的；对某些数（如0.3）永远不能 乘到积的小数为0，这时要根据精度要求，取适当的结果位数即可， 这种转换结果是不精确的。
例如 ：十六进制数
1
A
E
4
虽然BCD码是用二进制编码方式表示的，但它与二进制之间不 能直接转换，要用十进制作为中间桥梁，即先将BCD码转换为 十进制数，然后再转换为二进制数；反之亦然。
十进制 0 1 2 3 4 5
表1-2 BCD编码表
8421BCD码
十进制
0000
6
0001
7
0010
8
0011Leabharlann 9010010
0101
11
8421BCD码 0110 0111 1000 1001
1.3.1 计算机的硬件系统 1.3.2 计算机的软件系统 1.3.3 计算机的主要技术指标
1.1 引言 1.1.1 计算机发展概况
微机系统及其接口设计原理 课后习题
第二章、练习
1． 8086 CPU由哪两部分组成？它们的主要功能 是什么？8086与8088的主要区别是什么？
8086/8088微处理器的内部组成结构按照功能可分成
总线接口部件BIU(Bus Interface Unit)和指令执行部件 EU（Execution Unit）两大部分。 BIU的主要作用是实现CPU对外部三总线的控制并 与外部进行数据交换。具体的操作主要是根据指令 的要求合成20位的地址信号及产生与外部总线数据 传输需要的控制信号时序，最终实现与外部的数据 交换。
2． 8086/8088 CPU内部有哪些 寄存器？其主要作用是什么？
通用寄存器：AX，BX，CX，DX
AX（AH+AL）：累加器（Accumulator）。是寄存器中
最忙的一个。大多数的算术和逻辑运算以及输入/输 出都必须经由它进行。 BX（BH+BL）：基地址寄存器（Base）。在间接寻址 中作为偏移地址寄存器；在基址寻址中作为基地址寄 存器。 CX（CH+CL）：计数寄存器（Count）。在块传送和 循环等指令中固定的充当计数器。 DX（DH+DL）：数据寄存器（Data）。在乘除法指 令中固定充当辅助的操作数寄存器；在输入/输出指 令中固定作为外设口地址寄存器。
3．试述8086/8088 CPU中的SP， BP，SI，DI有何种特殊用途。
SP：堆栈指针（Stack Pointer）。 固定配合SS来指定
（寻址）内存中的堆栈区栈顶的当前偏移地址。当 执行完入栈/出栈指令后，SP的值会自动减2/加2。 其值将始终指向栈顶位置。 BP：基数指针（Base Pointer）。 用于提供多种寻址 方式中的偏移地址或基地址，还用于配合SS提供堆 栈区的非栈顶单元偏移地址。
微型计算机控制技术
一、1.控制系统一般由控制器（控制装置）和被控对象组成。
分为开环控制和闭环控制两种控制方式。
开环控制是一种最简单的控制形式，其特点是：在控制器与被控对象之间只有正向控制作用，没有反馈控制作用。
对应于每一个参考输入量，就有一个与之对应的工作状态与输出量。
此种系统的控制精度取决于元器件的精度和特性调整的精度，并且没有抑制内部、外部扰扰动引起的控制误差的功能。
开环控制系统一般都是稳定的。
闭环控制系统的特点是：在控制器与被控对象之间不仅有正向控制作用，而且还有反馈控制作用。
将检测出来的输出量送回到系统的输入端，并与输入量比较的过程称为反馈。
闭环控制的实质就是利用负反馈，使系统具有自动修正被控制量（输出量）偏离参考给定量（输入量）的控制功能，因此，闭环控制又称反馈控制，此种系统可以抑制内、外扰引起的误差，达到自动控制并提高控制精度之目的。
由于闭环系统可能引起过调，因而带来了系统稳定性的问题。
2. 对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：稳定性、快速性和准确性。
(1)稳定性（稳）一个自动控制系统的最基本的要求是系统必须是稳定的，不稳定的控制系统是不能工作的。
如何判断系统是稳定的，有很多科学家发明的稳定判据（如劳斯稳定判据、赫尔维茨稳定判据、奈奎斯特稳定判据、李雅普诺夫稳定判据和伯德定理等）将在本书后续章节中详细介绍。
(2)快速性（快）在系统稳定的前提下，希望控制过程(过渡过程)进行得越快越好，但是有矛盾，如果要求过渡过程时间很短，可能使动态误差(偏差)过大。
合理的设计应该兼顾这两方面的要求。
(3)准确性（准）即要求动态误差(偏差)和稳态误差(偏差)都越小越好。
当与快速性有矛盾时，应兼顾两方面的要求。
3. 反馈控制系统结构框图在反馈控制系统中，通过检测装置（仪表）获取输出变量，将此值与给定值相比较后，由校正装置（控制器）按偏差进行某种控制运算，最后由执行器将控制操作量作用于被控制对象，以消除偏差。
4. （1）操作指导控制系统操作指导控制系统是指计算机的输出不直接用来控制生产对象，而只是对系统过程参数进行收集、加工处理，然后输出数据。
微型计算机控制系统的设计方法与步骤
否
否
本次越限标志送
5FH
清零 5EH 单元
上限处理
6-6 T0
图 中 断 服 务 程 序 流 程 图
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键盘与显示
过零信号发生器
MC 14528
LM311
~220V
..
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74LS00TI光 耦L117驱 动 器
加热丝
.
变送器
热电偶
图6-2 电阻炉炉温控制系统原理图
1. 检测元件及变送器
检测元件选用镍铬-镍铝热电偶，分度号为 EU，适用于0℃~1000℃的温度测量范围，相应 输出电压为0mV~41.32mV。
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6.3.3 控制系统程序设计
开始
6-5
1.
设定堆栈指针
开始
主
清标志和暂存单元
图
程 序
T 1 中断程序
清显示缓冲区
主 程
清标志D5H
序
T 0 初始化
流
开CPU中断
程
停止输出
图
扫描键盘 返回
温度显示
T 1 中断服务程序
2. T0中断服务程
T0中断服务程序是此系统的主体程序，用 于启动A/D转换、读入采样数据、数字滤波、 越限温度报警和越限处理、大林算法计算和输 出可控硅的同步触发脉冲等。在T0中断服务程 序中，要用到一系列子程序。如：采样子程序、 数字滤波子程序、越限处理程序、大林算法程 序、标度变换程序和温度显示程序等。T0中断 服务程序流程图如图6-6所示。
微型计算机原理与接口技术第版冯博琴吴宁主编
1.1.1. 微型计算机的发展
电子计算机的发展方向： 第五代：“非冯.诺依曼”计算机时代 第六代：神经网络计算机时代 光计算机时代 生物计算机时代
14
1.1.1. 微型计算机的发展
微型计算机诞生于20世纪70年代 微型计算机特点：体积小、重量轻、功耗低、 可靠性高、价格便宜、使用方便、软件丰富 微型计算机的核心是微处理器（CPU） 每出现一个新的微处理器，就会产生新一代的 微型计算机
并要求将它送入累加器A中，所以数据寄存器 DR通过内部总线将01H送入累加器A中。
39
PC 01H
1 AR 01H
控制信号
ALU
A
B
01H
7
操作控制器
ID IR
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3
01
02
4
03
读命令 04
B0H 01H 04H 02H
F4H
DR 01H 56
（执行第一条指令操作示意图）
1.1.3微机系统的构成
中，经过译码CPU“识别”出这个操作码为 “MOV A，01H”指令，于是控制器发出执行这 条指令的各种控制命令。
36
2
PC 00H
1 AR 00H
3
00 01
02
4
03
读命令 04
控制信号
ALU
A
B
操作控制器
ID IR B0H
B0H 01H 04H 02H
F4H
DR
7
B0H
56
（取第一条指令操作示意图）37
虽然ENIAC体积庞大，耗电惊人，运算速 度不过几千次（现在的超级计算机的速度最快 每秒运算达万亿次！），但它比当时已有的计 算装置要快1000倍，而且还有按事先编好的程 序自动执行算术运算、逻辑运算和存储数据的 功能。但是ENIAC宣告了一个新时代的开始。
《微型计算机系统原理及应用》课后答案_(第3版)清华大学出版社__杨素行
第一章 微型计算机基础题1-1 计算机发展至今，经历了哪几代？答：电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机、超大规模集成电路计算机、非冯诺伊曼计算机和神经计算机。
题1-2 微机系统由哪几部分组成？微处理器、微机、微机系统的关系是什么？ 答：1、微机系统分硬件和软件，硬件包括CPU、存储器、输入输出设备和输入输出接口，软件包括系统软件和应用软件。
2、微处理器是指微机的核心芯片CPU；微处理器、存储器和输入输出设备组成微机；微机、外部设备和计算机软件组成微机系统。
题1-3 微机的分类方法包括哪几种？各用在什么应用领域中？答：按微处理器的位数，可分为1位、4位、8位、32位和64位机等。
按功能和机构可分为单片机和多片机。
按组装方式可分为单板机和多板机。
单片机在工业过程控制、智能化仪器仪表和家用电器中得到了广泛的应用。
单板机可用于过程控制、各种仪器仪表、机器的单机控制、数据处理等。
题1-4 微处理器有哪几部分组成？各部分的功能是什么？答：微处理器包括运算器、控制器和寄存器三个主要部分。
运算器的功能是完成数据的算术和逻辑运算；控制器的功能是根据指令的要求，对微型计算机各部分发出相应的控制信息，使它们协调工作，从而完成对整个系统的控制；寄存器用来存放经常使用的数据。
题1-5 微处理器的发展经历了哪几代？Pentium系列微处理器采用了哪些先进的技术？答：第一代4位或低档8位微处理器、第二代中高档8位微处理器、第三代16位微处理器、第四代32位微处理器、第五代64位微处理器、第六代64位高档微处理器。
Pentium系列微处理器采用了多项先进的技术，如：RISC技术、超级流水线技术、超标量结构技术、MMX技术、动态分支预测技术、超顺序执行技术、双独立总线DIB技术、一级高速缓冲存储器采用双cache结构、二级高速缓冲存储器达256KB或512KB、支持多微处理器等。
题1-6 何为微处理器的系统总线？有几种？功能是什么？答: 系统总线是传送信息的公共导线，微型计算机各部分之间是用系统总线连接的。
微型计算机控制技术第二版课后习题答案独立整理版-潘新民
第二章6 采样-保持器有什么作用？说明保持电容大小对数据采集系统的影响。
答：为了提高模拟量输入信号的频率范围，以适应某些随时间变化较快的信号的要求，可采用带有保持电路的采样器，即采样保持器。
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：并不是所有的模拟量输入通道都需要采样保持器的，因为采样保持器是为了防止在A/D转换之前信号就发生了变化，致使A/D转换的结果出错，所以只要A/D转换的时间比信号变化的时间短就不需要。
8 采样频率的高低对数字控制系统有什么影响？举出工业控制实例加以说明？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？答：答：A/D的作用主要是把传感器检测到的模拟电信号转换为数字电信号，方便用于单片机中进行处理。
D/A的作用，在单片机处理完毕的数字量，有时需要转换为模拟信号输出，D/A的作用正是用于把数字信号转换为模拟信号。
10 A/D转换器转换原理有几种？他们各有什么特点和用途？答：逐次逼近型，分辨率高，误差较低，转换速度快，应用十分广泛；双积分型：性能比较稳定，转换精度高，抗干扰能力强，电路较简单，工作速度低，多用于对转换精度要求较高，对转换速度要不高的场合，如数字电压表等检测仪器中，用的十分普遍。
并联比较型：转换速度快，精度高，但使用的比较器和触发器多，适用于速度高，精度要求不高的场合。
11 说明逐次逼近型A/D转换器的转换原理。
答：开始转换以后，时钟信号首先将寄存器的最高有效位置为1，使输出数字为100…0，这个数码被D/A转换器转换成相应的模拟电压U0，送到比较器中并与比较电压U1比较，若U0>U1,将高位的1清除；若U0<U1，将最高位保留。
微型计算机原理与接口技术第五版周荷琴课后答案
微型计算机原理与接口技术第五版周荷琴课后答案【篇一：《微型计算机原理与接口技术》周荷琴_吴秀清(第三版)课后习题答案】现在已演化为以存储器为中心的结构。
2. 微处理器，微型计算机，微型计算机系统有什么联系与区别？答：微处理器是微型计算机系统的核心，也称为cpu（中央处理器）。
主要完成：①从存储器中取指令，指令译码；②简单的算术逻辑运算；③在处理器和存储器或者i/o 之间传送数据；④程序流向控制等。
微型计算机由微处理器、存储器、输入/输出接口电路和系统总线组成。
以微型计算机为主体，配上外部输入/输出设备及系统软件就构成了微型计算机系统。
三者关系如下图：3. 微处理器有哪些主要部件组成？其功能是什么？答：微处理器是一个中央处理器，由算术逻辑部件alu、累加器和寄存器组、指令指针寄存器ip、段寄存器、标志寄存器、时序和控制逻辑部件、内部总线等组成。
算术逻辑部件alu 主要完成算术运算及逻辑运算。
累加器和寄存器组包括数据寄存器和变址及指针寄存器，用来存放参加运算的数据、中间结果或地址。
指令指针寄存器ip 存放要执行的下一条指令的偏移地址，顺序执行指令时，每取一条指令增加相应计数。
段寄存器存放存储单元的段地址，与偏移地址组成20 位物理地址用来对存储器寻址。
标志寄存器flags 存放算术与逻辑运算结果的状态。
时序和控制逻辑部件负责对整机的控制：包括从存储器中取指令，对指令进行译码和分析，发出相应的控制信号和时序，将控制信号和时序送到微型计算机的相应部件，使cpu内部及外部协调工作。
内部总线用于微处理器内部各部件之间进行数据传输的通道。
4. 画一个计算机系统的方框图，简述各部分主要功能。
答：计算机系统由硬件（hardware）和软件（software）两大部分组成。
硬件是指物理上存在的各种设备，如显示器、机箱、键盘、鼠标、硬盘和打印机等，是计算机进行工作的物质基础。
软件是指在硬件系统上运行的各种程序、数据及有关资料。
重庆工商大学计算机习题及答案
一、选择题1．_____________是现代通用计算机的雏形.A。
宾州大学于1946年2月研制成功的ENIACB．查尔斯?巴贝奇于1834年设计的分析机C．冯?诺依曼和他的同事们研制的EDVACD．艾伦?图灵建立的图灵机模型2．计算机科学的奠基人是_____________。
A。
查尔斯？巴贝奇B．图灵C．阿塔诺索夫D．冯，诺依曼3．物理器件采用晶体管的计算机被称为_____________。
A．第一代计算机B．第二代计算机C．第三代计算机D．第四代计算机4．目前，被人们称为3C的技术是指_____________。
A。
通信技术、计算机技术和控制技术B．微电子技术、通信技术和计算机技术C．微电子技术、光电子技术和计算机技术D．信息基础技术、信息系统技术和信息应用技术5．下列不属于信息系统技术的是_____________。
A。
现代信息存储技术B．信息传输技术C．信息获取技术D．微电子技术6．在下列关于信息技术的说法中，错误的是_____________ 。
A．微电子技术是信息技术的基础B．计算机技术是现代信息技术的核心C．光电子技术是继微电子技术之后近30年来迅猛发展的综合性高新技术D．信息传输技术主要是指计算机技术和网络技术7．在电子商务中，企业与消费者之间的交易称为_____________。
A．B2B B．B2C C．C2C D．C2B8．计算机最早的应用领域是_____________.A．科学计算B．数据处理C．过程控制D．CAD／CAM／CIMS 9．计算机辅助制造的简称是_____________.A．CAD B．CAM C．CAE D．CBE10．CBE是目前发展迅速的应用领域之一,其含义是_____________。
A．计算机辅助设计B．计算机辅助教育C．计算机辅助工程D．计算机辅助制造11．第一款商用计算机是_____________计算机.A．ENIAC B．EDVAC C．MARK I D．UNIVAC二、填充题1．图灵在计算机科学方面的主要贡献是建立图灵机模型和提出了_____________ 。
微型计算机原理范文
微型计算机原理范文一、硬件原理1.数据传输：微型计算机通过数据总线、地址总线和控制总线来实现数据的传输。
数据总线用于传输数据信息，地址总线用于传输存储器或外设的地址，控制总线用于传输控制信号。
2.运算：中央处理器是微型计算机的核心组件，主要负责数据的处理和运算。
它由算术逻辑单元（ALU）和控制单元组成。
ALU用于进行算术和逻辑运算，控制单元用于控制指令的执行顺序。
3.存储：主存储器用于存储数据和程序。
它的存取速度较快，但容量较小。
微型计算机还可以连接辅助存储器，如硬盘、光盘和闪存，用于存储大量的数据和程序。
4.控制：微型计算机通过控制单元来控制指令的执行。
控制单元根据指令寄存器中的指令来产生相应的控制信号，实现指令的取指、译码、执行和访存等过程。
5.外围设备：微型计算机可以连接各种外围设备，如显示器、打印机、键盘、鼠标、扫描仪等。
它们通过输入输出端口与计算机系统进行通信。
二、软件原理1.系统软件：系统软件包括操作系统和语言处理程序等。
操作系统是微型计算机的核心软件，负责管理计算机的硬件资源和提供给应用软件的环境。
语言处理程序用于将高级语言转换为计算机可以执行的机器语言。
2.应用软件：应用软件包括各种办公软件、设计软件、娱乐软件等。
它们是根据用户需求来开发的，用于解决特定的实际问题。
三、微型计算机的工作原理1.初始化：当微型计算机通电时，控制单元首先从BIOS（基本输入输出系统）中读取并执行一段特定的程序，进行系统的初始化。
2.取指：控制单元从主存储器中按照程序计数器指定的地址读取指令，存放在指令寄存器中。
3.译码：控制单元对指令进行译码，确定指令的执行类型和操作对象。
4.执行：根据指令的类型和操作对象，控制单元产生相应的控制信号，使算术逻辑单元和主存储器执行相应的操作。
5.存取数据：微型计算机通过数据总线和地址总线将数据和地址传输到相应的部件，实现对数据的存取。
6.结果输出：微型计算机将运算结果通过数据总线和输出接口传输到相应的外围设备，如显示器或打印机。
第11章ADDA转换器
(0 22 1 21 0 20 ) 0.5V 1V
6. A/D转换
将采样保持电路锁存的模拟信号转换成数字信号的器件。
11.3.2 A / D转换器的原理（P401） 按转换方式可分为：直接转换、间接转换。
计算机控制系统方框图如下：
… …
… …
…
被
传 感
滤波 放大
多路转 换开关
A/D
计
器
算
控
机
对
系
象
执行 机构
模拟 开关
功 放
D/A
统
11.2 数/模（ D/A ）转换器（P391）
定义：数字—模拟转换。把数字信号转换为模拟信号输出的器件 称为数/模转换器（简称D/A转换器）。 11.2.1 D/A转换器的原理
n
V0
V ai
2i
R
i 1
4. 集成化D/A转换器 分类：双极型和CMOS型 电阻网络：离子注入或扩散电阻条、薄膜电阻 离子注入或扩散电阻条：价廉物美，但精度不高； 薄膜电阻：高精度。 特点： 双极型：转换速度快，适合于高速转换的场合。 CMOS型：优点是制造容易、造价低；缺点是转换速度较慢。
JMP T1
HLT
输出三角波（设D/A的口地址为300H）
MOV DX，300H R0：MOV CX，0FFH
MOV AL，00H R1：OUT DX，AL
INC AL LOOP T1 MOV CX，0FFH R2：DEC AL OUT DX，AL LOOP T2 JMP R0 HLT
输出锯齿波（设D/A的口地址为300H） MOV DX，300H MOV AL，00H
微型计算机控制技术(第2版)讲解
y(∞)
△ △
tr
tδ P
ts
信息工程学院
图1-5
14
tr：启动时间。
超调：y(t) > |y(∞)|称为超调，在0～tr不算． δP：表示超调信号的严重程度。
p
|
ym ax(t ) | y() y()
ymax( tf ) sup | y( tf ) | 0 t
的时间变量均采用人们公认的离散时间变量符号K。
信息工程学院
20
2. 微型计算机控制系统硬件组成
工 业 生
变送
变送 保持
采
样
A/D
装
置
过程通道
多
路 转
D/A
面 向 过
人
机
交
互
微型
通
计算
道
机
接
人 机 交 互 通 道
操 作
控 制 台
系
口
产
保持
ห้องสมุดไป่ตู้
换
程
统
过 程
开 关
通
主机
道
量
的
输
接
微
微
入
口
机
机
开 关
外
I/O
设
阻尼系统的过渡过程分为三种工作状态,即欠阻尼、临界阻尼和过 阻尼。
过阻尼工作状态相似于单调逐渐逼近或一阶系统工作状态，启动 速度变慢。
临界阻尼工作状态使系统特性处于等幅振荡特性。
关于二阶系统的阻尼特性讨论请读者参阅相关论著。
信息工程学院
19
1.2 微型计算机控制系统体系结构与特征
1．2．1 微机控制系统体系结构 1. 微型计算机控制系统一般结构
微型计算机控制专业技术课程答案
微型计算机控制专业技术课程答案《微型计算机控制技术》复习题纲1.1 计算机控制系统的结构。
1.2 计算机控制系统的典型形式有哪些? 各有什么优缺点? （P5）1.3 实时、在线⽅式和离线⽅式的含义是什么?2.1 采⽤74LS244和74LS273，设计与PC总线等⼯业控制机的数字量(开关量) 输⼊输出接⼝，要求:画出接⼝电路原理图，并采⽤8086汇编语⾔编写数字量输⼊输出程序。
2.2 ⽤8位A／D转换器ADC0809与PC总线等⼯业控制机接⼝，设计模拟输⼊通道以及数据采集程序流程图。
2.3 采样信号有何特点? 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采样保持器? 为什么?2.4 什么是串模⼲扰和共模⼲扰? 如何抑制?2.5 计算机控制系统中地线有哪⼏种?2.6 什么是波反射? 如何消除波反射?3.1 插补计算程序流程：(1) 直线插补程序；(2) 圆弧插补程序。
3.2 给出⼀段直线或圆弧。
要求：(1) 按逐点⽐较法插补进⾏列表计算；(2) 作出⾛步轨迹图，并标明进给⽅向和步数。
3.3 三相步进电机的⼯作⽅式。
3.4 利⽤8255A设计x轴步进电机和y轴步进电机的控制电路，要求：(1) 画出接⼝电路原理图；(2) 分别列出x轴和y轴步进电机在三相单三拍、三相双三拍或三相六拍⼯作⽅式下的输出字表。
4.1 数字控制器的连续化设计步骤。
（P103）4.2 PID控制器的三个参数对系统性能的影响。
4.3 数字控制器的离散化设计步骤是什么?4.4 最少拍⽆纹波控制器的设计。
4.5 模糊推理的计算。
6.1 测量数据预处理技术包括哪些？(185~190)7.1 什么是现场总线?有哪⼏种典型的现场总线?7.2 分布式控制系统的设计原则是什么？DCS系统分为哪⼏层？各层实现哪些功能？⽅程段11 部分1第⼀章（绪论）作业1.1 什么是计算机控制系统？它由哪⼏部分组成？答：计算机控制系统就是利⽤计算机来实现⽣产过程控制的系统。
第一章微型计算机控制系统概述
DSP 处理器的长处
向量运算、
指针线性寻址等
微机控制技术
1.2.4 嵌入式系统
4、嵌入式片上系统 ( System On Chip ) • 随着 EDI 的推广和 VLSI 设计的普及化，及半
导体工艺的迅速发展，在一个硅片上实现一个 更为复杂的系统的时代已来临，这就是
System On Chip ( SOC )。
• TI 公司亦将其 TMS320C2XXX 系列 DSP 作为 MCU 进行推广。
微机控制技术
1.2.4 嵌入式系统
3、嵌入式 DSP 处理器
( Embedded Digital Signal Processor, EDSP )
（１）ＤＳＰ处理器的特点 DSP 处理器对系统结构和指令进行了特殊设计: 使其适合于执行 DSP 算法，编译效率较高，指令执行速度也 较高。
• 具有软件代码少、高度自动化、响应速度快等特点， 特别适合于要求实时和多任务的体系。
微机控制技术
嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器特点:
（1）对实时多任务有很强的支持能力。能完成多任务并且有较 短的中断响应时间，从而使内部的代码和实时内核的执行时间 减少到最低限度。
（2）具有很强的存储区保护功能。 由于嵌入式系统的软件结构已模块化，而为了避免在软件 模块之间出现错误的交叉作用，需要设计强大的存储区保 护功能，同时也有利于软件诊断。
理器。 如：Intel 的 MCS-296
Infineon ( Siemens ) 的 TriCore。
1.2.4 嵌入式系统
（３）推动嵌入式 DSP 处理器发展的因素：
嵌入式系统的智能化。
如：各种带有智能逻辑的消费类产品
生物信息识别终端
第11章 操作系统与驱动程序的安装
DOS操作系统的优点：
◦ DOS是一种个人计算机（PC）操作系统，是命令模式下的 人机交互界面，人通过这个界面来运行和控制计算机。
◦ DOS使用一些接近于自然语言或其缩写的命令，就可以轻 松地完成绝大多数日常操作。
◦ Windows XP和Windows 7在“附件”中有一个“命令提 示符”（CMD），模拟了一个DOS环境。
◦ 自1998之后windows完全脱离了DOS，虽然DOS过时了 ，因为它高效、简单、实用依然在被使用。
64M
硬盘（64位）至少1.5GB可用硬盘空间
硬盘显示卡20和GB以上64可0X用48空0或间分辨不率要更低高于的1视6G频B，适参见Microsoft
显其卡 他监其视 他器 设有 支 级 DV备DW持 别DRD的/DirR独M配 CM备eWDc1i立驱t-器cX.Rr0o显动O和1驱sM0o卡器或监以动ft或D视上的鼠V器标D驱显W安或动i卡装兼nd器支使容o，w持用的s键DA指ei盘r针reoc和特设tX效9就可以开启
◦ 其次，速度更快，稳定性更佳。
◦ Windows98支持更多的硬件设备，与硬软件兼容性更好；具有即
插即用的功能，方便设备的安装管理；改进了用户界面，界面更加 爱友好，鼠标作用更为突出；不再需要MS-DOS支持，同时提供对 DOS的支持兼容；进入32位操作系统时代，使微机处理数据能力 和精度进一步提高；采用FAT 32文件系统，它允许把超过2G的硬
DOS是英文Disk Operating System的缩写，意思是“磁盘 操作系统”。DOS是个人计算机上的一类操作系统。从 1981年直到1995年的15年间，DOS在IBM PC 兼容机市场
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。
计算机控制技术习题—广州工业大学
1.1 什么是计算机控制系统？它由哪几个部分组成？1.2 计算机控制系统的典型形式有哪些？各有什么优缺点？1.3 实时、在线方式和离线方式的含义是什么？1.4 工业控制机的哪几个部分组成？各部分的主要作用是什么？工业控制机的特点有哪些？1.5 什么是总线、内部总线和外部总线？1.6 PC总线和STD 总线各引线的排列和含义是怎样的？1.7 RS-232C 和 IEEE-488 总线各引线的排列和含义是怎样的？2.1 什么是接口、接口技术和过程通道？2.2 采用74LS244和74LS273与PC总线工业控制机接口，设计8路数字量（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，并分别编写数字输入和数字输出程序。
2.3 采用8位 A/D 转换器 ADC0809 通过 8255A 与PC总线工业控制机接口，实现8路模拟量采集。
请画出接口原理图，并设计出8路模拟量的数据采集程序。
2.4 用12位 A/D 转换器 AD574 通过 8255A 与PC总线工业控制机接口，实现模拟量采集。
请画出接口原理图，并设计出A/D转换程序。
2.5 请分别画出一路有源I/V变换电路和一路无源I/V变换电路图,并分别说明各元器件的作用？2.6 什么是采样过程、量化、孔径时间？2.7 采样保持器的作用是什么？是否所有的模拟器输入通道中都需要采样保持器？为什么？2.8 一个8位 A/D 转换器，孔径时间为100μs, 如果要求转换误差在A/D 转换器的转换精度 (0.4 %) 内，求允许转换的正选波模拟信号的最大频率是多少？2.9 试用 8255A 、AD574、LF398、CD4051 和PC总线工业控制机接口，设计出8路模拟量采集系统。
请画出接口电路原理图，并编写相应的8路模拟量的数据采集程序。
2.10 采用DAC0832和PC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。
2.11 采用 DAC1210 和PC总线工业控制机接口，请画出接口电路原理图，并编写D/A转化程序。
微型计算机控制技术课后答案及解析
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？答:CPU，接口电路及外部设备组成。
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。
计算机控制系统实例
第11章计算机控制系统实例●本章的教学目的与要求掌握各种过程通道的结构、原理、设计及使用方法。
●授课主要内容●硫化机计算机群控系统●主要外语词汇Sulfurate Machine:硫化机●重点、难点及对学生的要求说明：带“***”表示要掌握的重点内容，带“**”表示要求理解的内容，带“*”表示要求了解的内容，带“☆”表示难点内容，无任何符号的表示要求自学的内容●硫化机计算机群控系统的软硬件设计***☆●辅助教学情况多媒体教学课件（POWERPOINT）●复习思考题●硫化机计算机群控系统的软硬件设计●参考资料刘川来，胡乃平，计算机控制技术，青岛科技大学讲义硫化机计算机群控系统内胎硫化是橡胶厂内胎生产的最后一个环节，硫化效果将直接影响内胎的产品质量和使用寿命。
目前国内大部分生产厂家都是使用延时继电器来控制硫化时间，由于硫化中所需的蒸汽压力和温度经常有较大的波动，单纯按时间计算可能会产生过硫或欠硫现象，直接影响了内胎的质量。
因此，设计一种利用先进计算机控制技术的硫化群控及管理系统，不仅能提高企业的自动化水平，也能降低硫化机控制装置的维护成本和硫化操作人员的劳动强度，提高硫化过程中工艺参数的显示和控制精度，同时也避免了个别硫化操作人员为提高产量而出现的“偷时”现象(即操作人员缩短硫化时间，未硫化完毕就开模) ，使内胎的产品质量得到保证。
1.系统总体方案内胎硫化过程共包括四个阶段: 合模、硫化、泄压、开模。
由于所有硫化机的控制方式相同，所以特别适合群控。
在自动模式下，当硫化操作人员装胎合模后，由控制系统根据温度计算内胎的等效硫化时间并控制泄压阀、开模电机的动作。
为克服温度波动的影响，经过大量实验，选用阿累尼乌斯(Arrhenius) 经验公式来计算等效硫化时间。
某橡胶制品有限公司硫化车间共有内胎硫化机96台，为便于整个生产过程的控制和管理拟采用计算机群控及管理系统。
根据企业的现场情况，借鉴DCS (Distributed Control System ，集散控制系统) 系统结构，使用PLC作为直接控制级，完成现场的控制功能; 使用工业控制计算机作为管理和监视级。
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Us
t
Un
Us 信
号
A/D
t
Un 源
转换器
Ua
t
(a)
(b)
图11－7 串模干扰示意图 2019/6/（26 a）干扰情况 (b) 干扰的一种形式
Us 信号源 干扰源
Un
(c)
被测信号指有用的 直流信号或缓慢变
化的交变信号
A/D 转换器
干扰噪声指无用 的变化较快的杂
乱交变信号
(c) 干扰的另一种形式
最好是每块印刷电路板都装一片或几片“稳压块”（如 7815、LM317、7805）形成独立的供电系统，这样能较好 防止板间的相互干扰。
逻辑电路板上的直流电源线与地线的布线也要注意合理 布线，不要使电源形成环路。
2019/6/26
11
② 过程通道抗干扰方法
串模干扰及其抑制方法
串模干扰是指叠加 在被测信号上的干 扰噪声。
2019/6/26
2
2 系统设计的步骤
计算机控制系统的设计分为开发设计和应用设计。
开发设计
开发设计的任务是生产出满足用户所需的硬件 和软件。首先要进行充分地市场调查，了解用户的 需求；然后进行系统设计，落实具体的技术指标； 最后进行制造调试，检验合格，市场销售。
开发设计应遵循标准化、模板化、模块化和系 列化的原则。
12
串模干扰的抑制
a. 如果串模干扰频率比被测信号频率高，采用输 入低通滤波器；如果串模干扰频率比被测信号频率 低，则采用高通滤波器；如果串模干扰频率落在被 测信号频谱的两侧，则采用带通滤波器。
采用二级阻容 滤波网络可使 50Hz的串模 干扰信号衰减 600倍左右。
输入信号
屏蔽层
75 75 500 500 75 75
第11章 计算机控制系统的设计 与工程实现
本章主要内容
1 计算机控制系统设计的原则与步骤 2 计算机控制系统抗干扰技术 3 计算机控制系统设计实例
2019/6/26
1
11.1 计算机控制系统设计的原则与步骤
1 系统设计的原则
安全可靠 实时性强 操作维护方便 通用性好、便于扩充 系统具有开放性 经济效益高
A/D 转换器
图11－8 二级阻容滤波网络
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13
b. 当尖峰型串模干扰成为主要干扰源时，用双 积分式A／D转换器可以削弱串模干扰的影响。
c. 对于串模干扰主要来自电磁感应的情况下，对 被测信号应尽可能早地进行前置放大，或者尽 可能早的完成模/数转换或采取隔离和屏蔽等 措施。
d. 对于主要由元器件内部的热扰动产生的随机噪 声所形成的串模干扰，或在数字信号的传送过 程中夹带的低噪声或窄脉冲干扰时，可采用高 抗扰度逻辑器件；
图11－6 电源分组供电
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供主机 供通道
10
直流电源的抗干扰措施
直流电源一般带有各种频率的信号。为消除这种干扰， 每块集成芯片的电源与地线引入端应接一片的无感瓷片电 容。
若一个装置中有多块逻辑印刷线路板时，一般应在每块 板的电源和地线的引入处并接一个10～100的电解电容和一 个的无感瓷片电容，以防止板间的相互干扰。
7
采用隔离变压器
A相 B相 C相
计算机控制系统
强电设备1 . . . 强电设备n 三相隔离变压器
图11－3 三相隔离变压器抑制电源干扰
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变压器的一次 侧按三角形接 法联结。二次 侧按星型接法 联结。有利于 抑制工频3次 以上谐波对控 制系统的干扰。
8
采用能抑制交流电源干扰的计算机系统电源
4
控制对象的功能 和工作过程分析
估算及分配I/O口，存储容 量及外围设备
画系统工艺流程图 硬件设计 软件设计
I/O口的具体分配
画系统程序框图
系统部件的详细设计
编制源程序
部件芯片老化筛选和测试
汇编
布线及安装
形成目标程序
调试硬件
系统试运行
是
硬件错？
否
完成吗？
否
是
设计结束
调试和仿真
完成吗？ 否 是
写入EPROM
U cm
Z cm1
(a)
(b)
图11－10被测信号的输入方式
(a) 单端对地
（b） 双端不对地
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16
共模干扰的抑制
6
2 硬件抗干扰技术
①电源系统抗干扰方法
采用低通滤波器
L
L
0.15μF C1
0.47μF C2
0.47μF C3
图11－2 双π型滤波器
采用低通滤波 器抑制电网侵 入的外部高频 干扰是常用的 一种方案。低 通滤波器可让 50HZ的工频 几乎无衰减地 通过，而滤去 高于50Hz的 高次谐波。
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保险丝
原、副边之 间加有静电 屏蔽层
直流 稳压器
抑制交流电源线 上引入的高频干 扰
电抗器 变阻 隔离 二级管 变压器
图11－5 计算机系统电源
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抑制进入交流电源 线上的瞬时干扰
9
电源分组供电
将输入通道电源和其他设备电源分开，以防止 设备间的干扰。
电
交流
源
滤波
交流电子 稳压器
交流电子 稳压器
e. 采用双绞线作信号引线减少电磁感应，并且使 各个小环路的感应电势互相呈反向抵消。
2019/6/26
14
共模干扰及其抑制方法
这种干扰可能 是直流电压， 也可能是交流 电压，其幅值 可达几伏甚至 更高，取决于 现场产生干扰 的环境条件和 计算机等设备 的接地情况。
被测信号源 Us
共模干扰是指模／数 转换器两个输入端上 公有的干扰电压。
2019/6/26
3
应用设计
应用设计的任务是选择和开发满足控制对象
所需的硬件和软件，设计控制方案，并根据系统
性能指标要求设计系统硬件和软件，以实现系统
功能。 应用设计或工程设计按 顺序可分为5个阶段。
•可行性研究
•系统总体方案设计
•硬件和软件的细化设计
•系统调试
•现场安装、投运
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计算机
。 U cm
A/D 转换器
图11－9 共模干扰示意图
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15
在计算机控制系统中，被测信号有单端对地 输入和双端不对地输入两种输入方式，如图。对 于存在共模干扰的场合，不能采用单端对地输入 方式，必须采用双端不对地输入方式。
Zs
Z s1
A
Us
Z1
U cm
Us
ห้องสมุดไป่ตู้
Z s2
B Z cm2
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图11－1 控制系统设计示意图
5
11．2 计算机控制系统抗干扰技术 1 干扰的来源与种类
外部干扰
外部干扰是指那些与系统结构无关，由使 用条件和外界环境因素所决定的干扰。它主要 来自自然界以及周围的电气设备。
内部干扰
内部干扰是指计算机控制系统内部的各种元 器件引起的各种干扰
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