计算机测控习题

习题一
1. 微型机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？
2. 微型机计算机控制系统的软件有什么作用？说出各部分软件的作用。

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？
5. 分布式控制系统（DCS）的特点是什么？
6. CIMS系统与DCS系统相比有哪些特点？
7. 微型机控制系统与模拟控制系统相比有什么特点？
8. 什么叫现场总线系统？它有什么特点？
9. 未来控制系统发展趋势是什么？
10. 为什么说单片机是智能化仪器和中、小型控制系统中应用最多的一种微型计算机？
习题二
1. 采样有几种方法？说明它们之间的区别？
2. 采样周期愈小愈好吗？为什么？
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。

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？
8. 香农定理的基本内容是什么？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。

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. 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）10000000；（2）01000000；（3）11111111；（4）00000001；（5）01111111；（6）11111110。

11. 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？
12. 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。

13. 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）。

14. 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？
15. 设12位D/A转换器DAC1210与8031接口电路连接，如图2.42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。

16. 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。

17. 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。

18. A/D转换器转换原理有几种？它们各有什么特点和用途？
19. 试说明逐次逼近型A/D转换器转换原理。

20. 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？21. 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）1.25V；（2）2V；（3）2.5V；（4）3.75V；（5）4V；（6）5V。

22. 某A/D转换电路如图2.43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
23. 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。

24. 设被测温度变化范围为0℃～1200℃，如果要求误差不超过0.4℃，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）。

25. 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。

26. 试用8255A，AF398，CD4051以及AD574与8051系列单片机设计一个能同时采样8输入通道的A/D转换电路，要求查询方式，并编写出程序。

习题三
1. 键盘为什么要防止抖动？在计算机控制系统中如何实现防抖？
2. 在工业过程控制中，键盘有几种？它们各有什么特点和用途？
3. 试说明非编码键盘扫描原理及键值计算方法。

4. 编码键盘和非编码键盘有什么区别？在接口电路和软件设计上有什么区别？。

5. 在计算机控制系统中，为什么有时采用复用键？复用键是如何实现的？
6. 什么叫重键？计算机如何处理重键？
7. LED发光二极管组成的段数码管显示器，就其结构来讲有哪两种接法？不同接法对字符显示有什么影响？
8. 多位LED显示器显示方法有几种？它们各有什么特点？
9. 无论动态显示还是静态显示，都有硬件译码和软件译码之分，这两种译码方法其段、位译码方法各有什么优缺点？
10. LCD显示与LED显示原理有什么不同？这两种显示方法各有什么优
缺点？
11. 在LED显示中，硬件译码和软件译码的根本区别是什么？如何实现？
12. 试用8255A的C口设计一个4×4=16的键阵列，其中0～9为数字键，A～F为功能键，采用查询
方式，设计一接口电路，并编写键扫描程序。

13. 在图3.13中，如果要求A～F各功能键均为双功能键，则其硬件、软件应如何设计？
14. 在图3.13中，如果采用中断方式处理，说明其接口电路及程序设计与查询方法有什么不同？
15. 某显示电路如图3.37所示，试回答下列问题：
（1）说明图中数码管应选用哪一种类型的数码管？
（2）该电路属于哪一种显示方法？
（3）图中74LS47的作用是什么？
（4）设 Y1, Y2的地址分别为60H和63H，要显示的数据分别存放在DATABUF1和DATABUF2两
个内存单元中，试设计出完整接口电路并编写一个完成上述显示的子程序。

16. 调用8155，ADC0809设计一个8路数据采集系统，要求：
（1）8155口地址为8100H～8400H；
（2）A/D转换采用查询方式；
（3）把A/D转换结果显示在6位LED显示器上，显示方法要求静态、软件译码方式，且第一位显示
通道号，后4位显示采样值（要求小数点后边一位）。

习题四
1. 工业控制系统中常用报警方式有几种？试举例说明各自的应用场合。

2. 某单片机数据采集系统如图4.49所示。

设每个通道的最大/最小允许值分别存放在MAX0～MAX7
以及MIN0～MIN7 为地址的内存单元中。

试编写巡回检测程序，并将每个通道的值与MAXi 和MINi 单元的
内容相比较，若大于MAXi，则上限报警，显示i Up；若下限报警则显示i Do（w）。

若采样值正常，则显
示i ×××（其中i为通道号）（设8255的端口地址为8000～8300H）。

3. 光电隔离器有什么作用？
4. 试说明固态继电器与继电器控制有什么区别？
5. 试说明固态继电器、大功率场效应管开关及控制开关有什么区别？它们分别用在什么场合？
6. 说明PWM调速系统的工作原理。

7. 画图说明小功率直流电机双向控制原理，并说明如何实现正、反、滑行及刹车控制。

8. 某电机控制系统如图4.50所示。

（1）说明图中光电隔离器4N25的作用。

（2）说明图中电机控制原理。

（3）画出电机控制程序流程图。

（4）根据流程图编写出电机控制程序。

9. 试画出四相、六相步进电机正、反向通电顺序图。

10. 一步进电机控制系统接口电路如图4.51所示。

（1）完成图中8255A与8031的接口设计；
（2）试编写程序，使其能实现下列功能：
① 当S1 按下时，步进电机正向单三拍旋转2圈；
② 当S2 按下时，步进电机反向双三拍旋转1圈；
③ 当S3 按下时，步进电机正向三相六拍旋转20步；
④ 其余情况步进电机不转。

11. 设某步进电机为A，B，C，D四相，
（1）画出此步进电机单四拍、双四拍以及四相八拍3种控制方式通电顺序图。

（2）设A相控制电路如图4.52所示，其中8255A的端口地址为0FCFFH～0FFFFH。

试用8255A位
控方式写出使步进电机A相通电的程序。

（3）若A，B，C，D四相分别用P1.0～P1.3控制，请在下表的空格处填上适当的数。

12. 在如图4.45所示的步进电机控制系统中，若使步进电机的速度为200转每秒，试编写出能完成上述任务的单三拍控制程序。

13. 某三相步进电机控制电路如图4.53所示，
（1）说明图中光电隔离器4N25的作用。

（2）说明图中R1，R2，R3 以及V1，V2，V3 的作用。

（3）画出三相步进电机所有各种方式通电顺序图。

（4）假设用此电机带动一个滚动丝杠，每转动一周（正向）相对位移为4mm，试编写一移动8mm三
相单三拍控制程序。

习题五
1. 什么叫总线？总线分哪两大类？分别说出它们的特点和用途？
2. 串行通信传送方式有几种？它们各有什么特点？
3. 波特率是什么单位？它的意义如何？
4. 收/发时间在通信中有什么意义？
5. 异步通信与同步通信的区别是什么？它们各有什么用途？
6. 串行通信有几种传送方式？各有什么特点？
7. 串行通信中为什么要用MODEM？MODEM在接收和发送中的作用是什么？
8. RS-232总线在实际应用中有几种接线方式？它们都应用在哪些场合？
9. RS-232总线最重要的接线有哪些？其功能是什么？
10. 按下列要求条件画出RS-232-C异步串行通信传送大写字母“A”（41H）和“B”（42H）的波形图。

（1）7位数据；（2）偶校验；（3）两位停止位。

11. 设某一循环码，其生成多项式为G（x）=x 4+x+1，试求出信息序列11101010001的循环校验码CRC（要求写出计算步骤）。

12. 设某一信息码，其生成多项式为G（x）=x 4+x 2+x+1，R（x）=x 3+x 2 试求出信息序列多项式B（x）= x 6+x 5 的循环校验码CRC（要求写出计算步骤）。

13. RS-422和RS-485总线为什么比RS-232-C总线传送距离长？
14. 说明SPI总线、I2C总线以及SMBus总线各自的特点。

15. 现场总线有什么特点？常用的现场总线有几种类型？它们各有什
么特点？
16. LonWorks总线的核心部件是什么？它有几个微处理器？各有什么功能？
17. MC143150与MC143120两种芯片在结构上有什么异同？
习题六
1．工业控制程序结构有什么特点？
2．工业控制程序常用的语言有几种？它们分别应用在何种场合？
3．数字滤波与模拟滤波相比有什么优点？
4．常用的数字滤波方法有几种？它们各自有什么优缺点？
5．试根据公式（6-1）设计一个程序判断滤波程序。

6．算术平均滤波、加权滤波以及滑动平均滤波三者的区别是什么？7．某计算机控制系统，如图6.21 所示。

用一个音频振荡器接在输入端，
其数字滤波计算公式为：
试编写一计算y(k)的程序。

8．理想的带通滤波器能通过所有大于f1 而小于f2 的频率，因而这个频率范围称为通频带。

它可以由
一个理想的低通滤波器与一个理想的高通滤波器组成，设低通及高通滤波器的数
字表达式分别为：
试求出计算Z（k）的数字滤波公式，并编写程序。

9．标度变换在工程上有什么意义？在什么情况下使用标度变换程序？
10．某压力测量系统，其测量范围为0～1 000mmH2O柱，经A/D转换后对应的数字量为00～FFH，
试编写一标度变换子程序，使其能对该测量值进行标度变换。

11．某梯度炉温度变化范围为0～1 600°C，经温度变送器输出电压为1～5V，再经ADC0809转换，
ADC0809的输入范围为0～5V，试计算当采样数值为9BH时，所对应的梯度炉温度是多少？
12．在微型计算机控制系统中，系统误差是如何产生的？如何自动校正系统误差？
13．全自动校准与人工校准有什么区别？它们分别应用在什么场合？
14．为什么要采用量程自动转换技术？
15．简述PGA102集成可编程增益放大器的原理。

16．用用8086汇编语言编写出图6.13所示的量程自动转换数字电表的量程自动转换程序。

17．查表方法有几种？试比较它们的优缺点，并说明其应用场合。

18．已知自变量x与因变量y的关系，如表6.4所示，设在DATA存储单元内有一自变量x，试编一
查表程序，以便找出对应的因变量y的值，并送到RESULT及RESULT+1单元。

19．线性插值法有什么优缺点？使用中分段是否越多越好？
20．现有一微型计算机炉温控制系统。

它的温度检测元件为热电偶。

由于此元件的热电势与温度之间
的关系是非线性的，这对于微型计算机采样、转换以及计算精度将会有一定影响。

因此，必须对其进行非
线性补偿，以便提高控制精度。

经过一系列统计和计算，得到一个近似数学公式：
式中，V为热电偶的输出值，单位为mV。

根据此公式可得到两条折线，它与原函数曲线相近似（见
图6.22）。

在计算时，就用它来代替原函数，其误差满足工程要求，试编写出完成上式计算的源程序。

21．在10℃～40℃范围内的温度控制系统中，常用热敏电阻作为测温元件。

若取1V的5/128（约39mV）
为单位，即7位数值中个位变化为1，则热敏电阻两端电压与温度T的关系近似为：
T=-0.761E+72.5
试用汇编语言编写出一个读A/D（设0#通道）并计算温度的定点子程序。

计算的结果存放在累加器中，
如温度超出上述测温范围，以进位为1返回，否则以0返回。

习题七
1. 在PID调节器中，系数KP，KI，KD 各有什么作用？它们对调节品质有什么影响？
2. 在PID调节器中，积分项有什么作用？常规PID、积分分离与变速积分三种算法有什么区别和联系？
3. 在数字PID中，采样周期是如何确定的？它与哪些因素有关？采样周期的大小对调节品质有何影
响？
4. 位置型PID和增量型PID有什么区别？它们各有什么优缺点？
5. 在自动调节系统中，正、反作用如何判定？在计算机控制系统中如何实现？
6. 在自动控制系统中，积分饱和现象是如何产生的？在微型机控制系统中，如何消除饱和？
7. 在微型机自动控制系统中是否需要加手动后援，为什么？
8. 采样周期的大小对微型机控制系统有什么影响？
习题八
1. 与PID控制和直接数字控制相比，模糊控制具有哪些优点？
2. 为什么说模糊控制程序设计是所有控制系统中最简单的一种程序设
计方法？
3. 如何建立模糊数模型？这种模型有什么实际意义？
4. 模糊-PI控制与传统PID控制各有什么优点？
5. 参数模糊自整定PID控制有什么现实意义？它是如何实现的？
6. 试比较传统PID控制、直接数字控制以及模糊控制在应用上有什么异同点？。