第二章输入输出接口和输入输出通道2-2
微型计算机控制技术答案赖寿宏
第二章 输入输出接口技术和输入输出通道1. 何谓I/O 接口？在计算机控制系统中为什么要有 I/O 接口电路？答：是主机和外围设备之间交换信息的连接部件。
2. 一个微处理机(CPU )采用程序控制查询方式时，管理 50个键盘显示中断，要求将各终端打入的任一字符在显示器上立即显示出来。
已知 CPU 查询每个终端并完成每一字符的接收和处理时间需200卩s ,若程序员以每秒打10个字符的速度同时连续打入字符，问 CPU 是否能按要求，可靠的管理全部50个终端？又问CPU 最多能管理多少个这种终端？ 答：5003. 在本章第二节，查询式 I/O 方式应用举例中，假设 X 、Y 、Z 三轴服务子程序的执行时间分别为 100卩s 、150卩s 、120卩s ,主程序执行时间(执行查询指令等)为 80卩s ,试估算不造成控制失误三轴所能达到的最高速度是多少？(速 度以脉冲/s 计算) 答：27024. 某微机实时控制系统有 1#、2#、3#三个外围设备。
由一个 CPU 进行管理，已知各外围设备的最短响应时间和服务 时间分别是：C1=5ms S1=300 (is C2=8ms S2=1.3ms C3=1msS3=400 (is问若采用查询方式是否能可靠管理这三个外围设备？为什么？若不行的话，试提出改进方答：不行。
可采用中断嵌套 的方式解决。
6•计算机与外围设备交换信息有哪几种控制方式？它们各有什么优缺点》 答：见教材7.某8086最大模式系统中，需扩展 8255A 、8253和DAC0832芯片各一片。
采用 74LS138译码器，若已指定给各芯 片的地址范围是：8255A E0H 、E2H 、E4H 、E6H 、 8253E1H 、 E3H 、 E5H 、 E7H 、DAC0832 F0H试设计接口扩展的译码电路(除74LS138外，可增加必要的其他逻辑电路芯片。
A 18255A/CS8某8088最大模式系统中，需扩展 8255A 四片，指定各芯片的地址范围分别是 90~93H 、94~97H 、98~9BH 、9C~9FH,采用74LS 译码器，试设计接口地址译码电路。
测控技术与系统2_输入输出
A
—
采集电路
测控系统中根据需要还可能设置其他的滤波 此时电路的截止频率由所有的滤波电路决定。 器，此时电路的截止频率由所有的滤波电路决定。
滤波器截止频率f 和斜率S 滤波器截止频率fh和斜率S的确定
消除采样引起的信号失真的条件
被采样信号的最高频率必须为有限值 采样频率要大于被采样信号最高频率的两倍
模 拟 多 路 切 换 开 关
采集电路 采样/ 保持器 微 机
A/D 转换器
控制 逻辑
分散式采集结构
采样/ 保持器 采样/ 保持器
电路较复杂， 电路较复杂，成本较 高。适于对速度要求 较高的采样系统中。 较高的采样系统中。
传感器 传感器
调理电路 调理电路
A/D 转换器 A/D 转换器
计 算 机
传感器
量化特性及量化误差
A/D转换器位数的确定 A/D转换器位数的确定
设：模拟输入的最大值：Vimax 模拟输入的最大值： 模拟输入的最小值： 模拟输入的最小值： Vimin 前置放大器的增益： 前置放大器的增益：kg m位A/D转换器的满量程：E A/D转换器的满量程： 转换器的满量程 能转换的最小模拟量： 能转换的最小模拟量： 则：
测控技术与系统
第二章 输入/输出通道技术 输入/
第二章 测控系统的输入/输出通道 测控系统的输入/
本章内容： 本章内容： 模拟输入通道 模拟输出通道 开关量输入/输出通道 开关量输入 输出通道 单元电路的级联设计
第一节 模拟输入通道
测控通道
模拟输入通道是指被测量与微机之 间的通道，它一般由以下部分组成： 间的通道，它一般由以下部分组成：
∵K >1
∴VIN < VIN
信号调理通道中常用的放大器
21节数字量输入输出通道-文档资料
地址译码器
开关量输入通道的典型结构示意图
12
Ge Sibo,Department of Automation
2.1.2 数字量输入通道--信号调理电路
2. 信号调理电路
数字量(开关量)输入通道的基本功能就是接受生产过程 的状态信号。这些状态信号的形式可能是电压、电流、开 关的触点，瞬时高压，过电压、接触抖动等现象。这些状 态信号必须经过转换、保护、滤波、隔离等措施转换成计 算机能够接受的逻辑信号，比如电平匹配，这些过程称为 信号调理。 对于开关量来说，主要是将开关、继电器等触点的接
0 0
D1
D6 D7
74LS273
Q1
当执行 CS OUT指令周期时，产生 写信号，进行数据锁存，并输 IOW 出。
10
输出 Q6 接口 Q7
CS IOW
数字量输出接口
RESET
Ge Sibo,Department of Automation
2.1.1 数字量输入输出接口技术--数字量输出接口
通和断开的动作转换成TTL电平信号与计算机相连，并且要 消除由于触点抖动和反跳形成的振荡信号。
13 Ge Sibo,Department of Automation
2.1.2 数字量输入通道--信号调理电路（小功率）
（1）消除机械抖动影响 操作按钮、继电器触点、行程开关等机械装置在接通或断 开时均要产生机械抖动，体现在计算机的输入上就是输入信号在 变化瞬间在0和1之间多次振荡，对其如不进行适当处理就会导致 计算机的误动作。下图所示为消除由于接点的机械抖动而产生的 振荡信号，并转换成TTL电平信号与计算机相连。 如图所示为一种简单的采用积分电路消除开 关抖动的方法。电阻R和电容C组成一个积分 电路，输出跃变发生在积分器积分到门的转 折电压时刻，只要积分电路的时间常数足够
第2章输入输出接口与过程通道抗干扰
系统地就是上述几种地的最终回流点，直接与 大地相连。
交流地是计算机交流供电电源地，即动力线地， 它的地电位很不稳定。
26
接地理论分析，低频电路应单点接地，高频电路应就近多点接地。
当频率小于1MHz时，可以采用单点接地方式；
干扰：就是有用信号以外的噪声或造 成计算机设备不能正常工作的破坏因 素。
抗干扰措施：硬件措施，软件措施， 软硬结合的措施。
1
干扰的来源：外部干扰和内部干扰
外部干扰：指那些与系统结构无关，而是由外界 环境因素决定的。外部干扰主要是空间电或磁的 影响，环境温度、湿度等气象条件。
内部干扰：是由系统结构、制造工艺等决定的。 内部干扰主要是分布电容、分布电感引起的耦合 感应，电磁场辐射感应，长线传输的波反射，多 点接地造成的电位差引起的干扰，寄生振荡引起 的干扰，甚至元器产生的噪声。
所以必须采用双端输入不对地方式，如下图所示：
8
(2)共模干扰的抑制方法
①变压器隔离 利用变压器把模拟信号电路与数字信号电路隔
离开来，也就是把模拟地与数字地断开，以使共模 干外扰，电隔压 离Ｕ 前c和m隔不离成回后路应，分从别而采抑用制两了组共互模相干独扰立。的另电 源，切断两部分的地线联系。
9
②光电隔离 光电耦合器是由发光二极管和光敏三极管封装
还会出现波反射现象。
13
(2)长线传输干扰的抑制方法
采用终端阻抗匹配或始端阻抗匹配，可以 消除长线传输中的波反射或者把它抑制到最低 限度。
①终端匹配：终端并联电阻 ②始端匹配：始端串联电阻
为了避免外界干扰的影响，在计算机中常常采用双绞线（双绞线是由 两条导线按一定扭距相互绞合在一起的类似于电话线的传输媒体，每根线 加绝缘层并有颜色来标记）和同轴电缆（同轴电缆可分为两类：粗缆和细 缆，这种电缆在实际应用中很广，比如有线电视网，就是使用同轴电缆。 不论是粗缆还是细缆，其中央都是一根铜线，外面包有绝缘层）作信号线。
第2章(1)模拟量输入通道讲解
在计算机控制系统中，为了实现对生产过程的
控制，要将生产现场的各种被测参数转换成数字
计算机能够接受的形式，计算机经过计算、处理 后的结果还需要变换成合适的控制信号输出至被 控对象。以控制执行机构的动作。因此，在计算 机和被控对象之间，必须设置进行信息传递和转
换的连接通道，即过程通道。
3、集成采样保持器
集成采样保持器将采样电路、保持器制作在 一个芯片上，保持电容外接，由用户选用。电容 的大小与采样频率及要求的采样精度有关。 集成采样保持器分三类：
1、用于通用目的的芯片， 如AD583K,AD582,LF398； 2、高速芯片，如THS-0025,THC-0300等； 3、高分辨率芯片，如SHA1144等。
现以4位A/D转换器把模拟量7转换为二进制数0111为例，说 明逐位逼近式A/D转换器的工作原理。
电压 第一次 预测 模拟 电压 第四次 第三次 预测 第二次 预测 预测
(1000) (0100) (0110) (0111)
D3
0
D2
D1
D0
时间
逐次逼近式ADC 逐次逼近式A/D原理概述
N 位的逐次逼近式 A/D 转换器 , 由 N 位寄存器、 N位D/A转换器、比较器、逻辑控制电路、输出 缓冲器等五部分组成。 工作原理：启动信号作用后，时钟信号先 通过逻辑控制电路使N位寄存器的最高位DN-1为 1 ，以下各位为 0 ，这个二进制代码经 D/A 转换 器转换成电压U0（此时为全量程电压的一半） 送到比较器与输入模拟电压UX比较。若UX>U0， 则保留这一位；若UX<U0，则DN-1 位置0。
注：1、在实际系统中，《T ，即近似地认为采样信号
微型计算机控制技术答案(赖寿宏)知识讲解
微型计算机控制技术答案(赖寿宏)第二章输入输出接口技术和输入输出通道1.何谓I/O接口？在计算机控制系统中为什么要有I/O接口电路？答：是主机和外围设备之间交换信息的连接部件。
2.一个微处理机（CPU）采用程序控制查询方式时，管理50个键盘显示中断，要求将各终端打入的任一字符在显示器上立即显示出来。
已知CPU查询每个终端并完成每一字符的接收和处理时间需200μs，若程序员以每秒打10个字符的速度同时连续打入字符，问CPU是否能按要求，可靠的管理全部50个终端？又问CPU最多能管理多少个这种终端？答：1000ms/(200us*10)=500, 能可靠的管理全部50个终端3.在本章第二节，查询式I/O方式应用举例中，假设X、Y、Z三轴服务子程序的执行时间分别为100μs、150μs、120μs，主程序执行时间（执行查询指令等）为80μs，试估算不造成控制失误三轴所能达到的最高速度是多少？（速度以脉冲/s计算）答：27024.某微机实时控制系统有1#、2#、3#三个外围设备。
由一个CPU进行管理，已知各外围设备的最短响应时间和服务时间分别是：C1=5ms S1=300μsC2=8ms S2=1.3msC3=1ms S3=400μs问若采用查询方式是否能可靠管理这三个外围设备？为什么？若不行的话，试提出改进方答：不行。
可采用中断嵌套的方式解决。
6. 计算机与外围设备交换信息有哪几种控制方式？它们各有什么优缺点》答：见教材7. 某8086 最大模式系统中，需扩展8255A 、8253和DAC0832芯片各一片。
采用74LS138 译码器，若已指定给各芯片的地址范围是：8255A E0H、E2H、E4H、E6H、8253 E1H 、E3H、E5H、E7H、DAC0832 F0H试设计接口扩展的译码电路（除74LS138 外, 可增加必要的其他逻辑电路芯片。
8某8088最大模式系统中，需扩展8255A 四片，指定各芯片的地址范围分别是90~93H 、94~97H 、98~9BH 、9C~9FH, 采用74LS 译码器，试设计接口地址译码电路。
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。
第2章 DIDO
DO接口电路 输
PC
出
总
锁
线
存
器
输
去
出
生
驱
产
动
过
器
程
地址译码器
数字量输出通道结构
数字量输出通道主要由输出接口电路和输出驱动电路等组成。
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．数字量输出驱动电路 输出驱动电路的功能有两个，一是进行信号隔离，二是驱动开关器件。
第2章 输入输出过程通道
小功率输入调理电路
+ 5V R1
R2
C
S
A
S
R1
+5V
R2
B
（a） 采用RC滤波电路
（b）采用RS触发器
从开关、继电器等接点输入信号。将接点的接通和断开动作， 转换成TTL电平信号与计算机相连。为了清除由于接点的机械抖动 而产生的振荡信号，通常采用RC滤波电路或RS触发电路。
小功率驱动电路
中功率驱动电路
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
ULN2003达林顿阵列驱动器
a ) ULN2003 结构图
b) 复合管内部结构
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
二、数字量输入通道
数字量输入通
PC
道由信号调理
第二章模拟量输入输出通道的接口技术
tk r tk 是周期性的重复，即tk r tk 常量，r 1
随机采样：
根据需要选择采样时刻
采样前后波形的变化图
通常，连续函数的频带宽度是有限的，为一孤立的连
续频谱，设其包括的最高频率为fmax ，采样频率为fs。
香农定理：若fs≥2fmax，则可以由采样信号完全恢复出原始 信号。 在实际应用中， fs至少取4fmax 。
IN：（9、23）、（8、22）、（7、21）、（6、20）、 （5、19）、（4、18）、（3、16）、（2、15） OUT：（1、17） 反多路转换开关（一到多的转换）： IN： （1、17） OUT：（9、23）、（8、22）、（7、21）、（6、20）、 （5、19）、（4、18）、（3、16）、（2、15）
VREF I out1 I 3 I 2 I1 I 0 2 2 2 2 4 2R
3 2
1
0
由于S3~S0的状态是受b3~b0控制的，并不一定 全是“1”。若它们中有些位为“0”，S3~S0中相应 开关会因和“0”端相连而无电流流过，所以Iout1还 与b3~b0的状态有关。 则 I out1 b3 I3 b2 I 2 b1 I1 b0 I 0
返回
2.1.2 多路转换开关
多 路 转 换 开 关 反 多 路 转 换 开 关
A/D
微机
D/A
完成多到一的转换
完成一到多的转换
2.1.2 多路转换开关
多路开关的分类：
从用途上分 双向：既能实现多到一的转换，也能实现一到多的 转换 单向：只能实现多到一的转换 从输入信号的连接方式上分 单端输入 双端输入（或差动输入）
微机控制技术第二章
微机控制技术第⼆章第⼆章: 过程输⼊通道与接⼝输⼊输出接⼝技术——研究微处理器和外部设备之间信息交换的技术。
外界的各种数据和信息通过输⼊设备送到微处理器，⽽微处理器将计算结果或控制信号输出外部设备，以便显⽰、打印或实现各种控制。
外部设备品种很多，有机械式的、机电式的或电⼦式的等，其原理也多种多样，各不相同。
它们在与微机系统交换信息时，往往存在着速度不匹配、数据类型不⼀样等问题，为了解决这些问题，必须设计⼀套介于主机和外部设备之间的控制逻辑部件，这就是所谓输⼊输出接⼝或简称接⼝。
I／O通道（过程通道）：是计算机和控制对象之间信息传送和变换的连接通道。
⼀、接⼝、通道及其功能(⼀)I／O接⼝电路I／O接⼝电路也简称接⼝电路。
它是主机和外围设备之间交换信息的连接部件(电路)。
或是主机和外围设备之间的信息交换的桥梁。
(⼆)I／O通道I／O通道(过程通道):是计算机和控制对象之间信息传送和变换的连接通道。
给计算机提供被控对象的各种物理参数的通道称为信号的输⼊通路。
传输计算机控制命令作⽤于被控对象的通道称为信号的输出通路。
反映(或作⽤于)⽣产过程⼯况的信号既有模拟量，也有数字量(或开关量),可是计算机识别数字信号。
所以输⼊和输出通路的主要功能就是实现模拟量与数字量之间的信号变换。
本章学习⽬的:解决微型计算机和外部的连接问题，使计算机和外部构成⼀个整体，能正确、可靠、⾼效率的交换信息，这是设计⼀个微机控制系统必须解决的基本问题。
⼆、I／O信号的种类外部设备与CPU之间交换信息，如图2—1所⽰，通常有三类信息。
(1)数据信息图2—1在微型机中，数据通常为8位或16位，它可以分为以下三种：1)数字量: 由键盘、光电输⼊机、卡⽚机等读⼊的信息⼀般是以⼆进制形式表⽰的数或以ASCII码表⽰的数或字符。
2)模拟量: 当微处理器⽤于实时控制时，⼤量的现场信息经过传感器把⾮电量转换成的电量以及执⾏机构所能接受的控制量。
3)开关量: 这些变量只有开和关两个状态，通常⽤⼀位⼆进制数来表⽰。
第2章 IO通道基本知识
查询方式、中断控制方式和直接存储器存取(DMA)
方式。
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）程序查询方式
是
CPU向过程通道发启动命令
过程通道准备就绪？
过程通道服务程序
继续原来程序的运行
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
一、I/O接口电路
I/O接口电路也简称接口电路。它是主机和外围设备之间交换
信息的连接部件。它在主机和外围设备之间的信息交换中起着桥梁和 纽带作用。为什么要设置接口电路？其必要性可归纳成如下几点。
5. 数字量输入输出通道（DI、DO）
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
2.1
几个常见概念：
I/O通道简介
1. 模拟信号的常用规格： 1~5v电压信号：易受干扰，常用于仪表中 4~20mA电流信号：抗干扰性好，常用于信号传输 2. 阻抗匹配： 信号源输出最大功率的条件：输出阻抗=输入阻抗，即阻抗匹配 高阻抗匹配：电压信号 低阻抗匹配：电流信号 3. 理想的压流源的特点： 理想电压源：内阻为0 理想电流源：内阻无穷大
第2章输入输出过程通道河南机电高等专科学校henanmechanicalandelectricalengineeringcollege信息种类输入信息来源或输出信息的用途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表1生产过程输入输出信息来源与用途
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
《计算机控制技术》课后习题答案(于海生)
课 (3)采样保持器：A/D 转换器完成一次 A/D 转换总需要一定的时间。在进行 A/D 转换时间内，希望输入信号不再变化，以免
造成转换误差。这样，就需要在 A/D 转换器之前加入采样保持器。 (4)A/D 转换器：模拟量输入通道的任务是将模拟量转换成数字量，能够完成这一任务的器件，称为之模 /数转换器 (Analog/Digital Converter，简称 A/D 转换器或 ADC)。
电路原理图如图所示三相单三拍控制方式输出字表xyxyxx轴步进电机输出字表yy轴步进电机输出字表9存储地址标号低八位输出字存储地址标号高八位输出字adx101hady101hadx101hady101haaddxx1100000000000000110011hhaaddyy1100000000000000110011hhadx202hady202hadx202hady202hadx200000000000011000022hhaaddyy2200000000000011000022hhadx2adx304hady304hadx304hady304hadx3adx300000000001100000044hhaaddyy3300000000001100000044hh三相双三拍控制方式输出字表xyxyxx轴步进电机输出字表yy轴步进电机输出字表存储地址标号低八位输出字存储地址标号高八位输出字adx103hady103hadx103hady103hadx1adx100000000000011110033hhaaddyy1100000000000011110033hhadx206hady206hadx206hady206haaddxx2200000000001111000066hhaaddyy2200000000001111000066hhadx305hady305hadx305hady305haaddxx3300000000001100110055hhaaddyy3300000000001100110055hh三相六拍控制方式输出字表xyxyxx轴步进电机输出字表yy轴步进电机输出字表存储地址标号低八位输出字存储地址标号高八位输出字adx101hady101hadx101hady101haaddxx1100000000000000110011hhaaddyy1100000000000000110011hhadx203hady203hadx203hady203haaddxx2200000000000011110033hhaaddyy2200000000000011110033hhadx302hady302hadx302hady302haaddxx3300000000000011000022hhaaddyy3300000000000011000022hh网adx406hady406hadx406hady406haaddx
计算机控制技术第二章习题答案整理及详解（20130426修改版sk）
第2章 习题参考答案1.什么是接口、接口技术和过程通道？ 答：接口是计算机与外设交换信息的桥梁，包括输入接口和输出接口。
接口技术是研究计算机与外部设备之间如何减缓信息的技术。
过程通道是计算机与生产过程之间的信息传送和转换的连接通道。
2.采用74LS244和74LS273与PC/ISA 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，并分别编写数字量输入和数字量输出程序。
答：数字量输入接口设片选端口地址为portMOV DX,port MOV DPTR,PORT MOVX A,@DPTR IN AL,DX74LS244PC 总线*IOR(*RD)_数字量输出接口MOV AL,DATA MOV A,DATA MOV DX ，port MOV DPTR,PORT OUT DX,AL MOVX @DPTR,A3.用8位A/D 转换器ADC0809与8051单片机实现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。
输出信号PC 总线(*WR)程序：ORG 0000HMOV R0，#30H ；数据区起始地址存在R0MOV R6，#08H ；通道数送R6MOV IE，#84H ；开中断SETB IT1 ；外中断请求信号为下跳沿触发方式MOV R1，#0F0H ；送端口地址到R1NEXT：MOVX @R1，A ；启动A/D转换LOOP:SJMP LOOPINC R0INC R1DJNZ R6，NEXT ；8路采样未接受，则转NEXTCLR EX1 ；8路采样结束，关中断END中断服务程序：ORG 0003H ；外中断1的入口地址AJMP 1000H ；转中断服务程序入口地址ORG 1000HMOVX A，@R1 ；读入A/D转换数据MOV @R0，A ；将转换的数据存入数据区RETI ；中断返回ORG 0000HMOV R1，#30HMOV R2，#0F0HA1: MOV DPTR, R2MOVX @DPTR, ALOOP: JNB P3.2 , LOOPMOVX A, @DPTRMOV @R1，AINC R2INC R1CJNE R2, 0F7H, A1END4.用12位A/D转换器AD574与PC/ISA总线工业控制机接口，实现模拟量采集。
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。
微型计算机控制技术答案
CALL DELAY
INC AH
DEC DX
LOOP NEXT
RET
DOUT ENDP
其中DELAY是一段延时程序。
第四章（常规及复杂控制技术）作业
答：工业控制机主要由以下几部分组成：
1、硬件组成：
（1）主机板：进行必要的数值计算，逻辑判断，数据处理。
（2）内部总线：内部各部分进行信息传递的公共通道，是一组信号线的集合。
（3）外部总线：与其他计算机和智能设备进行信息传送的公共通道。
（4）人--机接口
DEC DX
NOSC: IN AL , DX
TEST AL , 80H
JNZ NOSC //
NOEOC: IN AL ,DX
TEST AL ,80H
JZ NOEOC // EOC=0 ，等待
为平衡电容。
无源变换电路见书本上第31页（图2.18）：
极性电容C起滤波的作用；
二极管D起限幅保护作用（当输出电压大于5V时，D导通减少流过的电流从而降低上的电压，保证输出不超过5V）；
2.6 什么是采样过程？量化，孔径时间？
答：采样过程：按一定的时间间隔T，把时间上连续和幅值上也连续的模拟信号转成在时刻0，T，2T，、、、、、、kT的一连串脉冲输出信号的过程称为采样过程。
MOV DX ， 200H
MOV AL ， 6DH
OUT DX ， AL
HLT
2.12 请分别画出D/A转换器的单极性和双极性电压输出电路，并分别推出输出电压与输入数字两之间的关系式。
解：D/A转换器的单极性和双极性输出电路见书本上第44页（图2.33）。
计算机控制技术于海生课后习题答案
计算机控制技术于海生课后习题答案计算机控制技术于海生课后习题答案【篇一：计算机控制技术课后习题答案】txt>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。
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3 负载能力的的扩展
扩展的I/O接口和存储器的数据线都同时挂在CPU 的数据线上，各芯片的地址都要挂到CPU的地址线上， 控制线也都挂到CPU的控制总线上。但系统总线的负 载能力有限，所以在设计者自己设计微机控制系统时， 需要考虑CPU各总线的负载能力。
执行指令IN，OUT
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（二）I/O接口与存储器统一编址方式
该方式把所有的I/O接口的端口都当作是存储器的 一个单元对待，不设专门的I/O指令，所有传送和访 问存储器的指令都可用来对I/O 口操作。Intel51系 列、96系列单片机都是采用统一编址方式的。
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比较两种编址方式：（Ｐ２９）
2.3 I/O接口设计
本节主要任务： 学会对存储器、I/O端口的编址； 掌握I/O接口与系统的连接，I/O接口的扩展 技术； 设计一般的I/O接口硬件电路。
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I/O接口设计任务：
（1）根据生产过程和生产机械或管理的要 求及外设的特性选定I/O控制方式；（这取 决于对信息交换的速度和CPU的工作效率的 要求）
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2 存储器容量的扩展
存储器容量：指字数 X 字长
如：Intel 2732表示为4K X 8B、Intel27512表示为 64K X 8B。
当单片存储器芯片（RAM或ROM）的容量不能 满足系统要求时，许多片组合以扩充字长（位扩充）
能力强。缺点是I/O接口要占用存储器地址空间的一
部分；指令共用，难以区分I/O操作。
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二、I/O接口与系统的连接
常用的I/O接口芯片有Z-80PIO、8255A和8251A。
I/O接口与外设之间的连接
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接口芯片与CPU之间必要的连接信号有4类： 1）数据信号 2）读写控制信号 3）片选信号和地址线A1、A0 4）时钟、复位、中断控制、联络等信号
或字数（字扩充）。
a）存储器位扩充——举例说明 用1K X 1B的SRAM芯片位扩充形成1K X 8B的芯片 组，所需芯片为：
1K 8B 8(片) 1K 1B
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位扩展示意图
这8篇芯片地址线A0~A9、片选信号CS以及读/写控 制信号WE都分别连到一起，只有数据输出端8片各自 独立，每片代表一位。当CPU访问该芯片组时，其发 出的地址和控制信号同时传给8个芯片，选中每个芯 片的同一单元（一位），其单元内容被同时读至数据 线的相应位或数据总线上的内容分别同时写入相应单 元。
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74LS138（3：8）译码器
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例一: 采用8位的Z80CPU微机控制系统，按控制要求 扩展一个并行接口芯片PIO、一个计数器/定时器CTC、 一个8位的A/D转换器ADC0808和一个8位的D/A转换 器 DAC0832 。 指 定 它 们 的 地 址 分 别 是 40H~43H 、 44H~47H、58H和5CH。
S0 S1 S2 CPU总线时间 8288控制信号
０ ０ １ 读I/O口
IORC
０ １ ０ 写I/O口
IOWC
１ ０ １ 读存储器
MRDC
１ １ ０ 写存储器
MWTC
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独立编址方式示意图
00000H
存储器
FFFFFH
执行指令MOV，ADD，SHL，……
0000H FFFFH
I/O端口
解答步骤：
第一步、了解设计中所涉及到的芯片的引脚分布及其 工作原理； Z80CPU、并行接口芯片PIO、计数器/定时器CTC、 8位ADC0808、8位DAC0832 第二步、分析各芯片地址分配情况； 第三步、连线。
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试分析下图中8237A、8259A、8253、8255A 的地址范围
➢8086在最小模式下利用M/IO来区分访问存储器还 是I/O接口。（Ｐ２９）
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➢8086在最大模式下，由于引脚不够用，没有直接输 出M/IO、RD、WR，而是由S2， S1， S0输出三个总 线周期状态信号编码送至总线控制器8288，经8288 解决后，再生成IORC（读I/O口） IOWC（写I/O 口），即
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三、I/O接口扩展
1 扩展I/O接口地址及存储器容量。 1) 地址扩展 常用地址译码器有2：4（四中选一）、3：8 （八中选一）和4：16（十六中选一）译码器 等。比如74LS138（3：8）译码器和74LS139 和74LS155（双2：4）译码器。
独立编址：内存地址空间和I/O接口地址空间分开， 互不影响，译码电路较简单；设有专门的I/O指令， 程序易区分、执行时间短。缺点是要采用专门的I/O 周期、I/O控制线和有限的I/O指令，使微处理器复 杂化。
统一编址： I/O接口可与存储器公用译码和控制电
路；访问内存的指令都可以用于I/O操作，数据处理
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字扩展示意图
存储器位数满足要求需要扩充字数（单元数）时， 同样需要多个芯片组成芯片组。如，用上述的1KX8B 芯片组扩充成4KX8B芯片组，则需要的芯片组数
4K 8B 4(组) 1K 8B
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例二:
用4片16KX8B的存储器芯片组成64KX8B存储器连接 线路。
（2）设计I/O接口硬件并编写相应的接口控 制程序。（这取决于控制速度、可靠性及成 本）
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一、I/O接口的编址方式
编址方式是为了区别存储器和I/O接口读写操作而 设定的。分为I/O接口和存储器统一编址，I/O接口 独立编址。编址方式是由所选定的微处理器决定的。
（一）I/O接口独立编址方式 ➢将存储器地址空间和I/O接口地址空间分开设置， 互不影响。设有专门的IN、OUT指令来完成I/O操作。 如：Z80利用MREQ和IORQ区分访问存储器还是I/O 接口。
分析：16K存储器芯片的地址为14位，而64K存储器 的地址应有16位。连接时，各芯片的14位地址线可 直接接地址总线的A0~A13，而地址总线的A15、 A14则接到2—4译码器的输入端，其输出端四根选择 线分别接到四片芯片的片选CS端。
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4000H
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用16KX8B的存储器芯片组成64KX8B存储器