微型计算机控制技术课后习题

作业

第一章（绪论）

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。、

计算机控制系统由工业控制机和生产过程两个大部分组成。工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两部分。生产过程包括被控对象、测量变送、执行机构、电气开关装置。计算机控制系统的组成框图见书本第2页（图1.2）。

1.2 计算机控制系统的典型形式有哪些？各有什么优缺点？

答：

（1）操作指导控制系统

优点：结构简单，控制灵活，安全。

缺点：由人工操作，速度受到限制，不能控制多个对象。

（2）直接数字控制系统（DDS）

优点：实时性好，可靠性高，适应性强。

（3）监督控制系统（SCC）

优点：生产过程始终处于最优工况。

（4）分散控制系统（DCS）

优点：分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。

（5）现场总线控制系统（FCS）

优点：与DCS相比，降低了成本，提高了可靠性。国际标准统一后，可实现真正的开5.微型计算机控制系统的特点是什么？

微机控制系统与常规的自动控制系统相比，具有如下特点：

a.控制规律灵活多样，改动方便

b.控制精度高，抑制扰动能力强，能实现最优控制

c.能够实现数据统计和工况显示，控制效率高

d.控制与管理一体化，进一步提高自动化程度

第二章（输入输出接口与过程通道）作业

2.1 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交换信息的技术。

过程通道是计算机与生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道。

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路数字量输出接口。请画出接口电路原理图，并分别编写数字量输入与输出程序。

答：电路原理图见书本第19页（图2.1和图2.2）。

数字量输入程序（设片选端口地址为port）：

MOV DX，port

IN AL , DX

数字量输出程序：

MOV AL , DATA

MOV DX , port

OUT DX ，AL

2.3 用8位A/D 转换器ADC0809通过8255A 与PC 总线工业控制接口，实现8路模拟量的采集，请画出接口原理图，并设计出8路模拟量的数据采集程序。

答：原理图见书本上第28页（图2.15）。

8路模拟量采样程序：

ADC0809 PROC NEAR

MOV CX , 8

CLD

MOV BL , 00H

LEA DI , DA TABUF

NEXT: MOV DX , 02C2H

MOV AL , BL

OUT DX , AL

INC DX

MOV AL , 00000111B // 输入启动信号

OUT DX , AL

DEC DX

NOSC: IN AL , DX

TEST AL , 80H

JNZ NOSC //

NOEOC: IN AL ,DX

TEST AL ,80H

JZ NOEOC // EOC=0 ，等待

MOV DX , 02C0H // 读转换结果

IN AL , DX

STOS DATABUF

INC BL // 修改模拟通道地址

LOOP NEXT

RET

ADC0809 ENDP

2.5 请分别画出一个有源I/V 变换电路和一个无源I/V 变换电路图。并分别说明各个器件的作用。

答：有源变换电路见书本上第32页（图2.19）：

同相放大器电路把电阻1R 上的输入电压变成标准的输出电压（放大倍数为43

1R A R =+

）； 极性电容C 能起到滤波作用，防止高频的干扰； 5R 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2R 的电流从

而降低2R 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变成在时刻0，T ，2T ，、、、、、、kT 的一连串脉冲输出信号的过程称为采样过程。

量化：采用一组数码来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换为数字信号。

孔径时间：在模拟输入通道中，A/D 转换器将模拟信号转换成数字量总需要一定的时间，完成一次A/D 转换所需要的时间称为孔径时间。

2.7 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：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，可以采用带有保持器电路的采样器。当被测信号变化很慢时，若A/D 转换器时间足够短，可以不加采样保持器。

2.8 一个8位A/D 转换器，孔径时间为100s μ。如果要求转换误差在A/D 转换精度（0.4%）内，求允许转换的正弦波模拟信号的最大频率是多少？

解：

620.4 6.42*100*10*10Z f H s

π-== 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8路模拟量数据采集程序。

答：原理图见书本上第36页（图2.25）。

数据采集程序如下：设8255A 的地址为2C0H —2C3H ，主过程已对8255A 初始化，且

已装填DS 、ES （两者段基值相同），采样值村入数据段中的采样值缓冲区BUF 。其8通道数据采集的程序见书本上第37（图2.26）。（猴子喜欢沈依）

AD574A PROC NEAR

CLD

LEA DI , BUF

MOV BL , 00000000B //

MOV CX , 8

ADC : MOV DX , 2C2H

MOV AL , BL

OUT DX , AL

NOP

NOP

OR AL , 01000000B

OUT DX , AL

AND AL , 10111111B

OUT DX , AL

MOV DX , 2C0H

PULLING: IN AL , DX

TEST AL , 80H

JNZ PULLING

MOV AL , BL

OR AL , 00010000B