《 计算机测控技术 》期末考试卷butaizhun

班号学号姓名成绩

《计算机测控技术》期末考试卷

注意事项：1、先填写班号、学号、姓名

2、简答题、设计题写在试卷后所附答题纸上。

题目：

一、填空题……………………………………………………………………( 20分)

1．印制电路板上去耦电容布置在________集成电路的_______ 和地之间，使高频冲击电流被去耦电容旁路，去耦电容的引线越短越好。

2．某智能温度测量仪采用 8 位ADC ，测量范围为10～100℃，仪器采样数据经滤波和非线性校正后的数字量0对应10度，255对应100℃，如实测得到数字量为40则对应的温度是___ __ 。

3．4～20mA电流型传感器与0～10mA电流型传感器相比的主要优点是：。

4．采用串联单点接地时，为使干扰最小，应把信号电平最低的电路安置在离接地点_____的地方与地线相接。

5．在测试数据的非线性校正方法中，拟合法的特点是标定曲线与校准点最小。

6.算数平均滤波适用于干扰信号，而加权平均滤波适用于干扰信号。7．对于频率高于10MHz的高频系统，主要采用接地方式。

8．计算机控制系统为实现手动到自动的无平衡无扰动切换，在手动状态下，尽管不进行PID计算，但应使给定值跟踪_______，同时也要把历史数据，如e(n-1)、e(n-2) _______，还要使u(n-1)跟踪_______。这样，一旦切向自动可以保证PID控制量的连续性。

9. MCS-51系列单片机是位单片机，其地址总线_______位、数据总线_____位、数据存储空间和程序存储空间两者相互_______。

10. D/A转换器芯片中集成二级数据寄存器的作用是：。

11．由于51单片机没有专门的I/O指令，外设I/O端口的编址方式采用与_______统一编址。当单片机复位后，PC值等于_______。

12.计算机测控系统的工作流程可归纳为：实时数据采集、实时控制决策、实时控制输出等三个步骤，其中实时的含义是在__________内完成输入、输出和控制计算。

二、选择题……………………………………………………………………( 10 分)

1. 形成“接地环路”的原因是（）

A. 被测信号源与测量系统都接地，形成接地环路；

B. 被测信号源接地线上缠绕导线形成环路；

C. 测量系统由于接地线太长形成环路；

D. 被测信号源与测量系统具有等电位参考点；

2.MCS51系列单片机的串行口是（）。

A.全双工同步串行接口

B.半双工同步串行接口

C.全双工异步串行接口

D.单工异步串行接口

3．计算机测控系统中，多路开关量输出信号往往经过输出锁存器后，再经电平转换、功率放大驱动负载或执行机构，输出锁存器的作用是（）

A.输出信号滤波

B.输出信号电平转换

C.总线隔离及开关量输出保持

D.输出信号放大

4．如果把信息传输通道中前一个环节视为信号源，下一个环节视为负载，则可以用负载或输入阻抗Z L对信号源输出阻抗Z i之比，即a g=|Z L|/|Z i|来说明前后级联的单元电路的匹配程度，如果要求信号源馈送给负载的电压最大，则：（）

A．a g<<1 B. a g = 1

C．a g>>1 D. a g = 0

5．当开关量输出驱动感性负载，为保护驱动电路往往在负载两端（）。

A．并联续流二极管 B. 增加保险丝

C. 增加功率三极管

D. 并联小电容

6．差分测量系统能够有效地抑制哪种类型的干扰（）

A.共模干扰

B.差模干扰

C．电源干扰 D.反射干扰

7．单片机是将（）集成到一块电路芯片中。

A．CPU、RAM、ROM B. CPU、I/O接口

C. CPU、RAM

D. CPU、RAM、ROM、I/O接口

8．在数字PID控制中，理想微分作用，会由于偏差的阶跃变化引起输出大幅度变化，从而引起执行结构在全范围内剧烈动作，以下哪一项不是对微分项的改进：（）A．微分先行 B.输入滤波

C. 不完全微分型PID控制

D.输出滤波

9．下列关于RS232C总线标准的基本特性不正确的是（）

A．最大电缆长度：15米 B.采用负逻辑，逻辑“1”是-5V～15V

C.总线信号电平与TTL兼容

D.最大数据率20KB/s

10. 为避免测控软件进入死循环，最常见的抗干扰方法是：（）

A. 软、硬件看门狗技术

B. 软件陷阱技术

C. 软件冗余技术

D. 延时保护技术

三、简答题……………………………………………………………………( 40 分) 1．8位（不含符号位）A/D转换器，转换时间tc=25us，直接用来采集正弦信号且信号的正负峰值正好达到A/D转换器的正负满量程，若要求精度优于1LSB，则正弦信号的最高频率是多少？如增加一个采样保持器（S/H），其孔径时间为t AP=20ns，捕获时间为t AC=15ns，满足采样定理的前提下，输入信号的最高频率是多少？（10分）

2. 请说明测控计算机系统冷启动与热启动的区别；当测控计算机复位时，如何判断是软件复位还是硬件复位？（5分）

3. 在PID控制系统中，什么是“积分不灵敏区”？简述消除积分不灵敏区的方法。

（5分）

4．如果单片机系统上电无法正常工作，如何着手排查故障（5分）

5．分别写出模拟PID位置型算法及数字PID增量型算法的表达式（5分）

6.对于存在偶发脉冲干扰和高频干扰的纯滞后对象系统的输出信号，设计一个数字滤波算法，要求每个采样周期均有数据输出（10分）

四、计算和设计题……………………………………………………………( 30 分) 1．已知测量系统采用的3位半A/D转换器，其模拟量输入范围为：0~1.999V，如果测量系统所输入的电压变送器信号范围为：10mV~20V若要求测量系统的相对误差小于0.5％时，试确定自动增益设计如何分档。（15分）

2．下图1为单片机温度控制系统原理图，由8031单片机、外扩4KB程序存储器2732（P2.4片选，低电平有效）、外扩2KB数据存储器6116（P2.4片选，低有效）、8位A/D转换器ADC0809（P2.7分别与单片机“读信号”和“写信号”“或非”作为转换结果输出、启动转换控制信号）、可编程I/O 8155（P2.5片选，低电平有效）等芯片组成。温度信号经热电偶测量，再经毫伏/电流变送器XTR101转化为4~20mA 电流信号，传入温度控制器后经RCV420电流/电压变送器转换为0~5V电压，经ADC0809的第一通道采集，进入单片机系统。从交流回路得到的220V/50Hz的正弦波电压信号经过电压比较器LM311，变换成为方波电压信号，放大后再经过单稳态触发器MC14528后变换成为过零脉冲信号。该信号一方面作为外部计数脉冲送给T0、T1，一方面作为时间参考量同P1.3输出值一起控制双向晶闸管。请回答：（1）如果温度测量范围是0~1000度，则本系统的温度分辨率是多少？先将热电偶信号转换为电流信号，再转换为电压信号进行测量的好处是什么？（5分）

（2）请确定2732、6116的地址范围，确定启动A/D转换器和读转换结果的地址设置，写出启动和读转换结果程序语句。（5分）

（3）采用P1.3输出电平如何实现PID温度控制，过零检测电路的作用。（5分）