最新计算机控制第四章,多路开关,AD,DA
智慧树知到计算机控制技术章节测试完整答案
智慧树知到《计算机控制技术》章节测试［完整答案］智慧树知到《计算机控制技术》章节测试答案绪论单元测试1、计算机控制技术是实现自动化的主要方法和手段。
A:对B:错答案：【对】第一章单元测试1、自动控制系统是指在没有人参与的情况下，通过控制器使生产过程自动地按照预定规律运行的系统。
（）A:错B:对答案：【对】2、操作指导控制系统的最大优点是：结构简单，控制灵活和安全。
（）A:对B:错答案：【对】3、直接数字控制的特点是：闭环结构，控制的实时性好，可以控制多个回路或对象。
（）A:错B:对答案：【对】4、在现代工业中，计算机控制系统的工作原理的基本步骤是（）A:实时控制输出B:实时控制决策C:实时数据采集D:实时数据传输答案：【实时控制输出；实时控制决策；实时数据采集】5、在现代工业中，计算机控制系统由计算机和两大部分组成。
（）A:过程通道B:外部设备C:生产过程D:被控对象答案：【生产过程】6、微型计算机控制系统的硬件由（）组成。
A:主机B:输入输出通道C:测量变送与执行机构D:外部设备答案：【主机；输入输出通道；测量变送与执行机构外部设备】7、计算机控制系统主要有六类，分别是直接数字控制系统、操作指导控制系统、计算机监督控制系统、（）、现场总线控制系统、合自动化系统。
（）A:计算机集成制造系统B:数控系统C:分布式控制系统D:计算机集成过程系统答案：【计算机集成制造系统】），形成分级分布式控制。
8、分布式控制系统DCS包括（A:集中监控级B:现场设备级C:过程控制级D:综合管理级答案：【集中监控级；现场设备级；过程控制级；综合管理级】9、分布式控制系统DCS的最大优点是：结构简单，控制灵活和安全。
（）A:错B:对答案：【错】10、计算机监督控制系统（SCC）中，SCC计算机的作用是（）。
A:当DDC计算机出现故障时，SCC计算机也无法工作B:按照一定的数学模型计算给定植并提供给DDC计算机C:接收测量值和管理命令并提供给DDC计算机D:SCC计算机与控制无关答案：【按照一定的数学模型计算给定植并提供给DDC计算机】11、计算机控制技术是实现自动化的主要方法和手段。
AD、DA数字电路分析(完整电子教案)
AD 、DA 数字电路分析（完整电子教案）10.1 DA 转换器由于数字电子技术的迅速发展，尤其是计算机在控制、检测以及许多其他领域中的广泛应用，用数字电路处理模拟信号的情况非常普遍。
这就需要将模拟量转换为数字量，这种转换称为模数转换，用AD 表示（Analog to Digital ）；而将数字信号变换为模拟信号叫做数模转换，用DA 表示（Digital to Analog ）。
带有模数和数模转换电路的测控系统大致可用图10.2所示的框图表示。
传感器放大器功率放大器执行部件A/D 转换器D/A 转换器数 字电 路图10.2 一般测控系统框图图中模拟信号由传感器转换为电信号，经放大送入AD 转换器转换为数字量，由数字电路进行处理，再由DA 转换器还原为模拟量，去驱动执行部件。
图中将模拟量转换为数字量的装置称为AD 转换器，简写为ADC （Analog to Digital Converter ）；把实现数模转换的电路称为DA 转换器，简写为DAC （Digital to Analog Converter ）。
为了保证数据处理结果的准确性，AD 转换器和DA 转换器必须有足够的转换精度。
同时，为了适应快速过程的控制和检测的需要，AD 转换器和DA 转换器还必须有足够快的转换速度。
因此，转换精度和转换速度乃是衡量AD 转换器和DA 转换器性能优劣的主要标志。
【项目任务】测试电路如下所示，调试电路，分析该电路功能。
U11VDAC8D 0D 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7OutputVref+Vref-VCC 5VVCC5VVCC 5V U174LS161D QA 14QB 13QC 12QD 11RCO15A 3B 4C 5D 6ENP 7ENT 10~LOAD 9~CLR 1CLK2U274LS161DQA 14QB 13QC 12QD 11RCO15A 3B 4C 5D 6ENP 7ENT 10~LOAD 9~CLR 1CLK2模拟输出波形U O图10.3数模转换电路(multisim)【信息单】DA 转换器是利用电阻网络和模拟开关，将多位二进制数D 转换为与之成比例的模拟量的一种转换电路，因此，输入应是一个n 位的二进制数，它可以按二进制数转换为十进制数的通式展开为：00112n 2n 1n 1n n 2222⨯+⨯++⨯+⨯=----d d d d D而输出应当是与输入的数字量成比例的模拟量AA =KD n =K (00112n 2n 1n 1n 2222⨯+⨯++⨯+⨯----d d d d )式中的K 为转换系数。
第8章DA与AD转换电路
10 28
7
Di
i0
2i
当输入的数字量在全0和全1之间变化时，输出模拟电压的 变化范围为0～9.96V。
8.3 A/D转换器
一、A/D转换器的基本原理
四个步骤：采样、保持、量化、编码。
模拟电子开关S在采样脉冲CPS的控制下重复接通、断开 的过程。S接通时，ui(t)对C充电，为采样过程；S断开时，C
I0
VREF 8R
I1
VREF 4R
I2
VREF 2R
I3
VREF R
i I0d0 I1d1 I2d2 I3d3
VREF 8R
d0
VREF 4R
d1
VREF 2R
d2
VREF R
d3
VREF 23 R
(d3
23
d2
22
d1
21
d0
20)
uo
RFiF
R i 2
VREF 24
(d3 23
可推得n位倒T形权电流D/A转换器的输出电压
vO
VREF R1
Rf 2n
n1
Di
2i
i0
❖ 该电路特点为，基准电流仅与基准电压VREF和电 阻R1有关，而与BJT、R、2R电阻无关。这样，电 路降低了对BJT参数及R、2R取值的要求，对于集
成化十分有利。
❖ 由于在这种权电流D/A转换器中采用了高速电子 开关，电路还具有较高的转换速度。采用这种权 电流型D/A转换电路生产的单片集成D/A转换器有 AD1408、DAC0806、DAC0808等。这些器件都采用 双极型工艺制作，工作速度较高。
三、D/A转换器的主要技术指标
1.转换精度 D/A转换器的转换精度通常用分辨率和转换误差来描述。 （1）分辨率——D/A转换器模拟输出电压可能被分离的等级数。 N位D/A转换器的分辨率可表示为 1
计算机控制系统4第三章 (2)
②量程 它是指所能转换的电压范围。如5V、10V等。
§第二章 输入输出接口与过程通道技术
A/D转换器
③转换精度 它是指转换后所得结果相对于实际值的准确
度。A/D转换器的转换精度取决于量化误差q、微分线性 度误差DNLE和积分线性度误差INLE 。 积分线性度误差INLE: 在满量程输入范围内，偏离理想转
A/D转换器
PUSH DS
STI MOV AX,DATA
MOV AX,250AH
INT 21H MOV DX,220H
MOV DS,AX
MOV DX,220H IN AL,DX;读数 MOV ADTEMP,AL
MOV AL,21H;发EOI 命令 OUT 20H,AL POP DS;恢复现场 POP DX POP AX IRET
A B C G2A VCC y0 y1 y2
G2B y3 G1 Y7 y4 y5
* 1 * * * 1 1 1 1 1 1 1 1 0 * * * * 1 1 1 1 1 1 1 1
1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1
地
y6
设计时，根据具体接口芯片的要求，AO、 A1用作端口地址。
A/D转换器
例 ： AD574与ISA总线前62根信号线（即PC/XT总线）的接口
§第二章 输入输出接口与过程通道技术
A/D转换器
74LS138 16芯译码器
• A.B.C为选择端 G1、G2A、G2B为允许端 G2=G2A+G2B
G1 G2 C B A Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
§第二章 输入输出接口与过程通道技术
A/D转换器
试验六AD转换实验和DA转换实验
试验六AD转换实验和DA转换实验试验六：AD 转换实验和 DA 转换实验在电子技术的世界里，AD 转换和 DA 转换是两个非常重要的概念和实验。
它们就像是电子信号世界的“翻译官”，将模拟信号和数字信号相互转换，为各种电子设备的正常运行和数据处理提供了关键的支持。
AD 转换，也就是模拟数字转换（AnalogtoDigital Conversion），其作用是把连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号。
想象一下，我们生活中的声音、光线、温度等各种物理量都是模拟信号，它们的变化是连续且平滑的。
但计算机和数字系统只能处理数字信号，所以就需要 AD 转换器来把这些模拟量转换成计算机能够理解和处理的数字形式。
AD 转换的过程通常包括采样、量化和编码三个步骤。
采样就像是在连续的信号流中按一定的时间间隔“抓取”瞬间的值；量化则是把采样得到的值划分到有限的离散级别中；最后编码就是把量化后的级别用数字代码表示出来。
在进行 AD 转换实验时，我们会用到专门的 AD 转换芯片，比如常见的 ADC0809 。
以 ADC0809 为例，它是 8 位逐次逼近型的 AD 转换器。
在实验中，我们需要给它提供合适的输入模拟信号，设置好时钟频率、参考电压等参数，然后通过读取转换后的数字输出，来验证转换的准确性和精度。
比如说，我们要测量一个 0 5V 的模拟电压信号，将其输入到ADC0809 中。
通过设置合适的时钟和参考电压，当模拟电压为 25V 时，理想情况下转换后的数字输出应该接近 128（因为 25V 是 5V 的一半，8 位数字量的中间值就是 128）。
但实际中可能会存在一定的误差，这就需要我们分析误差的来源，是由于芯片的精度限制，还是输入信号的噪声干扰，或者是电路设计的不合理。
DA 转换，即数字模拟转换（DigitaltoAnalog Conversion），则是与AD 转换相反的过程，它把数字信号转换回模拟信号。
DA 转换在很多领域都有重要应用，比如音频播放、自动控制、通信系统等。
《计算机控制及网络技术》-第4章 计算机控制系统分析
z x y 1
2 2
z x y 1
2 2
z平面与w平面映射关系
由此可见，变换把z平面上的单位圆映射为w平面 上的虚轴；把z平面上的单位圆内区域映射为w平面上 的左半部；把z平面上的单位圆外区域映射为w平面上 的右半部。
2 z 1 2 e jT 1 2 e jT / 2 e jT / 2 w jT T z 1 z e jT T e 1 T e jT / 2 e jT / 2 2 T j tan T 2
1
0.368 z 0.264 2 z 1.368 z 0.368
闭环脉冲传递函数为
( z )
系统特征方程为
0.368 z 0.264 z 2 z 0.632
z z 0.632 0
2
采用双线性变换，即 z 1 wT / 2 ，则可得w平面的特征 1 wT / 2 方程为
1 0.5 w
K (0.368 z 0.624) 1 2 z 1.368 z 0.368 z 10.5 w
1 0.5 w
(1 0.0381K ) w2 (0.924 0.386 K ) w 0.924 K w( w 0.924)
即特征方程为
(1 0.0381K )w2 (0.924 0.386K )w 0.924K 0
jT
T
j (T 2k )
, k 0, 1, 2,
极座标形式
于是，s域到z域的基本映射关系式为
z eT , T
模大小
S平面等衰减线
s平面左半平面的垂直线（等衰减线）对应
于z平面半径小于1的圆
s平面右半平面的垂直线对应于z平面半径 大于1的圆
AD DA转换电路解析
uO
输入数字量分别控制D3、D2、D1、D0分别控制模拟开 关S3、S2、S1、S0 的工作状态。
数字逻辑电路电子教案 西北大学信息学院
当Di为“1”时，Si接通集成运放的反相输入端，当Di为 “0”时，Si接集成运放的同相输入端。集成运放的同相输入 端接地，由于虚地，则反相输入端也相当接地。这样，不 管开关SI接那边，流过各电阻支路的电流不变。根据电路的 连接关系，标出各支路电流方向及大小如图示：
数字逻辑电路电子教案 西北大学信息学院
输入4位数字量D3、D2、D1、D0分别控制模拟电子 开关S3、S2、S1、S0的工作状态。当Di为“1”时，开关 Si接通参考电压UREF，反之Di为“0”时，开关Si接地。 求和运算放大器的输出电压为：
LSB D0 I0 S0 2 3R S1 2 2R D1 I1 S2 2 1R D2 I2 S3 20R MSB D3 I3 R/2
传感器 A/D 数字控制系统 D/A 模拟控制器
数字逻辑电路电子教案 西北大学信息学院
可以看出， A/D 转换和 D/A 转换是现代数字化设备中不 可缺少的部分，是数字电路和模拟电路中间的接口电路。 为了保证数据处理结果的准确性，要求 A/D 、 D/A 转换 有一定的转换精度。同时，为了适应快速过程控制和检测的 需要， A/D 转换和 D/A 转换必须有足够快的转换速度。为此， 转换精度和转换速度乃是衡量 A/D 转换和 D/A 转换性能优劣 的主要标志。
+
uO
UREF
数字逻辑电路电子教案 西北大学信息学院
LSB D0 I0 S0 2 3R S1 2 2R
D1 I1 S2 2 1R
D2 I2
MSB D3 I3 S3 20R
PLC中AD、DA模块说明
2）单接点写
发送命令格式 % H L # W C S
BCC CR
接点号
站号
接 接 点 （占4位） 点 数 名 据 正确响应格式 % H L $ W C BCC CR 站号 错误响应格式 % H L ！ 站号 BCC CR
错误 代码
系统寄存器号 412 414 413
内容 H0001 H0001 H0042
415
H0001
2.BCC校验码的计算
以字节为单位，逐位进行“异或”计算。
例如：命令信息为“%01#RCSX0000”，则
BCC校验码为1D。
3.命令传送举例
1）单接点读
发送命令格式 % H L # R C S 站号
起 目 目 错 始 的 的 误 码 站 站 传 号 号 送 高 低 标 位 位 志
2. 通信命令代码
RCS WCS RCP WCP RCC WCC SC RD WD SD RS WS
读单个接点 写单个接点 读多个接点 写多个接点 以字为单位读接点信息 以字为单位写接点信息 在接点区以字为单位预置数 读数据区 写数据区 数据区预置 读定时/计数预置值 写定时/计数预置值
第4节
一、A/D转换模块
A/D、D/A模块
1. 占用通道及编程方法
A/D转换单元4个模拟输入通道占用输入端 子分别为： CH0：WX9(X90～X9F) CH1：WX10(X100～X10F) CH2：WX11(X110～X11F) CH3：WX12(X120～X12F) PLC每个扫描周期对各通道采样一次，并进行模 数转换，转换的结果分别存放在输入通道(WX9～ WX12)中。
2）响应帧格式
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;3外部设备：这是实现微机和外界进行信息交换的设备,简称外设,包括人机联系设备操作台、输入输出设备磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等和外存贮器磁盘;其中操作台应具备显示功能,即根据操作人员的要求,能立即显示所要求的内容；还应有按钮,完成系统的启、停等功能；操作台还要保证即使操作错误也不会造成恶劣后果,即应有保护功能;4检测与执行机构a.测量变送单元：在微机控制系统中,为了收集和测量各种参数,采用了各种检测元件及变送器,其主要功能是将被检测参数的非电量转换成电量,例如热电偶把温度转换成mV信号；压力变送器可以把压力转换变为电信号,这些信号经变送器转换成统一的计算机标准电平信号0～5V或4～20mA后,再送入微机;b.执行机构：要控制生产过程,必须有执行机构,它是微机控制系统中的重要部件,其功能是根据微机输出的控制信号,改变输出的角位移或直线位移,并通过调节机构改变被调介质的流量或能量,使生产过程符合预定的要求;例如,在温度控制系统中,微机根据温度的误差计算出相应的控制量,输出给执行机构调节阀来控制进入加热炉的煤气或油量以实现预期的温度值;常用的执行机构有电动、液动和气动等控制形式,也有的采用马达、步进电机及可控硅元件等进行控制;4.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;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、应用软件及数据库;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;系统软件包括：a.操作系统：即为管理程序、磁盘操作系统程序、监控程序等；b.诊断系统：指的是调节程序及故障诊断程序；c.开发系统：包括各种程序设计语言、语言处理程序编译程序、服务程序装配程序和编辑程序、模拟主系统系统模拟、仿真、移植软件、数据管理系统等；d.信息处理：指文字翻译、企业管理等;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;应用软件包括：a.过程监视程序：指巡回检测程序、数据处理程序、上下限检查及报警程序、操作面板服务程序、数字滤波及标度变换程序、判断程序、过程分析程序等；b.过程控制计算程序：指的是控制算法程序、事故处理程序和信息管理程序,其中信息管理程序包括信息生成调度、文件管理及输出、打印、显示程序等；c.公共服务程序：包括基本运算程序、函数运算程序、数码转换程序、格式编码程序;3数据库：数据库及数据库管理系统主要用于资料管理、存档和检索,相应软件设计指如何建立数据库以及如何查询、显示、调用和修改数据等;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6.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;其原理框图如图所示;图操作指导控制系统原理框图2直接数字控制系统DDC系统：DDCDirect 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;其原理框图如图所示;图 DDC系统原理框图3计算机监督控制系统SCC系统：SCCSupervisory 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系统的原理框图如图所示;图 SCC系统原理框图SCC是操作指导控制系统和DDC系统的综合与发展;7.计算机控制系统的发展趋势是什么大规模及超大规模集成电路的发展,提高了计算机的可靠性和性能价格比,从而使计算机控制系统的应用也越来越广泛;为更好地适应生产力的发展,扩大生产规模,以满足对计算机控制系统提出的越来越高的要求,目前计算机控制系统的发展趋势有以下几个方面;a.普及应用可编程序控制器b.采用集散控制系统c.研究和发展智能控制系统本章作业简述几类常见的计算机控制系统的特点及其应用领域;第二章输入输出过程通道习题及参考答案1.什么是过程通道过程通道有哪些分类过程通道是在计算机和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道;按信息传递的方向来分,过程通道可分为输入过程通道和输出过程通道；按所传递和交换的信息来分,过程通道又可分为数字量过程通道和模拟量过程通道;2.数字量过程通道由哪些部分组成各部分的作用是什么数字量过程通道包括数字量输入通道和数字量输出通道;数字量输入通道主要由输入缓冲器、输入调理电路、输入地址译码电路、并行接口电路和定时计数电路等组成;数字量输出通道主要由输出锁存器、输出驱动电路、输出口地址译码电路等组成;其中：输入调理电路将来自控制装置或生产过程的各种开关量,进行电平转换,将其通断状态转换成相应的高、低电平,同时还要考虑对信号进行滤波、保护、消除触点抖动,以及进行信号隔离等问题;3.简述两种硬件消抖电路的工作原理;采用积分电路的硬件消抖电路,首先利用积分电路将抖动的高频部分滤出,其次利用施密特触发器整形;采用RS触发器的硬件消抖电路,主要是利用RS触发器的保持功能实现消抖;4.简述光电耦合器的工作原理及在过程通道中的作用;光电耦合器由封装在一个管壳内的发光二极管和光敏三极管组成,如图所示;输入电流流过二极管时使其发光,照射到光敏三极管上使其导通,完成信号的光电耦合传送,它在过程通道中实现了输入和输出在电气上的完全隔离;图光电耦合器电路图5.模拟量输入通道由哪些部分组成各部分的作用是什么模拟量输入通道一般由I/V变换、多路转换器、采样保持器、A/D转换器、接口及控制逻辑电路组成;1I/V变换：提高了信号远距离传递过程中的抗干扰能力,减少了信号的衰减,为与标准化仪表和执行机构匹配提供了方便;2多路转换器：用来切换模拟电压信号的关键元件;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;4A/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;6.对理想多路开关的要求是什么理想的多路开关其开路电阻为无穷大,其接通时的导通电阻为零;此外,还希望切换速度快、噪音小、寿命长、工作可靠;7.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;采样保持器的作用：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;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;8.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不是,对于输入信号变化很慢,如温度信号；或者A/D转换时间较快,使得在A/D转换期间输入信号变化很小,在允许的A/D转换精度内,就不必再选用采样保持器;D转换器的结束信号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在接口电路和程序设计上有什么特点A/D转换器的结束信号的作用是用以判断本次AD转换是否完成;常见的A/D转换有以下几种控制方式,各自特点如下延时等待法:EOC可不和I/O口连接,程序设计时,延时大于ADC转换时间后,取数据;保持等待法:EOC与READY相连,EOC无效时,自动插入等待状态;直至EOC有效时,取数据;查询法: EOC可以和任意I/O口连接,程序设计时,反复判断EOC是否有效,直至EOC 有效时,取数据;中断响应法: EOC与外部中断相连,AD转换结束后,发中断申请,在中断服务程序中取数据;10.设被测温度变化范围为0o C~1200o C,如果要求误差不超过,应选用分辨为多少位的A/D 转换器 选择依据：124.0120012log ≈⎪⎭⎫ ⎝⎛+≥n 11.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路模拟量数据采集程序;本例给出用8031、DAC0809设计的数据采集系统实例;把采样转换所得的数字量按序存于片内RAM 的30H~37H 单元中;采样完一遍后停止采集;其数据采集的初始化程序和中断服务程序如下：初始化程序：MOV R0,30H ；设立数据存储区指针MOV R2,08H ；设置8路采样计数值SETB IT0 ；设置外部中断0为边沿触发方式SETB EA ；CPU 开放中断SETB EX0 ；允许外部中断0中断MOV DPTR,FEF8H ；送入口地址并指向IN0LOOP ： MOVX DPTR,A ；启动A/D 转换,A 的值无意义HERE ： SJMP HERE ；等待中断中断服务程序：MOVX A,DPTR ；读取转换后的数字量MOV R0,A ；存入片内RAM 单元INC DPTR ；指向下一模拟通道INC R0 ；指向下一个数据存储单元DJNZ R2,INT0 ；8路未转换完,则继续CLR EA ；已转换完,则关中断CLR EX0 ；禁止外部中断0中断RETI ；中断返回INT0： MOVX DPTR,A ；再次启动A/D转换RETI ；中断返回12.模拟量输出通道由哪几部分组成各部分的作用是什么模拟量输出通道一般由接口电路、D/A转换器、功率放大和V/I变换等信号调理电路组成;1D/A转换器：模拟量输出通道的核心是数/模转换器Digital/Analog Converter,简称D/A转换器或DAC;它是指将数字量转换成模拟量的元件或装置;2V/I变换：一般情况下,D/A转换电路的输出是电压信号;在计算机控制系统中,当计算机远离现场,为了便于信号的远距离传输,减少由于传输带来的干扰和衰减,需要采用电流方式输出模拟信号;许多标准化的工业仪表或执行机构,一般是采用0～10mA或4～20mA的电流信号驱动的;因此,需要将模拟电压信号通过电压/电流V/I变换技术,转化为电流信号;13.采用DAC0832和PC总线工业控制机接口;请画出接口电路原理图,并编写产生三角波、梯形波和锯齿波的程序;设计一八路数据采集及其回放系统;要求八路数据巡回检测,存储10组数据,输数据为电压信号0-5V,检测精度<1%;CPU、AD、DA可任选;Uo第五章微机数控系统习题及参考答案1.什么是数控系统数控系统包括哪些数控系统是采用数字电子技术和计算机技术,对生产机械进行自动控制的系统,它包括顺序控制和数字程序控制两部分;2.什么是顺序控制系统它由哪几部分组成微机顺序控制方式是指以预先规定好的时间或条件为依据,按预先规定好的动作次序顺序地进行工作;一般地,把按时序或事序规定工作的自动控制称为顺序控制;它包括系统控制器、输入电路、输入接口、输出电路、输出接口、检测机构、显示与报警电路;3.微机数控系统由哪些部分组成各部分的作用是什么由五部分组成;1输入装置：一般指微机的输入设备,如键盘;其作用是输入数控系统对生产机械进行自动控制时所必需的各种外部控制信息和加工数据信息;2微机：微机是MNC系统运算和控制的核心;在系统软件指挥下,微机根据输入信息,完成数控插补器和控制器运算,并输出相应的控制和进给信号;若为闭环数控系统,则由位置检测装置输出的反馈信息也送入微机进行处理;3输出装置：一般包括输出缓冲电路、隔离电路、输出信号功率放大器、各种显示设备等;在微机控制下,输出装置一方面显示加工过程中的各有关信息,另一方面向被控生产机械输出各种有关的开关量控制信号冷却、启、停等,还向伺服机构发出进给脉冲信号等;4伺服机构：一般包括各种伺服元件和功率驱动元件;其功能是将输出装置发出的进给脉冲转换成生产机械相应部件的机械位移线位移、角位移运动;5加工机械：即数控系统的控制对象,各种机床、织机等;目前已有专门为数控装置配套设计的各种机械,如各种数控机床,它们的机械结构与普通机床有较大的区别;4.什么是逐点比较插补法直线插补计算过程和圆弧插补计算过程各有哪几个步骤逐点比较法插补运算,就是在某个坐标方向上每走一步即输出一个进给脉冲,就作一次计算,将实际进给位置的坐标与给定的轨迹进行比较,判断其偏差情况,根据偏差,再决定下一步的走向沿X轴进给,还是沿Y轴进给;逐点比较法插补的实质是以阶梯折线来逼近给定直线或圆弧曲线,最大逼近误差不超过数控系统的一个脉冲当量每走一步的距离,即步长;直线插补计算过程的步骤如下：1偏差判别：即判别上一次进给后的偏差值Fm是最大于等于零,还是小于零；2坐标进给：即根据偏差判断的结果决定进给方向,并在该方向上进给一步；3偏差计算：即计算进给后的新偏差值Fm+1,作为下一步偏差判别的依据；4终点判别：即若已到达终点,则停止插补；若未到达终点,则重复上述步骤;圆弧插补计算过程的步骤如下：1偏差判别2坐标进给3偏差计算4坐标计算5终点判别5.若加工第二象限直线OA,起点O0,0,终点A-4,6;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;解：由题意可知xe =4,ye=6,F=0,我们设置一个总的计数器Nxy,其初值应为Nxy=|6-0|+|-4-0|=10,则插补计算过程如表3—1所示;根据插补计算过程表所作出的直线插补走步轨迹图如下图所示;表3—11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;解：插补计算过程如表3—2所示;终点判别仍采用第二种方法,设一个总的计数器Nxy ,每走一步便减1操作,当Nxy=0时,加工到终点,插补运算结束;下图为插补过程中的走步轨迹;表3—2波形图;有三种工作方式： 1三相单三拍工作方式各相的通电顺序为A →B →C,各相通电的电压波形如图所示;图单三拍工作的电压波形图2三相双三拍工作方式双三拍工作方式各相的通电顺序为AB →BC →CA;各相通电的电压波形如图所示;图双三拍工作的电压波形图3三相六拍工作方式在反应式步进电机控制中,把单三拍和双三拍工作方式结合起来,就产生了六拍工作方式,其通电顺序为A →AB →B →BC →C →CA;各相通电的电压波形如图所示;图三相六拍工作的电压波形图8. 采用三相六拍方式控制X 轴走向步进电机; 主程序:MOV A,0FH；方向输入信号MOV P1,AXMM ： MOV A,P1 JNB ,XM ；=0反转 LCALL STEP1；调正转子程序 SJMP XMMXM ： LCALL STP2；调反转子程序SJMP XMM +X 走步子程序：STEP1： MOV DPTR,TAB ；指表头 CLR AMOVX A,A+DPTR ；取数非非非光电隔离功率放大步进电机AB C方向控制“1”正83CJNE A,05H,S11；是否最后单元 MOV DPTR,TAB；重置表头SJMP S12S11： INC DPTR ；地址加1S12： MOV R0,7FH；延时S13： DJNZ R0,S13；CLR A；MOVX A,A+DPTR；取数据MOV P1,ARET-X走步子程序：STEP2： MOV DPTR,TABCLR AMOVX A,A+DPTR；CJNZ A,01H,S21MOV DPTR,TABADD DPTR,0006HSJMP S12S21： CLR CDEC DPLSJMP S12TAB： DB 01H,03H,02H,06H,04H,05H本章作业若加工第二象限直线OA和圆弧AB,已知直线起点O0,0,终点A-4,6;圆弧起点A-4,6,终点A-6,10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;第四章 微型计算机控制系统的控制算法习题及参考答案1.数字控制器的模拟化设计步骤是什么 模拟化设计步骤：1设计假想的模拟控制器DS 2正确地选择采样周期T 3将DS 离散化为DZ4求出与DS 对应的差分方程 5根据差分方程编制相应程序; 2.某连续控制器设计为试用双线形变换法、前向差分法、后向差分法分别求取数字控制器DZ; 双线形变换法：把112+-•=z z T s 代入,则 前向差分法：把Tz-z 1=代入,则 后向差分法：把Tzz s 1-=代入,则3.在PID 调节器中系数p k 、i k 、d k 各有什么作用它们对调节品质有什么影响 系数p k 为比例系数,提高系数p k 可以减小偏差,但永远不会使偏差减小到零,而且无止境地提高系数p k 最终将导致系统不稳定;比例调节可以保证系统的快速性; 系数i k 为积分常数,i k 越大积分作用越弱,积分调节器的突出优点是,只要被调量存在偏差,其输出的调节作用便随时间不断加强,直到偏差为零;在被调量的偏差消除后,由于积分规律的特点,输出将停留在新的位置而不回复原位,因而能保持静差为零;但单纯的积分也有弱点,其动作过于迟缓,因而在改善静态品质的同时,往往使调节的动态品质变坏,过渡过程时间加长;积分调节可以消除静差,提高控制精度;系数d k 为微分常数,d k 越大微分作用越强;微分调节主要用来加快系统的相应速度,减小超调,克服振荡,消除系统惯性的影响;4.什么是数字PID 位置型控制算法和增量型控制算法试比较它们的优缺点;为了实现微机控制生产过程变量,必须将模拟PID 算式离散化,变为数字PID 算式,为此,在采样周期T 远小于信号变化周期时,作如下近似T 足够小时,如下逼近相当准确,被控过程与连续系统十分接近： 于是有：uk 是全量值输出,每次的输出值都与执行机构的位置如控制阀门的开度一一对应,所以称之为位置型PID 算法;在这种位置型控制算法中,由于算式中存在累加项,因此输出的控制量uk 不仅与本次偏差有关,还与过去历次采样偏差有关,使得uk 产生大幅度变化,这样会引起系统冲击,甚至造成事故;所以实际中当执行机构需要的不是控制量的绝对值,而是其增量时,可以采用增量型PID 算法;当控制系统中的执行器为步进电机、电动调节阀、多圈电位器等具有保持历史位置的功能的这类装置时,一般均采用增量型PID 控制算法;与位置算法相比,增量型PID 算法有如下优点：1位置型算式每次输出与整个过去状态有关,计算式中要用到过去偏差的累加值,容易产生较大的累积计算误差；而在增量型算式中由于消去了积分项,从而可消除调节器的积分饱和,在精度不足时,计算误差对控制量的影响较小,容易取得较好的控制效果;2为实现手动——自动无扰切换,在切换瞬时,计算机的输出值应设置为原始阀门开度u 0,若采用增量型算法,其输出对应于阀门位置的变化部分,即算式中不出现u 0项,所以易于实现从手动到自动的无扰动切换;3采用增量型算法时所用的执行器本身都具有寄存作用,所以即使计算机发生故障,执行器仍能保持在原位,不会对生产造成恶劣影响; 5.已知模拟调节器的传递函数为试写出相应数字控制器的位置型和增量型控制算式,设采样周期T=; 则()()()()s SE .s E s SU .s U 1700850+=+ 把T=代入得 位置型 增量型6.有哪几种改进的数字PID 控制器 有四种：1积分分离PID 控制算法 2不完全微分PID 控制算法 3带死区的PID 控制算法4消除积分不灵敏区的PID 控制10: 什么叫积分饱和 它是怎样引起的如何消除。
040129计算机测控技术
《计算机测控技术》课程综合复习资料一、填空题1.若连续信号的最高频率为ωmax ，按采样定理要求采样频率ωs应大于（）。
答案：2ωmax2.采样定理的描述为：若信号的最高频率为fmax，只要采样频率f大于最高频率的（）倍，采样信号就能唯一复现原信号。
实际应用中，一般取f>5～10fmax。
答案：23.若系统欲将一个D/A转换器输出的模拟量参数分配至几个执行机构，需要接入（）器件完成控制量的切换工作。
答案:反多路开关4.DAC的分辨率指（）电压与最大输出电压之比答案：最小输出5.在10位A/D转换器中，设满量程为±5V，试写出模拟量为0V时，所对应的数字量为（）H。
答案:2006.在10位A/D转换器中，设满量程为±5V，试写出模拟量为-2.5V时，所对应的数字量为（）H。
答案:1007.由于计算机只能接收数字量，所以在模拟量输入时需经（）转换。
答案:D/A转换器8.ADC0809是一种带有8通道模拟开关的8位（）式A/D转换器。
答案：逐次逼近9.8位的A/D转换器分辨率为（）。
答案：1/(28-1)10.变送器输出的信号为（）或4～20mA的统一信号。
答案：0～10mA11.步进电机的（）指的是完成一个磁场周期性变化所需脉冲数。
答案：拍数12.步进电机的相数指的是（）。
答案：线圈组数13.按动力区分，执行机构最常用的类型是（）。
答案：气动型14.按动力区分，（）型的执行机构相对价格昂贵，体积较大。
答案：液动型15.DAC0832的工作方式有（）、单缓冲方式、双缓冲方式。
答案：直通方式16.微机的三总线是（）、地址总线、控制总线。
答案：数据总线17.计算机控制系统的监控过程包括三个步骤：（）、实时决策、实时控制。
答案：实时数据采集18.采样保持器可实现以下功能：在采样时，其输出（）输入；而在保持状态时，输出值不变。
答案：等于19.控制系统的（）指的是响应的最大偏移量与终值的差，与终值比的百分数。
计算机控制技术实验一ADDA转换实验
计算机控制技术实验一ADDA转换实验AD转换实验是计算机控制技术领域中非常重要的实验之一、AD转换（Analog-to-Digital Conversion）是将模拟信号转换为数字信号的过程，而DA转换（Digital-to-Analog Conversion）则是将数字信号转换为模拟信号的过程。
在实际应用中，AD和DA转换广泛应用于音频处理、图像处理、传感器信号处理等领域。
本实验旨在通过实际操作，深入理解AD和DA转换的原理和方法，并通过实验数据的收集和分析来验证实验结果。
首先，我们需要准备实验所需的硬件设备和软件工具。
实验所需的硬件包括AD转换芯片、DA转换芯片、测试电路和接线器。
在软件方面，我们可以使用相应的开发工具来编写程序控制AD和DA转换芯片。
接下来，我们开始进行AD转换实验。
首先，我们需要设计一个模拟信号的输入电路，并将其与AD转换芯片连接，将模拟信号输入到AD转换芯片中。
然后，我们需要编写控制程序，通过控制AD转换芯片的工作模式和参数来实现AD转换操作。
在进行实验时，我们可以分别调整采样率、量化精度等参数，以验证AD转换的准确性和可靠性。
最后，我们可以通过读取AD转换芯片输出的数字信号，并进行相应的计算和分析，来得到模拟信号的数字表示。
完成AD转换实验之后，我们将进行DA转换实验。
首先，我们需要将数字信号输出到DA转换芯片中，并将DA转换芯片的输出连接到相应的模拟电路中。
然后，我们需要编写控制程序，通过控制DA转换芯片的工作模式和参数来实现DA转换操作。
在进行实验时，我们可以分别调整输出的数值范围、输出精度等参数，以验证DA转换的准确性和可靠性。
最后，我们可以通过读取模拟电路中的信号，并进行相应的计算和分析，来得到数字信号的模拟表示。
通过AD和DA转换实验，我们可以深入理解模拟信号与数字信号之间的转换原理和方法，学习如何编写控制程序来实现AD和DA转换操作，并通过实验数据的收集和分析来验证实验结果。
计算机控制(第四章,多路开关,AD,DA)
2. 查询方式
ADC
08 09 查 询 方 式 硬 件 接 口
P2.7
该 处 引 脚 需 上 下 调 换
P1.7
这里将ADC0809 作为一个外部扩展的并行I/O口, 直接由
8031的P2.0和WR脉冲进行启动。模拟量输入通道选择端ADD A、ADD B、ADD C分别与8031的P0.0、 P0.1、P0.2 直接相连， 如端口0地址为7FF8H。CLK由8031的ALE提供。用查询方式 依次读取0——7通道的转换结果的数字量，分别存储入DATA地
阶梯波形图
（2） 双缓冲器方式
多路DAC0832同步转换的接口电路
实现两输出通道的D/A转换，对两个0832分时输入数据， 同时转换成同步模拟信号。程序如下： MOV DPTR，#0DFFFH ；指向0832（1） MOV A，# data1 MOVX @DPTR，A ；data1送0832（1）锁存器 MOV DPTR，#0BFFFH ；指向0832（2） MOV A，#data2 MOVX @DPTR，A ；data2送0832（2）锁存器 MOV DPTR，#7FFFH ；指向0832（1）和0832（2） 的数据传送端 MOVX @DPTR，A ；data1和data2同时送D/A转 换器进行转换
（四）ADC0809与8031 的接口电路
1、延时方式 ADC 08 09 延 时 方 式 硬 件 接 口
该 处 引 脚 需 上 下 调 换
下面的程序是采用延时方法, 分别对 8 路模拟信号轮流采
样一次, 并依次把结果转存到数据存储区（首地址为”data”） 的采样转换程序。 MOV R1, ＃data ; 置数据区首址
这类芯片种类很多，有8路、16路等，有单向、双向之分。 半导体多路开关，其导通、关断转换速度快；无机械磨 损，寿命长；内部带有通道选择译码器，使用方便。 多路开关广泛应用于计算机控制和数据采集系统中。 2、多路开关CD4051的简介 以单端8通道多路开关CD4051为例说明以下多路开关芯片。 三个通道选择输入端C、B、A；一个禁止输入端INH， INH=“0”（即Vss）时，被选中通道接通，允许模拟量输入。 参见CD4051的原理电路图。 实际应用中，被测参数太多时，使用一个多路开关不能 满足通道数的要求，可把多路开关进行扩展。例如两个8通道 多路开关构成16通道的多路开关。
计算机控制实验一AD与DA转换含答案
实验一A/D与D/A转换实验项目名称：A/D与D/A转换实验项目性质：普通所属课程名称：计算机控制技术实验计划学时：2学时一、实验目的1．通过实验了解实验系统的结构与使用方法；2．通过实验了解模拟量通道中模数转换与数模转换的实现方法。
二、实验内容和要求1．了解A/D与D/A芯片转换性能，输入一定值的电压，测取模数转换的特性，并分析之；2．在上位机输入一十进制代码，完成通道的数模转换实验。
三、实验主要仪器设备和材料1．THTJ-1型计算机控制技术实验箱2．THVLW-1型USB数据采集卡一块(含37芯通信线、USB电缆线各1根)3．PC机1台(含上位机软件“THTJ-1”)四、实验方法、步骤及结果测试1、打开实验箱电源。
并按下面的电路图1设计一阶跃信号输出电路，然后将U0输出端连接到“数据采集接口单元”的“AD1”通道，同时将采集卡接口单元的“DA1”输出端连接到接口单元的“AD2”输入端：图12、启动计算机，在桌面双击图标“THTJ-1”软件，在打开的软件界面上点击“开始采集”按钮；3. 点击软件“系统”菜单下的“AD/DA实验”，在AD/DA实验界面上点击“开始/停止”按钮，观测采集卡上AD转换器的转换结果，在输入电压为-10V~+10V,对应的数字量为0~16384（A/D转换是14位的），如输入1V时应为00，0011，0101，0000（850）(其中后几位将处于实时刷新状态)。
调节阶跃信号的大小，然后继续观AD转换器的转换结果，并与理论值(详见本实验五说明)进行比较；(双，3) 4通道模拟量输入和2通道模拟量输出4) 8k深度的FIFO保证数据的完整性5) 8路开关量输入，8路开关量输出2．编程实现测试信号的产生利用上位机的“脚本编程器”可编程实现各种典型信号的产生，如正弦信号，方波信号，斜坡信号，抛物线信号等。
其函数表达式分别为：1) 正弦信号)s i n (ϕω+=t A y ，π2=T经编程得到如下图。
计算机控制系统知识点
（一）基本概念第一章1、什么是计算机控制系统？与传统的控制系统相比，计算机控制系统的优点是什么？答：计算机控制系统：用计算机代替常规控制系统中的模拟控制器对系统进行控制的系统。
优点：具有精度高速度快、存储容量大和逻辑判断功能，看完实现高级复杂的控制方法，获得快速静谧的控制效果。
2、简述计算机控制系统的硬件组成和各自的功能。
答：计算机控制系统的硬件一般由主机、接口和输入/输出通道、通用外部设备、执行机构、检测元件、仪表、操作台等部分组成。
主机：采用一台或多台计算机，通过接口和I/O口通道，接收检测设备传来的信息并向控制系统的各个部件发出命令，同时计算机对系统的各个参数进行巡回检测、数据处理、控制计算、分析报警、逻辑判断等。
接口与I/O通道：主机与被控对象之间进行信息交换的纽带。
通用外部设备：扩大计算机的功能，是计算机系统与操作人员的交互界面，用来完成信息的记录、存储、显示、打印、传送。
检测元件、仪表、执行机构：检测元件和仪表用来测量生产对象的某些参数，并将非电量的被测参数转换为电量表示；执行机构接受CPU的命令使被控对象完成规定的控制动作。
操作台：用来实现人机之间的交互功能。
3、计算机控制系统应当有哪些主要特征？答：1.实时性 2.良好的输入/输出能力 3.标准化和系列化 4.模块化的系统结构 5.可靠性（平均无故障时间、抗干扰能力强、具有定时自动启动功能和硬件自检功能）4、计算机控制系统大致可分为哪几类？简述各类计算机控制系统的结构和特点。
答：计算机控制系统大致可分为以下五类：1）数据采集系统（DAS，Data Acquision System）2）直接数字控制系统（DDC，Direct Digital Control）3）计算机监督系统（SCC，Supervisory Computer Control）4）分布式控制系统（DCS，Distributed Control System）5）现场总线控制系统（FCS，Fieldbus Control System）1）数据采集系统简称：DAS计算机只对控制系统的参数进行采集、加工和分析处理，并将处理后的数据输出。
AD和DA接口功能的扩展
DA接口在模拟信号输出方面具有 很高的精度和稳定性，能够实现 多种模拟信号的输出。此外，DA 接口还具有低噪声、低失真和高 驱动能力等优点，能够满足各种 模拟信号输出需求。
扩展的必要性
随着科技的发展和应用的不断深 化，传统的AD和DA接口功能已 经无法满足某些高精度、高速和 复杂的应用需求。因此，对AD和 DA接口功能的扩展是必要的，以 提高数据采集、处理和传输的精 度和速度，以及增强模拟信号输 出的多样性和稳定性。
标准化与互操作性
为了更好地满足应用需求和提高设备之间的互操作性，未 来的AD和DA接口将更加注重标准化和互操作性。通过制 定统一的接口规范和技术标准，不同厂商的设备将能够更 好地实现互联互通，提高应用的灵活性和便利性。
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DA接口功能扩展方式一
增加通道数
01
通过增加DA接口的通道数，可以实现同时控制更多的模拟设备。
这有助于提高系统的灵活性和可扩展性。
增加采样率
02
提高DA接口的采样率可以减小转换误差，提高输出模拟信号的
精度和稳定性。
增加数据位数
03
增加DA接口的数据位数可以增加输出模拟信号的动态范围和分
辨率，提高信号质量。
03 DA接口功能扩展
DA接口概述
DA接口（Digital to Analog Interface）是一种将数字信号转换为模拟信号的接口。 它通常用于将计算机或其他数字设备产生的数字信号转换为模拟信号，以便在模拟 设备上使用。
DA接口的主要特点是能够将数字信号转换为连续变化的模拟信号，使得数字信 号能够被模拟设备理解和使用。
实时性和精度的需求
在许多应用领域，如音频处理、图像处理和控制系统等，需要高精度和高实时性的AD 和DA转换。
《计算机控制技术》习题参考答案(完整版)
《计算机控制技术》（机械工业出版社范立南、李雪飞）习题参考答案第1章1．填空题(1) 闭环控制系统，开环控制系统(2) 实时数据采集，实时决策控制，实时控制输出(3) 计算机，生产过程(4) 模拟量输入通道，数字量输入通道，模拟量输出通道，数字量输出通道(5) 系统软件，应用软件2．选择题(1) A (2) B (3) C (4) A (5) B3．简答题(1) 将闭环自动控制系统中的模拟控制器和和比较环节用计算机来代替，再加上A/D转换器、D/A转换器等器件，就构成了计算机控制系统，其基本框图如图所示。
计算机控制系统由计算机（通常称为工业控制机）和生产过程两大部分组成。
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、电气开关等装置。
(2)操作指导控制系统：其优点是控制过程简单，且安全可靠。
适用于控制规律不是很清楚的系统，或用于试验新的数学模型和调试新的控制程序等。
其缺点是它是开环控制结构，需要人工操作，速度不能太快，控制的回路也不能太多，不能充分发挥计算机的作用。
直接数字控制系统：设计灵活方便，经济可靠。
能有效地实现较复杂的控制，如串级控制、自适应控制等。
监督计算机控制系统：它不仅可以进行给定值的控制，还可以进行顺序控制、最优控制、自适应控制等。
其中SCC+模拟调节器的控制系统，特别适合老企业的技术改造，既用上了原有的模拟调节器，又可以实现最佳给定值控制。
SCC+DDC的控制系统，更接近于生产实际，系统简单，使用灵活，但是其缺点是数学模型的建立比较困难。
集散控制系统：又称分布式控制系统，具有通用性强、系统组态灵活，控制功能完善、数据处理方便，显示操作集中，调试方便，运行安全可靠，提高生产自动化水平和管理水平，提高劳动生产率等优点。
缺点是系统比较复杂。
计算机集成制造系统：既能完成直接面向过程的控制和优化任务，还能完成整个生产过程的综合管理、指挥调度和经营管理的任务。
AD与DA转换简介及其应用
A/D与D/A转换简介及其应用班级：姓名：学号：一、背景随着现代科学技术的迅猛发展,特别是数字系统已广泛应用于各种学科领域及日常生活,微型计算机就是一个典型的数学系统。
但是数字系统只能对输入的数字信号进行处理,其输出信号也是数字信号。
而在工业检测控制和生活中的许多物理量都是连续变化的模拟量,如温度、压力、流量、速度等,这些模拟量可以通过传感器或换能器变成与之对应的电压、电流或频率等电模拟量。
为了实现数字系统对这些电模拟量进行检测、运算和控制,就需要一个模拟量与数字量之间的相互转换的过程。
即常常需要将模拟量转换成数字量,简称为AD 转换,完成这种转换的电路称为模数转换器(Analog to Digital Converter) ,简称ADC;或将数字量转换成模拟量,简称DA转换,完成这种转换的电路称为数模转换器(Digital to Analog Converter) ,简称DAC。
二、ADC和DAC基本原理及特点1、模数转换器(ADC)的基本原理模拟信号转换为数字信号,一般分为四个步骤进行,即取样、保持、量化和编码。
前两个步骤在取样-保持电路中完成,后两步骤则在ADC中完成。
常用的ADC有积分型、逐次逼近型、并行比较型/串并行型、Σ -Δ调制型、电容阵列逐次比较型及压频变换型。
其基本原理及特点:1）积分型(如TLC7135) 。
积分型ADC工作原理是将输入电压转换成时间或频率,然后由定时器/计数器获得数字值。
其优点是用简单电路就能获得高分辨率,但缺点是由于转换精度依赖于积分时间,因此转换速率极低。
初期的单片ADC大多采用积分型,现在逐次比较型已逐步成为主流。
双积分是一种常用的AD 转换技术,具有精度高,抗干扰能力强等优点。
但高精度的双积分AD芯片,价格较贵,增加了单片机系统的成本。
2）逐次逼近型(如TLC0831) 。
逐次逼近型AD由一个比较器和DA转换器通过逐次比较逻辑构成,从MSB开始,顺序地对每一位将输入电压与内置DA转换器输出进行比较,经n次比较而输出数字值。
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经过N次比较N位寄存器的状态就是转换后的数字量数据， 可经输出缓冲器读出。
逐次逼近式A/D转换器构成简单，转换速度和精度较高, 应 用最广。常用的这种芯片有：ADC0808/0809 型 8 位MOS型 A/D转换器等。 2、双积分式A/D转换的原理 双积分式A/D转换器的原理图如下图所示。
Rf
R
R
R
2R －
…
2R
2R
2R 2R
2R
＋
Vo
d0
d1
d2
VR dn - 1
T型网 络D/A 转换
器
解码网络为DAC的主要部件，DAC中还具有数字量的数据缓 冲器、数据锁存器、电子模拟开关等，完成采样、保持、多路开 关的功能，有时有运放把模拟电流转换为相应的电压信号。
（三）典型D/A转换器——DAC0832简介
A/D转换器用以实现模拟量向数字量的转换。 转换原理 有多种，如计数式、 双积分式、逐次逼近式等。 1、逐次逼近式A/D转换的原理
下图为N位逐次逼近法A/D转换器的原理图
图中DONE为转换结束信号；OE为转换结果输出控制信号。
从结构上看，这种A/D转换器以D/A转换为基础，加上比较 器、N位逐次逼近寄存器、置数控制逻辑电路以及时钟等组成。
此时单片机要对两个寄存器进行两步操作：先把数据写入 输入寄存器，再将输入寄存器中的数据写入DAC寄存器并启动 转换。该方式使数据接收和转换异步进行，提高了转换效率， 并且实现了多输出通道的D/A转换，可同时对多回路中的多个 0832分时输入数据，同时转换成同步模拟信号。
（四）单片机与0832的接口电路 （1） 单缓冲器方式
MOV DPTR，#0BFFFH ；指向0832（2）
MOV A，#data2
MOVX @DPTR，A
；data2送0832（2）锁存器
MOV DPTR，#7FFFH ；指向0832（1）和0832（2）
的数据传送端
MOVX @DPTR，A ；data1和data2同时送D/A转
换器进行转换
三、模拟量输入通道的接口技术 （一）A/D
V01 V02
0832有三种工作方式：
（1）直通方式
此时CS、WR1 、WR2 、XFER全接地，为低电平，而 ILE为高电平。输入锁存器和DAC寄存器均为直通状态，只要 有8位数据输入到DI0～DI7，就能直接进行D/A转换。 （2） 单缓冲方式
此时使两个寄存器中的一个处于直通状态，另一个为受控 锁存状态。一般让DAC寄存器处于直通状态，而输入锁存器为 受控锁存状态。此时可让二级寄存器的控制信号并接，数据只 要一写入DAC寄存器，就能进行D/A转换。该方式用得最多。 （3）双缓冲方式
从结构上看，双积分式A/D转换器由电子开关、积分器、比 较器、计数器、逻辑控制门等部件组成。双积分式A/D转换基 于间接测量原理，把被测电压值VX转换成为与之成正比的时间 常数，由测时间常数得到未知电压值。
（3）DI0～DI7 为0832的8位二进制输入端；
（4）RFB 为DAC的输出增益调整电阻的外接端； （5）VCC、VREF、AGND、DGND （6）IOUT1+IOUT2=常数
CS
Vcc
WR1
LI E
AGND WR2
DI3 XFER
DI2
DI4
DI1
D5I
DI0
D6I
VREF Rfb DGND
DAC0832为美国数据公司的8位D/A转换器。它内部具有两 级输入数据缓冲器和一个R-2R T形电阻网络。20引脚双列直插 式集成电路芯片。
引脚功能介绍：
（1）CS、WR1、ILE 共同控制输入锁存器；
（2）XFER、WR2 共同控制DAC寄存器，当DAC锁存器 输出数据入后面的DAC，同时启动一次D/A转换；
本章主要内容：
1、多路开关与采样-保持器
2、D/A转换器及其接口技术
3、A/D转换器及其接口技术
（二）D/A转换原理
D/A转换器种类繁多，但其转换的基本原理是相同的，应
用电阻解码网络进行，对二进制数的按权转换和叠加求和得到
与数字信号成正比的电流量。
以下以R-2R T形电阻网络为例说明。
DAC0832与单片机的单缓冲方式接口电路
执行下面的几条指令就能完成一次D/A转换: MOV DPTR,＃7FFFH ；指向DAC0832 MOV A,＃DATA ；数字量装入A MOVX @DPTR,A ；完成一次D/A输入与转换
例：产生阶梯波的程序如下: START: MOV A, ＃00H ;初值 MOV DPTR, ＃7FFFH ; 0832 的地址送DPTR MOV R1, ＃0AH ; 台阶数为 10 LP: MOVX @DPTR, A ; 送数据至 0832 CALL DELAY ; 10 ms ADD A, ＃10 ; 台阶增幅 DJNZ R1, LP ; 不到 10 SJMP START ; DELAY为10 ms延时子程序
阶梯波形图
（2） 双缓冲器方式 多路DAC0832同步转换的接口电路
实现两输出通道的D/A转换，对两个0832分时输入数据，
同时转换成同步模拟信号。程序如下：
MOV DPTR，#0DFFFH ；指向0832（1）
MOV A，# data1
Hale Waihona Puke MOVX @DPTR，A；data1送0832（1）锁存器
D7 I IO UT2 IO UT1
DAC0832的引 脚排列
八位
DI0
输入
DI7
锁存
器
八位
DAC 寄存 器
八位
D/A 转换 器
LI E
ILE1
ILE2
CS WR1
WR2 XFER
DAC0832内部结构框图
VREF IO UT2 IO UT1
Rfb
AGND
0832为电流型的DAC，要求输出量为模拟电压时，需外 接I/V转换电路。下图为两级运放组成的模拟电压输出电路。 V01和V02端分别输出单、双极性的模拟电压。若参考电压 为+5V，则V01范围为0～-5V，V02为-5V～+5V。
计算机控制第四章,多路开 关,AD,DA
引言：在工业生产过程中，存在大量连续变化的物理量， 称之为模拟量。模拟量反映系统的工作状态，或作为执行机 构的控制量。 而计算机能处理的数据只能为数字量。
见下图典型微机控制系统的组成 （模拟量、开关量、数字量的区别比较）
A/D转换器为模拟量输入通道的核心部件 D/A转换器为模拟量输出通道的核心部件 同时还涉及多路或多种参数的采集和控制问题。