计算机测控技术
网络测控试题
一、选择题15*2=30分1.计算机网络测控技术的定义计算机网络测控技术是以计算机为核心部件，以通用计算机网络为信息传输载体，将信号检测、数据处理与计算机控制融为一体的新兴综合性技术。
它既能完成较高层次信号的自动化检测，又能完成远距离的信号传输及多种智能控制作用。
2.位移，速度，加速度的三者关系ds/dt=u, a=du/dt3.噪声的定义(噪声是机械波)噪声：检测仪表在工作时，往往除了有用信号外，还附带着一些无用的信号。
这种无用的、变化不规则的信号会影响测量结果；有时甚至完全将有用信号淹没掉，使测量工作无法进行。
这种在检测仪表中出现的无用信号称之为噪声。
检测仪器中出现的无用信号4.热电阻(金属电阻丝)，热电偶(两种电阻丝)，热敏电阻(变化迅速)三者关系热电阻：金属材料的电阻随温度变化而变化，测量精度高，性能稳定,热电阻的测温原理是基于导体或半导体的电阻值随着温度的变化而变化的特性。
热电阻大都由纯金属材料制成热电偶：一端结合在一起的一对不同材料的导体，并应用其热电效应实现温度测量的敏感元件，一种感温元件一种仪表。
它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号, 通过电气仪表（二次仪表）转换成被测介质的温度热敏电阻: 敏感元件一类，对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值。
是半导体,对热敏感的半导体电阻。
其阻值随温度变化的曲线呈非线性5.零漂,温漂,漂移定义(第三章)传感器无输入（或输入值不变）时，每隔一段时间，其输出值偏离原示值的最大偏差与满量程的百分比，即零漂。
温度每升高1°C，传感器输出值的最大偏差和满量程的百分比，称为温漂。
漂移是指在规定的时间之内，当输入不变时输出的变化量。
漂移可由零漂和温漂引起6.直接检测和间接检测直接检测法就是按照一定的物理定律，把从被检测对象中获取的一部分能量信号直接作用到检测元件上，并把其转化为易于测量和传输的量，再对该量进行直接测量，该量的大小就代表了被测对象的值.间接检测不是直接测量被测的量，而是通过测量与被测量有某种变化关系的量，来间接的获取被测量的值。
第一章 计算机控制系统绪论new
计算机控制系统
教材及参考书 《计算机工业控制》杨劲松 《现场总线控制》周明 《计算机控制系统》吴坚
中国电力出版社 中国电力出版社 武汉理工大学出版社
制造与自动化技术，能源技术，资源与环境技术 介入：课题申请指南，探索性强专题，以增强集成
创新能力和形成战略产品原型或技术系统为目标的 项目
2、学科地位与现实意义
(2)本课程在专业培养中的地位
“计算机控制系统”(计算机测控技术)是 自动化专业的一门主要专业课,课程涉及 面很广,知识集成度高,可以说其浓缩了自 动化专业的知识精华,在专业课程体系中 具有承上启下的作用，在专业课程体系 中起到中流砥柱的核心地位。
学好本课程的意义（2）
(2)知识体系：“计算机控制系统息[Information]
＋
控制[Control]；
＋
系统[System]！
（计算机是信息获取、处理、传输、利用、存储的重要手段 和工具）；
学好本课程的意义（3）
(3) 在专业培养中的地位：如前所述， “计算机控制系统”是自动化专业的一 门主要专业课,课程涉及面很广,知识集成 度高,可以说其浓缩了自动化专业的知识 精华,在专业课程体系中具有承上启下的 作用，在专业课程体系中起到中流砥柱 的核心地位。
计算机控制系统
(计算机测控技术)
1、课程体系结构与技术要点
前言
（1）计算机控制系统的理论、方法。
人机接口或 +
上一层控制器 -
信息控制
《计算机测控技术》课程综合复习资料
《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wmax，按采样定理要求采样频率ws应大于（）。
答案：2wmax2.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。
计算机测控技术的现状及发展趋势
计算机测控技术的现状及发展趋势计算机测控技术的现状及发展趋势班级:2008级测控(1)班姓名:学号:课题:计算机测控技术的现状及发展趋势指导⽼师:《测控系统设计》课程设计任务书⼀、总要求能够独⽴进⾏系统⽅案的设计及论证，设计合理的接⼝电路、控制电路、主机电路等，以及合理选择有关元器件及正确使⽤相关⼯具与仪器设备，设计接⼝程序、控制算法程序以及主程序等，并且能结合实际调试与实验进⾏有关精度分析与讨论。
⼆、总任务针对总要求进⾏原理及⽅案论证、系统设计、接⼝电路设计、焊接或插接与调试、控制与系统程序设计、精度分析以及撰写报告等⼯作。
三、设计题⽬计算机测控技术的现状及发展趋势四、设计内容计算机技术对测控技术的推动，现阶段的计算机测控技术和未来计算机测控技术的发展趋势。
五、设计进度或计划1、准备及查阅资料⼀天2、⽅案设计及论证(总体⽅案、硬件及软件⽅案) ⼆天(11周三要查看各⼈设计⽅案或论⽂提纲)3、硬件电路设计、画图(PROTEL)及实验室调试四天(12周五要查看各⼈实物或论⽂初稿)4、软件设计、编程及调试三天5、系统联调及结果分析⼆天6、整理报告及准备答辩⼆天(13周五全天答辩)六、设计说明书包括的主要内容1、⽬录2、设计任务书3、设计题⽬4、序⾔可包括系统⼯作原理的介绍等。
5、⽅案设计及论证可先进⾏总体⽅案设计与论证;再分模块进⾏⽅案设计与论证;各模块设计中应包括适当的精度分析及选型等。
6、实验或系统调试可包括实验调试⼯具仪器、实验结果及适当的分析等。
7、⼼得体会8、主要参考⽂献另:撰写格式应符合⼀定的要求，请参照华东交通⼤学本科⽣毕业论⽂撰写规范进⾏。
可参看撰写要求。
七、考核⽅法考核根据学⽣平时学习态度(含出勤率)20%、设计完成情况(样机)50%、图纸及说明确定。
书质量(含答辩)30%等⼋、装定要求装⼊统⼀的资料袋中，报告装定好，顺序:封⾯，⽬录，设计任务书，正⽂，参考⽂献，附录等。
序⾔⼈类在认识世界和改造世界的过程中，⼀⽅⾯要采⽤各种各要⽅法获得客观事物的量值，这个任务称之为“测量” ;另⼀⽅⾯也要采⽤各种各样⽅法⽀配或约束某⼀客观事物的进程结果，这个任务称之为“控制” ;门捷列夫曾说过:“有测量才有科学” 。
测控技术与仪器的发展及特点分析
测控技术与仪器的发展及特点分析一、测控技术的发展历程随着科学技术的不断进步，测量和控制技术在各个领域中发挥着越来越重要的作用，成为推动社会进步和经济发展的重要力量。
测控技术是指利用各种仪器和设备进行数据采集、信号处理、控制和监测的技术手段。
它在工业生产、环境监测、航空航天、军事应用等领域中起着至关重要的作用。
在测控技术的发展历程中，可以分为以下几个阶段：1. 传统测控技术时期：在早期，测控技术主要依靠手工操作和简单的机械仪器进行数据采集和控制。
人们通过手工编制数据表格、绘制曲线图表等方式进行数据处理和分析。
这个时期的测控技术主要应用于工业生产领域，主要用于产品质量控制和生产过程监测。
2. 电子测控技术时期：20世纪初，随着电子技术的发展，出现了各种电子仪器和设备，如示波器、频率计、数字万用表等。
这些设备的出现使得数据采集和处理更加方便和准确，提高了测控技术的精度和效率。
电子测控技术开始逐渐应用于航空航天、军事和科研领域，推动了这些领域的快速发展。
3. 计算机测控技术时期：20世纪60年代，计算机技术的发展使得测控技术迈上了一个新的台阶。
计算机以其强大的数据处理和控制能力，使得测控技术的应用范围得到了大幅度扩展，同时也提高了测控系统的智能化和自动化水平。
计算机测控技术的出现为工业控制、环境监测、医疗诊断等领域带来了革命性的变化。
4. 智能化测控技术时期：近年来，随着人工智能、大数据和云计算等新技术的兴起，测控技术正朝着智能化、网络化和集成化方向发展。
通过引入先进的传感器、智能控制算法和互联网技术，实现了测控系统的智能化和自适应控制，为各行各业的发展注入了新的动力。
二、测控仪器的发展变化测控仪器是测控技术的核心载体，是实现测控功能的重要工具。
随着测控技术的不断发展，测控仪器也经历了从传统仪器到现代智能化仪器的演变。
1. 传统测控仪器时期：在早期，测控仪器主要是一些简单的机械测量仪器，如卡尺、千分尺、游标卡尺等。
计算机测控技术
1、异步串行通信接口通常指以下三类：RS-232(A、B、C)，20mA电流环和RS-422/RS485。
2、RS-232C：电气特性—采用负逻辑：-3v ~ -15v表示逻辑“1”，+3v ~ +15v表示逻辑“0”。
特征：由于RS-232C比较高电平输出，且正负输出，所以其驱动器需提供+10V以上的对称电源。
3、将TTL/CMOS信号直接连接：1米以内，最长不超过5米。
4、Page3（异步串行通信的直接连接、多机直接连接）。
5、MC1489是相应的4路RS-232C信号接收器，仅需5V供电。
6、MAX232A功能框图（P4图1.7）。
其功能是：将TTL的异步通信逻辑转换为RS-232C 逻辑电平。
（为什么要有转换部件?）7、上位机与多个串口设备通信时，每个串口必须使用1个独立的RS232C串口，可使用多串口卡，或多路串口接口芯片。
8、使用多串口卡连接多个串口设备的系统。
（P5图1.9）9、MAX488/490与RS422连线图（P6图1-10）。
为防止高频信号在连线中的反射影响通信质量，在接受端加接负载电阻式必要的。
10、总线方式的RS－422组网。
（P8图1-14）11、USB总线特点，以及其级联扩展。
（P17）12、长距离通信解决的问题以及解决方法（P18）。
13、长距离通信分为哪三种方法，各自的距离是多少？-用电流环实现隔离的长线通信，其距离见P18。
-使用RS-422/485的长线通信，通信距离可达1200米，更长的距离可通过中继器实现。
-使用光纤传输RS-422/485信号，通信距离可达20千米。
14、LED显示驱动方式，各自优缺点？1）静态显示：同时点亮，硬件较多，软件设计简单。
2）动态显示：轮流点亮，节省硬件，软件相对复杂，数码管较多，或为点阵显示屏时，常采用矩阵扫描方式。
15、LED为何要限流？由于LED的电流特性为近似的恒压器件，导通电流I在其导通阈值附近快速增大，所以必须加限流电阻控制电流值。
《计算机测控技术》课件
航天航空
利用计算机测控技术，可以实时监测和控制飞 行器的参数，确保飞行安全和任务顺利完成。
计算机测控系统的构成和工作原理
构成
工作原理
计算机测控系统由传感器、数据 采集卡、计算机和执行器等组成， 通过软硬件的协同工作实现测量 和控制功能。
控制器接收传感器采集的数据， 经过处理和分析后，输出控制信 号给执行器，实现对被控对象的 控制。
3 智能农业
利用计算机测控技术，实现农田的自动化浇灌和监测，提高农作物的产量和质量。
总结与展望
总结
计算机测控技术是一种结合计算机科学和测量控制 技术的应用技术，广泛应用于各个领域，提高了测 量和控制的准确性和效率。
展望
随着科技的不断发展，计算机测控技术将继续创新， 实现更高水平的测量和控制，为人类的生活和工作 带来更多便利。
计算机测控技术的应用领域
工业自动化
计算机测控技术广泛应用于工业自动化领域， 用于监测和控制工业术，可以实时监测环境参数 如温度、湿度、气压等，用于环境保护和资源 管理。
医学仪器
计算机测控技术在医学仪器中的应用使得医学 诊断和治疗更加准确和可靠，提高了医疗水平。
3
未来
未来计算机测控技术将更加智能化和自动化，结合人工智能和大数据分析等技术， 实现更高水平的测量和控制。
案例分析：计算机测控技术在实际项 目中的应用
1 智能家居
计算机测控技术与物联网技术结合，实现智能家居的自动化控制，提高生活品质。
2 智能交通
通过计算机测控技术，实现交通信号灯的智能控制，优化交通流量和减少交通拥堵。
数据处理
数据处理是计算机测控系统的核 心环节，包括数据采集、数据转 换、数据存储和数据分析等。
计算机测控技术专业方向介绍
目录计算机测控技术专业方向介绍 (1)嵌入式系统专业方向介绍 (3)网络与软件技术专业方向介绍 (6)计算机测控技术专业方向介绍一、计算机测控技术的基本概述计算机测控是集检测、控制与仪器仪表制造为一体，以嵌入式系统、信息处理与电子技术为主，软硬件兼顾的技术，主要研究系统的数学模型、传感器与测试系统、信号调理、图像处理技术、微弱信号检测技术、数字控制系统、计算机测控系统、现场总线技术与基于Internet的远程测控系统等。
二、培养目标培养在测量与控制、仪器与系统的设计制造、电气工程、自动化、信息技术、电子与计算机技术应用等领域能够从事工程设计、科学研究、技术开发、经济管理等方面的综合型高级工程技术人才。
学生在校期间能系统地掌握机、电、计算机结合的现代测控技术和试验研究技术，并具有测控技术、嵌入式仪器与系统的设计和开发能力。
从事检测技术、智能仪器设计、过程控制仪表及装置、嵌入式系统原理及应用、计算机测控技术、智能控制理论、现场总线技术的研究与工程设计。
三、主要课程设置数字逻辑、汇编语言、计算机组成原理、微机原理与接口技术、计算机软件基础、自动控制理论、计算机测量技术、智能仪器设计、智能传感器系统、自动化仪表与系统、单片机原理及应用、嵌入式系统等专业方向课程。
四、毕业生主要从事的工作领域毕业生主要从事计算机测控仪器、计算机控制与自动化系统、智能传感系统、测控系统的智能化技术、嵌入式系统、电磁量与非电量的测试技术、多传感器信息融合与信息处理技术等设计与研究工作。
五、计算机学院计算机技术系情况介绍2．教授介绍：王振友：教授硕导；赵磊：教授硕导；陈平：教授硕导李业德：教授硕导；张景元：教授硕导4．硬件设施：六、计算机测控技术——同学们明智的选择计算机测控技术应用到现在已经相当广泛了。
不仅仅用在工业上，同时，实现工业自动化的设备也需要测量，扩展到我们的航天航空、船舶、通信系统等等所有行业和领域，都离不开计算机测控技术，这些计算机测控技术的应用特点都是具有高可靠性的、在恶劣环境中的应用。
计算机测控技术
一、填空题 (96分)1、现场总线的核心为（______）。
现场总线通讯协议模型为（______），分为（______）、（______）、（______）、（______）四层。
学生答案：总线协议##协议模型##物理层##数据链路层##应用层##应用层2、计算机系统的硬件组成有（______）、（______）、（______）、（______）、（______）五部分。
学生答案：控制对象（生产过程）##执行器##测量变送环节##输入/输出通道##数字调节器3、数据采集系统中常用的数字滤波有:（______）、（______）、（______）、（______）、（______）。
学生答案：中值滤波##算术平均值滤波##限幅滤波##限速滤波##一阶滞后滤波4、开关量输出信号驱动电路的构成方式有:（______）、（______）、（______）、（______）。
学生答案：大/中/小功率晶体管##可控硅##达林阵列驱动器##固态继电器5、开关量输入/输出通道由（______）、（______）、（______）三部分组成。
学生答案：接口逻辑##输入缓冲器和输出锁存器##I/O电气接口6、计算机控制系统控制过程的主要步骤有（______）、（______）、（______）三部分组成。
学生答案：实时数据处理##实时控制决策##实时控制及输出7、数据采集系统的三种工作方式为（______）、（______）和（______）。
学生答案：查询法##中断法##DMA法8、现场总线协议应用层又分为（______）、（______）两个子层。
FF总线中现场访问子层的三种虚拟关系为:（______）、（______）、（______）。
学生答案：现场总线访问子层##现场总线报文子层##发布者/接收者##客户/服务器##报告分发9、构成干扰的三个要素:（______）、（______）、（______）。
学生答案：干扰源##传输途径##干扰对象DCS的结构是一个分布式系统，从整体逻辑结构上讲，是一个分支树结构。
测控技术的发展与趋势
测控技术的发展与趋势测控技术的发展趋势测控技术是一门以电路和计算机为基础的新技术。
21世纪的测量和控制将是一个发达的系统概念。
信息交流与共享的主题也是测控系统的发展方向。
因此，通过建立网络来形成和使用测控系统已成为现代测控技术的发展趋势。
1.现代测控技术现状20世纪70年代以来，测量技术不断进步，出现了很多智能仪表，这些仪表在微电子的基础上，与计算机相结合，使得基于仪表的测量技术渐渐演变，成为一门包含机械、电子、计算机的独立的学科。
2、测控技术的发展在追求仪表智能化的同时，现代测控技术也在不断提高其稳定性、可靠性和适应性。
相应地，随着技术的发展，大量高新技术科研成果被应用于测控技术领域，测控技术的技术指标和功能不断提高。
作为代表，测控仪器单元的小型化、智能化越来越明显。
测控技术的两个方面，一个是测一个是控。
“测”是依靠传感器和信号传输电路，即测控电路；“控”则是依靠现代计算机的计算处理能力，根据数据得出相应结果，通过反馈等方式控制整个系统。
计算机已成为测控技术的支柱。
因此，网络技术自然成为测控技术满足实际需求的关键支撑。
然而，不可否认的是，测控电路仍然是测控技术发展的基础和另一个重要的发展方向。
3.测控技术发展趋势现代科学技术的融入不但使现代测控技术在各方面得到广泛应用，而且加快了现代测控技术的发展，形成了现代测控技术朝微型化、集成化、远程化、网络化、虚拟化等方向发展。
同时，现代测控技术是一门实践性非常强的技术，既包括硬件、软件的设计，又包括系统的集成，随着其在国防、工业、农业等领域应用的深度和广度的扩大，它将为提高生产效率、改进技术水平做出巨大的贡献。
新型传感器技术、现代测控总线技术、虚拟仪器技术、远程测控技术、测控系统集成技术等，都是这门涉及广泛的学科的发展趋势和方向。
新型传感器技术正朝着小型化、数字化、集成化、智能化、网络化、光纤传感器和生物传感器方向发展。
传感器是信息时代的三大支柱之一，目前新的智能化传感器层出不穷，微处理器和网络与传感器的融合技术快速发展，新型传感器在测量仪器仪表、测控系统中的应用日益广泛和深入，可以说，新型传感器技术的发展对现代测控技术的发展起到了很好的推动作用,新型传感器技术是现代测控技术的一个重要组成部分。
工业测控计算机网络技术基础
工业测控计算机网络技术基础工业测控计算机网络技术是指将计算机网络应用于工业领域，通过互联网技术实现对工业系统的监测、控制、数据采集和分析。
本文将从计算机网络的基础知识入手，介绍工业测控计算机网络技术的基础知识、应用场景及未来发展趋势。
计算机网络基础计算机网络是指连接着一组计算机和其他设备的各种通信设施和通信协议，以便它们可以相互交换数据和共享设备和信息的系统。
计算机网络可以分为局域网、城域网、广域网等不同范围的网络。
OSI 七层模型OSI（Open System Interconnection）是一个基于分层设计的通信协议标准，在计算机网络的发展史中起到了极为重要的作用。
OSI 共分为七层，分别是：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
•物理层：在物理层上进行数据传输，主要定义传输介质、接口形式、传输速率等。
•数据链路层：主要提供可靠的数据传输，保证数据的有序交付，并提供流量控制等功能。
•网络层：通过路由选择将数据从源主机传输到目的主机，实现主机之间的通信。
•传输层：负责上层应用程序的端到端通信，提供可靠的协议和不可靠的协议两种通信方式。
•会话层：负责在数据传输的两个节点之间建立和管理通信会话以及数据交换。
•表示层：通过编码和解码实现应用层所需的数据格式转换，确保正确传输业务数据。
•应用层：为应用程序提供服务，该层是用户接口的最高层，常用协议有 HTTP、FTP、SMTP、DNS 等。
TCP/IP 协议TCP/IP 是一个基于分层设计的协议族，是互联网及局域网通信的必备协议之一。
•TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）：负责保证数据的可靠传输，具备重连和拥塞控制等机制。
•IP（Internet Protocol，互联网协议）：负责网络层的数据传输和路由选择。
•HTTP（HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议）：是一个用于传输超文本的应用层协议。
计算机测控系统概述课件
测 控 非电量 对 象
传感器
输入信号 调理器
执行机构
输出信号 调理器
计算机测控系统概述课件
计算机
显示器
电厂生产车间
计算机测控系统概述课件
计算机集中监控室
计算机测控系统概述课件
计算机测控系统概述课件
计算机测控系统概述课件
计算机测控系统概述课件
计算机测控系统概述课件
计算机测控系统概述课件
计算机测控系统硬件各部分功能描述
测控系统的演变
计算机测控系统概述课件
1、传统测控时代
被测参数
显示仪表
传统检测系统
计算机测控系统概述课件
被测控参数 执行机构
显示器
传统手动控制系统
计算机测控系统概述课件
2、电气测控时代
被
测
参
传感器
数
调理电路 模块
显示仪表
传感器检测系统
计算机测控系统概述课件
被
测
控 参
传感器
数
调理电路 模块
执行机构
计算机测控系统概述课件
1、被测控对象及其参数
1）环境特征； 2）参数类型； 3）测控要求
被
测 控 参
传感器
调理电路 模块
输入通道
数
计
算
机
执行机构
控制电路 模块
输出通道
计算机测控系统概述课件
2、传感器
1）选型；2）信号；3）量程；4）精度；5）环境
被
测 控 参
传感器
调理电路 模块
输入通道
数
计算机Fra bibliotek执行机构
计算机测控系统概述课件
实时系统
❖ 实时系统是对外来事件在限定时间内能 做出反应的系统。
测控技术简介
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智能测控的含义
近年来，人们发现一些现代信息处理技术，如模式识 别、聚类分析、信息融合等也从不同角度模仿了人类 对处理信息的思维和行为，并将它们引入到智能测控 系统中，取得很好的结果。计算机在处理大量数据、 图像信息、符号逻辑、模糊信息、知识和经验等方面， 具有强大的功能，是实现智能测控最有力的、不可缺 少的工具。因此，智能测控系统可以认为是自动控制、 人工智能(专家系统、模糊逻辑、神经网络)、现代信息 处理(模式识别、聚类分析、信息融合)以及计算机等多 门学科的集合和交叉。
测控专业概论——谢维成
8
凤凰卫视关于中国导弹击毁卫 星的报道
测控专业的角度如何实现
计算机技术，软件技术 传感器技术 测控系统实时性，实时性的保障
测控专业概论——谢维成
9
测控系统的典型结构框图
测控系统中计算机根据给定输入信号、反馈信 号与系统的数学模型进行信号处理，实现控制 策略，通过执行机构控制被控对象，达到预期 的控制目标。
测控专业概论——谢维成
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其他虚拟仪器开发平台
目前 LabVIEW 已经成为虚拟仪器开发的主流 平台 , 其图形化的编程方式已经被广为接 受。 但是 , 部分科研人员已经对 C 语言、 VisualC++ 和 Visual Basic 等高级语言相当熟 悉 , 并且已经开发了大量用于测量的原代码。 为了使这部分用户也可以快速、高效地开发虚 拟仪 器程序 , 美国 NI 公司又开发了 Measurement Studio 。
测控专业概论——谢维成
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测控专业概论——谢维成
6
测控专业概论——谢维成
7
计算机测控系统的概念
测就是测量和感知，也就是要获得目标 对象的信息，控就是控制，是根据目标 对象的现象判断目标对象是否符合预期 控制目标，并采取相应措施。测和控只 是某一时间段就可以完成的行为，而根 据测量结果判断目标状态是否符合要求 则需要控制算法的判断参与，这一作出 决定的过程可以由人工或控制系统来完 成，测、控、以及控制算法就构成一个 测控系统。
大学专业介绍-测控技术与仪器专业(计算机测控技术方向)
测控技术与仪器专业（计算机测控技术方向）
培养目标：本专业注重综合素质的培养，学习工业过程测量与自动控制系统中信息获取及智能控制方面的基本理论、专业知识、实验技能和创新实践课程，培养能从事工业检测与控制领域内的计算机辅助测试、计算机智能控制系统的设计、应用开发以及运行管理等工作的高素质、应用型工程技术人才。
主要课程：电路、模拟电子技术、数字电子技术、自动控制原理、微机原理及应用、单片机原理与接口技术、传感器技术及应用、数字图像处理、信号处理与分析、测控电路设计、光电检测技术、计算机网络、面向对象程序设计、数控技术、误差理论与数据处理、现场总线、嵌入式系统、机电传动控制、计量技术和虚拟测试技术等。
就业方向：能在先进制造业和服务业以及企事业单位、科研院所，从事测量与控制领域内的智能检测仪器与系统的设计，电子产品的软件、硬件研发，测
试计量、品质检验和运行管理等方面的工作。
计算机测控技术知识点
第一章计算机控制系统概述1. 什么是计算机控制系统? 其工作原理是怎样的？2. 画图说明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？3. 计算机控制系统的软件起什么作用？4. 计算机控制系统中的实时性、在线方式和离线方式的含义是什么？实时、在线方式和离线方式的含义是什么?5. 计算机控制系统的典型形式有哪些?各有什么优缺点?6. 计算机控制装置可以分成哪几种类型?7. 简述计算机控制系统的发展概况。
8. 讨论计算机控制系统的发展趋势。
1.画图说明模拟量输出通道的功能、各组成部分及其作用。
2.D/A转换器的性能指标有哪些？3.用8位DAC芯片组成双极性电压输出电路，输出电压范围为-5V--+5V，求对应下列偏移量的输出电压：（1）80H；（2）01H；（3）7FH；（4）40H；（5）FFH；（6）FEH4.请分别画出D/A转换器的单极性和双极性电压输出电路，并分别推导出输出电压与输入数字量之间的关系式5.试用DAC0832芯片设计一个能够输出频率为50Hz的方波电路和程序。
6.DAC0832与CPU有哪几种连接方式？他们在硬件接口及软件程序设计上有何不同？7.为什么高于8位的D/A转换器与8位危机接口连接时必须采用双缓冲方式？这种双缓冲方式与DAC0832的双缓冲方式在接口上有什么不同？8.试用8255A与DAC1210设计一个12位的D/A转换接口电路，并编写出程序（8255A的地址为8000H～8003H）1.画图说明模拟量输出通道的功能、各组成部分及其作用。
2.请分别画出一路有源I/V 变换电路和一路无源I/V 变换电路图，并分别说明各元器件的作用。
3.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。
4.采样有几种方法？采样周期越小越好吗？为什么？5.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？6.简述逐次逼近式、双积分式和电压/频率式的A/D转换原理。
计算机测控技术与系统第5章 计算机测控系统的软件技术
（2）避免使用容易混淆的字符，尤其是和助记符相近的字 符尽量避免使用。
（3）程序模块不宜过大，以方便于系统调试。尽量做到每 一功能对应一个功能模块，在系统调试时可分模块调试软件和 硬件。
（4）程序模块尽量通用，这样程序的可移植性强。 （5）重视程序的易读性，尽量多加注释语句，这样的程序 易读性好可维护性强，同时给后续程序编制带来方便。
（2）实时性。实时性是工业生产过程的主要特性之一。测 控系统要求软件应具有较强的实时性。
（3）多任务性。现代测控软件所面临的应用对象是较复杂 的多任务系统，有效地控制和管理测控系统是工控软件主要的 研究内容之一。
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（4）功能多样性。测控软件具有很强的数据采集与控制功 能，不仅支持各种传统的模拟量、数字量的输入和输出，而且 支持各类现场总线协议的智能传感器和仪表以及各种虚拟仪器， 能够完成实时数据库、历史数据库、参数分析处理、数据挖掘、 测控过程仿真、配方设计、系统运行优化和故障诊断等内容。
（5）智能化。测控软件智能化既为测控软件提供了智能决 策，又为管理软件提供了有价值的数据。智能化是计算机工业 的发展趋势。
（6）人机界面更加友好化。人机界面包括设计和应用两个 方面，有丰富的画面和报表形式，操作指导信息丰富。友好的 人机界面方便操作使用。
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（7）网络化集成化。测控软件系统建立在实时数据库和关 系数据库之上，其基本内容是分布式数据库系统，网络技术的 引入增强系统的可靠性，实现系统管控一体化。
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1. 应用程序设计的步骤与方法
计算机测控技术与系统第1章计算机测控系统概述课件
图1.9 分布式控制系统结构图
在分布式控制系统中，按地区把微处理机安装在测量装 置与控制执行机构附近，将控制功能尽可能分散，管理功能 相对集中。这种分散化的控制方式能改善控制的可靠性。
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5.现场总线控制系统（FCS）
图1.10 现场总线控制系统结构图
从控制的角度看，FCS具有两个显著特点：（1）信号传输实 现了全数字化。（2）实现了控制的彻底分散。
A／D转换及采样程序 数字滤波程序
线性化处理程序
巡回检测程序
数据采集程序 越限报警程序
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数据管理程序
事故预告程序 画面显示程序
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1.4计算机测控系统的发展趋势
1.数字化 数字化主要是指计算机技术的应用，特别是单片机
的高速发展，为测控系统的数字化提供了强有力的手 段，从传感器到远程终端设备很多都实现了数字化控 制。 2.智能化
1.1 测控系统的基本概念
1.现代测量技术
测量是采用各种方法获得反映客观事物或对象的运动属性 的各种数据。
根据系统中被测量信号类型的不同，可以分为模拟式和数 字式测量系统。
图1.1 模拟式测量系统
图1.2 数字测量系统
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2.现代控制技术
由经典控制系统可知，控制系统可以分为开环控制和闭环 控制。开环控制是指控制装置与被控对象之间只有顺向作用 而没有反向联系的控制过程，不具备自动修正的能力。
4.虚拟化 虚拟仪器是随着计算机技术和现代测量技术的发展
而产生的一种新型虚拟化技术，代表着当今测控技术 发展方向。
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《计算机测控技术》综合复习资料
一.填空题
1.计算机控制系统的工作过程包括：数据采集、、。
2.相对于传统模拟控制系统，计算机控制系统是使用替代传统控制系统中的。
3.传感器的作用是；
4.过程通道是计算机控制系统的重要组成部分，根据信号的方向和形式，过程通道可分为、、、四种类型。
5.数字控制器相对于模拟控制器的优点是。
6.计算机只能接受和输出信号。
7.相对于传统模拟控制系统，计算机控制系统是使用替代传统控制系统中的。
二.简答题
1.计算机控制系统相对于模拟控制系统的优点有哪些？
2.请叙述模拟量输入通道的组成及各部分的作用
3.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？
4.逐次逼近式模数转换器的工作原理？
5.简述数字滤波与硬件滤波相比有哪些优点。
三.计算题
1.某流量测量仪表的量程为10～100m3/min，在某一时刻计算机采样（8位）并经数字滤波后的数字量为(D3)H，设仪表量程为线性的，则此时的流量值为多少？
2. 某压力测量系统，其测量范围为100~1000mm水柱，经压力变送器输出电压为0~5V，再经8位A/D进行转换，当某时刻计算机得到的A/D转换后的数字量为9BH时，其测量的压力值是多少（设压力变送器为线性的）？
3.某热处理炉温度测量仪表的量程为200～1000C，在某一时刻计算机采样（8位）并经数字滤波后的数字量为(CD)H，设仪表量程为线性的，则此时的温度值为多少？
四.论述题
1.请结合本单位生产实际，阐述有哪些工作任务可以通过开发计算机控制系统来实现自动
化？
2.请结合单位生产实际，阐述计算机控制系统在生产中的应用
3.请结合单位实际，阐述计算机控制系统在安全领域的应用。
4. 请介绍您单位的计算机控制系统，包括功能、硬件组成和软件；如果您单位还没有，请根据您的观察，写出您认为单位可以开发的计算机控制系统
《计算机测控技术》综合复习资料参考答案
一.填空题
1. 控制决策控制输出
2.数字计算机模拟调节器
3.将其他信号转换成易检测、易传输、易处理的电流或者电压信号。
4.模拟量输入通道模拟量输出通道字量输入通道数字量输出通道
5.一机多用、可靠性高、控制算法灵活
6.数字
7. 数字计算机模拟调节器
二、简答题
1.答：(1)计算机控制系统是模拟和数字的混合系统。
(2)在计算机控制系统中，控制规律是由计算机通过程序实现的（数字控制器），修改一个控制规律，只需修改程序，因此具有很大的灵活性和适应性。
(3)计算机控制系统能够实现模拟电路不能实现的复杂控制规律。
(4)计算机控制系统并不是连续控制的，而是离散控制的。
(5)一个数字控制器经常可以采用分时控制的方式，同时控制多个回路。
(6)采用计算机控制，如分级计算机控制、集散控制系统、计算机网络等，便
于实现控制与管理一体化，使工业企业的自动化程度进一步提高。
2.答：（1）传感器：将其他信号转换成易检测、易传输、易处理的电流或者电压信号。
（2）量程放大器：放大由传感器传出的微弱的电信号。
（3）低通滤波器：过滤掉高频信号
（4）多路开关：控制信号传输
（P123页）
（5）采样保持电路：采样，保持
（6）A/D转换器：将模拟量转换成数字量
3.答：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。
4.答：转换开始前先将所有寄存器清零。
开始转换以后，时钟脉冲首先将寄存器最高位置成1，使输出数字为100…0。
这个数码被数模转换器转换成相应的模拟
电压，送到比较器中与进行比较。
若＞，说明数字过大了，故将最高位
的1清除；若＜，说明数字还不够大，应将最高位的1保留。
然后，再按同样的方式将次高位置成1，并且经过比较以后确定这个1是否应该保留。
这样逐位比较下去，一直到最低位为止。
比较完毕后，寄存器中的状态就是所要求的数字量输出。
5.答：精度高；灵活性强，只要改变程序参数即可改变滤波器的性能；时分两用，一台计算机可同时处理多路信号；处理功能强，可处理几赫兹频率的信号；可靠性强，不受周围环境温度的影响等。
三、计算题
1. 解：A9转换为十进制数为10x16+9=169，则流量值为10+(100-10)x169/(28-1)=69.6m3/min
2.解:9BH转换为十进制为9x16+11=155，则转换为电压值为5x155/(28-1)=
3.04V，转换为压力值为100+3.04x（1000-100）/5=647mm水柱3. 解：(CD)H转换为十进制数12x16+13=205，则所求温度为200+（1000-200）x205/(28-1)=843
四、论述题
1.答：结合实际回答即可。
如计算机控制系统在制药生产管理领域中的应用：空气的洁净度控制、温度的控制、湿度的控制、压差的控制；计算机控制系统在机械加工领域的应用：自动化数控车床、铣床加工零件的控制。
2.答：结合实际，可从以下角度说明：对工业生产过程进行计算机控制是提高产品质量、降低成本、减少环境污染的必由之路，计算机控制系统已成为生产设备及过程控制等重要的组成部分，它代替人的思维成为工业设备及工艺过程控制、
产品质量控制的指挥和监督中心。
3.安全是生产活动的重要保证，计算机测控技术在安全领域有重要的应用，特别是在安全监控领域，计算机测控系统可对灾害过程进行监测，为管理者、决策者提供技术支持，并进行实时处置，避免灾害影响的扩大。
言之成理即可(可参考P214-230)。
4.结合本单位所使用的计算机控制系统，阐述其所能完成的功能和产生的效果，并结合所学知识，指出组成系统的各部分硬件和软件及其功能。
或指出本单位可实现计算机控制的环节等，如制药生产管理中空气的洁净度控制、温度的控制、湿度的控制、压差的控制；机械加工的自动化数控车床、铣床加工零件的控制等，阐述其功能和基本组成。