计算机控制技术复习资料

第一章

1）简述计算机控制系统与常规仪表控制系统的基本结构及主要异同点。

基本结构：

相同点：1、结构基本相同，功能相同。

2、计算机控制系统是在常规仪表控制系统演变而来。

不同点：1、计算机控制系统能够实现复杂的控制规律，从而达到较高的控制质量。

2、由于计算机具有分时操作的功能，所以计算机控制系统具有群控的功能。

3、由于计算机的软件有恢复功能，所以计算机控制系统灵活性强。

4、由于计算机控制系统有有效的抗干扰，抗噪声，所以可靠性高。

5、由于计算机有监控，报警，自诊断功能，所以计算机控制系统的可维护性强。

2）分析说明图1-3计算机控制系统的硬件组成及其作用。

1.主机

组成：中央处理器（CPU）和存储器(RAM和ROM)组成。

作用：根据输入通道送来的被控对象的状态参数，进行信息处理、分析、计算，作出控制决策，通过输出通道发出控制命令。

2.常规外部设备

外部设备按功能可分成三类：输入设备、输出设备和外存储器。

输入设备有键盘、光电输入机、扫描仪等，用来输入程序、数据和操作命令。 输出设备有打印机、绘图机、显示器等，用来把各种信息和数据提供给操作者。

外存储器有磁盘装置、磁带装置、光驱装置，兼有输入、输出两种功能，用来存储系统程序和数据。

3.过程输入/输出通道

过程输入通道又分为模拟量输入通道和数字量输入通道两种；过程输出通道又分为模拟量输出通道和数字量输出通道两种。

作用：主机和被控对象实现信息传送与交换的通道。 4.操作台

操作台是操作员与计算机控制系统之间进行联系的纽带，可以完成向计算机输入程序、修改数据、显示参数以及发出各种操作命令等功能。 5.通信设备

在不同地理位置、不同功能的计算机之间通过通信设备连接成网络，以进行信息交换。

第二章

1）课本14页的图2-2 以4 位 D/A 转换器为例说明其工作原理

假设D3、D2、D1、D0全为1，则BS3、BS2、BS1、

BS0全部与“1”端相连。根据电流定律，有：

由于开关 BS3 ~ BS0 的状态是受要转换的二进制数 D3、D2、D1、D0 控制的，并不一定全是“1”。因此，可以得到通式：

+

A -数字量输入

T U O V 基准

电压

关

开换切位R R 2R 2R 2R 2R 2R

V b

f R 1S B 2

S B 3S B 0S B 1D R--2R 电阻网络 图 3-2 D/A 转换器原理框图R 2D 3D 0

D 运算放大器3I 1I 0

I 2I 10101010I OUT I Rfb

结论：可见，输出电压除了与输入的二进制数有关，还与运算放大器的反馈电阻Rfb以及基准电压VREF有关。

2）D/A转换器的性能指标有哪些？

答：分辨率、转换精度、偏移量误差、线性误差、稳定时间。

3）结合图2-5分析说明由DAC8032组成的单缓冲接口电路的工作过程，编写完成一次D/A 转换的接口程序。（课本第19页）

4）结合图2-6分析说明由DAC1210组成的接口电路的工作过程，编写完成一次D/A转换的接口程序。（课本第20页）

首先将被转换数的高8位传给8位输入寄存器DI11～DI4，再将低4位传给4位输入寄存器DI3～DI0，然后再打开DAC寄存器，把12 位数据送到12位D /A转换器去转换。当输出指令执行完后，DAC寄存器又自动处于锁存状态以保持数模转换的输出不变。设12位被转换数的高8位存放在DA TA单元中,低4位存放在DATA+1单元中。

转换程序：DAC：MOV DX，0381H

MOV AL，[DATA]

OUT DX，AL ；送高8位数据

DEC DX

MOV AL，[DATA+1]

OUT DX，AL ；送低4位数据

MOV DX，0384H

OUT DX，AL ；完成12位数据转换

5）双极性输出方式：如何得出公式2-3。（课本第21页）

A1 和A2 为运算放大器，A点为虚地，故可得：

解上述方程可得双极性输出表达式：

图中运放A2 的作用是将运放A1 的单向输出变为双向输出。当输入数字量小于80 H即128时，输出模拟电压为负；当输入数字量大于80 H即128时，输出模拟电压为正。其它n 位D/A转换器的输出电路与DAC0832 相同，计算表达式中只要把28-1改为2n-1即可。

第三章

1）画图说明模拟量输入通道的功能、各组成部分及其作用。（课本第29页）要会画出这个图

功能：模拟量输入通道的任务是把被控对象的过程参数如温度、压力、流量、液位、重量等模拟量信号转换成计算机可以接受的数字量信号。

各组成部分及其作用：

传感变送器：将现场物理量转变成电量

信号调理：对可能引入的各种干扰采取相应的技术措施保证A/D转换的精度；过滤，放大；

光电隔离

多路模拟开关：多路选择，提高工作效率

前置放大器：将模拟输入信号放大至A/D转换围

采样保持器：保证A/D转换精度

A/D转换器：将输入的模拟信号转换成数字信号

接口逻辑电路：进行地址译码，产生片选信号和写信号

2）设计可变增益放大器（画出此图）

3）简述逐位逼近式、双积分式、电压/频率式的A/D转换原理。（重点掌握双积分式）1．逐位逼近式A/D转换原理:从高位到低位逐位试探比较，好像用天平称物体，从重到轻逐级增减砝码进行试探。

2．双积分式:将输入电压变换成与其平均值成正比的时间间隔，再把此时间间隔转换成数字量，属于间接转换。

①Vin对电容C在规定的时间T进行正向充电，

②在控制开关的作用下，将其切换到与Vin极性相反的基准电源上，C放电，同时启动计数器。

③当比较器判定电容C放电完毕后停止计数，同时发出转换结束信号。

3.电压/频率式:Ｖ/F转换电路把输入的模拟电压转换成与模拟电压成正比的脉冲信号。

4）分析说明图3-19的8路12位A/D转换模版的工作原理。

该模版采集数据的过程如下：

1.通道选择：将模拟量输入通道号写入8255A的端口C低4位（PC3-PC0），可以依次选通8路通道；

2.采样保持控制：把AD574A的信号通过反相器连到LF398的信号采样保持端，当AD574A