计算机控制系统复习笔记

选择填空：

1 计算机控制系统由工业控制计算机主体（包括硬件、软件与网络结构）及其输入输出通道和被控对象（工业生产对象（被控对象、工业自动化仪表））。两大部分组成。自动控制系统的基本功能是信号的传递、处理和比较，分为开环控制系统和闭环控制系统两种。

2 计算机控制系统的分类：数据采集系统（DAS）、直接数字控制系统（DDC）、监督控制系统（SCC）、集散控制系统（DCS）、现场总线控制系统（FCS）、工业过程计算机集成制造系统（流程CIMS）、网络控制系统（NCS）。

1内部总线：（1）STD总线（2）PCI总线：（3）PC104总线

2 外部总线: IEEE-488总线

3无论是RS-232还是RS-485，均可采用串行异步收发数据格式。

连接握手：是指发送者在发送一个数据块之前使用一个特定的握手信号来引起接收者的注意，表明要发送数据，接收者则通过握手信号回应发送者，说明它已经做好了接收数据的准备。连接握手可以通过软件，也可以通过硬件来实现。

确认：接收者为表明数据已经收到而向发送者回复信息的过程。

差错检验：数据通信中的接收者可以通过差错检验来判断所接收的数据是否正确。冗余数据校验、奇偶校验、校验和、循环冗余校验等都是串行通信中常用的差错检验方法。

4 【区分】MODBUS的两种传输方式

MODBUS协议是应用于PLC或其他控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器之间、控制器通过网络（如以太网）和其他设备之间可以实现串行通信。

控制器能设置为两种传输模式（ASCII或RTU）中的任何一种在标准的MODBUS网络通信。用户选择想要的模式，包括串口通信参数（波特率、校验方式等），在配置每个控制器的时候，在一个MODBUS网络上的所有设备都必须选择相同的传输模式和串口参数。

RTU模式如图2-15所示。

消息中每个字节包含两个4bit十六进制字符。优点是：在相同的波特率下，比ASCII传输更多的数据。

5 LED显示器的驱动方式：静态驱动和时分割驱动；LED显示器的扫描方式：动态和静态。

6 采样定理：由采样信号完全无失真地恢复原信号的条件是采样速度要满足：

,其中：，为采样角速度；T为采样周期；为原信号频谱中最高角频率；为的各种信号分量中最小的时间常数。

7 模拟开关

（1）CD4051为单端8通道低价格模拟开关，引脚如图4-10所示。

（2）CD4052：低成本差动4通道模拟开关，引脚如图4-12所示，真值表如表4-3所示。

其中X、Y分别为X组和Y组的公共端。

（3）32通道模拟量输入电路设计实例:8 模拟量输入通道

转换器工作原理：

量化：是用有限字长的一组数码和二进制数码去整量化或逼近时间离散幅值连续的采样信号。

对n位字长的A/D转换器，若满度（满量程）输入的模拟量值表示为FSR，则量化单位q由下式确定q=FSR/。假设满度输入电压为5V，现用12位的A/D转换器进行转换，有：q=5V/ =5V/4096≈

1.22mV

显然，对同一个FSR的值，A/D转换器的位数越多，q所代表的量值就越小。

编码：（1）单极性编码

最常用的单极性编码形式是二进制数码。在这种编码中，数字量是用加权和来表示的：

式中是0或是1取决于相应数位的值是0或是1；表示相应数位的权值。

（2）双极性编码：常用的双极性编码有三种形式，它们是：

①符号-数值码②偏移二进制码③补码表示法

A/D转换器的技术指标

1．分辨率

分辨率越高，转换时对输入模拟信号变化的反应就越灵敏。分辨率通常用数字量的位数来表示，如8位、10位、12位、16位等。分辨率为8位，表示它可以对满量程的1/2n=1/256的增量作出反映。

所以，n位二进制数最低位具有的权值就是它的分辨率。

分辨率满量程，n为A/D转换器的位数。

2．量程：量程即所能转换的电压范围，如2.5V、5V和10V。

3．精度：有绝对精度和相对精度两种表示方法。

4．转换时间：逐次逼近式单片A/D转换器转换时间的典型值为1.0~200μs。

5．电源灵敏度：当电源电压变化时，将使A/D转换器的输出发生变化。这种变化的实际作用相当于A/D转换器输入量的变化，从而产生误差。通常A/D转换器对电源变化的灵敏度用相当于同样变化的模拟输入值的百分数来表示。例如，电源灵敏度为0.05%/%ΔUs时，其含义是电源电压变化为电源电压Us的1%时，相当于引入0.05%的模拟输入值的变化。

6．对基准电源的要求：基准电源的精度将对整个系统的精度产生影响，故选片时应考虑是否要外加精密参考电源等。

9模拟量输出通道

组成：

两种基本结构形式：一个通道设置一片D/A转换器，多个通道共用一片D/A转换器

技术指标：

1．分辨率：含义与A/D转换器相同。

2．稳定时间：指D/A转换器中代码有满度值的变化时，其输出达到稳定（一般稳定到与±1/2最低位值相当的模拟量范围内）所需的时间。一般为几十毫秒到几微秒。

3．输出电平：不同型号的D/A转换器的输出电平相差较大，一般为5~10V，也有一些高压输出型的为24~30V。还有一些电流输出型，低的为20mA，高的可达3A。

4．输入编码：如二进制、BCD码、双极性时的符号-数值码、补码、偏移二进制码等。必要时可在D/A 转换前用计算机进行代码转换。

10 电流/电压转换：变送器的输出信号为电流信号时，要转化成可被单片机系统处理的电压信号用。

11 干扰的类型按其产生的原因、噪声传导模式和噪声波形的性质的不同进行划分。

1．按干扰产生的原因分类：（1）放电干扰（2）高频振荡干扰（3）浪涌干扰

2．按干扰传导模式分类：串模干扰、共模干扰。