微型计算机控制专业技术课程答案

《微型计算机控制技术》复习题纲

1.1 计算机控制系统的结构。

1.2 计算机控制系统的典型形式有哪些? 各有什么优缺点? （P5）

1.3 实时、在线方式和离线方式的含义是什么?

2.1 采用74LS244和74LS273，设计与PC总线等工业控制机的数字量(开关量) 输入输出接口，要求:

画出接口电路原理图，并采用8086汇编语言编写数字量输入输出程序。

2.2 用8位A／D转换器ADC0809与PC总线等工业控制机接口，设计模拟输入通道以及数据采集程序流程图。

2.3 采样信号有何特点? 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采样保持器? 为什么?

2.4 什么是串模干扰和共模干扰? 如何抑制?

2.5 计算机控制系统中地线有哪几种?

2.6 什么是波反射? 如何消除波反射?

3.1 插补计算程序流程：

(1) 直线插补程序；

(2) 圆弧插补程序。

3.2 给出一段直线或圆弧。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。

3.3 三相步进电机的工作方式。

3.4 利用8255A设计x轴步进电机和y轴步进电机的控制电路，要求：

(1) 画出接口电路原理图；

(2) 分别列出x轴和y轴步进电机在三相单三拍、三相双三拍或三相六拍工作方式下的输出字表。

4.1 数字控制器的连续化设计步骤。（P103）

4.2 PID控制器的三个参数对系统性能的影响。

4.3 数字控制器的离散化设计步骤是什么?

4.4 最少拍无纹波控制器的设计。

4.5 模糊推理的计算。

6.1 测量数据预处理技术包括哪些？(185~190)

7.1 什么是现场总线?有哪几种典型的现场总线?

7.2 分布式控制系统的设计原则是什么？DCS系统分为哪几层？各层实现哪些功能？

第一章（绪论）作业

1.1 什么是计算机控制系统？它由哪几部分组成？

答：计算机控制系统就是利用计算机来实现生产过程控制的系统。、

计算机控制系统由工业控制机和生产过程两个大部分组成。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、电气开关装置。计算机控制系统的组成框图见书本第2页（图1.2）。

1.2 计算机控制系统的典型形式有哪些？各有什么优缺点？

答：

（1）操作指导控制系统

优点：结构简单，控制灵活，安全。

缺点：由人工操作，速度受到限制，不能控制多个对象。

（2）直接数字控制系统（DDS）

优点：实时性好，可靠性高，适应性强。

（3）监督控制系统（SCC）

优点：生产过程始终处于最优工况。

（4）分散控制系统（DCS）

优点：分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。

（5）现场总线控制系统（FCS）

优点：与DCS相比，降低了成本，提高了可靠性。国际标准统一后，可实现真正的开放式互联系统结构。

1.4 工业控制机由哪几部分组成？各部分的重要作用是什么？工业控制机的特点是什么？

答：工业控制机主要由以下几部分组成：

1、硬件组成：

（1）主机板：进行必要的数值计算，逻辑判断，数据处理。

（2）内部总线：内部各部分进行信息传递的公共通道，是一组信号线的集合。

（3）外部总线：与其他计算机和智能设备进行信息传送的公共通道。

（4）人--机接口

（5）系统支持功能：监控定时器、电源掉电检测、保护重要数据的后台存储器体、实时日历时钟、磁盘系统、通信接口、输入输出通道。

2、软件组成：

（1）系统软件：实时多任务操作系统、引导程序、调度执行程序。

（2）支持软件：汇编语言、高级语言、编译程序、编辑程序、调试程序、诊断程序。

（3）应用软件：过程输入程序、过程控制程序、过程输出程序、人—机接口出程序。

工业控制机的特点如下：

（1）可靠性高和克维修性好

（2）环境适应性强

（3）控制的实时性好

（4）晚含的输入输出通道

（5）丰富的软件

（6）适当的计算精度和运算速度

第二章（输入输出接口与过程通道）作业

2.1 什么是接口、接口技术和过程通道？

答：接口是计算机与外设交换信息的桥梁，包括输入接口和输出接口。

接口技术是研究计算机与外部设备之间如何交换信息的技术。

过程通道是计算机与生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道。

2.2 采用74LS244和74LS273与PC总线工业控制机接口，设计8路数字量（开关量）输

入接口和8路数字量输出接口。请画出接口电路原理图，并分别编写数字量输入与输出程序。

答：电路原理图见书本第19页（图2.1和图2.2）。

数字量输入程序（设片选端口地址为port ）：

MOV DX ，port

IN AL , DX

数字量输出程序：

MOV AL , DATA

MOV DX , port

OUT DX ，AL

2.5 请分别画出一个有源I/V 变换电路和一个无源I/V 变换电路图。并分别说明各个器件的作用。

答：有源变换电路见书本上第32页（图2.19）：

同相放大器电路把电阻1R 上的输入电压变成标准的输出电压（放大倍数为43

1R A R =+

）； 极性电容C 能起到滤波作用，防止高频的干扰； 5R 为平衡电容。

无源变换电路见书本上第31页（图2.18）：

极性电容C 起滤波的作用；

二极管D 起限幅保护作用（当输出电压大于5V 时

，D 导通减少流过2R 的电流从而降低2R 上的电压，保证输出不超过5V ）；

2.6 什么是采样过程？量化，孔径时间？

答：采样过程：按一定的时间间隔T ，把时间上连续和幅值上也连续的模拟信号转变成在时刻0，T ，2T ，、、、、、、kT 的一连串脉冲输出信号的过程称为采样过程。

量化：采用一组数码来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换为数字信号。

孔径时间：在模拟输入通道中，A/D 转换器将模拟信号转换成数字量总需要一定的时间，完成一次A/D 转换所需要的时间称为孔径时间。

2.7 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？

答：为了提高模拟量输入信号的频率范围，以适应某些随时间变化较快的信号的要求，可以采用带有保持器电路的采样器。当被测信号变化很慢时，若A/D 转换器时间足够短，可以不加采样保持器。

2.8 一个8位A/D 转换器，孔径时间为100s μ。如果要求转换误差在A/D 转换精度（0.4%）内，求允许转换的正弦波模拟信号的最大频率是多少？

解：

620.4 6.42*100*10*10Z f H s

π-=

=