zhongdian于海生---微型计算机控制技术课后习题答案要点

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。

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1.1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。

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1.2所示。

图1.2操作指导控制系统原理框图

(2)直接数字控制系统(DDC系统)：DDC(Direct 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1.3所示。

图1.3 DDC系统原理框图

(3)计算机监督控制系统(SCC系统)：SCC(Supervisory 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1.4所示。

图1.4 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。

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。

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。

(1)I/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。

(4)A/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)。

9.A/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。

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IN0

LOOP： 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。

(1)D/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。

(2)V/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。

U

o

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D(S) （2）正确地选择采样周期T （3）将D(S)离散化为D(Z) （4）求出与D(S)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

()s

T s T s D 2111++=

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D(Z)。 双线形变换法：把1

1

2+-?

=

z z T s 代入，则 ()()()()2

21121

1

1222221

1211121T T z T T T T-z T T z z T T z z T T |

z D z D z z T s -++++=+-?

++-?+=

=+-?= 前向差分法：把T z-z 1

=

代入，则 ()()22112

1

211111

111T T z T T T z T T

z T T z T s

T s T |

s D z D T

z s -+-+=-+-+=

++==-=

后向差分法：把Tz

z s 1-=

代入，则

()()22112

1

211111

111T T z T T T z T Tz

z T Tz z T s

T s T |

s D z D Tz

z s -+-+=-+-+=

++==-=

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)：

T k e k e dt de j e T edt k

j t

)1()()

(0

--≈≈∑?=

于是有：

)]}

1()([)()({)(0

--++

=∑=k e k e T T j e T T

k e K k u k

j d

i

p

u(k)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u(k)不仅与本次偏差有关，还与过去历次采样偏差有关，使得u(k)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。

)]}2()1(2)([)()]1()({[)(-+--++

--=?k e k e k e T T k e T T

k e k e K k u d i p

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

()s .s D 1701+=

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=0.2s 。

()()()s

.s

.s E s U s D 085011701++=

=

则()()()()s SE .s E s SU .s U 1700850+=+

()()()()t de .t e t du .t u 1700850+=+∴

()()()()()()T

k e k e .k e T k u k u .k u 117

01085

0--+=--+∴ 把T=0.2S 代入得

()()()()15354142504251k-e .k e .k u .k u .-=-- 位置型

()()()()12982.014561.21579.3-+--=k u k e k e k u 增量型

()()()()()()17018.014561.21579.31----=--=?k u k e k e k u k u k u

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

9.数字控制器直接设计步骤是什么？ 计算机控制系统框图如图4—1所示。

图4—1计算机控制系统框图

由广义对象的脉冲传递函数可得闭环脉冲传递函数，可求得控制器的脉冲传递函数D(z)。 数字控制器的直接设计步骤如下：

(1)根据控制系统的性质指标要求和其它约束条件，确定所需的闭环脉冲传递函数Φ(z)。 (2)求广义对象的脉冲传递函数G(z)。 (3)求取数字控制器的脉冲传递函数D(z)。 (4)根据D(z)求取控制算法的递推计算公式。

10.被控对象的传递函数为

()2

1s

s G c = 采样周期T=1s ，采用零阶保持器，针对单位速度输入函数，设计： (1)最少拍控制器()z D ；

(2)画出采样瞬间数字控制器的输出和系统的输出曲线。 (1)最少拍控制器

可以写出系统的广义对象的脉冲传递函数

()()

(

)(

)

211-1232z 12z 1z T 1111----+=??????-=???

? ???-=s e s s e z G Ts -Ts c Z Ζ

将T=1S 代入，有

()(

)(

)

2

1

1-1z 12z 1z ---+=

z G c

由于输入r(t)=t ，则

()()

2

11-e z z G -=

()()()()(

)2

111

1--+=

-=z z z G z G z G z D e e

(2)系统闭环脉冲传递函数

()212-z z z Φ-=-

则当输入为单位速度信号时，系统输出序列Z 变换为

()()()(

)

()

???+++=--==-------4322

11

2

1

4Tz 3Tz 2Tz 12z Tz z

z

z Φz R z Y

y(0)=0,y(1)=0,y(2)=2T,y(3)=3T,…

14.与PID 控制和直接数字控制相比，模糊控制具有哪些优点？ 与PID 控制和直接数字控制相比，模糊控制的优点：

（1）模糊控制可以应用于具有非线性动力学特征的复杂系统。 （2）模糊控制不用建立对象精确的数学模型。 （3）模糊控制系统的鲁棒性好。

（4）模糊控制是以人的控制经验作为控制的知识模型，以模糊集合、模糊语言变量以及模糊逻辑推理作为控制算法。

第五章 微型计算机控制系统的应用软件设计

习题及参考答案

1.简述应用软件的设计步骤。

图5—1给出了应用软件设计的流程图，它描述了应用软件设计的基本任务和设计过程。

54

图5—1 应用软件设计流程图

（2）程序设计

（3）手编程序

（4）差错

（5）测试

（6）文件编制

（7）维护和再设计

第六章微型计算机控制系统的抗干扰技术

习题及参考答案

1.干扰的作用途径是什么？

无论是内部干扰还是外部干扰，都是从以下几个途径作用于系统的。

(1) 传导耦合

(2) 静电耦合

(3) 电磁耦合

(4) 公共阻抗耦合

3.数字滤波与模拟滤波相比有什么特点？

数字滤波克服了模拟滤波器的不足，它与模拟滤波器相比，有以下几个优点：

(1)数字滤波是用程序实现的，不需要增加硬设备，所以可靠性高，稳定性好；

(2)数字滤波可以对频率很低(如0.01Hz)的信号实现滤波，克服了模拟滤波器的缺陷；

(3)数字滤波器可根据信号的不同，采用不同的滤波方法或滤波参数，具有灵活、方便、功能强的特点。

4.常用的数字滤波方法有几种？它们各自有什么特点？

常用的数字滤波方法有7种。

（1）程序判断滤波法：是根据生产经验，确定出相邻两次采样信号之间可能出现得最大偏差。

（2）中值滤波法：它对于去掉偶然因素引起的波动或采样器不稳定而造成的误差所引起的脉动干扰比较有效。

（3）算术平均值滤波法：它适用于一般的具有随机干扰信号的滤波。它特别适合于信号本身在某一数值范围附近作上下波动的情况。

（4）加权平均值滤波：可以提高滤波效果

（5）滑动平均值滤波法：采样时间短，可以提高检测速度

（6）惯性滤波法：适用于慢速随机变量的滤波

（7）复合数字滤波：比单纯的平均值滤波的效果要好

5.算术平均值滤波、加权平均值滤波以及滑动平均滤波三者的区别是什么？

算术平均值法适用于对压力、流量等周期脉动信号的平滑，这种信号的特点是往往在某一数值范围附近作上、下波动，有一个平均值。这种算法对信号的平滑程度取决于平均次数N，当N较大时平滑度高，但灵敏度低；当N较小时，平滑度低，但灵敏度高，应该视具体情况选取N值。对于一般流量，通常取N=12；若为压力，则取N=4。

在算术平均滤波中，N次采样值在结果中所占的比重是均等的，即每次采样值具有相同的加权因子1/N。但有时为了提高滤波效果，往往对不同时刻的采样值赋以不同的加权因子。这种方法称为加权平均滤波法，也称滑动平均或加权递推平均。其算法为

其中。

n-

1

加权因子选取可视具体情况决定，一般采样值愈靠后，赋予的比重越大，这样可增加新的采样值在平均值中的比例，系统对正常变化的灵敏性也可提高，当然对干扰的灵敏性也稍大了些。滑动平均值滤波法，依次存放N次采样值，每采进一个新数据，就将最早采集的那个数据丢掉，然后求包含新值在内的N个数据的算术平均值或加权平均值。

7.微机常用的直流稳压电源由哪些部分组成？各部分的作用是什么？

微机常用的直流稳压电源如图6—1所示。该电源采用了双隔离、双滤波和双稳压措施，具有较强的抗干扰能力，可用于一般工业控制场合。

图6—1 抗干扰直流稳压电源示意图

（1）隔离变压器

隔离变压器的作用有两个：其一是防止浪涌电压和尖峰电压直接窜入而损坏系统；其二是利用其屏蔽层阻止高频干扰信号窜入。

（2）低通滤波器

各种干扰信号一般都有很强的高频分量，低通滤波器是有效的抗干扰器件，它允许工频50Hz电源通过，而滤掉高次谐波，从而改善供电质量。

（3）交流稳压器

交流稳压器的作用是保证供电的稳定性，防止电源电压波动对系统的影响。

（4）电源变压器

电源变压器是为直流稳压电源提供必要的电压而设置的。为了增加系统的抗干扰能力，电源变压器做成双屏蔽形式。

（5）直流稳压系统

直流稳压系统包括整流器、滤波器、直流稳压器和高频滤波器等几部分，常用的直流稳压电路如图6—2所示。

图6—2 直流稳压系统电路图

一般直流稳压电源用的整流器多为单相桥式整流，直流侧常采用电容滤波。图中C1为平滑滤波电容，常选用几百～几千μF的电解电容，用以减轻整流桥输出电压的脉动。C2为高频滤波电容，常选用0.01～0.1μF的瓷片电容，用于抑制浪涌的尖峰。作为直流稳压器件，现在常用的就是三端稳压器78XX 和79XX系列芯片，这类稳压器结构简单，使用方便，负载稳定度为15mV，具有过电流和输出短路保护，可用于一般微机系统。三端稳压电源的输出端常接两个电容C3和C4，C3主要起负载匹配作用，常选用几十～几百μF的电解电容；C4中抗高频干扰电容，常选取0.01～0.1μF的瓷片电容。

14、所谓硬件看门狗（即Watchdog），就是一个能发出“”信号的计数器或电路。

15、提高系统可靠性的方法有排错设计和容错设计。排错设计并不能将干扰完全解决。而容错就是允许系统发生故障，借助冗余技术使其自动抵消，在故障存在的情况下也能使系统正常运行。

16、容错主要依靠冗余设计来实现，它以增加资源的办法换取可靠性。由于资源的不同，冗余技术分为硬件冗余、软件冗余、时间冗余和信息冗余。

13、对于不同的控制对象，系统设计方案和具体的技术指标有所不同，但系统设计的原则是一致的，这就是：系统的可靠性高、操作性能好、实时性强、通用性好、经济效益高。

14、第四代DCS的体系结构主要分为4层结构：现场控制级、过程控制级、过程管理级和经营管理级。

18、第四代DCS的最主要标志是两个“I”开头的单词：Information (信息)和Integration（集成）。

19、DCS的设计思想是：集中管理、分散控制；组成特点是：纵向分层、横向分散的大型综合控制系统。

20、DCS中通常采用总线型、环型、星型三种网络结构。

21、常用的DCS的通讯控制方式分为令牌广播式、问询式和存储转发式3种。

1、画出常规控制系统和微机控制系统的结构图，并简述两者之间的区别。（8分）

2、简述数据采集系统、直接数字控制系统、监督控制系统、分散型控制系统的区别，并给出各系统的结构图。（10分）

3、画出模拟量输入/输出通道的结构图，并简述其作用。（8分）

模拟量输入通道将反映生产过程或设备工况的模拟信号（如温度、压力、流量、速度、液位等）转换为数字信号送给微机；模拟量输出通道则把微机输出的数字控制信号转换为模拟信号（电压或电流）作用于执行机构，实现对生产过程或设备的控制。

4、数字控制器的连续化设计方法的步骤。

利用连续化设计方法设计数字控制器的过程如下：

（1）求出模拟控制器的传递函数D(s)。

（2）选择合适的采样周期。

（3）将D(s)离散化，求出数字控制器的脉冲传递函数D(z)。

（4）检验系统的闭环特性是否满足系统设计要求。

求出广义被控对象的脉冲传递函数G(z)，把D(z)连入系统，对系统进行仿真实验，检查系统设计是否满足要求。如果不满足要求，就修改参数或重新设计。

（5）将D(z)变为差分方程或状态空间表达式形式，并编制计算机程序实现。

（6）用混合仿真的方法检查系统的设计与程序编制是否正确。

（7）用计算机对系统进行控制，将硬件和软件结合起来，进行现场调试。

5、数字控制器的离散化设计方法的步骤。

利用离散化设计方法设计数字控制器一般可按以下步骤进行：

1）已知被控对象的传递函数Gc(s)，可以求出广义对象的脉冲传递函数G(z)。

2）根据系统的性能指标要求和其它约束条件，确定系统的闭环脉冲传递函数Φ(z)。

3）根据式（3-34）解析求出数字控制器的脉冲传递函数D(z)。

4）验证D(z)能否满足系统的性能指标要求，如果不满足，进行修正。

5）根据验证合格的D(z)，求出对应的差分方程，编写程序实现。

6）与硬件连接，进行系统调试。

6、写出位置式PID控制算法和增量式PID控制算法的算式，比较两者的区别。

7、对于三种典型的输入信号，确定最少拍数字控制器设计的闭环脉冲传递函数及误差序列。

8、简述硬件看门狗电路的工作过程和工作原理。

如图4-19所示。其工作过程是：P1作为看门狗的“喂狗”信号定时给出一脉冲，设其脉冲间隔为△t ＜tw＜2△t，当程序正常运行时，每隔△t输出一脉冲触发，使P2为低电平，若程序一旦出现异常，不能在tw时间内送出一“喂狗”脉冲，则产生一正脉冲，使微型微机控制系统复位，使其能重新正常运

行。

9、完成一个智能式脱水控制系统设计（系统基本组成为样品袋、支架和多个脱水缸等。其中样品袋专门用于装入待脱水样品；支架具有上升、下降及旋转功能，主要用于支撑样品袋使其能达到处于不同位置的脱水缸处进行脱水；脱水缸中装有不同的脱水剂，用于实现对待脱水样品进行脱水的某个工艺。设计内容包括系统方案确定、系统的构成、系统的硬件设计、控制策略的设计、系统的软件设计

）。

10、完成一个浓度—流量控制器的设计（4个水泵抽取原料水与阀门控制的药物分别送入反应池，在反应池中进行混合，大约1小时反应完毕；此时，检测其混合液浓度是否达到要求，并根据此结果进行相应调节。可根据原料水的加入速度控制其药水的投加速度，使反应池中混合液的浓度保持在预设值，且要求其稳态误差为2.5%。设计内容包括系统方案确定、系统的构成、系统的硬件设计、控制策略的设计、系统的软件设计）

微机控制技术习题解答112 (1)

第一章 第二章 三、练习题 28. 设12位D/A转换器DAC1210与8031接口电路连接，如图示： (1).说明电路控制原理 (2).设数据存放在DABUFF为首地址的连续两个存储单元，试编写一完成D/A转换的程序。 答：DAC1210是12位的D/A转换器，单片机的数据线接DAC1210的高八位DI4—DI11，数据线的P0.4到P0.7接DAC1210的数据线的低4位DI0---DI3.DAC1210连线接成双缓冲形式。 地址码写高8位数据时译码器Y2有效，则B1/B2=1,写高8位数据，地址是1400H 写低4位数据时译码器Y3有效，则B1/B2=0,写低4位数据，地址是1C00H 将12位数据同时送到12位DA转换电路，译码器Y4有效，地址是2400H 解答（2） MOV R0,#DABUFF ;DABUFF是内存的首地址 MOV A,@R0 ；首地址存放高8位数据 INC R0 MOV DPTR,#1400H MOVX @DPTR,A ；送高8位数据 MOV A,@R0 取低4位数据（高4位是有效数据，低4位为0） MOV DPTR,#1C00H； MOVX @DPTR,A 送低4位数据 MOV DPTR,#2400H MOVX @DPTR,A 打开第二级缓冲，将数据送到DA转换电路。

29.试用DAC0832芯片设计一个能够输出频率为50HZ的脉冲波电路及程序。 1.数据线:单片机（AT89C51)的P0.0-P0.7连接DAC0832的D0-D7 2.地址线:单片机的A8(P2.0) 接CS 片选信号,地址是0FEFFH. 3.控制线:单片机写信号接WR1. 单缓冲控制形式. 2：输出NN个方波的程序。 START: MOV DPTR,#0FEFFH MOV A,#0 MOV R2，#NN

计算机控制技术复习大作业及答案

2014年上学期《计算机控制技术》复习大作业及参考答案========================================================== 一、选择题（共20题） 1.由于计算机只能接收数字量，所以在模拟量输入时需经（ A ）转换。 A．A/D转换器B．双向可控硅 C．D/A转换器D．光电隔离器 2.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（ D ）器件完成控制量的切换工作。 A．锁存器锁存B．多路开关 C．A/D转换器转换D．反多路开关 3.某控制系统中，希望快速采样，保持器的保持电容CH应取值（ A ）。 A．比较小B．比较大C．取零值D．取负值 4. 在LED显示系统中，若采用共阳极显示器，则将段选模型送至（ B ）。 A．阳极B．阴极 C．阴极或阳极D．先送阴极再送阳极 5. 电机控制意味着对其转向和转速的控制，微型机控制系统的作法是通过（B ）实现的。 A．改变定子的通电方向和通电占空比 B．改变转子的通电方向和通电占空比 C．改变定子的通电电压幅值 D．改变转子的通电电压幅值 6.计算机监督系统（SCC）中，SCC计算机的作用是（B） A．接收测量值和管理命令并提供给DDC计算机 B．按照一定的数学模型计算给定植并提供给DDC计算机 C．当DDC计算机出现故障时，SCC计算机也无法工作 D．SCC计算机与控制无关 7. 键盘锁定技术可以通过（C）实现。 A．设置标志位 B．控制键值锁存器的选通信号 C．A和B都行 D．定时读键值 8. RS-232-C串行总线电气特性规定逻辑“1”的电平是（C）。 A．0．3 伏以下B．0．7伏以上 C．-3伏以下D．+3伏以上 9. 在工业过程控制系统中采集的数据常搀杂有干扰信号，（D）提高信/躁比。 A．只能通过模拟滤波电路 B.只能通过数字滤波程序 C.可以通过数字滤波程序/模拟滤波电路 D.可以通过数字滤波程序和模拟滤波电路 10．步进电机常被用于准确定位系统，在下列说法中错误的是（B ）。 A．步进电机可以直接接受数字量 B．步进电机可以直接接受模拟量 C．步进电机可实现转角和直线定位 D．步进电机可实现顺时针、逆时针转动

微机原理与接口课程设计基于8086微处理器和8255A芯片的汽车信号灯微机控制系统的设计与实现

课程设计 题目汽车信号灯 目录 一、设计目的 (2) 二、系统硬件设计 (3) 三、系统软件设计 (9) 四、系统调试及结果 (15) 五、总结和体会 (16)

六、参考文献 (16) 一、设计目的 通过所学知识和现代计算机技术来模拟模拟汽车信号灯控制系统，把所学的理论的知识用到现实实践中去，加强了对理论知识的理解和记忆。展示了计算机技术在汽车行业的应用。 设计出汽车信号灯微机控制系统。汽车信号灯的作用是大家所熟知的，汽车通过显示不同的信号灯来告诉前后左右的行车者本汽车正在进行的操作，本控制系统采用8086微处理器作为处理器和可编程的8255A芯片来模拟汽车信号灯控制系统。通过在实验箱上分别按K1，K2，K3和K4键来显示汽车左转、右转，前进和后退等状态。左/右转弯开关K1,K2闭合时，对应的仪表板左/右转弯指示灯、左/右转弯头灯和左/右转弯尾灯闪烁；紧急开关闭合时，所有仪表板左右转

弯灯、左右转弯头灯和左右转弯尾灯闪烁；当用户按K3时,也即踩刹车时，刹车开关闭合，刹车灯（左右红色尾灯）亮;停靠时(合上停靠开关)，即按K4键时,所有的灯闪烁。所需执行的操作由相应的开关状态反映，所需控制的信号灯有仪表板左/右转弯灯、暂停灯、照明远灯和照明近灯共五类类灯. 二、系统硬件设计 1.硬件连接图：利用8088驱动8255 8253来连接外 部电路。 2.器件选择： CPU(8088) 1个发光二极管 5个 74ALS373 2个电阻 5个 74ALS245 1个 74LS00 5个 8255 1个控制开关 5个 8253 1个 3、8088,8255,8253功能及说明 8088的引脚包括20根地址线,16根数据线及控制线,状态线,时钟,电源和地线等,大致可分五大类.

微机控制技术第四章部分习题答案

微机控制技术第四章部分习题 答案 标准化文件发布号：（9312-EUATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-

9、已知被控对象的传递函数为) 11.0(10)(+=s s s G c 采样周期s T 1=，采用零阶保持器。要求： （1）针对单位速度输入信号设计最少拍无纹波系统的D(z)，并计算输出响应 )(k y 、控 制信号)(k u 和误差)(k e 序列，画出它们对时间变化的波形。 （2）针对单位阶跃输入信号设计最少拍有纹波系统)(z D ，并计算)(k y 、 )(k u 、)(k e 序列，画出它们对时间变化的波形。 【解】（1）首先求取广义对象的脉冲传递函数 ) 1)(1()111.01(9)1111)1(10)(1(101110)1()11.0(10)1()11.0(11)(110111110121112121----------------+=-+----=??????++--=??????+-=??????+?-=z e z z z z e z z z z s s s Z z s s Z z s s e Z z G Ts 由)(z G 的表达式和)(s G c 知，满足无纹波设计的必要条件， 且q j j w v q d ≤=====且,1,1,1,2,0 故有2 1=+-==+=q j v n d w m 对单位速度输入信号，选择 )1()1()()1()1()(1)(111211111----=-+-=-?? ????-=Φ-=Φ∏z f z z F z z a z z q j v i i e ))(111.01()()1()(2221211211---=--++=??????-=Φ∏z f z f z z F z b z z w i i d )1()1())(111.01(1)(1111212221211-----+-=++-=Φ-z f z z f z f z z 即：?????-=+-=--=-22112122112111111.0)111.0(212f f f f f f f ，故有?????-===990.0890.1110.022 2111f f f )111.01()1()(121--+-=Φz z z e

计算机控制技术课后习题答案

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

微机控制技术实验报告

《微机控制技术》课程设计报告 课题：最少拍控制算法研究专业班级：自动化1401 姓名： 学号： 指导老师：朱琳琳 2017年5月21日

目录 1. 实验目的 (3) 2. 控制任务及要求 (3) 3. 控制算法理论分析 (3) 4. 硬件设计 (5) 5. 软件设计 (5) 无纹波 (5) 有纹波 (7) 6. 结果分析 (9) 7. 课程设计体会 (10)

1.实验目的 本次课程设计的目的是让同学们掌握微型计算机控制系统设计的一般步骤，掌握系统总体控制方案的设计方法、控制算法的设计、硬件设计的方法。学习并熟悉最少拍控制器的设计和算法；研究最少拍控制系统输出采样点间纹波的形成；熟悉最少拍无纹波控制系统控制器的设计和实现方法。复习单片机及其他控制器在实际生活中的应用，进一步加深对专业知识的认识和理解，使自己的设计水平、对所学知识的应用能力以及分析问题解决问题的能力得到全面提高。 2.控制任务及要求 1.设计并实现具有一个积分环节的二阶系统的最少拍有纹波控制和无纹波控制。 对象特性G （s ）＝ 采用零阶保持器H 0（s ），采样周期T ＝,试设计单位阶跃，单位速度输入时的有限拍调节器。 2.用Protel 、Altium Designer 等软件绘制原理图。 3.分别编写有纹波控制的算法程序和无纹波控制的算法程序。 4.绘制最少拍有纹波、无纹波控制时系统输出响应曲线，并分析。 3.控制算法理论分析 在离散控制系统中，通常把一个采样周期称作一拍。最少拍系统，也称为最小调整时间系统或最快响应系统。它是指系统对应于典型的输入具有最快的响应速度，被控量能经过最少采样周期达到设定值，且稳态误差为定值。显然，这样对系统的闭环脉冲传递函数)(z φ提出了较为苛刻的要求，即其极点应位于Z 平面的坐标原点处。 1最少拍控制算法 计算机控制系统的方框图为： 图7-1 最少拍计算机控制原理方框图 根据上述方框图可知，有限拍系统的闭环脉冲传递函数为： ) ()(1)()()()()(z HG z D z HG z D z R z C z +==φ (1) )(1)()(11)()()(1z z HG z D z R z E z e φφ-=+== (2) 由(1) 、(2)解得：

计算机控制技术(第二版)课后习题答案(王建华主编)

计算机控制技术课后习题答案 第一章绪论 1.计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：P2 (1)实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入 (2)实时决策：对采集到的被控量进行分析和处理，并按预定的控制规律，决定将 要采取的控制策略。 (3)实时控制：根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。 2 .计算机控制系统是由哪几部分组成？画出方块图并说明各部分的作用。P3 答：（1）计算机控制系统是由工业控制机、过程输入输出设备和生产过程三部组成。 （2）方块图如下图1.1所示： 图1.1 计算机控制系统的组成框图 作用：①工业控制机软件由系统软件、支持软件和应用软件组成。其中系统软件 包括操作系统、引导程序、调度执行程序，它是支持软件及各种应用软件的最基 础的运行平台；支持软件用于开发应用软件；应用软件是控制和管理程序； ②过程输入输出设备是计算机与生产过程之间信息传递的纽带和桥梁。 ③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。 3. 计算机控制系统的实时性、在线方式、与离线方式的含义是什么？为什么在计 算机控制系统中要考虑实时性？P2 (1)实时性是指工业控制计算机系统应该具有的能够在限定时间内对外来事件做 出反应的特性；在线方式是生产过程和计算机直接相连，并受计算机控制的方式；离线方式是生产过程不和计算机相连，并不受计算机控制，而是靠人进行联系并 作相应操作的方式。 (2)在计算机控制系统中要考虑实时性，因为根据工业生产过程出现的事件能够保 持多长的时间；该事件要求计算机在多长的时间以内必须作出反应，否则，将对

微机控制技术第四章部分习题答案

9、已知被控对象的传递函数为) 11.0(10)(+=s s s G c 采样周期s T 1=，采用零阶保持器。要求： （1）针对单位速度输入信号设计最少拍无纹波系统的D(z)，并计算输出响应)(k y 、控 制信号)(k u 和误差)(k e 序列，画出它们对时间变化的波形。 （2）针对单位阶跃输入信号设计最少拍有纹波系统)(z D ，并计算)(k y 、)(k u 、)(k e 序列，画出它们对时间变化的波形。 【解】（1）首先求取广义对象的脉冲传递函数 ) 1)(1()111.01(9)1111)1(10)(1(101110)1()11.0(10)1()11.0(11)(110111110121112121----------------+=-+----=??????++--=??????+-=??????+?-=z e z z z z e z z z z s s s Z z s s Z z s s e Z z G Ts 由)(z G 的表达式和)(s G c 知，满足无纹波设计的必要条件， 且q j j w v q d ≤=====且,1,1,1,2,0 故有2 1=+-==+=q j v n d w m 对单位速度输入信号，选择 )1()1()()1()1()(1)(111211111----=-+-=-?? ????-=Φ-=Φ∏z f z z F z z a z z q j v i i e ))(111.01()()1()(2221211211---=--++=??????-=Φ∏z f z f z z F z b z z w i i d )1()1())(111.01(1)(1111212221211-----+-=++-=Φ-z f z z f z f z z 即：?????-=+-=--=-22112122112111111.0)111.0(212f f f f f f f ，故有?????-===990.0890.1110.022 2111f f f )111.01()1()(121--+-=Φz z z e )990.0890.1)(111.01()(211----+=Φz z z z

微机控制技术的发展概况及趋势知识分享

微机控制技术的发展概况及趋势 微机控制技术是以微型计算机作为机电一体化的控制器，结合微型计算机的工作原理和接口设计，相应的控制硬件和软件以及它们的配合，实现对控制对象的控制的一门技术。它的发展离不开自动控制理论和计算机技术的发展，随着科学技术的发展，人们越来越多地用计算机来实现控制系统。 本文从计算机控制系统的发展历史，我国工业控制机及系统的发展应用，计算机控制系统的发展趋势，这几个方面来阐述微机控制技术的发展概况及相关趋势。 计算机控制系统在60年代引入控制领域当时计算机是控制调节器的设定点, 具体的控制则由电子调节器来执行, 这种系统称为计算机监控系统。在60 年代末期出现了用一台计算机直接控制一个机组或一个车间的控制系统,简称集中控制系统。这种控制系统即常说的直接数字控制(DDC)系统。计算机DDC 控制的基本思想是使用一台计算机代替若干个调节控制回路功能。这个控制系统由于只有一台计算机而且没有分层，所以非常有利于集中控制盒运算的集中处理，并且能得到很好的反映，并且，各个控制规律都可以直接实现。但是，如果生产过程复杂，则该系统的可靠性就很难保证了。系统的危险性过于集中, 一旦计算机发生故障, 整个系统就会停顿。[7] 70 年代随着电子技术的飞速发展,随着大规模集成电路的出现和发展, 集散控制系统（DCS）出现，之后在此基础上，随着生产发展的需要而产生了一种更新一代的控制系统，即分布式控制系统。典型的集散控制系统具有两层网络结构下层负责完成各种现场级的控制任务,上层负责完成各种管理、决策和协调任务。 90年代以来，随着各个学科的发展和交叉融合，随着现代大型工业生产自动化的不断兴起, 利用计算机网络作为控制工具的综合性控制系统，计算机集成系统（CIPS）应运而生。它紧密依赖于最新发展的计算机技术、网络通信技术和控制技术，并且终将成为未来控制系统的发展趋势。 我国工业控制发展的道路是比较曲折的，20世纪80年代末到90年代初，我国市场上大都是首先引进了成套设备，在引进成套设备的同时相继引进了各种工控系统，来填充国内在这方面的不足，90年代后，在我国一批科学家的带领下，我国逐渐有了自己设计的控制系统和装置，建立自己的实验室，生产出属于自己版权的产品，然后在原有技术的基础上进行二次开发和应用，从1997年开始，大陆本土的IPC厂商开始进入该市场，IPC也随之发展成了中国第二代主流工控机技术。[1] 目前国内的工控机供应渠道主要来源于中国台湾及内地的厂商，国外的产品（例如RADISYS、ROCKWELL、INTEL等）经过几年的市场拼杀后，由于成本高、价格高、服务难，现已完全退出国内市场。目前，国内的IT业研发、加工技术力量不断提升；各类芯片和各类器件、生产设备在国际市场基本可平等选购；软件资源的可移植性可节省大量的人力、物力。在这些有利条件下，国内一些厂商抓住机会快速崛起，利用本土综合竞争优势逐步将国外品牌挤出国内工控市场。某些企业以每年超过100%的资产增长速度，鼎立于国内的工控市场，而且

计算机控制技术与系统思考题与习题

《计算机控制技术与系统》课程 思考题与习题 第一章绪论 简述计算机控制技术发展史。 简述计算机控制系统的类型、结构和特点。 计算机控制与常规控制主要不同点在哪里 典型计算机控制系统有哪几部分组成，画出方框图。 什么叫做动态系统 对计算机控制系统的基本要求是什么 简述调节系统与跟踪系统（随动系统）的特点。 典型计算机集成制造系统（CIMS）有哪四个功能系统和两个支持系统 第二章过程通道 采样定理对于采样周期的选取有什么意义 写出采样过程的数学描述形式。 影响采样周期选择的因素主要有哪些 多路采样装置的主要作用是什么，常用采样器包括哪些 过程通道的采样周期T是否越小越好，为什么 A转换的工作方式主要有哪几种，简述其原理。 2.7A/D转换的工作方式主要有哪几种，简述其原理。 简述模入通道结构与各组成部分功能。 简述过程通道的类型和基本功能。 简述开关量通道的基本构成形式和主要作用。 简述开关量通道的抗干扰措施有哪些。 模出通道的类型主要有哪几种，各有什么特点 保持器在过程通道中的作用是什么，举例分析。 某热工过程有16点温度信号，变化范围: 150--850 C, 采用微机监测。

求解问题： 1、 若经A/D 转换后的数字量每个脉冲对应的实际温度小于等于 C , 则A/D 分辨率至少为多少才能保证该精度 2、写出A/D 转换后的数字量与被测点实际温度间关系式。 3、该处理方式零点迁移量为多少 第三章 理论基础 求下图示离散系统脉冲传递函数G(z) 已知采样系统如下图所示，求下图示离散系统脉冲传递函数G(z)和当闭环系统稳定时K 的取值范围。 分析下图所示采样系统，当采样周期T=1，开环增益K=5时的稳定性。 给定传递函数 1 10+s K ，试以10倍的转角频率为近似的截止频率m ω，求满足采样定理的采样频率s ω和采样周期T 。 证明离散系统脉冲响应的z 变换即为离散系统传递函数。 设离散系统结构如下图所示，图中D(z)为数字PID 调节器，其差分方程为 )]2()1(2)([)()]1()([)(-+--++--=k e k e k e K k e K k e k e K k u d i p

基于微机原理彩灯控制器的设计

课程设计任务书 学生姓名：专业班级：自动化1071 指导教师：工作单位： 题目:彩灯控制器设计 初始条件： 1．运用所学的微机原理知识； 2．微机原理和接口技术实验室的实验箱设备。 要求完成的主要任务: a)要求至少以三种方式控制LED灯的显示，序号依次为：0，1，2， 3，4，5，6，7（自然数列）；1，3，5，7（奇数列）；0，2，4， 6（偶数列）。然后又依次显示同上数列，不断循环； b)扩展功能：允许增加新自定义的LED灯的显示模式。 c)打开电源开关，自动清零，即通电后最先显示出自然数列的0， 再显示出1，然后按上述规律变化； d)每个数字的一次显示时间（从数码管显示之时起到消失之时止） 基本相等。 e)严格按照课程设计说明书要求撰写课程设计说明书。 时间安排： 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日

基于微机原理彩灯控制器的设计 摘要 电子课程设计是电子技术学习中非常重要的一个环节，是将理论知识和实践能力相统一的一个环节，是真正锻炼学生能力的一个环节。随着电子技术的发展，计算机在现代科学技术的发展中起着越来越重要的作用，多媒体技术、网络技术、智能信息处理技术、自动控制技术、数据挖掘与处理技术等都离不开计算机，而随者人们生活水平的提高，彩灯控制器等优点受到人们的欢迎，在很多场合得到了广泛的应用。当前，许多户外商业广告、公益广告、节日彩灯等大多采用循环灯控制形式。它们通过巧妙构思与创作，可以做到广告、彩灯等作品色彩鲜艳，富有创意，变化形式丰富，起着宣传和美化环境的作用，营造文明亮丽氛围。本课程设计是基于微机原理与接口技术的简单应用。通过硬件与软件的结合，用我们刚刚学过的汇编语言编写程序模拟分析了现代彩灯控制与管理问题的现状，结合彩灯的实际情况阐述了彩灯控制系统的工作原理，给出了一种简单实用的彩灯控制系统的硬件、软件电路设计方案。 2

微机控制技术第五章练习题答案

微机控制技术第五章练习题答案 第五章 5-1 选择题 1、6264 芯片是( B) (A ) EEPROM (B)RAM (C)FLASH ROM (D)EPROM 2、用 MCS-51 用串行扩展并行 I/O 口时，串行接口工作方式选择( A ) (A ) 方式0 ( B)方式1 ( C)方式2 ( D)方式3 3、使用 8255 可以扩展出的 I/O 口线是( B) (A) 16 根 (B) 24 根 (C) 22 根 (D) 32 根 4、当 8031 外出扩程序存储器 8KB 时，需使用 EPROM 2716 (C) (A) 2 片 (B) 3 片 (C) 4 片 (D) 5片 5、某种存储器芯片是 8KB*4/ 片，那么它的地址线根线是( C) (A) 11 根 (B) 12 根 (C) 13 根 (D) 14 根 6、MCS-51 外扩 ROM ，RAM 和 I/O 口时，它的数据总线是( A) (A) P0 ( B) P1 (C) P2 ( D) P3 7 、当使用快速外部设备时，最好使用的输入 / 输出方式是( C) (A )中断(B)条件传送(C) DMA ( D)无条件传送 8、MCS-51 的中断源全部编程为同级时，优先级最高的是( D) (A ) INT1 ( B) TI ( C)串行接口( D) INTO

9 、MCS-51 的并行 I/O 口信息有两种读取方法：一种是读引脚，还有一种是（ A） （A ）读锁存器具（B）读数据库（C）读A累加器具（D ）读CPU 10 、MCS-51 的并行 I/O 口读 -改-写操作，是针对该口的（ D） （A ）引脚（B）片选信号（C）地址线（D）内部锁存器 5-2 判断题 1、MCS-51 外扩 I/O 口与外 RAM 是统一编址的。（对） 2、使用 8751 且 EA=1 时，仍可外扩 64KB 的程序存储器。（错） 60KB 3、8155 的复位引脚可与 89C51 的复位引脚直接相连。（对） 4、片内 RAM 与外部设备统一编址时，需要专门的输入 / 输出指令。（错）统一编址的特点 正是无需专门的输入输出指令。 5、8031 片内有程序存储器和数据存储器。（错）无程序存储器 6、EPROM的地址线为11条时，能访问的存储空间有 4K。（错）2K. 7、8255A 内部有 3 个 8 位并行口 ,即 A 口， B 口， C 口。（对） 8、8155 芯片内具有 256B 的静态 RAM,2 个8位和 1 个6位的可编程并行 I/O 口， 1 个14 位定时期等常用部件及地址锁存器。（对） 9、在单片机应用系统中，外部设备与外部数据存储器传送数据时，使用MOV 指令。

微机控制技术(含答案)

一、填空：（每空１分，共３０分） １、计算机基本的五个组成部分是、、、和。 ２、工业控制计算机的各类有工业控制机、工业控制机和。 ３、计算机内，数的表示方法有数、数和数三种。 ４、单片机可以分为单片机和单片机两种机型。 ５、单片机在开发系统时，可以使用语言、语言和语言。 ６、ＭＣＳ－５１系列单片机中共有七种寻址方式，分别是寻址、寻址、寻址、寻址、寻址、寻址、寻址。 ７、在汇编语言中，分支语句是通过语句来实现的。 ８、循环语句是指按某种规律重复执行的程序语句。 ９、在执行完子程序，返回继续执行生程序前恢复其原有内容，这称为。 １０、一个完整的中断处理有中断、中断、中断和中断。 二、选择：（每题２分，共２０分） １、一个完整的计算机系统是由和软件两部分组成的。 Ａ主机Ｂ硬件Ｃ程序Ｄ外设 ２、计算机内部一律采用进制数存储数据。 Ａ十Ｂ八Ｃ二Ｄ十六 ３、伪指令是程序员发给汇编程序的指令，也称命令。 Ａ二进制Ｂ汇编Ｃ高级Ｄ人工命令 ４、顺序控制就是依次执行、无分支、无循环和调用。 Ａ从上到下Ｂ从下到上Ｃ从里到外Ｄ从外到里 ５、有条件跳转语句可以分为语句和多分支语句。 Ａ跳转语句Ｂ单分支语句Ｃ顺序语句Ｄ转移语句 ６、ＣＰＵ和外部通信有通信和串行通信。 Ａ并行Ｂ异步Ｃ同步Ｄ位传送 ７、总线按功能和规范分为总线、内总线和外总线。 Ａ数据Ｂ地址Ｃ片Ｄ控制 ８、地址总线的宽度为位。 Ａ８Ｂ４Ｃ３２Ｄ１６ ９、５１系列单片机内部４个双向的并行Ｉ/Ｏ端口，共根引脚。 Ａ３２Ｂ１６Ｃ８Ｄ６４ １０、两个字长的二进制位数是。 Ａ８Ｂ１６Ｃ３２Ｄ６４ 三、名词解释：（每题４分，共２０分） １、微处理器： ２、工业控制计算机（ＩＰＣ）：

计算机控制技术课后习题答案

第一章 1．计算机系统由哪些部分组成？并画出方框图。 解： 若将自动控制系统中控制器的功能用计算机或数字控制装置来实现，就构成了计算机控制系统，其基本框图如图1-1所示。因此，简单说来，计算机控制系统就是由各种各样的计算机参与控制的一类系统。 图1-1 计算机控制系统基本原理图 在计算机控制系统中，控制规律是用软件实现的，计算机执行预定的控制程序就能实现对被控参数的控制。控制器与执行机构之间是DA转换器，负责将数字信号转换成模拟信号；AD转换器则相反将传感器采集的模拟信号，转换成数字信号送给控制器。 2．计算机控制系统是怎样分类的？按功能和控制规律可分为几类？ 解： 计算机控制系统与其所控制的对象、采取的控制方法密切相关。因此，计算机控制系统的分类方法很多，可以按照系统的功能、控制规律或控制方式等进行分类。 按功能及结构分类：操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统、工业以太网控制系统、综合自动化系统。 按照控制规律分类：程序和顺序控制、比例积分微分控制(简称PID控制)、最少拍控制、复杂规律的控制、智能控制。 3．计算机控制系统的主要特点有哪些？ 解： 主要有以下特点： 1．数字模拟混合的系统。在连续控制系统中，各处的信号是连续模拟信号。而在计算机控制系统中，除仍有连续模拟信号外，还有离散信号、数字信号等多种信号。因此，计算机控制系统是模拟和数字的混合系统。 2．灵活方便、适应性强。一般的模拟控制系统中，控制规律是由硬件电路实现的，控制规律越复杂，所需要的模拟电路往往越多，如果要改变控制规律，一般就必须更改硬件电路。而在计算机控制系统中，控制规律是由软件实现的，计算机执行预定的控制程序就能实现对被控参数的控制，需要改变控制规律时，一般不对硬件电路作改动，只要改变控制程序就可以了。 3．可实现复杂控制规律。计算机具有丰富的指令系统和很强的逻辑判断功能，能够实现模拟电路不能实现的复杂控制规律。 4．离散控制。在连续控制系统中，给定值与反馈值的比较是连续进行的，控制器对产生的偏差也是连续调节的。而在计算机控制系统中，计算机每隔一定时间间隔，向A/D转换器发出启动转换信号，并对连续信号进行采样获得离散时间信号，经过计算机处理后，产生的控制时间信号通过D/A将离散信号转换成连续时间信号输出，作用于被控对象。因此，计算机控制系统并不是连续控制的，而是离散控制的。

7青岛理工大学期末考试《微机控制技术(专升本)复习题B及答案

《微机控制技术》复习题B 一、选择题 1. 防止抖动是能否正确读取键值的必要环节，实现方法是。 A．可以用硬件电路或软件程序实现B．只能用滤波电路或双稳态电路实现 C．只能用软件程序实现D．只能用延时程序实现 2. LCD显示的关键技术是解决驱动问题，正确的作法是。 A．采用固定的交流电压驱动 B．采用直流电压驱动 C．采用交变电压驱动 D．采用固定的交变电压驱动 3. 小功率直流电机控制控制系统中，正确的作法是 A．改变定子上的通电极性，以便改变电机的转向 B．改变转子上的通电极性，以便改变电机的转向 C．在定子上通以交流电，电机可周期性变换转向 D．在转子上通以交流电，电机可周期性变换转向 4. 在实际应用中，PID调节可根据实际情况调整结构，但不能。 A．采用增量型PID调节B．采用带死区的PID调节 C．采用PI调节D．采用I D调节5. 若用4位共阳极LED和74LS04构成光报警系统，使最高位发光其余位不发光的报警模型是。 A．1000B B．0001B C．1111B D．0000B 6. 关于ADC0809中EOC信号的描述，不正确的说法是。 A. EOC呈高电平，说明转换已经结束 B. EOC呈高电平，可以向CPU申请中断 C. EOC呈高电平，表明数据输出锁存器已被选通 D. EOC呈低电平，处于转换过程中 7. 采样/保持器的逻辑端接+5V，输入端从2.3V变至2.6V,输出端为。 A．从2.3V变至2.6V B．从2.3V变至2.45V并维持不变 C．维持在2.3V D．快速升至2.6V并维持不变 8. 计算机监督系统（SCC）中，SCC计算机的作用是 A．接收测量值和管理命令并提供给DDC计算机 B．按照一定的数学模型计算给定植并提供给DDC计算机 C．当DDC计算机出现故障时，SCC计算机也无法工作 D．SCC计算机与控制无关 9. 键盘锁定技术可以通过实现。 A．设置标志位B．控制键值锁存器的选通信号 C．A和B都 D．定时读键值 10．引起调节的根本原因是偏差，所以在下列说法中,不正确的是。 A．偏差的正、负决定调节作用的方向 B．偏差的大、小决定调节作用的强、弱 C．偏差为零，调节作用为零 D．偏差太大，调节失效 二、填空题 1．DDC系统的最大优点是______________________________。 2．采样/保持器有两种工作方式。在采样方式中，采样-保持器的输出__________________ 。在保持状态时，采样-保持器的输出_________________________。 3．在PID控制系统中， I的作用主要是_____________，它一般不单独使用的原因是 ______________。

《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) B 3．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。但是计算机集成制造系统所要解决的不仅是局部最优问题，而是一个工厂、一个企业乃至一个区域的总目标或总任务的全局多目标最优，即企业综合自动化问题。 现场总线控制系统：成本低、可靠性高，而且在同一的国际标准下可以实现真正的开放式互联系统结构。 嵌入式控制系统：嵌入式控制系统是面向特定应用而设计的、对功能、

微机网络控制系统-图文

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hxD2型电力机车控制系统的核心控制设备是基于worldFIp网络的微机控制系统，整套微机网络控制系统采用Alstom公司的AgATeTm 系列电子产品。通过在hxD2型电力机车项目上与Alstom公司的合作，国内铁路机车制造行业首次系统引进worldFIp网络通信技术，从而能极大的提高worldFIp网络通信技术在国内的发展水平。 hxD2型电力机车的微机网络控制系统以一节机车为一个单元，包括2组主处理单元mpu1和mpu2、2组远程输入输出模块RIom1和RIom2、4组牵引控制单元Tcu1～Tcu4、2组辅助控制单元Acu1和Acu2、2组司机显示单元DDu1和DDu2、1组制动控制单元bcu组成。整套微机网络控制系统采用模块化设计，具有充分的可扩展性，可按照用户要求，适当的增加或减少接入FIp网络的电子设备。 hxD2型电力机车的微机网络控制系统向用户提供了完善和强大的机车控制功能，主要的控制功能包括机车控制与监控功能、网络通信功能、牵引控制功能、辅助控制功能、检修维护功能等。 hxD2型电力机车的Dc110V电气控制电路包括有接点电路、列车超速防护设备、列车通讯设备、无线重联控制设备等。实现的功能与既有直流机车控制电路类似，用于提供部分不接入FIp网络的Dc110V 设备的控制功能。 hxD2型电力机车的有接点电路是指控制电源为Dc110V（包括Dc24V）的低压电气控制电路。 hxD2型电力机车的列车超速防护设备、列车通讯设备、无线重联控制设备，在第十一章《运行安全、通信、重联控制系统》中有详

微机控制技术习题(精品).doc

第一章 1.微型计算机控制系统与连续控制系统的主要异同点是什么？ 答：将续控制系统屮的控制器用微型计算机来代替，就可以构成微型计算机系统。控制系统屮引入微型计算机示，控制规律便可由程序实现，微型计算机执行相应的程序，实现对被控参数的控制。在连续控制系统屮，系统的控制规律是由硬件电路实现的，改变控制规律就要改变硬件；而在微型计算机控制系统屮，控制规律是通过程序实现，改变控制规律只需改变程序。 在微型计算机控制系统屮，微型计算机的输入和输出部是数字信号，而变换发送单元送出的信号，以及大多数执行机构所能接收的信号，都是模拟信号。因此，系统中需要有A/D 转换器和D/ A 转换器。 连续控制系统不断地测量，经过反馈及补偿后，对生产过程产生连续不断的控制。 微型计算机控制系统是采样控制系统。微型计算机每隔一个采样周期T会对被控参数进行一次测量，根据一定控制规律算出控制量示，去控制生产过程。在两次采样时刻之间，微型计算机对被控参数不进行测甌其输出控制量|j然也保持不变。当用一台微型计算机控制多个参数时，微型计算机按巡冋测量控制方式丁作。 2?从微型计算机参与控制的方式上，微型计算机控制系统可分为哪几类？各有什么特点? 答:可分为数据采集系统（DAS）、直接数字控制系统（DDC）、监督算机控制系统（SCO、分散型控制系统（DCS）。 数据采集系统（DAS）:数据采集系统屮微型计算机通过模拟量、开关量输入通道进行数据采集，将采集到的数据进行分析处理，以实现生产过程中的集中监视及实现生产过程的操作指导。该系统屮的微型计算机不肓接参与生产过程控制，不会对生产过稈产生肓接影响。 肓接数字控制系统（DDC）:微型计算机通过模拟量输入通道、数字量输入通道进行数据采集，然示按照一定的控制规律进行实时决策,最示通过模拟量输出通道、数字量输岀通道输出控制信号，实现对生产过程的肓接控制。由于该系统中夺得微型计算机真接参与生产过程的控制，故要求微型计算机系统实时性好、可靠性高和环境适应性好。 监督计算机控制系统（SCO : SCC系统是一种两级微型计算机控制系统，其中DDC级微型计算机完成生产过程的育接数字控制；SSC级微型计算机则根据生产过程的工作状况和已定的数学模型，进行最优化分析计算，产生最优给定值，交由DDC级微型计算机执行。 分散型控制系统（DCS） : DCS系统利用多台微型计算机，采用分散控制、集屮操作、分级管理、分而|j治和综合协调的设计原则，把系统从上而下分为过程控制级、控制管理级、生产管理级等若干级，形成分布式控制。 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？ 答：微型计算机系统有硬件和软件纟R成。 其屮微型计算机控制系统硬件主要由主机（控制器）、过程输入输岀通道（设备）、操作 设备、常规外部设备、通信设备、系统支持功能等纟R成。纟R成如图所示：

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1.1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