12级计算机控制系统课程复习及习题课

1、考试试形式:闭闭卷考试时间试时间:14周星期一上午10:0012:00考试试地点:待定考试题试题型：一、一、计计算题题（共30分，每小题题10分） 二、二、算法分析题题（16分） 三、三、程序设计题设计题（共14分） 四、四、参数参数分析题题（共10分） 五、五、实验实验题题（10分） 六、软六、软硬件综综合题题（共20分）答疑时间时间：13周星期四、星期五星期五答疑地点： F401 我们们回顾教学内顾教学内容是围绕图围绕图1.1开开展的微机控制技术图图1.1 1.1 典型微机控制系典型微机控制系统统原理原理图图 图图1.1 1.1 典型微机控制系典型微机控制系统统原理原理图图 显显示突出数码

2、数码管扫扫描显显示RS232通信A/D围绕围绕ADC0809及信号调号调理D/A围绕围绕DAC0832及信号调号调理线线性参数标参数标度变换变换解决决AD数数字量计计算模拟拟量干扰时扰时加低通滤滤波,修正后DA输输出得模拟拟量给给定模拟拟量-反馈馈模拟拟量获获得误误差PID控制,根据检测检测到的误误差计计算控制量改进进成不完全微分PID、积积分分离PID控制PID参数参数整定越限报报警程序设计设计控制实实物第2章习题讲习题讲解 2424题题：用：用8 8位位DACDAC芯片组成双极性电压输出电路，芯片组成双极性电压输出电路，其其参考电压为参考电压为+5V+5V, ,求对应以下偏移码的输出电求对

3、应以下偏移码的输出电压：压： （1 1）1000000010000000；（；（2 2）0100000001000000；（；（3 3）11111111111111 11；（；（4 4）0000000100000001；（；（5 5）0111111101111111；（；（6 6）1111111011111110。 解：双极性电压输出的公式是解：双极性电压输出的公式是 25625620NVVref1 1）10000000B10000000B，即，即N=128N=128，当当VREF=+5VVREF=+5V时，时，VOUT2=0VVOUT2=0V，输出电压输出电压0V0V2 2）01000000

4、B01000000B，即，即N=64N=64，当当VREF=+5VVREF=+5V时，时，VOUT2=-2.5VVOUT2=-2.5V，输出电压输出电压-2.5V-2.5V3 3）11111111B11111111B，即，即N=255N=255，当当VREF=+5VVREF=+5V时，时，VOUT2=4.961VVOUT2=4.961V，输出输出电压电压+4.961V+4.961V4 4）00000001B00000001B，即，即N=1N=1，当当VREF=+5VVREF=+5V时，时，VOUT2=-4.961VVOUT2=-4.961V，输出输出电压电压-4.961V-4.961V5 5）

5、01111111B01111111B，即，即N=127N=127，当当VREF=+5VVREF=+5V时，时，VOUT2=-0.0391VVOUT2=-0.0391V，输出电压输出电压-0.0391V-0.0391V6 6）11111110B11111110B，即，即N=254N=254，当当VREF=+5VVREF=+5V时，时，VOUT2=4.922VVOUT2=4.922V，输出电压输出电压4.922V4.922V 2525题题DAC0832DAC0832与与CPUCPU有几种连接方式？它有几种连接方式？它们在硬件接口及软件程序设计方面有何不同？们在硬件接口及软件程序设计方面有何不同？

6、答：答：1 1）DAC0832DAC0832与与CPUCPU的连接方式有的连接方式有3 3种，种，即双缓冲方式、单缓冲方式和直通方式。即双缓冲方式、单缓冲方式和直通方式。 2 2）它们在硬件接口和软件程序设计有明）它们在硬件接口和软件程序设计有明显的不同显的不同 ：双缓冲方式时双缓冲方式时8 8条数据线应该连单片机条数据线应该连单片机的地址数据复用线（的地址数据复用线（P0P0），外部控制信号接成），外部控制信号接成2 2组控组控制，制，ILEILE、WR1WR1、CSCS为第一组，为第一组， WR2WR2、XFERXFER为第二为第二组，软件编程必须把数据先写到第一组输入锁存、然组，软件编程

7、必须把数据先写到第一组输入锁存、然后再写第二组完成数据从输入锁存送到后再写第二组完成数据从输入锁存送到D/AD/A寄存器；寄存器；单缓冲方式时单缓冲方式时8 8条数据线应该连单片机的地址数据复用条数据线应该连单片机的地址数据复用线（线（P0P0），外部控制信号接成一个控制，如第一组），外部控制信号接成一个控制，如第一组控制则第二组直通或第一组直通则第二组控制，也可控制则第二组直通或第一组直通则第二组控制，也可以两组用同样的信号控制，软件编程直接把数据写一以两组用同样的信号控制，软件编程直接把数据写一次就可以。次就可以。直通方式时直通方式时8 8条数据线应该连单片机的一个条数据线应该连单片机的一

8、个8 8位口（如位口（如P P1 1口）或扩展的口）或扩展的8 8位数据输出端口，位数据输出端口，DAC0832DAC0832的外部的外部控制信号全部接成有效电平，软件编程只要往该端口控制信号全部接成有效电平，软件编程只要往该端口输出数据即可。输出数据即可。 3131题题A/DA/D转换器的结束信号（设为转换器的结束信号（设为EOCEOC）有什么作）有什么作用？根据该信号在用？根据该信号在I/OI/O控制中的连接方式，控制中的连接方式，A/DA/D转换转换有几种控制方式？它们各在接口电路和程序设计上有有几种控制方式？它们各在接口电路和程序设计上有什么特点？什么特点？ 答：答：A/DA/D转换器

9、的结束信号的作用是用以转换器的结束信号的作用是用以判断本次判断本次A/A/D D转换是否完成转换是否完成。 常见的常见的A/DA/D转换有以下几种控制方式转换有以下几种控制方式查询方查询方式、中断方式和软件延时方式式、中断方式和软件延时方式。各自特点如下：各自特点如下：查询方式查询方式: EOC: EOC可以和任意可以和任意I/OI/O口连接，程序设计时，反口连接，程序设计时，反复判断复判断EOCEOC是否有效，直至是否有效，直至EOCEOC有效时，才读数据。有效时，才读数据。中断响应方式中断响应方式: EOC: EOC与计算机外部中断相连，与计算机外部中断相连，ADAD转换结转换结束后束后,

10、 ,发中断申请发中断申请, ,在中断服务程序中读取数据。在中断服务程序中读取数据。延时方式延时方式:EOC:EOC可不和可不和I/OI/O口连接，程序设计时，启动转口连接，程序设计时，启动转换后再延时大于换后再延时大于ADCADC转换时间，然后读取数据。转换时间，然后读取数据。 3131题题设某设某1212位位A/DA/D转换器的输入电压为转换器的输入电压为0+5V0+5V，求，求出当输入模拟量为下列值时输出的数字量。出当输入模拟量为下列值时输出的数字量。 (1)1.25V; (2)2V; (3)2.5V; (4)3.75V; (5)4V ; (6)5V(1)1.25V; (2)2V; (3)

11、2.5V; (4)3.75V; (5)4V ; (6)5V。 解：解：要领：由于逐次逼近型要领：由于逐次逼近型A/D A/D 转换是在转换是在 D/A D/A 基础基础上实现的，对于上实现的，对于1212位位A/DA/D转换，转换，D/AD/A的模拟电压为的模拟电压为5.040964096CREFREFNNVVV另一方面，另一方面，A/DA/D内部比较器规定内部比较器规定VCVCVX VX , , 且取整数，但不能等于且取整数，但不能等于40964096。 5.04096XNV5.04096XNV40965.0XVN 以以2V2V为例，对于为例，对于1212位位A/DA/D转换，转换，取整，取

12、整16381638，十六进制，十六进制662H662H。 240961638.45.0N 240961638.45.0N 3535题题. . 设被测温度变化范围为设被测温度变化范围为01200 01200 ，如果要求误差，如果要求误差不超过不超过0.4 0.4 ，应选用分辨率为多少位的，应选用分辨率为多少位的A/DA/D转换器（设转换器（设ADCADC的分辨率和精度一样）？的分辨率和精度一样）？ 解：假设采用解：假设采用n n位的位的A/DA/D转换器，则转换器，则A/DA/D的分辨的分辨率为率为n21，则基于温度的分辨率应该满足，则基于温度的分辨率应该满足4.0120021n显然显然3000

13、2n，因，因n n只能是整数，取只能是整数，取n=12n=12 应选用分辨率为应选用分辨率为1212位的位的A/DA/D转换器转换器第7章习题讲习题讲解 1919题题. . 某计算机控制系统，如图某计算机控制系统，如图7.187.18所示。用所示。用一个音频振荡器接在输入端，其数字滤波计算一个音频振荡器接在输入端，其数字滤波计算公式为：公式为：y(k)=(1/16) x(k)+(15/16)y(k-1)y(k)=(1/16) x(k)+(15/16)y(k-1)，试编，试编写一个计算写一个计算y(k)y(k)的程序（的程序（答案应该包括变量答案应该包括变量说明部分、变量定义部分、初始化部分、说

14、明部分、变量定义部分、初始化部分、工作主循环中采样后的滤波运算、迭代部工作主循环中采样后的滤波运算、迭代部分，不考虑分，不考虑A/DA/D和和D/AD/A部分的编程部分的编程）。）。 解：解：1) 1) 用浮点变量用浮点变量ykTykT表示表示y(k)y(k)，用浮点变量，用浮点变量y ykT_TkT_T表示表示y(k-1)y(k-1)，用浮点变量，用浮点变量alfaalfa表示表示1/161/16，用，用浮点变量浮点变量yi_alfayi_alfa表示表示15/1615/16，用字符形变量，用字符形变量y_ky_kT T表示表示D/AD/A输出值，用字符形变量输出值，用字符形变量x_kTx_

15、kT表示表示A/A/D D采样值。采样值。 2)2)定义变量部分程序如下：定义变量部分程序如下：float ykT , ykT_T , alfa , yi_alfa ; float ykT , ykT_T , alfa , yi_alfa ; unsigned char x_kT , y_kT ; unsigned char x_kT , y_kT ; 3) 3)初始化部分程序如下：初始化部分程序如下：alfa = 1.0 / 16.0 ;alfa = 1.0 / 16.0 ;yi_alfa = 15.0 / 16.0 ;yi_alfa = 15.0 / 16.0 ;ykT_T = 0.0 ;

16、ykT_T = 0.0 ; 4) 4)工作主循环中采样后的滤波运算及迭代部分程序工作主循环中采样后的滤波运算及迭代部分程序如下：如下：ykT = alfa ykT = alfa * * (float) x_kT ; (float) x_kT ; ykT += yi_alfa ykT += yi_alfa * * ykT_T ; ykT_T ; if(ykT255.0) y_kT =255;if(ykT255.0) y_kT =255;else if(ykT0.0) y_kT = 0 ;else if(ykT0.0) y_kT = 0 ;else y_kT = (unsigned char) y

17、kT ;else y_kT = (unsigned char) ykT ; 5) 5)迭代部分程序如下：迭代部分程序如下：ykT_T=ykT;ykT_T=ykT; 2222题题、某梯度炉温度变化范围为、某梯度炉温度变化范围为0160001600，经温度，经温度变送器输出电压为变送器输出电压为15V15V，再经，再经ADC0809ADC0809转换，转换，ADCADC08090809的输入范围为的输入范围为05V05V，试计算当采样数值为，试计算当采样数值为9BH9BH时，所对应的梯度炉温度是多少？时，所对应的梯度炉温度是多少？ 解：由于测量下限解：由于测量下限00对应温度变送器输出电压为对应温

18、度变送器输出电压为1V1V，而而ADC0809ADC0809的输入范围为的输入范围为05V05V，故测量下限，故测量下限00对对应应ADC0809ADC0809的的A/DA/D转换值是转换值是256256* *(1.0/5.0)(1.0/5.0)取整，由取整，由于于256256* *(1.0/5.0)=51.2(1.0/5.0)=51.2，取，取N0=51N0=51，故利用如下公式，故利用如下公式进行标度变换。进行标度变换。 00mxNNNNAAmx其中其中N0=51N0=51，Nm=255Nm=255，Am=1600Am=1600 当采样数值为当采样数值为9BH9BH时，其十进制数是时，其十

19、进制数是155155，代入公式得，代入公式得 故当采样数值为故当采样数值为99H99H时对应的梯度炉温度是时对应的梯度炉温度是652.55652.55C C。 x155511600652.5525551A第8章习题讲习题讲解 1818题题. .已知某连续控制器的传递已知某连续控制器的传递D(s)=(1+0.17s)/0.085D(s)=(1+0.17s)/0.085s, s,欲用数字欲用数字PIDPID算法实现之，试分别写出其相应的位算法实现之，试分别写出其相应的位置型和增量型置型和增量型PIDPID算法输出表达式。设采样周期算法输出表达式。设采样周期T=0.T=0.2 2秒。秒。 答：由于答

20、：由于 显然该控制是显然该控制是PIPI控制。其比例系数控制。其比例系数KP=2.0KP=2.0，KI=KPKI=KP* *(T/TI)=2.353(T/TI)=2.353 则位置型输出控制表达式为则位置型输出控制表达式为 s17. 0112085. 012085. 0117. 0sssD kPkPkPIP kPkPkPIP则位置型输出控制表达式为则位置型输出控制表达式为其中其中 kPkPkPIP kEkPP0 . 2 1353. 2kPkEkPII增量型增量型PIPI控制输出表达式为控制输出表达式为 其中其中 kPkPkPIP 10 . 2kEkEkPP kEkPI353. 2 1919题题已知已知D1(s)=(1+0.15s)/0.05s,D2(s)=18+2s,T=1D1(s)=(1+0.15s)/0.05s,D2(s)=18+2s,T=1s, s,要求：要求：(1)(1)分别写出与分别写出与D1(s)D1(s)，D2(s)D2(s)相对应的增量型相对应的增量型P