《计算机控制技术》自学指导书

1、 计算机控制技术自学指导书作业1. 简答题(1) 计算机与外设交换数据的种类及传送方式? (2) 什么叫输入/输出通道?它是由哪些部分组成的？ (3) 一个典型的顺序控制系统由哪几部分组成? (4) 试比较逐点比较法和数字积分法的优缺点？ (5) 什么叫积分饱和现象？应如何防止? (6) 模拟量输入/输出通道由那些单元组成? (7) 何谓采样？采样值为什么要进行数字化处理? (8) 计算机与外设交换数据的种类及传送方式? (9) 接口扩展包括哪些内容?各有什么优缺点？ (10)计算机控制系统的分类有哪些? 2. 设计题A0A1A2E1E2E3(1) 针对一个 8 位数据总线、16 位地址总线的

2、 CPU，使用 8205 地址译码器扩 展 16 个 I/O 接口与 24K 存储器,图示并写地址范围。8205O1O7(2) 有一个 8 位满量程 10V 的逐次逼近 A/D 转换器，若从输入端接入 的模拟电压，试用列表与图示的方法表示转换的过程。3分析题a（1）炉温 DDC 系统的结构图如图 1 所示。温度信号经热电偶变成毫伏级的电 压信号后，经温度变送器放大并转换成电流信号，再经电阻网络转换成电压信 号送入 A/D 转换器；单片机构成的数字控制器的输出送 D/A 转换器转化成模 拟电压，经功率放大器放大后送到晶闸管调压器，触发晶闸管并改变其导通角 的大小，从而控制电阻炉的加温电压。结合该

3、系统说明此计算机控制系统设计 的步骤。给X-Y记录仪电位差计1定值 IN0ADC0809电阻炉2热电偶温度 变送器电阻 IN1网络8035 单 片 机晶闸管晶闸管调压器功率放大器DAC0832图 1 炉温 DDC 系统结构b（1）论述计算机控制系统中电磁干扰的种类以及抗干扰的措施。（2）归纳总结计算机控制系统的设计步骤。4插补题a（1）已知第一象限直线 OA，起点 O(0、0)，终点 A(5、8)。试用数字积分器插 补法实现这条直线并图示。（累加器位数 n=4）（2）设加工第一象限逆圆弧 AB ，已知起点 A （5、0），终点 B （0、5）。试用逐点比较法圆弧插补计算并作出走步轨迹图。b（1

4、）设加工第一象限逆圆弧 AB ，已知起点 A （6、0），终点 B （0、6）。试用 逐点比较法圆弧插补计算并作出走步轨迹图。（2）已知第一象限直线 OA，起点 O(0、0)，终点 A(6、7)。试用数字积分器插 补法实现这条直线并做出走步轨迹图（累加器位数 n=4）。答案（1）计算机与外设交换数据的种类:数字量、模拟量和开关量。传 送方式有三种：程序查询方式；中断控制方式；直接存贮器存取(DMA) 方式。（2）在微型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称为输入输出通道输入输出通道的组成模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量通道和数字量输出通道组成。（3）一个典型的顺序控制系统是

5、由七部分组成：系统控制器、输入电路、输入接口、输出电路、输出接口、检测机构和显示与报警电路 等。（4）逐点比较法原理简单、编程容易，最大误差是一个脉冲当量，只要脉冲当量取得足够 小，就能满足加工精度的要求。特别适用插补平面直线和圆弧。数字积分法具有通 用性强、灵活性大的优点。易于实现多坐标空间直线或圆弧的插补计算。缺点是插补误差稍 大。（5）对于变化缓慢的被控对象，在阶跃信号的作用下，偏差不会在几个采样周期内消除掉，积分项的作用可能使输出值超过正常值的范围，该现象称为积分饱和可采用积分分离的方法进行防止：当阶跃信号加入，被调量开始跟踪时，先取消积分作用；当 被调量接近给定值时，再加入积分作用。

6、（6）模拟量输入通道一般由信号处理装置、多路转换器、采样保持、 和 A/D 转换器等组成。模拟量输出通道主要由 D/A 转换器和输出保持器组成。（7）把时间连续的信号变成一连串不连续的脉冲时间序列的过程为采样过程。采样 信号是时间上离散而幅值上连续的信号，该信号不能直接进入微型计算机。必须经量化后成 为数字信号，才能为微型计算机接受（8）计算机与外设交换数据的种类:数字量、模拟量和开关量。传 送方式有三种：程序查询方式中断控制方式直接存贮器存取(DMA) 方式（9）接口扩展包括硬件电路的扩展和软件程序的扩充。大量采用硬件电路，可以简 化程序设计，提高系统运行的速度，缺点是使成本增加，还因元件数

7、的增加而降低了可靠性 程度。若用软件代替硬件电路，可以大大发挥软件程序的灵活性等特点，缺点是大 量使用软件会使系统速度下降。（10）数据采集系统操作指导控制系统直接数字控制系统 监督控制系统）分级计算机控制系统现场总线控制系统无线 控制系统。二、（1 1#8205 到 2#8205 地址范围为：00H0FH（1 分）；3#8205 到 5#8205 地址范围为：0000H5FFFH（2）步骤判断结果(D7D0)1-1D7 =1,Uf=2 Umax=5V,Uf>Ui=3.2V,D7 =0000000002-2D6 =1,Uf=2 Umax=2.5V,Uf<Ui=3.2V，D6 =1

8、保留010000003-2-3D5=1,Uf=（2 +2 ）Umax=3.75V,Uf>Ui=3.2V，D5=0010000004-2-4D4=1,Uf=（2 +2 ）Umax=3.125V,Uf<Ui=3.2V，D4=1 保留010100005-2-4-5D3=1,Uf=（2 +2 +2 ）Umax=3.4375V,Uf>Ui=3.2 V，D3=0010100006-2-4-6D2=1,Uf=（2 +2 +2 ）Umax=3.2813V,Uf>Ui=3.2 V，D2=0010100007-2-4-7D1=1,Uf=（2 +2 +2 ）Umax=3.2031V,Uf&g

9、t;Ui=3.2V，D1=0010100008-2-4-8D0=1,Uf=（2 +2 +2 ）Umax=3.1641V,Uf<Ui=3.2V，D0=1 保留01010001三、（1）计算机控制系统设计一般可按下述七个步骤进行：（6 分）确定系统整体控制方案。确定控制算法，选用 PI 控制算法。选择微型计算机,本系统已确定，为 8035 单片机。）系统总体设计：画出系统构成的总体框图，涉及硬件软件功能分配、接口通道设计和 可靠性设计等问题。硬件设计：根据系统总体框图，设计出系统电气原理图，再按照电气原理图着手元件 的选购和开始施工设计工作。软件设计。系统联调：通常分两步进行，第一步在实验室

10、模拟装置上进行，证明整个控制系统的 设计基本正确、合理，基本能达到预定的控制品质指标；第二步是工业生产现场进行工 业实验，进一步修改和完善控制程序、记录和测试各项性能指标的问题，直至控制系统能正式投产运行。（2）计算机控制系统中电磁干扰有三种形式：1.电源噪声；2.从输入线侵入的噪 声；3.静电噪声。抗干扰措施包括三方面：1.电源与供电系统的抗干扰措 施：安装电源低通滤波器；稳压电源的变压器采用静电屏蔽措施；电源应放在距 电源引进口很近的地方；电源的输出线均应采用扭绞线；电源线路应尽量避免公共线；电 柜接地线与公共接地线应分开走线；加大电源变压器容量等。2.接口与过程通道 的抗干扰措施）：使用

11、双绞线、光电隔离电路、平衡输出驱动器和平衡输入接收器； 连接信号线接地和电柜接地时，采用光电耦合器或耦合变压器进行隔离等.3.控 制对象与终端的抗干扰置内的电源线应扭绞；电源变压器用坡莫合 金进行磁屏蔽；改变终端装置的安装位置和方向等。四、（1）步数偏差判别坐标进给偏差及坐标计算终点判断偏差计算坐标计算起点F0=0x0=6, y0=0=6+6=121F0=0-xF1= F0-2x0+1= -11x1=5, y1=0=112F1<0+yF2= F1+2y1+1= -10x2=5, y2=1=103F2<0+yF3= F2+2y2+1= -7x3=5, y3=2=94F3<0+y

12、F4= F3+2y3+1= -2x4=5, y4=3=85F4<0+yF5= F4+2y4+1= 5x5=5, y5=4=76F5>0-xF6= F5-2x5+1= -4x6=4, y6=4=67F6<0+yF7= F6+2y6+1= 5x7=4, y7=5=58F7>0-xF8= F7-2x7+1= -2x8=3, y8=5=49F8<0+yF9= F8+2y8+1= 9x9=3, y9=6=310F9>0-xF10= F9-2x9+1= 4x10=2, y10=6=211F10>0-xF11= F10-2x10+1= 1x11=1, y11=6=112F11>0-xF12= F11-2x11+1= 0x12=0, y12=6=0（2）（9 分）（3 分）累x 数字积分器y 数字积分器加x 函数值次寄存器累加器 数x 累加器溢出脉冲 S xy 函数值 y寄存器累加器y 累加器溢出脉冲 S y0600700160+6=6070+7=70266+6=12077+7=1403618-16=21721-16=51462+6=8075+7=120568+6=140719-16=31