2024年大学试题(计算机科学)-微机控制技术笔试历年真题荟萃含答案

2024年大学试题(计算机科学)-微机控制技术笔试历年真题荟萃含答案（图片大小可自由调整）答案解析附后卷I一.参考题库(共25题)1.为什么要强调计算机控制中的实时性？2.在自动调节系统中，正、反作用如何判定？在计算机中如何实现？3.微机数控系统由哪些部分组成？各部分的作用是什么？4.计算机控制系统中有哪些类型的地线？5.为什么高于8位的D/A转换器与8为微型计算机的接口必须采用双缓冲方式？这种双缓冲工作与DAC0832的双缓冲工作在接口上有什么不同？6.说明PWM调速系统的工作原理。7.常用的计算机控制系统主机有哪几种？8.数字PID控制算法当微分系数为零时，系统能够达到无静差控制。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都行D、定时读键值10.香农定理告诉我们，采样频率越高，采样数据描绘的曲线越接近实际曲线。所以，为了提高控制精度，应尽可能（）11.线性插值法有什么优缺点？使用中分段是否越多越好？12.计算机控制系统一定是稳定系统13.平均滤波有几种？并说明各自的特点。14.按极点配置设计的控制器通常有两部分组成，一部分是（），另一部分是（）15.FPGA是什么意思？它有什么特点？在微机控制系统和智能化仪器中有着怎样的影响？16.通常把叠加在被测信号上的干扰信号称为（）17.CPU的抗干扰技术中复位方式有哪三类？18.什么是DCS？其基本设计思想是什么？19.计算机的外部总线有哪几种？20.在数据采样系统中，是不是所有的输入通道都需要加采样-保持器，为什么？21.什么是过程通道？22.图1为水箱水位自动控制系统，试说明基本工作原理。 23.数字PID控制算法中，Kp、Ti、Td的物理调节作用分别是什么？24.试说明非编码键盘扫描方法、原理及键值计算方法。25.串行通信传送方式有几种？他们各有什么特点？卷II一.参考题库(共25题)1.采样保持器有什么作用？试说明保持电容的大小对数据采集系统的影响。2.对理想多路开关的要求是什么？3.工控组态软件有哪些基本特性。4.微型计算机控制系统与模拟控制系统相比有什么特点？5.进一步查阅资料，了解计算机控制系统的发展趋势。6.采样-保持器有什么作用？试说明保持电容的大小对数据采集系统的影响。7.计算机控制系统的采样周期要符合香农定律。8.计算机控制系统的控制两大过程（）、（）9.多位LED显示器显示方法有哪两种？两种显示都需要解决的问题是什麽？怎样解决？10.计算机控制系统有各种各样的结构和形式，按完成的功能和结构，可分为哪几类？11.在LED显示中，硬件译码和软件译码的根本区别是什么？如何实现？12.根据香农定律（采样定律），采样频率应满足T<π/ωmax（式中ωmax为系统信号最高角频率）。13.惯性环节的主要特点是：当输入变量发生突变时，其输出变量不能突变，而是按（）变化。14.在微型机自动控制系统中是否需要添加手动后援，为什么？15.多位LED显示器显示方法有哪两种？两种显示都需要解决的问题是什麽？怎样解决？16.抑制电磁干扰的主要技术方法有哪些？17.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18.微型计算机控制系统软件有什么作用？说出各部分软件的作用。19.MCS51单片机具有半双工的串行口。20.PLC网络包括设备层网络和（）两种21.什么是物联网？为什么说“物联网给微型计算机控制技术”带来新的、更大的应用空间？22.在模拟量输入输出通道中，采样保持器起何作用？是否在所有的模拟量输入输出通道中都需要采样保持器？为什么？23.如何抑制串共模干扰和长线传输干扰？24.计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：（）25.什么是量化误差？卷III一.参考题库(共25题)1.计算机控制系统的发展趋势是什么？2.RS-485串行通信总线采用什么传输方式？它与RS-422A串行通信总线的区别是什么？3.多个数码管组成的显示器只能采用动态结构。4.什么是数字PID调节器？PID的含义分别是什么？5.微型计算机控制系统总体方案的设计应从哪几方面考虑？6.有哪几种改进的数字PID控制算法？7.模拟量输入通道由哪些部分组成？各部分的作用是什么？8.DCS的发展趋势是什么？9.PLC控制系统有什么特点？10.编码键盘和非编码键盘有什么区别？在接口电路和软件设计的区别？11.说明嵌入式系统与一般微型计算机扩展系统的区别。12.采样周期越小越好吗？为什么？13.在工业过程控制中，，键盘有几种？它们各有什么特点和用途？14.简述两种硬件消抖电路的工作原理。15.积分电路对数字量信号的调理过程。16.组态软件必备功能组件的是（），（），（）。17.在LED显示系统中，若采用共阳极显示器，则将段选模型送至（）。A、阳极B、阴极C、阴极或阳极D、先送阴极再送阳极18.简述光电耦合器的工作原理及在过程通道中的作用。19.模拟量输出通道中为什么要加采样保持器？20.数字滤波与模拟滤波相比有什么优点？21.为什么说嵌入式微控制器是智能化仪器和中、小型控制系统中应用最多的一种微型计算机？22.数字PI控制系统能够达到无静差控制。23.设被测温度变化范围为0℃—1200℃，如果要求误差不超过0.4℃，应用分辨率为多少位的A/D转换器？（设ADC的分辨率和精度一样）24.8086读/写总线周期各包括最少几个时钟周期？什么情况下需要插入等待周期TW？插入多少个TW取决于什么因素？25.步进电机常被用于准确定位系统，在下列说法中错误的是（）。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、逆时针转动卷I参考答案一.参考题库1.参考答案: 所谓实时性，就是指信号的输入，计算和输出都要在一定的时间范围内完成，亦即计算机对输入信息，以足够快的速度进行控制，超出了这个时间，就失去了控制的时机，控制也就失去的意义.所以要强调计算机控制中的实时性.2.参考答案: 输出量与被测量变化一致则为正，否之为反。计算机中两种方法：一是改变偏差的公式实现，二是在PID运算之后，先将结果求补，再送到D/A转换器中转换，进而输出3.参考答案: 由五部分组成。 （1）输入装置：一般指微机的输入设备，如键盘。其作用是输入数控系统对生产机械进行自动控制时所必需的各种外部控制信息和加工数据信息。 （2）微机：微机是MNC系统运算和控制的核心。在系统软件指挥下，微机根据输入信息，完成数控插补器和控制器运算，并输出相应的控制和进给信号。若为闭环数控系统，则由位置检测装置输出的反馈信息也送入微机进行处理。 （3）输出装置：一般包括输出缓冲电路、隔离电路、输出信号功率放大器、各种显示设备等。在微机控制下，输出装置一方面显示加工过程中的各有关信息，另一方面向被控生产机械输出各种有关的开关量控制信号（冷却、启、停等），还向伺服机构发出进给脉冲信号等。 （4）伺服机构：一般包括各种伺服元件和功率驱动元件。其功能是将输出装置发出的进给脉冲转换成生产机械相应部件的机械位移（线位移、角位移）运动。 （5）加工机械：即数控系统的控制对象，各种机床、织机等。目前已有专门为数控装置配套设计的各种机械，如各种数控机床，它们的机械结构与普通机床有较大的区别。4.参考答案: 有模拟地线，数字地线，安全地线，系统地线，交流地线5.参考答案: 在要求分辨率较高的场合，采用的D／A转换器常常大于8位。而常用的微机多采用8位数据线。此时若采用单缓冲的工作方式，将高位和低位分为两个地址的数据锁存器，则在向它送数据时，由于高位和低位送数据的时间差，将引起输出电压产生"毛刺"。为保证D／A转换器的高位数据与低位数据同时送入，通常采用双缓冲的工作方式，将高位与低位的数据分别送入各自的输入寄存器，然后再将它们同时送输入DAC寄存器中，使输出发生变化。 高于8位的D/A转换器与8位数据线的CPU相连时，将高8位数据输入线与CPU的数据总线相连，而低4位的数据输入线与高8位输入线中的高4位并连。采用双缓冲工作模式。而DAC0832的双缓冲方式是先使输入寄存器接收资料，再控制输入寄存器的输出资料到DAC寄存器，即分两次锁存输入资料。6.参考答案: 通过改变电机电枢电压接通时间与通电周期的比值（即占空比）来控制电机速度。这种方法成为PWM。在脉冲作用下，当电机通电时，速度增加；电机断电时，速度降低。只要按一定规律改变通断电时间，电机转速即可得到控制。7.参考答案: 常用的计算机控制系统主机有可编程控制器，工控机，单片机，DSP和智能调节器.8.参考答案:正确9.参考答案:C10.参考答案:提高采样频率11.参考答案: 它是代数插值法中最简单的形式将非线性参量变为线性参量，使计算方便，在误差范围内符合工程要求，缺点是精度低。不是，分段多了，计算量比较大而且占用内存多。12.参考答案:错误13.参考答案: 平均滤波有三种：算术平均滤波、加权平均滤波、滑动平均滤波。算术平均滤波每一次采样值所占的比例均相等；加权平均滤波则每次采样值所占的比例不等，可以突出某些部分，使其所占的比例增大，但各次采样的系数总和为∑Ci=0；而滑动平均滤波则是每次只更新一个采样值，因而采样速度快。14.参考答案:状态观测器；控制规律15.参考答案: FPGA是指现场可编程门阵列 特点.FPGA的特点 （1）采用FPGA设计ASIC电路，用户不需要投片生产，就能得到合用的芯片。 （2）FPGA可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片。 （3）FPGA内部有丰富的触发器和I／O引脚。 （4）FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一。 （5）FPGA采用高速CHMOS工艺，功耗低，可以与CMOS、TTL电平兼容。 可以说，FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。16.参考答案:串模干扰17.参考答案: 上电复位、人工复位、自动复位。18.参考答案: DCS是一种结合了仪表控制系统和直接数字控制系统（DDC.两者的优势而出现的全新控制系统，它很好地解决了DDC将所有的控制回路都集中在主CPU中而引起的两个问题，即可靠性问题和实时性问题。其基本设计思想是：集中管理、分散控制。19.参考答案: 计算机的外部总线有RS-232C，RS-485，IEEE-488，USB等等.20.参考答案: 并不是所有的模拟量输入通道都需要采样保持器的，因为采样保持器是为了防止在A/D转换之前信号就发生了变化，致使A/D转换的结果出错，所以只要A/D转换的时间比信号变化的时间短就不需要。21.参考答案: 实现在过程信号与计算机数据之间变换传递的电路称为输入输出过程通道，简称过程通道。[过程通道是主机和被控过程进行信息交换的通道]22.参考答案: 由于出水干扰QO使水位下降时，浮子下降，进水口打开，水位逐渐增高，浮子逐渐上浮，当达到给定高度时，浮子将进水口堵死，从而保持设定高度。23.参考答案: Kp为比例增益，能减小误差，但不能消除稳态误差，但Kp加大会引起系统不稳定. Ti为积分时间常数只要有足够的时间，积分控制将能完全消除误差但积分作用太强会使系统超调加大，甚至使系统出现振荡. Td为微分时间常数可以减小调整时间，从而改变系统的动态性能.24.参考答案: 扫描原理：通常采用软件的方法，逐行逐列检查键盘状态，当发现有键按下时，用计算或查表的方式得到该键的键值。扫描方法又分为程控扫描法、中断扫描法和定时扫描法。键值计算方法：判断有无键按下，去除键抖动，判断是哪一个键按下，以求出闭合键的键值，确定键值。25.参考答案: 有三种方式：单工方式、半双工方式和全双工方式。 单双工方式只允许数据按照一个固定的方向传送。半双工方式在同一时刻只能进行一个方向传送，不能双向同时传输。全双工方式比单工方式灵活，但是效率依然比较低，信号传送速度大增，但是成本增加卷II参考答案一.参考题库1.参考答案: 采样保持器的作用：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。保持电容对数据采集系统采样保持的精度有很大影响。保持电容值小，则采样状态时充电时间常数小，即保持电容充电快，输出对输入信号的跟随特性好，但在保持状态时放电时间常数也小，即保持电容放电快，故保持性能差；反之，保持电容值大，保持性能好，但跟随特性差。2.参考答案: 理想的多路开关其开路电阻为无穷大，其接通时的导通电阻为零。此外，还希望切换速度快、噪音小、寿命长、工作可靠。3.参考答案: 工控组态软件的基本特性如下： 1）结构上由开发环境和运行环境组成。 2）系统运行要求组态软件具备实时多任务性。 3）组态软件提供的开放接口让用户能方便地开发扩展功能。 4）组态软件中设置了完善的安全机制。 5）组态软件应具备延续性和可扩充性。 6）组态软件应具有封装性，易学易用。 7）组态软件具有通用性。4.参考答案: 1）结构上。模拟和数字部件的混合系统。 2）含有模拟信号离散模拟、离散数字等多种信号。 3）需采用专门的理论来分析和设计。即模拟调节规律离散化设计法和直接设计法。 4）便于实现复杂的控制具有很大的灵活性和适应性。 5）可实现多回路分时控制。 6）控制的多功能性提高企业的自动化程度分级控制、集散控制、生产管理等。5.参考答案: 大规模及超大规模集成电路的发展，提高了计算机的可靠性和性能价格比，从而使计算机控制系统的应用也越来越广泛。为更好地适应生产力的发展，扩大生产规模，以满足对计算机控制系统提出的越来越高的要求，目前计算机控制系统的发展趋势有以下几个方面：A.普及应用可编程序控制器B.采用集散控制系统C.研究和发展智能控制系统6.参考答案: 采样保持器的作用：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。保持电容对数据采集系统采样保持的精度有很大影响。保持电容值小，则采样状态时充电时间常数小，即保持电容充电快，输出对输入信号的跟随特性好，但在保持状态时放电时间常数也小，即保持电容放电快，故保持性能差；反之，保持电容值大，保持性能好，但跟随特性差。7.参考答案:正确8.参考答案:实时数据采集；实时决策控制9.参考答案: 一种是动态显示，另一种是静态显示。两种显示方式都需要解决的问题是将待显示的字符变成LED显示码，即译码。可以用硬件译码器实现，也可以用软件程序完成10.参考答案: 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、计算机集成制造系统。11.参考答案: 软件译码优点是电路简单，但显示速度有所下降。硬件译码既能节省计算机的时间，而且程序设计简单12.参考答案:正确13.参考答案:周期14.参考答案: 需要。因为这是系统安全可靠运行的重要保障。15.参考答案: 一种是动态显示，另一种是静态显示。两种显示方式都需要解决的问题是将待显示的字符变成LED显示码，即译码。可以用硬件译码器实现，也可以用软件程序完成。16.参考答案: 滤波、屏蔽、接地、隔离17.参考答案:B18.参考答案: 软件是指能够完成各种功能的计算机程序的总和。整个计算机系统的动作，都是在软件的指挥下协调进行的，因此说软件是微机系统的中枢神经。就功能来分，软件可分为系统软件、应用软件及数据库。 （1）系统软件：它是由计算机设计者提供的专门用来使用和管理计算机的程序。对用户来说，系统软件只是作为开发应用软件的工具，是不需要自己设计的。 系统软件包括： A.操作系统：即为管理程序、磁盘操作系统程序、监控程序等； B.诊断系统：指的是调节程序及故障诊断程序； C.开发系统：包括各种程序设计语言、语言处理程序（编译程序）、服务程序（装配程序和编辑程序）、模拟主系统（系统模拟、仿真、移植软件）、数据管理系统等； D.信息处理：指文字翻译、企业管理等。 （2）应用软件：它是面向用户本身的程序，即指由用户根据要解决的实际问题而编写的各种程序。 应用软件包括： A.过程监视程序：指巡回检测程序、数据处理程序、上下限检查及报警程序、操作面板服务程序、数字滤波及标度变换程序、判断程序、过程分析程序等； B.过程控制计算程序：指的是控制算法程序、事故处理程序和信息管理程序，其中信息管理程序包括信息生成调度、文件管理及输出、打印、显示程序等； C.公共服务程序：包括基本运算程序、函数运算程序、数码转换程序、格式编码程序。 （3）数据库：数据库及数据库管理系统主要用于资料管理、存档和检索，相应软件设计指如何建立数据库以及如何查询、显示、调用和修改数据等。19.参考答案:错误20.参考答案:PLC通信网络21.参考答案: 物联网=互联网+传感器。22.参考答案: 采样保持器的作用：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。 不是在所有的模拟量输入输出通道中都需要采样保持器。当被测信号变化缓慢时，若A/D转换器转换时间足够短，则可以不加采样保持器。23.参考答案: 在多路转换器输入端接入共模扼流圈，可抑制外部传感器引入的高频共模噪声。而转换器高频采样时产生的高频噪声，应在CPU与A/D芯片之间采用光电耦合器隔离。抑制长线传输干扰：阻抗匹配，隔离技术，合理布配线24.参考答案:实时控制、实时决策、实时数据采集25.参考答案: 量化过程实际上是一个用q去度量采样值幅值高低的小数归整过程，由于量化过程是一个小数归整过程，因而存在量化误差，量化误差为（+_1/2）q卷III参考答案一.参考题库1.参考答案: 大规模及超大规模集成电路的发展，提高了计算机的可靠性和性能价格比，从而使计算机控制系统的应用也越来越广泛。为更好地适应生产力的发展，扩大生产规模，以满足对计算机控制系统提出的越来越高的要求，目前计算机控制系统的发展趋势有以下几个方面。A.普及应用可编程序控制器B.采用集散控制系统C.研究和发展智能控制系统2.参考答案: RS-485串行通信总线采用的是不平衡传输方式.区别在于RS-485为半双工工作方式，而RS-422A为全双工工作方式.且RS-422A适用于两点之间进行高速，远距离通信，而RS-485适用于多点之间进行高速，远距离通信3.参考答案:错误4.参考答案: 数字PID调节器：全称是比例微分积分调节器，是对被调量与给定值的偏差分别进行比例、微分和积分运算，取其和构成连续信号以控制执行器的模拟调节器。 PID://P--比例，I--积分，D--微分。 [P能迅速反应偏差，I与偏差的积分成正比，D能迅速地反映偏差的变化率]5.参考答案: 1）确定控制方案；根据系统要求，确定采用开环控制还是混合控制。 2）确定系统的构成方式；控制方案确定之后，需要选择微处理器，确定系统的构成方式。 3）现场设备选择；现场设备选择主要包括传感器、变送器和执行机构的选择，以及人机联系方式确定等。 4）确定软硬件分工；对系统的软硬件功能作出划分。6.参考答案: 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控制算法。7.参考答案: 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/DigitalConverter，简称A/D转换器或ADC.。8.参考答案: DCS的发展趋势简单概述如下： 1）DCS和FCS优势互补，打造更加完善的综合系统。 2）进一步引入工业控制网络，DCS完全网络化。 3）引入无线连接技术，DCS具有无线通信功能。 4）出现更多满足中小用户需求的中小型DCS。9.参考答案: 可靠性高、编程容易、组态灵活、输入/输出功能模块齐全、安装方便、运行速度快。10.参考答案: 编码键盘能自动识别按下的键并产生相应的代码，以并行或串行方式发送给CPU。它使用方便，接口简单，响应速度快，但需要专门的硬件电路。非编码键盘通过软件来确定按键并计算键值。11.参考答案: 嵌入式系统有别于一般的计算机处理系统，它不具备像硬盘那样大容量的存储介质，而大多数使用EPROM、EEPROM或闪存作为存储介质；嵌入式系统的软件部分包括操作系统软件和应用程序。嵌入式系统功耗低、可靠性高、功能强大、性价比高、实时性强、支持多任务、占用空间小、效率高；面向特定应用，可根据需要灵活定制。12.参考答案: 不是。若采样间隔太小（采样频率太高），则对定长的时间记录来说其数字系列就很长，计算工作量迅速增大，可能产生较大的误差。13