微型计算机控制技术答案详解

习题一

b微型计算机控制系统的硬件由哪几部分构成？各部分的作用是什么？

答：CPU,接口电路及外部设备构成。

CPU,这是微型计算机控制系统的关键，通过接口它可以向系统的各个部分发出多种命

令，同步对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。

接口甩路，微机和生产对象之间进行信息互换H勺桥梁和纽带。

外部设备：这是实现微机和外界进行信息互换的设答

2,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。

答：软件是指可以完毕多种功能的计算机程序日勺总和。整个计算机系统日勺动作，都是在软件

的指挥下协调进行的，因此说软件是微机系统日勺中枢神经。就功能来分，软件可分为系统软

件、应用软件

1）系统软件：它是由计算机设计者提供日勺专门用来使用和管理计算机R勺程序。对顾客来

说，系统软件只是作为开发应用软件口勺工具，是不需要自己设计的。

2）应用软件:它是面向顾客自身的程序，即指由顾客根据要处理的实际问题而编写的多

种程序。

3,常用工业控制机有几种？它们各有什么用途？

4,操作指导、DDC和SCC系统工作原理怎样？它们之间有何区别和联络？

答：（1）操作指导控制系统：在操作指导控制系统中，计算机时输出不直接作用于生产对象,

属于开环控制构造。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口勺数值，供操作员参照，这时计算机就起到了操作指导的

作用。

(2)直接数字控制系统(DDC系统)：DDC(DirectDigiulControl)系统就是通过检测元件对

一种或多种被控参数进行巡回检测，经输入通道送给微机，微机将检测成果与设定值进行比

较，再进行控制运算，然后通过输出通道控制执行机构，使系统的被控参数到达预定的规定。

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。

(3)计算机监督控制系统(SCC系统)：SCC(SupenisoryComputerConlrol)系统比DDC系

统更靠近生产变化的实际状况，由于在DDC系统中计算机只是替代模拟调整器进行控制，

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，并且还可以进行次序控

制、最优控制以及自适应控制等SCC是操作指导控制系统和DDC系统日勺综合与发展。

5,阐明嵌入式系统与一般微型计算机扩展系统的区别。

答：嵌入式计算机一般没有原则日勺硬件配置。嵌入式系统可采用多种类型的处理器和处理器

构造。软硬件协同设计采用统一R勺工具描述，可合理划分系统软硬件，分派系统功能，在性

能、成本、功耗等方面进行权衡折衷，获取更优化口勺设计。嵌入式系统多为低功耗系统。简

朴地说，就是嵌入式系统和微型计算机的扩展原则不大同样。

6,PLC控制系统有什么特点？

答：(1)可靠性高。由于PLC大都采用单片微型计算机，因而集成度高，再加上对应的保

护电路及自诊断功能，因而提高了系统的可靠性。

（2）编程轻易。PLC的编程多采用继电器控制梯形图及命令语句，其数量比微型机指

令要少得多，除中、高档PLC外，一般口勺小型PLC只有16条左右。由于梯形图形象而简

朴，因而编程轻易掌握、使用以便，甚至不需要计算机专门知识，就可进行编程。

（3）组合灵活。由于PLC采用积木式构造，顾客只需要简朴地组合，便可灵活地变化

控制系统的功能和规模，因此，可合用于任何控制系统。

（4）输入/输出功能模块齐全。PLC的最大长处之一，是针对不一样的现场信号，均有

对应的模块可与工业现场的器件直接连接，并通过总线与CPU主板连接。

（5）安装以便。与计算机系统相比，PLC的安装既不需要专门的机房，也不需要严格

的屏蔽。使用时只需把检测器件与执行机构和PLC日勺UO接口端子连接无误，便可正常工

作。

（6）运行速度快。由于PLC的控制是由程序控制执行的，因而不管其可靠性还是运行

速度，都是继电器逻辑控制无法相比口勺。

7,微型计算机控制系统与模拟控制系统相比有什么特点？

答：1）构造上。模拟和数字部件的混合系统。

2）具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。即模拟调整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。

8,什么是现场总线系统？它有什么特点？

答：现场总线控制系统FCS的关键是现场总线

现场总线控制系统

①是一种数字通信协议，是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、全分散、双向传播、

多分支构造的通信网络。

②是控制技术、仪表工业技术和计算机网络技术三者n勺结合。

③具有现场通信网络、现场设备互连、互操作性、分散的功能模块、通信线供电、开放式

互连网络等技术特点。

④保证控制系统可以适应目前工业界对数字通信和自动控制的需求，且使其与Internet网

互连构成不•样层次的复杂网络成为也许。代表了工业控制体系构造发展日勺•种方向。

9,未来控制系统发展趋势是什么？

答：1）大力推广应用成熟的光选技术

2）大力研究和发展智能控制条

3）族人灰系统的应用将愈加深入

10,为何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？

答:送人式微控制我又称单片机。

1）为适应不一样口勺应用需求，一种条列W、J单片机具有多种衍生产品，每种衍生产品H勺处

理器内核都是同样H勺，不一样由J是存储器和外设的配置及封装。

2）和嵌入式微处理器佝比，微粒制黑的景火特点是单片化，体积小，功耗和成本低，可

泉性禹。

3）微控制器是目前■陵八式条统工业I向主流。

11、什么叫嵌入式系统？嵌入式系统与一般的I工业控制系统有什么区别？

答：嵌入式系统：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对

功能、可靠性、成本、体积、功耗严格规定的专用计算机系统。

12、什么是物联网？为何说“物联网给微型计算机控制技术”带来新的、更大的应用空间？

答：物联网=a联网+传感器

该系统通过射频自动识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统（GPS）、激光扫描器、

环境传感器、图像感知器等信息设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行

信息互换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的•种网络。实际上它也是

一种微型计算机控制系统，只不过愈加庞大而已。

13、物联网终端由几部分构成？各部分的作用是什么？

答：扬藤网络曙重要由外闺接。模块.关健处理模块.网络通信横块及电源管理慢块构成。

通过外围感知接。与传感设备连接，如RFID读卡器，红外威皮舞，环境传感春等，将

这些传感设备II勺救据此行读取并通过中央处理模块处理后，按照网络协议，通过外部通讯接

。，如：GPRS模块、以太网接口、WIFI等方式发送到以太网的指定中心处理平台。

14、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？

答：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，顾客不需要投片生产，就能得到合用的）芯片。

（2）FPGA可做其他全定制或半定制ASIC电路的中试样片。

（3）FPGA内部有丰富日勺触发器和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c

（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。

习题二

1.采样有几种措施？阐明它们之间的区别？

2.采样周期愈小愈好吗？为何？

答：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：假如数字序列长度一定，则只能处理很短的时间历程，也许产生较大

的误差。

3.简述多路开关的工作原理。

4.多路开关怎样扩展？试用两个CD4097扩展成一种双16路输入和双2路输出系统，并阐

明其工作原理。

5.试用CD4051设计一种32路模拟多路开关，规定画出电路图并阐明其工作原理。

6.采样•保持器有什么作用？试阐明保持电容的大小对数据采集系统的影响。

答：采样保持器H勺作用：A/D转换器完毕一次A/D转换总需要一定的J时间。在进行A；D转

换时间内，但愿输入信号不再变化，以免导致转换误差。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H勺精度有很大影响。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，输出对输入信号时跟随特性好，但在保持状态时放电时间常

数也小，即保持电容放电决，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.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，为何？

答：不是，对于输入信号变化很慢，如温度信号；或者A/D转换时间较快，使得在A/D转

换期间输入信号变化很小，在容许的A/D转换精度内，就不必再选用采样保持器。

8.采样频率的高下对数字控制系统有什么影响？试举工业控制实例加以阐明。

采样频率高下对数字控制系统有些影响，采样频率高,则对数据采集的精确性增长,但采样

频率高,会过多H勺占用CPUH勺时间和内存资源,采样频率高,对采集R勺数据要进行实时分

析和处理,CPU大部分叶间用在数据采集分析处理上,影响了作其他事的时间。采样频率

要低,就有也许遗漏该采案的数据没采到，数据实时分析就有也许不对卧J。

9.A/D和D/A转换器在微型计算机控制系统中有什么作用？

10.A/D转换器转换原理有几种？它们各有什么特点和用途？

答：并联比较型：电路规模庞大，转换速度最快，用在超高速的A/D转换器中；主次渐进

型：电路较小，速度不及并联比较型快，但较其他类型电路的转换速度快的多，用于集成

A/D转换器中；双积分型：电路构造简朴，性能稳定可靠，抗干扰能力强，转换速度徨低，

用在低速系统：V-F变换型：调频信号具有很强的抗干扰能力，低速，用于遥测、遥控系统

中。

11.试阐明逐次迫近型A/D转换器转换原理。

从高位到低位逐位试探比较,仿佛用天平称物体,从重到轻逐层增减诙码进行试探。逐次迫

近法转换过程是:初始化时将逐次迫近寄存器各位清零；转换开始时,先将逐次迫近寄存器

最高位置1,送入转㈱器,经。Z4转换后生成时模拟量送入比较器,称为%,与送

入比较器的待转换的模拟量M进行比较,若该位1被保留,否则被清除。然后再

置逐次迫近寄存器次高位为I,将寄存器中新的数字量送D/A转换谓,输出的Y。再与

Vi比较，若Vo<Vi,该位1被保留,否则被清除。反复此过程,直至迫近寄存器最低位。转

换结束后,将逐次迫近寄存器中的数字量送入缓冲寄存器,得到数字量的输出。逐次迫近甘勺

操作过程是在一种控制电路的控制下进行的。

12.为何高于8位的D/A转换器与8位的微型计算机计算机接口连接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一样？

答：原因：数据要分两次或三次输入，双缓冲构造防止了产生虚假H勺模拟量输出值。重要区

别是AD667的第一级由3个4位寄存器构成。

13.串行A/D转换器有什么特点？

24.用8位DAC芯片构成双极性电压输出电路，其参照电压为-5V〜+5V,求对应如下偏

移码的输出电压：

(1)10000000；(2)01000000；(3)11111111；(4)00000001；(5)01111111；(6)lllllllOo

答：解：VOUT1=-VREF.

VOUT2RVREF+2VOUT1)

(2)VOUT1=-VREF.=・1.25V〜+1.25V

VOUT2=-(VREF+2VOUT1)=-2.5V〜+2.5V

(6)VOUT1=-VREF.=496〜+4.96V

VOUT2=-（VREF+2VOUT1）=-4.92V〜+4.92V

25.DAC0832与CPU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一样？

26.试用DAC0832设计一种单缓冲的D/A转换器，规定画出接口电路图，并编写出程序。

27.试用8255A的B口和DAC0832设计一种8位D/A转换接口电路,并编写出程序（设8255A

的地址为8000H〜8003H）。

28.设12位D/A转换器DAC1210与8031接口电路连接，如图2.42所示。

（1）阐明电路控制原理。

（2）设数据寄存在DABUFF为首地址的持续两个存储单元中，试编写一完毕D/A转换的

程序。

P0.7

POO

AGND

DI4

Dli

DI>▽

Dli

DluCS

WR

WRtDGND

Wfb

8031

&

--------------M-4-R

G2A

P2.7G2B注出奥I,写高8位数据

P2.6CBiB>0,只写低4位数据

P2.5

P24-Yi

P2.3

74LSI38

P2.2

图2.4212位D/A转换器DAC12108031的接U

29.试用DAC0832芯片设计一种可以输出频率为50Hz的脉冲波电路及程序。

30.试用13题的I电路设计出能产生三角波、梯形波和锯齿波的程序。

31.A/D转换器的结束信号（设为EOC）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？它们各在接口电路和程序设计上有什么特点？

32.设某12位A/D转换器的输入电压为。〜+5V,求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。

VREF(+)-VREF(-)5

量化单位:

q=r―迹

喘5=V数字量、?12V

125

O;上•二1024即0100000000008=400”

（1）q

。二3江75二3072即1100000000008=C00H

（4）q

33.某A/D转换电路如图2.43所示。

（1）试写出A/D转换器的地址；

（2）该电路采用什么控制方式？画出该种转换的程序框图;

（3）用8051汇编

图2.43A/D转换电路图

34.将上述电路改成中断控制方式，试画出电路图并编写出程序。

35.设被测温度变化范围为0℃〜1200℃,假如规定误差不超过0.4℃,应选用辨别率为

多少位的JA/D转换器（设ADC的辨别率和精度同样）。

答：吗2=30002”〉=3000,所以〃的值为12,应该选择分辨率为12位的出。

0.4~

36.高于8位的A/D转换器与8位I/O的微型计算机及16位I/O的微型计算机接口有什

么区别？试以A/D574A/D转换器为例加以阐明。

37.试编写完毕图2-29所示的串行A/D转换程序。

习题三

1,键盘为何要防止抖动？在计算机控制系统中怎样实现防抖？

答：由于机械触点的弹性振动，按键在按下时不会立即稳定地接通而在弹起时也不能一下子

完全地断开，因而在按键闭合和断开U勺瞬间均会出现一连串口勺抖动，这称为按键U勺抖动干扰。

按键的抖动会导致按一次诞产生的开关状态被CPU误读几次。为了使CPU能对的地读取按

键状态，必须在按键闭合或断开时，消除产生日勺前沿或后沿抖动。去抖动日勺措施有硬件措

施和软件措施两种。硬件措施是设计一种滤波延时电路或单稳态电路等硬件电路来避开按键

日勺抖动时间。软件措施是指编制一段时间不小于100ms的延时程序，在第一次检测到有键

按下时，执行这段延时子程序使键的前沿抖动消失后再检测该键状态，假如该键仍保持闭合

状态电平，则确认为该键已稳定按下，否则无键按下，从而消除了抖动口勺影响。

2,在工业过程控制中，键盘有几种？它们各有什么特点和用途？

答：（1）编码键盘：能自动识别按下的键并产生对应代码，以并行/串行方式送给CPUo

使用以便，接口简朴，响应速度快，但较贵。

(2)非编码键盘：通过软件来确定按键并计算键值。

价格廉价，因此得到了广泛的应用。

3,试阐明非编码键盘扫描措施、原理及键值计算措施。

答：扫描原理：一股采用软件的措施，逐行逐列检查键盘状态，当发既有键按下时.，用计算

或查表的方式得到该键的谑值。扫描措施又分为程控扫描法、中断扫描法和定期扫描法。键

值计算措施：判断有无键按下，清除键抖动，判断是哪一种键按下，以求出闭合键的键值，

确定键值。

4、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？

答：编码键盘能自动识别按下的键并产生对应的代码，以并行或串行方式发送给CPU。它

使用以便，接口简朴，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。

5、在计算机控制系统中，为何有时采用复用键？复用键是怎样实现的I?

答：为了节省按键的数量，因此采用复用键。可以采用设置上下档开关的措施来构成复用键。

6、什么叫重建？计算机怎样处理重键？

答：一次按键产生多次击健H勺效果，这叫做重键。为排除重键的影响，编制程序时：可以将

键的释放作为按键的结束，等键释放电平后再转去执行对应的功能。

7.LED发光二极管构成时段数码管显示屏，就其构造来讲有哪两种接法？不一样接法对字

符显示有什么影响？

答：就其构造来讲有共阴极与共阳极两种接法。共阳极数码管区)8个发光二极管的阳极连接

在一起。一般公共阳极接高电平，一般接电源，其他管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动

电路的输出端为低电平时，则该端所连接的字段导通并点亮，反之对应日勺LED段码不亮。

对「共阴极数码管则是高电平有效低电平无效。LED数码管显示屏共阴极的接法是发光二

极管时阴极接地，当数码管的笔划发光二极管的阳极为高电平时该笔划被点亮。共阳极H勺接

法是发光二极管口勺阳极接高电平，当数码管H勺笔划发光二极管的阴极为低电平时该笔划被点

亮。

8、多位LED显示屏显示措施有几种？它们各有什么特点？

答：常用的显示措施有两种：一种为动态显示，一种为静态显示。动态显示运用人的视觉暂

留产生，长处是使用硬件少，因而价格低，线路简朴。但占用时机时长。静态显示占用机时

少，显示可靠，不过使用元件多，线路复杂。

9、无论动态显示还是静态显示，均有硬件译码和软件译码之分，这两种译码措施其段、位

译码措施各有什么优缺陷？

答：软件译码长处是电路简朴，但显示速度有所下降。硬件译码既能节省计算机的时间并且

程序设计简朴。

10.LCD显示与LED显示原理有什么不一样？这两种显示措施各有什么优缺陷？

H.在LED显示中，硬件译码和软件译码的主线区别是什么？怎样实现？

12、薄膜式开关的I长处？怎样与单片机进行接口？

答：色彩亮丽赏心悦目；文字阐明一目了然：形意图案愈加使用以便；键体美观清秀；透明

视窗画龙点睛。

13、大屏幕LED显示设计措施有几种？怎样与单片机进行接口？

14、遥控键盘有什么长处?

15、遥控键盘的分类有几种？简要阐明各自的设计措施,

27.试用8255A的C口设计一种4X4=16的键阵列，其中。〜9为数字键，A〜F为功能键，

采用查询方式，设计一接口电路，并编写键扫描程序。

28.在题27中，假如规定A〜F各功能键均为双功能键，则其硬件、软件应怎样设计？

29.在图3.13中，假如采用中断方式处理，阐明其接口电路及程序设计与查询措施有什么

不一样？

30.某显示电路如图3.37所示，试回答问题：

(1)阐明图中数码管应选用哪一种类型的数码管？

(2)该电路属于哪一种显示措施？

(3)图中74LS47的作用是什么？

(4)设Yl,Y2的地址分别为60H和63H,要显示的数据分别寄存在DATABUF1和

DATABUF2两个内存单元中，试设计出完整接口电路并编写一种完毕上述显示的子程序。

o+5V

图3.374位显示电路

31.运用8155,ADC0809设计一种8路数据采集系统，规定如下：

（1）8155口地址为8100H〜8400H；

（2）A/D转换采用查询方式；

（3）把A/D转换成果显示在6位LED显示屏上，显不措施规定静态、软件译码方式，且

第一位显示通道号，后4位显示采样值（规定小数点后边一位）。

32.33.34

习题四

1、工业控制系统中常用的报警方式有几种？举例阐明各自的应用场所？

答：声音如电铃、电笛发出，蜂鸣器，集成电子音乐芯片；光发光二极管或闪烁的白炽

灯等；语音报警，语音芯片；图形与声音混合报警，显示报警画面（如报警发生H勺次序、报

警发生的时间、报警回路编号、报警内容及次数等）。

2、阐明硬件报警和软件报警的实现措施，并比较其优缺陷？

答：硬件报警：报警规定不通过程序比较得到，直接由传感器产生。

软件报警：将参数经传感器、变送器、模/数转换器送到计算机，再与规定的上下限比

较，根据比较成果进行处理。实际上硬件报警是在软件报警基础上的简化，即将警报信号

提前至传感器那一环节，而不是需要送到计算机比较后才得出。

3、光电隔离器有什么作用？

答：将被控系统与微型计算机控制系统通过光电效应连成系统，实现控制；并且可以屏蔽电

磁干扰等某些不利原因，提高控制精度。总之，有耦合、隔离和开关的作用。

4、试阐明固态继电器控制和继电器控制有什么区别？

答：在继电器控制中，采用电磁吸合的方式，而固态继电器是带光电隔离口勺无触点开关。

5、试阐明固态继电器、大功率场效应管开关及控制开关有什么区别？它们分别用在什么场

所？

6、阐明PWM调速系统的工作原理。

答：通过变化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

措施成为PWM,在脉冲作用下，当电机通电时，速度增长；电机断电时，速度减少。只要

按一定规律变化通断电时旬，电机转速即可得到控制。

7、什么是远程报警？远程报警的关键技术是什么？

18、某单片机数据采集系统如图4.49所示。设每个通道的最大/最小容许值分别寄存在

MAX0-MAX7以及MINO〜MIN7为地址的内存单元中。试编写巡回检测程序，并将每个

通道时值与MAXi和MNi单元的内容相比较，若不小于MAXi,则上限报警，显示iUp；

若下限报警则显示iD。（w）。若采样值正常，则显示iXXX（其中i为通道号）（设8255

的端口地址为8000〜8300H）。

图4.49数据采集系统接口电旃

解：设8位D/A转换器DACO832的端口地址为7FFFH（P2.7=0），频率为50Hz即每隔20m

输出一次脉冲波，需将数字量OOH、FFH交替输出到DAC0832。

电路图如下:

TOO/ADO

PO1/AD1

FO2/AD2

P03/AD3

cs丽

P04/AD4vc嚅c

TO5/AD5

FO6/AD6GND％

DG

PO7/AD7DQ

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SP2.3/A11-

Jl

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3LJJi且

P2.9A13

P26/R4JL

P27/A152B3

1

-QM

2

-P1-P3Q»RXD

3P1r12H

--P31/D©

4P12

-PI3P3.2^T0

5阳麻"

-P1J1

6P1P34HDJ5

7-P1JL

-fP1P3.5m1L

8P3邈

-

P37/RD

示波器显示如下:

DigitalOscilloscopeX

程序如程

ORG0000H

MAIN:MOVA,#00H；赋值

MOVTMOD.#()IH；采用模式1

MOVTH0,#0BIH；赋初值

MOVTLO,#OEOH

SETBTRO；启动定期器0

LOOP:JNBTF0,$；等待中断

CLRTFO；计数器清零

START:MOVDPTR.#7FFFH;端口地址送DPTR

MOVX@DPTR,A；送数据OOH到端口

CPLA；取反

MOVTHOJOBIH；重:新赋初值

MOVTL0,#0E0H

SJMPLOOP；循环

END

19.画图阐明小功率直流电机双向控制原理，并阐明怎样实现正、、滑行及刹车控制。

20.某电机控制系统如图4.50所示。

阐明图中光电隔离器4N25的作用。

阐明图中电机控制原理。

(3)画出电机控制程序流程图。

(4)根据流程图编写出电机控制程序。

图4.50电机控制系统图

21.试画出四相、六相步进电机正、反向通电次序图。

22.一步进电机控制系统接口电路如图4.51所示。

图4.51步进电机接II电路

(1)完毕图中8255A与8031的接口设计；

(2)试编写程序，使其能实现下列功能：

①当S1按下时，步进电机正向单三拍旋转2圈；

②当S2按下时，步进电机反向双三拍旋转1圈；

③当S3按下时，步进电机正向三相六拍旋转20步;

④其他状况步进电机不转。

23.设某步进电机为A,B,C,D四相，

（1）画出此步进电机单四拍、双四拍以及四相八拍3种控制方式通电次序图。

（2）设A相控制电路如图4.52所示，其中8255A的端口地址为OFCFFH〜OFFFFHc试

用8255A位

控方式写出使步进电机A相通电的程序。

（3）若A,B,C,D四相分别用PLO〜PL3控制，请在下表的空格处填上合适的数。

图4.52步进电机接口电路

控制位

通电控制

步序DDD,DD；DD|DO

764:状态模型

DCBA

双四拍1

2

3

4

24.在如图4.45所示的步进电机控制系统中，若使步进电机的速度为200转每秒，试编写出

能完毕上述任务的单三拍控制程序。

25.某三相步进电机控制电路如图4.53所示,

（1）阐明图中光电隔离器4N25的作用。

（2）阐明图中RLR2,R3以及VI,V2,V3的作用。

（3）画出三相步进电机所有多种方式通电次序图。

（4）假设用此电机带动一种滚动丝杠,每转动一周（正向）相对位移为4mm,试编写一

移动8mm三相单三拍控制程序。

+I2V

图4.53步进电机接II电路

习题七

1.工业控制程序构造有什么特点？

答:

2.工业控制程序常用的语言有几种？它们分别应用在何种场所？

答：

3.数字滤波与模拟滤波相比有什么优缺陷？

答:无需增长任何硬件设备；系统可靠性高；多通道共享，减少成本；对频率很低的信号进

行滤波；使用灵活，以便，

4、常用的数字滤波措施？它们各自有什么优缺陷？

答：1、程序判断滤波:重要用于变化比较缓慢的参数温度、物位等；2、中值滤波:中值滤波

可以处理随机的脉冲干扰［电网的波动变送器的临时故障等）；3、算术平均值滤波:算术平均

滤波重要用于对周期脉动的采样值进行平滑加工，如压力、流量等；4、加权平均值滤波:

加权平均值滤波适合于有冰动式干扰的场所；5、滑动平均值滤波:采用滑动平均值滤波法，

可加紧平均滤波H勺速度；6、RC低通数字滤波:变化比较慢的参数，如温度；7、复合数字滤

波:周期性的脉动采样值进行平滑加工，可以处理随机口勺脉冲干扰（电网日勺波动变送器的临

时故障等）。

5、在程序判断滤波措施中，AY怎样确定，其值越大越好吗？

答：程序判断滤波的措施，便是根据生产经验，确定出相邻两次采样信号之间也许出现H勺最

大偏差AY。

最大容许误差AYH勺选用，Y太大，多种干扰信号将“乘机而入”，使系统误差增大；

Y太小，又会使某些有用信号被“拒之门外”，使计算机采样效率变低。因此，门限值4Y

的选用是非常重要的。・殷可根据经验数据获得，必要时，也可由试验得出。

6、算术滤波、加权滤波、滑动滤波的区别是什么？

答：算术滤波实际上是求取采样值的平均值；加权滤波则是在加权的基础上求取平均值；滑

动滤波则是每采一种新数据，计算一种新卧J平均值。

7、标度转换在工程上有什么意义？什么状况下使用标度转换程序？

答：为深入显示、记录、打印以及报警等，必须把这些数字量转换成不一样FI勺单位，以便操

作人员对生产过程进行监视和管理。这就是所谓H勺标度变换。工程量H勺实际值还需要通过一

次变换，为了实现上述变换，可把它设计成专门的工作程序，把各个不一样的参数所对应的

数字量放在存储器中，然后当某一参数进行标度变换时，只要调用标度变换子程序即可。

8.在微型计算机控制系统中，系统误差是怎样产生的？怎样自动校正系统误差？

9.全自动校准与人工校准有什么区别？它们分别应用在什么场所？

10、为何采用量程自动转换技术？

答：由于这样能使A/D转换器满量程信号到达均一化，因而大大提高测量精度。

11.线性插值法有什么优缺陷？使用中分段与否越多越好？

答：它是代数插值法中最简朴日勺形式将非线性参量变为线性参量，使计算以便，在误差范围

内符合工程规定，缺陷是精度低。不是，分段多了，计算量比较大并且占用内存多。

18.试根据公式（7」）设计一种程序判断滤波程序。

19.某计算机控制系统，如图6.21所示。用一种音频振荡器接在输入端，其数字滤波计算

公式为:

试编写一计算y(k)的程序。

输入一aADCf计算机fDAC—a输出

图6.21计算机控制系统方框图

理想附带通滤波器能通过所有不小于n而不不小于f2的)频率，因而这个频率范围称为通

频带。它可以由一种理想的低通滤波器与一种理想的高通滤波器构成，设低通及高通滤波

器的数字体现式分别为：

y伏)=用(£)+4伏-1)

Z(k)=B.L-1)

试求出计算Z(k)的数字滤波公式，并编写程序。

21.某压力测量系统，其测量范围为0〜1000mmH2O柱，经A/D转换后对应的数字量为

00〜FFH,试编写一标度变换子程序，使其能对该测量值进行标度变换。

22.某梯度炉温度变化范围为。〜1600°C,经温度变送器输出电压为1〜5V,再经ADC0809

转换,ADC0809的输入范围为0〜5V,试订算当采样数值为9BH时，所对应的梯度炉温度

是多少？

23.简述PGA102集成可编程增益放大器的I原理。

24.用用8086汇编语言编写出图6.13所示的量程自动转换数字电表欧1量程自动转换程序。

25.既有一微型计算机炉温控制系统.它的温度检测元件为热电偶.由于此元件的热电势

与温度之间的关系是非线性的，这对于微型计算机采样、转换以及计算精度将会有一定影

响。因此，必须对其进行非线性赔偿，以便提高控制精度。通过一系列记录和计算，得到

一种近似数学公式:

25K14

r=

24K+1614<PW25

式中，V为热电偶时输出值，单位为mV。根据此公式可得到两条折线，它与原函数曲线

相近似（见图6.22）。在计算时，就用它来替代原函数，其误差满足工程规定，试编写出完

毕上式计算的源程序。

图6.22公式折线。原函数关系图

26.在10C〜4UC范围内的温度控制系统中，常用热敏电阻作为测温元件。若取IV的5/128

（约39mV）为单位，即7位数值中个位变化为1,则热敏电阻两端电压与温度T的关系近

似为：

T=-0.761E+72.5

试用汇编语言编写出一种读A/D（设0#通道）并计算温度的定点子程序。计算的成果寄存

在累加器中，如温度超过上述测温范围，以进位为1返回，否则以0返回。

习题八

1.、在PID调整中，系数K,……等各有什么作用？他们对调整品质有什么影响？

答：系数Kp为比例系数，提高系数Kp可以减小偏差，但永远不会使偏差减小到零，并且

无止境的提高系数Kp最终将导致系统不稳定。比例调悠可以保证系统口勺迅速性。系数Ki

为积分常数，Ki越大积分作用越弱，积分调整器的突出长处是，只要被调量存在误差，其

输出的调整作用便随时间不停加强，直到偏差为零。积分调整可以消除静差，提高控制精度。

系数Kd为微分常数，kd越大，微分作用越强。微分调整重要用来加紧系统的响应速度，减

小超调，克服震荡，消除系统惯性U勺影响。

2、在PID调整其中，积分项有什么作用？常规PID,积分分离与变速积分3中算法有什么

区别和联络？

答：积分项用于消除静差，在常规PID调整中，由于系统的执行机构线性范围受到限制，

当偏差较大时，会产生很大的超调量，使系统不停的震荡。为消除这一现象，积分分离法在

控制量开始跟踪时，取消枳分作用，直到被跳量靠近给定值时，才产生枳分作用。而变速枳

分则是变化积分项口勺累加速度，使其与偏差大小相对应，偏差大时，积分作用弱，偏差小时,

积分作用增强。变速积分和积分分离的控制措施很类似，但调整方式不一样。积分分离对积

分项采用“开关”控制，而变速积分则是线性控制。

3、在数字PID中，采样周期是怎样确定的？它与哪些原因有关？对调整品质有何影响？

答：一种是计算法，一种是经验法。原因：扰动频率的高下；对象的动态特性：执行机构的

类型；控制回路数；控制质量。T太小，偏差信号也过小，计算机会失去调整作用；T过

大，会引起误差。

4、位置型PID和增量型PID有什么区别？他们各有什么优缺陷？

答：（位置型需要历次口勺偏差信号，而增量型只需一种增显信号即可。位置型计算繁琐，保

留E占用诸多内存，控制不以便。增量型误动作小，易于实现手动/自动的无扰动切换，不

产生积分失控。不过缺陷在于积分截断效应大，溢出影响大。）

区别：（I）位置式PID控制R勺输出与整个过去H勺状态有关，用到了误差的累加值；而增量

式PID的输出只与目前拍和前两拍的误差有关，因此位置式PID控制的累积误差相对更大；

（2）增量式PID控制输出的是控制量增量，并无积分作用，因此该措施合用于执行机

构带积分部件的对象，如步进电机等，而位置式PID合用于执行机构不带积分部件