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1、word第一章 计算机控制系统概述习题与参考答案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展检测，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展分析，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围完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进展处理，并在一定的时间作出反响并进展控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了
2、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，生产过程直承受计算机的控制，就叫做“联机方式或“在线方式。(3)“离线方式：假如生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直承受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进展联系并作相应操作的方式，如此叫做“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局部组成？各局部的作用是什么？由四局部组成。(1)主机：(2)输入输出通道(3)外部设备(4)检测与执行机构4.微型计算机控制系统软件有什么作用？说出各局部软件的作用。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展
3、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、应用软件与数据库。(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：指的是调节程序与故障诊断程序；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
4、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、上下限检查与报警程序、操作面板服务程序、数字滤波与标度变换程序、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，其息管理程序包括信息生成调度、文件管理与输出、打印、显示程序等；c.公共服务程序：包括根本运算程序、函数运算程序、数码转换程序、格式编码程序。(3)数据库：数据库与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与如何查询、显示、调用和修改数据等。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
5、：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7.计算机控制系统的开展趋势是什么？大规模与超大规模集成电路的开展，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开展，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开展趋势有以下几个方面。本章作业简述几类常见的计算机控制系统的特点与其应用领域。第二章 输入输出过程通道习题与参考答案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
6、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局部组成？各局部的作用是什么？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，进展电平转换，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展滤波、保护、消除触点抖动，以与
7、进展信号隔离等问题。3.简述两种硬件消抖电路的工作原理。采用积分电路的硬件消抖电路，首先利用积分电路将抖动的高频局部滤出，其次利用施密特触发器整形。采用RS触发器的硬件消抖电路，主要是利用RS触发器的保持功能实现消抖。4.简述光电耦合器的工作原理与在过程通道中的作用。光电耦合器由封装在一个管壳的发光二极管和光敏三极管组成，如图2.1所示。输入电流流过二极管时使其发光，照射到光敏三极管上使其导通，完成信号的光电耦合传送，它在过程通道中实现了输入和输出在电气上的完全隔离。5.模拟量输入通道由哪些局部组成？各局部的作用是什么？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
8、与控制逻辑电路组成。(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。在进展A/D转换时间，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转换器之前参加采样保持器。(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)。6.对理想多路开关的要什么？理想的多路开关其开路电阻为
9、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。7.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。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。在进展A/D转换时间，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转换器之前参加采样保持器。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，如此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。8.在数据采样系统中，是不是
10、所有的输入通道都需要加采样保持器？为什么？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，在允许的A/D转换精度，就不必再选用采样保持器。9.A/D转换器的完毕信号有什么作用？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转换器的完毕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
11、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转换完毕后,发中断申请,在中断服务程序中取数据。0oC1200oC,如果要求误差不超过oC,应选用分辨为多少位的A/D转换器？选择依据：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RAM的30H37H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
12、 ；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IN0LOOP：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，如此继续 CLR EA ；已转换完，
13、如此关中断 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局部组成？各局部的作用是什么？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
14、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010mA或420mA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与其回放系统。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。第三章 微机数控系统习题与参考答案1.什么是数控系统？数控系统包括哪些？数控系统是采用数字电子技术和计算机技术，对生产机械进展自动控制的系统，它包括顺序控制和数字程序控制两局部。2.什么是顺序控制系统？它由哪几局部组成？微机顺序控制方式是指以预先规定好的时间或条件为依据，按预先规定好的动作次序顺序地进展工作。一般地，把按时序或事序规定工作的自动控制称为顺序控制。它包括系统控制器、输入电路、输入接口、输出电路、输出接口、检测机构、显示与报警电路。3.微机数控系统由哪些局部组成？各局部的作用是什么？由五局部组成。(1)输入装置：一般指微机的输入
