机电一体化系统设计试题 5答案

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1、习题五答案1、何谓I/O接口？计算机控制过程中为什么需要I/O接口？I/O接口与I/O通道是计算机主机与外部连接的桥梁，常用的I/O接口有并行接口和串 行接口。I/O通道有模拟量I/O通道和数字量I/O通道。其中模拟量I/O通道的作用是，一 方面将经由传感器得到的工业对象的生产过程参数变换成二进制代码传送给计算机；另一方 面将计算机输出的数字控制量变换为控制操作执行机构的模拟信号，以实现对生产过程的控 制。数字量通道的作用是，除完成编码数字输入输出外，还可将各种继电器、限位开关等的 状态通过输入接口传送给计算机，或将计算机发出的开关动作逻辑信号经由输出接口传送给 生产机械中的各个电子开关或电磁

2、开关。2、试分析家用变频空调的计算机控制原理（重点分析输入/输出通道）。所谓的“变频空调”是与传统的“定频空调”相比较而产生的概念。众所周知，我国的电网 电压为 220 伏、50 赫兹，在这种条件下工作的空调称之为“定频空调”。由于供电频率不能 改变，传统的定频空调的压缩机转速基本不变，依靠其不断地“开、停”压缩机来调整室内温 度，其一开一停之间容易造成室温忽冷忽热，并消耗较多电能。而与之相比， “变频空调” 变频器改变压缩机供电频率，调节压缩机转速。依靠压缩机转速的快慢达到控制室温的目的， 室温波动小、电能消耗少，其舒适度大大提高。而运用变频控制技术的变频空调，可根据环 境温度自动选择制热、

3、制冷和除湿运转方式，使居室在短时间内迅速达到所需要的温度并在 低转速、低能耗状态下以较小的温差波动，实现了快速、节能和舒适控温效果。供电频率高，压缩机转速快，空调器制冷（热）量就大；而当供电频率较低时，空调器 制冷（热）量就小。这就是所谓“定频”的原理。变频空调的核心是它的变频器，变频器是 20 世纪 80 年代问世的一种高新技术，它通过对电流的转换来实现电动机运转频率的自动调 节，把50Hz的固定电网频率改为30至130Hz的变化频率，使空调完成了一个新革命。同 时，还使电源电压范围达到142V至270V,彻底解决了由于电网电压的不稳定而造成空调 器不能正常工作的难题。变频空调每次开始使用时

4、，通常是让空调以最大功率、最大风量进 行制热或制冷，迅速接近所设定的温度。由于变频空调通过提高压缩机工作频率的方式，增 大了在低温时的制热能力，最大制热量可达到同、同级别空调器的15倍，低温下仍能保 持良好的制热效果。此外，一般的分体机只有四档风速可供调节，而变频空调器的室内风机 自动运行时，转速会随压缩机的工作频率在12档风速范围内变化，由于风机的转速与空调 器的能力配合较为合理，实现了低噪音的宁静运行。当空调高功率运转，迅速接近所设定的 温度后，压缩机便在低转速、低能耗状态运转，仅以所需的功率维持设定的温度。这样不但 温度稳定，还避免了压缩机频繁地开开停停所造成的对寿命的衰减，而且耗电量大

5、大下降， 实现了高效节能。“变频空调”采用了比较先进的技术，启动时电压较小，可在低电压和低温度条件下启动， 这对于某些地区由于电压不稳定或冬天室内温度较低而空调难以启动的情况，有一定的改善 作用。由于实现了压缩机的无级变速，它也可以适应更大面积的制冷制热需求。3、试举例说明几种工业控制计算机的应用领域。PLC PC 总线工控机4、计算机的UO过程中的编址方式有哪些?各有什么特点？（1）、I/O 接口独立编址方式这种编址方式是将存储器地址空间和I/O接口地址空间分开设置，互不影响。设有专门 的输入指令（IN）和输出指令（OUT）来完成I/O操作，（ 2）、I/O 接口与存储器统一编址方式这种编址

6、方式不区分存储器地址空间和I/O接口地址空间，把所有的I/O接口的端口都 当作是存储器的一个单元对待，每个接口芯片都安排一个或几个与存储器统一编号的地址 号。也不设专门的输入/输出指令，所有传送和访问存储器的指令都可用来对I/O接口操作。两种编址方式有各自的优缺点，独立编址方式的主要优点是内存地址空间与I/O接口地 址空间分开，互不影响，译码电路较简单，并设有专门的I/O指令，所编程序易于区分，且 执行时间短，快速性好。其缺点是只用I/O指令访问I/O端口，功能有限且要采用专用I/O 周期和专用的I/O控制线，使微处理器复杂化。统一编址方式的主要优点是访问内存的指令 都可用于I/O操作，数据处

7、理功能强；同时I/O接口可与存储器部分公用译码和控制电路。 其缺点是：I/O接口要占用存储器地址空间的一部分；因不用专门的I/O指令，程序中较难 区分I/O操作。5、 若12位A/D转换器的参考电压是25V,试求出其采样量化单位q。若输 入信号为1V,问转换后的输出数据值是多少。6、用ADC0809测量某环境温度，其温度范围为3050C，线性温度变送器输出05V,试 求测量该温度环境的分辨率和精度。7、中断和查询是计算机控制中的主要I/O方式，试论述其优、缺点。一个微机系统中有多个外围设备采用查询式I/O方式交换信息时,CPU应采用分时控制 方式,逐一查询,逐一服务,其工作原理如下：每个外围设

8、备提供一个或多个状态信息,CPU逐次读入并测试各个外围设备的状态信息，若该外围设备请求服务（请求交换信息），则 为之服务,然后清除该状态信息。否则,跳过,查询下一个外围设备的状态。各外围设备查 询完一遍后，再返回从头查询起，直到发出停止命令为止。但是在查询式I/O方式下，CPU 要不断地读取状态字和检测状态字，不管那个外围设备是否有服务请求，都必须一一查询， 许多次的重复查询，可能都是无用的，而又占去了CPU的时间，效率较低。为了提高CPU的效率和使系统具有良好的实时性，可以采用中断控制I/O方式。采用 中断方式CPU就不必花费大量时间去查询各外围设备的状态了。而是当外围设备需要请求 服务时，

9、向CPU发出中断请求，CPU响应外围设备中断，停止执行当前程序，转去执行一 个外围设备服务的程序，此服务程序称为中断服务处理程序，或称中断服务子程序。中断处 理完毕，CPU又返回来执行原来的程序。8、计算机的输入/输出通道中通常设置有缓冲器，请问该通道中的缓冲器通常起 到哪些作用?缓冲器主要是是用于把一些需要输入或输出的数据由于CPU或外设来不及处理的数据 传送到缓冲器保存起来.9、分析扩展的EPROM2764的地址范围及工作原理（见图一）地址范围:0000H1FFFH242323212224212514171825323334 35 36 373839+ 5V28 I 27I* Vec rc

10、M Vpp NCA12AllA1OA9EPROMA8(8KX 8 )P2. 4P2. 3P2. 2P2. 1P2. O80316 5 4 3 2 10EAALEPSEN11nnnDDDDD8765432116415512 697685921O19QQQQQQQQ87654321G GND Vex：203783029BD6SD3D2SI8GND10、分析扩展的RAM6264的地址范围及工作原理(见图二)VccI!XTALXTA1 3Pl.7 超311(1 II1Z31417RSTR031EAP3，1 円启(INTfb H3.31NT1) 舸”轼価 F3MTD P3.fi (WjP3.7(.Kiy

11、)PSENAII対|1纽_胡Vee Vss3 -12-21 5J 2地址范围:0000H1FFFH11、8086与8088这两个微处理器在结构上有何相同点，有何主要区别都是 16位处理器。共同点：(1)内部均由EU、BIU组成，结构基本相同。( 2 )寄存器等功能部件均为1 6 位。(3) 内部数据通路为16 位。(4) 指令系统相同。不同点：( 1 )对外数据总线8086为16 位， 8088为8位。( 2)指令队列 8086 为 6 级， 8088 为 4 级。12、请写出下列指令单独执行完后，有关寄存器和存储单元的内容。1、假设(DS)=3000H, (SS)=3000H, (AX)=2

12、000H, (BX)=1200H, (SI)=2, (DI)=1, (SP)=100H, (31200H)=50H,31201H)=2, (31202H)=0F7H, (31203H)=90H。6. NEG WORD PTR 1200H7. SARBYTE PTR 1200HSI，18. ROLBYTE PTR BX+SI+1，19. MUL WORD PTR BXSI10. DIV BYTE PTR 1200HDI2.( AX) =0E00H5. (31200H)=4FH8. (31203H)=21H10 .溢出1ADD AX，1200H2SUBAX，BX3MOV BX，AX4PUSH AX

13、5DECBYTE PTR 1200H答：1. (AX) =3200H3(31200H)=2000H4. (300FEH)=2000H, (SP)=00FEH6. (31200H)=0FDB0H7. (31202H)=0FBH9. (DX)=121EH, (AX)=0E000H13、8086 / 8088在什么时候及什么条件下可以响应一个外部INTR中断请求， 中断向量表在存储器的什么位置?向量表的内容是什么?8086 如何将控制转向中 断服务程序?（1）8086/8088在当前指令执行完且IF=1的情况下可以响应一个外部INTR中断请求。（2）中断向量表在存储器的0段000003FFH区域，向

14、量表存放中断处理程序的入口地址。（3）8086/8088响应INTR中断请求时，首先在连续的两个总线周期中发出INTA#负脉冲， 在第二个INTA#（言号期间，中断源经数据总线向8086/8088送出一字节中断向量“类型码”。8086/8088收到“类型码”后将其乘4形成中断向量表的入口，从此地址开始的4个单元中读 出中断服务程序的入口地址（IP、CS）, 8086/8088从此地址取指令执行，将控制转向中断 服务程序。14、“8086执行了一个总线周期”是指8086做了哪些可能的操作？基本总线周 期如何组成？在一个典型的读存储器总线周期中，地址言号、 ALE 言号、 RD# 言号、数据言号分别在何时产生？（1）是指8086对片外的存储器或I/O接口进行了一次访问，读写数据或取指令。（2）基本总线周期由4个时钟周期组成，分别记为T1、T2、T3、T4。（3）地址信号、ALE信号在T1周期内产生，RD#信号在T2周期内产生，数据信号一般在T3内产生，若T3来不及提供数据，可在某Tw内产生有效数据。1111*1/PSEN WR/L1P2X地址A15A8二P0描令黠人洋空A7-AD %