计算机控制技术第二章习题答案整理及详解(2013.04.26修改版SK)

第2章 习题参考答案

1.什么是接口、接口技术和过程通道？ 答：

接口是计算机与外设交换信息的桥梁，包括输入接口和输出接口。

接口技术是研究计算机与外部设备之间如何减缓信息的技术。 过程通道是计算机与生产过程之间的信息传送和转换的连接通道。

2.采用74LS244和74LS273与PC/ISA 总线工业控制机接口，设计8路数字量（开关量）输入接口和8路数字量（开关量）输出接口，请画出接口电路原理图，并分别编写数字量输入和数字量输出程序。

答：

数字量输入接口

设片选端口地址为port

MOV DX,port MOV DPTR,PORT MOVX A,@DPTR IN AL,DX

74LS244

PC 总线

*IOR(*RD)_

数字量输出接口

MOV AL,DATA MOV A,DATA MOV DX ，port MOV DPTR,PORT OUT DX,AL MOVX @DPTR,A

3.用8位A/D 转换器ADC0809与8051单片机实现8路模拟量采集。请画出接口原理图，并设计出8路模拟量的数据采集程序。

输出信号

PC 总线

(*WR)

程序：

ORG 0000H

MOV R0，#30H ；数据区起始地址存在R0

MOV R6，#08H ；通道数送R6

MOV IE，#84H ；开中断

SETB IT1 ；外中断请求信号为下跳沿触发方式MOV R1，#0F0H ；送端口地址到R1

NEXT：MOVX @R1，A ；启动A/D转换

LOOP:SJMP LOOP

INC R0

INC R1

DJNZ R6，NEXT ；8路采样未接受，则转NEXT

CLR EX1 ；8路采样结束，关中断

END

中断服务程序：

ORG 0003H ；外中断1的入口地址

AJMP 1000H ；转中断服务程序入口地址

ORG 1000H

MOVX A，@R1 ；读入A/D转换数据

MOV @R0，A ；将转换的数据存入数据区

RETI ；中断返回

ORG 0000H

MOV R1，#30H

MOV R2，#0F0H

A1: MOV DPTR, R2

MOVX @DPTR, A

LOOP: JNB P3.2 , LOOP

MOVX A, @DPTR

MOV @R1，A

INC R2

INC R1

CJNE R2, 0F7H, A1

END

4.用12位A/D转换器AD574与PC/ISA总线工业控制机接口，实现模拟量采集。请画出接口电路原理图，并设计出A/D转换程序。

答：

A/D转换的程序如下：

MOV DX,1FF0H

OUT DX,AL ；启动A/D转换

PUSH AX

PUSH BX

PUSH CX

STI

LOOP1：JMP LOOP1

CLI

POP CX

POP BX

POP AX

LEA DI, BUF ；置数据存储区指针

MOV CL, 4

SHR AX, CL ；得到转换后的12位数据

MOV [DI], AX ；将得到的数据存入数据存储区END

中断服务程序：

MOV DX,1FF2H ；读高8位数据

IN AL,DX

MOV AH,AL

MOV DX,1FF3H ；读低4位数据

IN AL,DX

RET

ORG 0000H

MOV DPTR，#1FF0H ;外设地址为16位只能用DPTR

MOVX @DPTR,A ;访问外设只能用累加器A

PUSH A

PUSH B

PUSH C

ORG 0013H；外部中断1入口地址

LJMP PINT1

SETB IT1

SETB EX1

LOOP1: SJMP LOOP1

CLR

POP C

POP B

POP A

;感觉很麻烦的样子

MOV A,@R1 ;低4位送A

RR A

RR A

RR A

RR A

MOV R0 , A

DEC R1

MOV A, @R1 ;高8位送A

ANL A, 0FH ;屏蔽高4位

RL A

RL A

RL A

RL A

ORL A, R0 ;合并低8位

INC R1

MOV @R1 , A ;处理好后覆盖原低4位

DEC R1

MOV A , @R1

ANL A , 0F0H

RR A

RR A

RR A

RR A

MOV @R1 , A

END

中断服务程序：

MOV R1 , #30H ;先设置个内存起始单元

MOVX A, @DPTR

MOV @R1，A

INC R1

INC DPTR ;读取AD574低4位要改变引脚A0的电平MOVX A, @DPTR

MOV @R1，A

RETI

5.请分别画出一路有源I/V变换电路和一路无源I/V变换电路图，并

分别说明各元器件的作用。

答：

无源I/V变换电路

无源I/V变换主要是利用无源器件电阻来实现，并加以滤波和输出限幅等保护措施。

输入0- 10 mA，输出为0 -5 V ，R1=100Ω，R2=500Ω

输入4 -20 mA，输出为1 - 5 V，R1=100Ω，R2=250Ω

I

有源I/V变换电路

有源I/V变换主要是利用有源器件运算放大器、电阻来实现。

输入0 ~ 10 mA ，输出0 ~ 5 V：R1=200Ω，R3=100kΩ，R4=150kΩ

输入4 ~ 20 mA ，输出1 ~ 5 V：R1=200Ω，R3=100kΩ，R4=25kΩ

6.什么是采样过程、量化、孔径时间？

答：

采样过程：按一定的时间间隔T ，把时间上连续和幅值上也连续的模拟信号转变成在时刻0，T ，2T 、、、、、、kT 的一连串脉冲输出信号的过程称为采样过程。

量化：采用一组数码来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换为数字信号。 孔径时间：在模拟输入通道中，A/D 转换器将模拟信号转换成数字量总需要一定的时间，完成一次A/D 转换所需要的时间成为孔径时间。

7.采样保持器的作用是什么？是否所有的模拟量输入通道中都需要采样保持器？为什么？

答：

为了提高模拟量输入信号的频率范围，以适应某些随时间变化较快的信号的要求，可采用带有保持电路的采样器，即采样保持器（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，因而采用采样保持器来使得信号维持一段时间）。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。

8.一位8位A/D 转换器，孔径时间为100us 。如果要求转换误差在A/D 转换精度（0.4%）内，求允许转换的正弦波模拟信号的最大频率是多少？

答：π-=

=???620.4

6.421001010f Hz s

P41

9.试8255A、AD574、LF398、CD4051和PC/ISA总线工业控制机接口，试设计出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。

程序流程图如下：

8路模拟量数据采集程序如下：

AD574A PROC NEAR

CLD

LEA DI,BUF

MOV BL,00000000B; 令CE，CS, R/C, INH=0,初始化

MOV CX,8

ADC: MOV DX,2C2H ; C口地址

MOV AL,BL

OUT DX,AL; 选择多路开关X0，STS=0, LF398采样

NOP

NOP

OR AL,01000000B；令CE=1, 启动转换A/D

OUT DX,AL；

AND AL,10111111B；令CE=0, 形成启动脉冲

OUT DX,AL；

MOV DX,2C0H; A口地址

PULLING：IN AL,DX ；测试STS，看转换是否结束

TEST AL,80H

JNZ PULLING ；转换期间STS＝1，LF398保持

MOV AL,BL；

OR AL,00010000B; 转换结束，令R/C＝1，准备读

MOV DX,2C2H;

OUT DX,AL

OR AL,01000000B;令CE, R/C＝1，开始读

MOV DX,2C0H ; 读A口高4位

IN AL,DX

AND AL,0FH

MOV AH,AL ；高4位存在AH

INC DX; 读B口低8位

IN AL,DX ；低8位存在AL

STOSW; 数据存储

INC BL ;更换通道

LOOP ADC

MOV AL,00111000B; CE=0，CS, R/C, INH=1, 芯片复位

MOV DX,2C2H

OUT DX,AL

RET

AD574A ENDP

10. 采用DAC0832和PC/ISA 总线工业控制机接口。请画出接口电路原理图，并编写DA 转换程序。

答：

若DAC0832 CS 的口地址为BASE ，则7FH 转换为模拟电压的接口程序为： DAOUT ：MOV DX,BASE MOV A L,7FH OUT DX,AL

RET

单极性公式：

12

OUT REF n

D

V V =-?

D 为输入数字量，VREF 为参考基准电压

11. 采用DAC1210和PC/ISA 总线工业控制机接口，请画出接口电路原理图，并编写D/A 转换程序。（双极性电压输出电路）

答：

接口电路原理图如下图所示：

D0 … D7 *CS 1

V0

ISA 总线

设端口地址译码器译出Y0*地址为基地址7FF0H ； 则D/A 高8位地址为7FF1H ，低8位地址为7FF0H 假设待转换数据为2FEH D/A 转换程序：

MOV DX ，7FF1H

MOV AL ，2F0H ；送高8位数据 OUT DX ，AL MOV DX ，7FF0H

MOV AL ，E0H ；送低4位数据 OUT DX ，AL ；12位数据进行转换 RET

输出电压VOUT 与输入数字量D 之间的关系：

11(1)2

OUT REF D

V V =-

13.采用DAC0832、运算放大器、CD4051等元器件与PC/ISA 总线工业控制机接口，设计8路模拟量输出系统，请画出接口电路原理图，并编写8路模拟量输出程序。

答：

8路模拟量输出程序：

MOV BX,OFFSET data

MOV CX,8

MOV DX,7FF8H 送DAC0832地址

L1：MOV AL,[BX]

OUT DX,AL 启动D/A转换

XOR DX,8000H 置CD4051片选信号

OUT DX,AL 向第一通道输出转换值

CALL DELAY 延时

XOR DX,8000H 置DAC0832片选信号

INC DX

INC BX

LOOP L1

14.基于RS-485串行总线的主从分布式测控系统的结构形式是怎样的？

答：

基于RS-485总线可构成下图所示的主从分布式测控系统，其中可编程控制器（PLC）、智能调节器、智能远程I/O模块的等装置大都具有RS-485总线，可作为测控系统的从站，实现控制功能；PC或IPC作为系主站，并配有RS-23 2/485转换器，实现对系统定的监控与管理。

15.什么是串模干扰和共模干扰？如何抑制？

答：

所谓串模干扰是指叠加在被测信号上的干扰噪声。

抑制方法：滤波器、双积分式A/D转换器、前置放大或者隔离屏蔽等、利用元器件的特性来抑制、选择带有屏蔽的双绞线或同轴电缆做信号线（具体见书64页）。

所谓共模干扰是指模/数转换器两个输入端上公有的干扰电压。

抑制方法：变压器隔离、光电隔离、浮地屏蔽。

16.MAX1232有哪些主要功能？

答：

主要功能有：电源监控、按钮复位输入、监控定时器（看门狗）。

17.计算机控制系统中一般有哪几种地线？请画出回流法接地和一点接地示意图。

答：

在计算机控制系统中，一般有以下几种地线：模拟地、数字地、安全地、系统地、交流地。