计算机测控技术》综合复习资料
计算机测控技术复习课
单元电路的级联设计
阻抗匹配：负载输入阻抗/信号源输出阻抗 电流匹配 、电压匹配、功率匹配
信号耦合方式：（１）直接耦合 （２）阻容耦合（３）变压器耦合 （４）光电耦合
测控系统人机接口
LED显示器
6-1
测控系统人机接口
LED显示器的静态显示方式 LED显示器的动态显示方式 键盘输入防抖动设计 矩阵式键盘的扫描输入法 矩阵式键盘的反转输入法
数字量输入通道
数字量输入通道的信号调理
作为数字量输入的状态信号可能有电压、电 流、开关的触点等多种形式，容易引起瞬时 高压、过电压、接触抖动等现象。为了将外 部状态信号输入到计算机，必须对现场输入 的信号进行转换、保护、滤波、隔离等措施 转换成计算机能够接收的逻辑信号，完成这 些功能的电路称为信号调理电路。 与模拟量输入调理的功能区别——主要考虑 抗干扰能力与可靠性，而不是精度
D3 2R I3 节点3
Vout = －B*（Vi/16）
B=b3*8+b2*4+ b1*2+ b0*1
I
Vi
采用D/A构成程控放大器应用
采用DAC7520十位D/A转换器构成9~9.999倍 程控转换器，步进量为0.001
IOUT1 R =(1024/1000)*R
F
VOUT
IOUT2
+
D0 R R 2R I0 节点0 R
n log2 (1
max
min
y
)
1 1 （2）分辨率定义为：D n n 2 1 2 1 0.0039215 例如8位A/D 分辨率为：D 8 2 1
1 n 如果要求分辨率D0 求A/D转换器的字长： log2 (1 ) D0
《计算机测控技术》课程综合复习资料
《计算机测控技术》课程综合复习资料一、填空题1.若连续信号的最高频率为wmax，按采样定理要求采样频率ws应大于（）。
答案：2wmax2.采样定理的描述为：若信号的最高频率为fmax，只要采样频率f大于最高频率的（）倍，采样信号就能唯一复现原信号。
实际应用中，一般取f>5～10fmax。
答案：23.若系统欲将一个D/A转换器输出的模拟量参数分配至几个执行机构，需要接入（）器件完成控制量的切换工作。
答案: 反多路开关4.DAC的分辨率指（）电压与最大输出电压之比答案：最小输出5.在10位A/D转换器中，设满量程为±5V，试写出模拟量为0V时，所对应的数字量为（）H。
答案:2006.在10位A/D转换器中，设满量程为±5V，试写出模拟量为-2.5V时，所对应的数字量为（）H。
答案:1007.由于计算机只能接收数字量，所以在模拟量输入时需经（）转换。
答案:D/A转换器8.ADC0809是一种带有8通道模拟开关的8位（）式A/D转换器。
答案：逐次逼近9.8位的A/D转换器分辨率为（）。
答案：1/(28-1)10.变送器输出的信号为（）或4～20mA的统一信号。
答案：0～10mA11.步进电机的（）指的是完成一个磁场周期性变化所需脉冲数。
答案：拍数12.步进电机的相数指的是（）。
答案：线圈组数13.按动力区分，执行机构最常用的类型是（）。
答案：气动型14.按动力区分，（）型的执行机构相对价格昂贵，体积较大。
答案：液动型15.DAC0832的工作方式有（）、单缓冲方式、双缓冲方式。
答案：直通方式16.微机的三总线是（）、地址总线、控制总线。
答案：数据总线17.计算机控制系统的监控过程包括三个步骤：（）、实时决策、实时控制。
答案：实时数据采集18.采样保持器可实现以下功能：在采样时，其输出（）输入；而在保持状态时，输出值不变。
答案：等于19.控制系统的（）指的是响应的最大偏移量与终值的差，与终值比的百分数。
奥鹏中国石油大学北京网考参考试题《计算机测控技术》期末复习资料及答案
中国石油大学（北京）远程教育学院
《计算机测控技术》期末复习题及答案
一、填空题：
1、工业控制机的总线结构外部总线有、。
RS-232,IEEE488
2、计算机系统的硬件组成有、、、、五部分。
控制对象（生产过程）、执行器、测量变送环节、输入/输出通道、数字调节器
3、现场总线的核心为。
现场总线通讯协议模型为，分为、、、四层。
总线协议, IEC61158协议模型, 物理层、数据链路层、应用层、用户层
4、开关量输出信号驱动电路的构成方式有：、、、。
大/中/小功率晶体管、可控硅、达林阵列驱动器、固态继电器。
5、电源抗干扰的基本方法有：、、。
交流电源滤波器、电源变压器的屏蔽与隔离、整流后抑制干扰。
6、CIMS系统的四个主要功能系统为：、、、________ 两个功能支撑系统为：、。
（生产自动化系统、管理信息系统、质量控制系统、动态监控系统 ; 计算机网络、数据库管理系统
7、数据采集系统的三种工作方式为、和。
查询法、中断法和 DMA法
8、现场总线协议应用层又分为、两个子层。
FF总线中
计算机测控技术第1页共13页。
《计算机测控技术》综合复习资料
《计算机测控技术》综合复习资料一.填空题1.请在下图(典型的计算机控制系统的结构图)中方框内填入合适的内容，并将各个信号放在正确的位置A．DAC B. ADC C.检测装置 D.计算机 E.执行机构 F.被控对象I.偏差e II. 被控量c III.给定值r IV.控制量u方框中依次填B、D、A、F、C、E乘号左侧填III，右侧填I，下侧填II，最右侧的箭头上填IV2.采样保持器可实现以下功能：在采样时，其输出离散输入；而在保持状态时，输出值连续。
3.相对于传统模拟控制系统，计算机控制系统是使用数字计算机替代传统控制系统中的模拟调节器。
4.过程通道是计算机控制系统的重要组成部分，根据信号的方向和形式，过程通道可分为模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量输入通道、数字量输出通道四种类型。
5．PC-6313 多功能模入模出接口卡基址选择DIP开关位置如下图所示：，则基址为0310H （用十六进制表示）。
6.计算机控制系统的监控过程包括以下三个步骤：监控、发现、报告。
二.问答题1.请叙述模拟量输入通道的组成及各部分的作用。
答：（1）传感器：将其他信号转换成易检测、易传输、易处理的电流或者电压信号。
（2）量程放大器：放大由传感器传出的微弱的电信号。
（3）低通滤波器：过滤掉高频信号（4）多路开关：控制信号传输（P123页）（5）采样保持电路：采样，保持（6）A/D转换器：将模拟量转换成数字量2.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？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，在允许的A/D转换精度内，就不必再选用采样保持器。
（P170）3.简述数字滤波与硬件滤波相比有哪些优点。
答：精度高；灵活性强，只要改变程序参数即可改变滤波器的性能；时分两用，一台计算机可同时处理多路信号；处理功能强，可处理几赫兹频率的信号；可靠性强，不受周围环境温度的影响等。
计控复习资料计算机控制重点知识
I/O信号的种类：数据信息、状态信息、控制信息三类。
数据信息又分为数字量、模拟量、开关量、脉冲量。
计算机和外部的通信方式：按数据传送方式分为并行通信（传送速度快、信息率高）和串行通信（数据按位进行传送）；串行通信又分为全双工方式、半双工方式、同步方式和异步方式。
三种I/O控制方式：程序控制方式、中断控制方式、直接存储器存取方式。
程序控制方式又分为：无条件I/O方式、查询式I/O方式（又称条件传送方式）。
对于查询式I/O方式，满足实时控制要求的使用条件：所有外围设备的服务时间的总和必须小于或等于任一外围设备的最短响应时间（也称危险时间）。
中断优先级问题的解决办法：软件查询方式，雏菊链法，专用硬件方式。
I/O接口的编址方式：I/O接口独立编址方式、I/O接口与存储器统一编址方式。
IO接口芯片和CPU之间必要的连接信号：（1）数据信号D0~D7。
（2）读/写控制信号/RD、/WR（或/IOR、/IOW）（3）片选信号/CS和地址线A1、A0（4）时钟、复位、中断控制、联络信号等控制信号。
I/O接口扩展：地址译码器的扩展、负载能力的扩展。
I/O通道分为：模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量输入通道、数字量输出通道四种。
模拟量输入通道主要由信号处理装置、采样单元、采样保持器、数据放大器、A/D转换器和控制电路等部分组成。
输出保持一般有两种方案：一种是数字量保持方案（一个输出通路设置一个D/A转换器的结构形式），另一种是模拟量保持方案（多个输出通路共用一个D/A转换器的结构形式）。
数字量输入输出通道：数字量输入通道的数字信号：编码数字（二进制数或十进制数）、开关量、脉冲列三类。
数字量输出通道的数字信号：编码数字（二进制或二-十进制）、开关信号、脉冲信号三类。
D/A转换器按其工作方式可分成并行和串行两种；并行D/A转换器又可分为电流相加型和电压相加型。
按其输出又可分为电压输出和电流输出两种。
并行D/A转换器的工作原理：把每一位的代码按其权的大小转换成相应的模拟量，再把代表各位的模拟量相加，这样，得到的总的模拟量就与数字量成正比的模拟量。
计算机测控技术基础1
1.1.7 PC-based控制器 PC-based控制器从外观到可靠性也都开始可 以与PLC相近。PC-based是一种基于PC技 术的控制系统。最早的PC-based控制系统是 以PC总线工控机为核心，通过扩展专用板卡 组成。PC-based借助于IT技术的发展，在运 算、存储、组网和软件开放性方面具有优势。 为PC-based控制器的高速发展铺平了道路。 这样，PC-based控制器不仅具有PC的优势， 也具有传统PLC的优势。它可无缝地融合到 网络时代的信息系统中。
1.1.6可编程控制器PLC
基本概念：可编程序控制器，专为在工业环境中应用而设计， 采用可编程序的存储器存储操作指令，并通过数字式的或模拟 式的输入输出控制机械或生产过程。 1969年美国通用公司生产第一套PLC（Programmable Logic Controller ）。 国内外许多生产PLC的厂家。 发展历程 上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期， 年增长率一直保持为30~40%。在这时期，PLC在处理模拟量 能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提 高，PLC逐渐进入过程控制领域。 PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干 扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺 序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。
操作管理站
操作站是DCS系统的主要人机接口，操作站是一台 功能强大的计算机。 操作站可以进行监视、操作和控制；控制工程师可 以实现控制系统组态、系统的生产和维护。作为 管理计算机，它可以通过通信接口与通讯系统相 连，采集各种信息，执行工厂的集中管理和实现 最优控制、后台计算和软件开发等特殊功能。 操作站具有三方面的功能： 操作员属性功能、工程师属性功能和系统维护功能。
《计算机控制专业技术》复习
《计算机控制技术》复习————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：第4---5章习题课一、 填空题1．采样周期T 与采样角频率ωs 的关系是 。
(ωs =2π/T) 2．若连续信号的最高频率为ωmax ，按采样定理要求采样频率ωs 应大于 。
如不满足采样定理，一个高频连续信号采样后将会变成 。
(ωs >2ωmax , T<π/ωmax ) ，(低频信号)3．离散系统稳定性与连续系统不同，它不仅与系统结构和参数有关，还与系统的 有关。
(采样周期T)4．在采样系统里，由于 位置不同，所得闭环脉冲传递函数也不同。
(采样开关) 二、 单项选择题1．一个连续系统改造为计算机控制系统后，当系统的控制算法及参数都保持不变时，与原连续系统相比，计算机控制系统的稳定性将 。
A 变好；B 变坏；C 保持不变。
2．连续系统传递函数的一个极点P=-5，Z 变换后将映射到Z 平面的 。
A 单位园外；B 单位园上；C 单位园里。
三、 简答题1． 如图所示，已知A 点信号x(t)=sin(t),试画出A 、B 、C 点的信号图形，设采样周期T=π/2。
解 x(kT)=sin(kT)=sin(k π/2)图12．若上图1A 点信号为x(t)=cos(2t) ，采样周期T=π，试画出A 、B 、C 点的波形图，并讨论说明之。
解 x(kT)=cos(2kT)=cos(2k π)=1信号的最大频率ωmax =2rad/s, 采样频率ωs =2π/T=2，所以不满足采样定理，采样信号x(kT)=cos(2kT)=1，不能反映连续信号x(t)=cos(2t) 的特征。
ZOHT ABCA B C3已知x(t)=(0.5+5sin3t)，采样周期T=2π/3，试求采样信号x *(t)。
解 x(k)=(0.5+5sin3kT)=0.5+5sin3k *2π/3=0.5+5sin2k π=0.5x *(t)=∑∞=-0)(5.0k kT t δ4试简述零阶保持器的时域响应和频域响应的特点。
计算机测控技术
1、异步串行通信接口通常指以下三类：RS-232(A、B、C)，20mA电流环和RS-422/RS485。
2、RS-232C：电气特性—采用负逻辑：-3v ~ -15v表示逻辑“1”，+3v ~ +15v表示逻辑“0”。
特征：由于RS-232C比较高电平输出，且正负输出，所以其驱动器需提供+10V以上的对称电源。
3、将TTL/CMOS信号直接连接：1米以内，最长不超过5米。
4、Page3（异步串行通信的直接连接、多机直接连接）。
5、MC1489是相应的4路RS-232C信号接收器，仅需5V供电。
6、MAX232A功能框图（P4图1.7）。
其功能是：将TTL的异步通信逻辑转换为RS-232C 逻辑电平。
（为什么要有转换部件?）7、上位机与多个串口设备通信时，每个串口必须使用1个独立的RS232C串口，可使用多串口卡，或多路串口接口芯片。
8、使用多串口卡连接多个串口设备的系统。
（P5图1.9）9、MAX488/490与RS422连线图（P6图1-10）。
为防止高频信号在连线中的反射影响通信质量，在接受端加接负载电阻式必要的。
10、总线方式的RS－422组网。
（P8图1-14）11、USB总线特点，以及其级联扩展。
（P17）12、长距离通信解决的问题以及解决方法（P18）。
13、长距离通信分为哪三种方法，各自的距离是多少？-用电流环实现隔离的长线通信，其距离见P18。
-使用RS-422/485的长线通信，通信距离可达1200米，更长的距离可通过中继器实现。
-使用光纤传输RS-422/485信号，通信距离可达20千米。
14、LED显示驱动方式，各自优缺点？1）静态显示：同时点亮，硬件较多，软件设计简单。
2）动态显示：轮流点亮，节省硬件，软件相对复杂，数码管较多，或为点阵显示屏时，常采用矩阵扫描方式。
15、LED为何要限流？由于LED的电流特性为近似的恒压器件，导通电流I在其导通阈值附近快速增大，所以必须加限流电阻控制电流值。
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《计算机测控技术》综合复习资料
一.填空题
1.请在下图(典型的计算机控制系统的结构图)中方框内填入合适的内容，并将各个信号放在正确的
位置
A．DAC B. ADC C.检测装置 D.计算机 E.执行机构 F.被控对象
I.偏差e II. 被控量c III.给定值r IV.控制量u
方框中依次填B、D、A、F、C、E
乘号左侧填III，右侧填I，下侧填II，最右侧的箭头上填IV
2.采样保持器可实现以下功能：在采样时，其输出离散输入；而在保持状态时，输出值连
续。
3.相对于传统模拟控制系统，计算机控制系统是使用数字计算机替代传统控制系统中的
模拟调节器。
4.过程通道是计算机控制系统的重要组成部分，根据信号的方向和形式，过程通道可分为模拟量
输入通道、模拟量输出通道、数字量输入通道、数字量输出通道四种类型。
5．PC-6313 多功能模入模出接口卡基址选择DIP开关位置如下图所示：，则基址为0310H （用十六进制表示）。
6.计算机控制系统的监控过程包括以下三个步骤：监控、发现、报告。
二.问答题
1.请叙述模拟量输入通道的组成及各部分的作用。
答：（1）传感器：将其他信号转换成易检测、易传输、易处理的电流或者电压信号。
（2）量程放大器：放大由传感器传出的微弱的电信号。
（3）低通滤波器：过滤掉高频信号
（4）多路开关：控制信号传输
（P123页）
（5）采样保持电路：采样，保持
（6）A/D转换器：将模拟量转换成数字量
2.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？
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，在允许的A/D转换精度内，就不必再选用采样保持器。
（P170）
3.简述数字滤波与硬件滤波相比有哪些优点。
答：精度高；灵活性强，只要改变程序参数即可改变滤波器的性能；时分两用，一台计算机可同时处理多路信号；处理功能强，可处理几赫兹频率的信号；可靠性强，不受周围环境温度的影
响等。
（P173页）
4.计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分的作用是什么？
答： CPU，i/o接口电路及外部设备组成。
CPU：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。
i/o接口电路：微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。
外部设备：这是实现微机和外界进行信息交换的设备。
（无）
5.简述采样定理的内容。
答：在进行模拟/数字信号的转换过程中，当采样频率fs.max大于信号中，最高频率fmax的2倍时，即：fs.max>=2fmax,则采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息，一般实际应用中保证采样频率为信号最高频率的5～10倍。
（P11，无明确）
6.简述转换时间、转换误差的概念，以及怎样可以消除转换误差。
答：转换时间指的是计算机在完成A/D、D/A转换所经过的时间；转换误差：A/D转换器的位数是一定的，其相应的量化精度也是一定的，当离散信号采样值的电平落在两个相邻的量化电平之间时，就要舍入到一个相近的一个量化电平上，就产生了量化误差，即所谓的转换误差；转换误差可以通过提高转换器的位数来减小
（P126）
三.计算题
1.某压力测量系统，其测量范围为100~1000mm水柱，经压力变送器输出电压为0~5V，再经8位
A/D进行转换，当某时刻计算机得到的A/D转换后的数字量为9BH时，其测量的压力值是多少（设
压力变送器为线性的）
解:9BH转换为十进制为9x16+11=155,则转换为电压值为5x155/(28-1)=3.04V,转换为压力值为
100+3.04x（1000-100）/5=647mm水柱
2.某流量测量仪表的量程为10～100m3/min，在某一时刻计算机采样（8位）并经数字滤波后的数
字量为(A9)H，设仪表量程为线性的，则此时的流量值为多少？
解：A9转换为十进制数为10x16+9=169，则流量值为10+（100-10）x169/(28-1)=69.6m3/min
3.某热处理炉温度测量仪表的量程为200～1000C o，在某一时刻计算机采样（8位）并经数字滤波
后的数字量为(CD)H，设仪表量程为线性的，则此时的温度值为多少？
解：(CD)H转换为十进制数12x16+13=205，则所求温度为200+（1000-200）x205/(28-1)=843C o
4.某加热炉温度测量仪表的量程为200 ~ 800℃，在某一时刻计算机系统采样并经数字滤波后的数字量为CDH(转换成10进制为205)，求此时的温度值是多少？(设该仪表的量程是线性的)。
解：200+（800-200）x205/(28-1)=682
四.论述题
1.请结合单位生产实际，阐述计算机控制系统在生产中的应用
答：对工业生产过程进行计算机控制是提高产品质量、降低成本、减少环境污染的必由之路,
计算机控制系统已成为生产设备及过程控制等重要的组成部分,它代替人的思维成为工业设备及工
艺过程控制、产品质量控制的指挥和监督中心。
2.请结合本单位生产实际，阐述有哪些工作任务可以通过开发计算机控制系统来实现自动化？
答：（1）冶金工业的轧制过程
（2）国内油田控制系统的操作平台的控制
（3）计算机控制系统在制药生产、管理领域中的应用：空气的洁净度控制、温度的控制、湿度的
控制、压差的控制
（4）自动化数控车床、铣床加工零件的控制。