微型计算机控制技术第二版潘新民王燕芳电子工业出版社

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. 试说明逐次逼近型 A/D 转换器转换原理。 12.为什么高于 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同？ 答：原因：数据要分两次或三次输入，双缓冲结构避免了产生虚假的模拟量输出值。主要区 别是 AD667 的第一级由 3 个 4 位寄存器 组成。 13.串行 A/D 转换器有什么特点？ 24. 用 8 位 DAC 芯片组成双极性电压输出电路，其参考电压为－5V～+5V，求对应以下偏 移码的输 出电压： （1）10000000； （2）01000000； （3）11111111； （4）00000001； （5）01111111； （6）11111110。 答：解：VOUT1=-VREF. VOUT2=-(VREF+2VOUT1) （2） VOUT1=-VREF. =-1.25V～+1.25V VOUT2=-(VREF+2VOUT1) =-2.5V～+2.5V （6）VOUT1=-VREF. =-4.96～+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同？ 双缓冲、单缓冲、两种连接方式 双缓冲：P2.1 接控制 CS（低电平有效） ，用 P2.0 控制 XFER（低电平有效） 。程序设计分两 级，只有在要求同时输入两个或者两个以上数据情况才使用。 单缓冲：P2.0 接控制 CS（低电平有效）和 XFER（低电平有效） 。只执行一级程序即可打开 两级数据寄存器。 26. 试用 DAC0832 设计一个单缓冲的 D/A 转换器，要求画出接口电路图，并编写出程序。
（4）输入/输出功能模块齐全。PLC 的最大优点之一，是针对不同的现场信号，均有相 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）安装方便。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 的 I/O 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，因而不论其可靠性还是运行 速度，都是继电器逻辑控制无法相比的。 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)结构上。模拟和数字部件的混合系统。 2）含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。即模拟调节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？P11 答：现场总线控制系统 FCS 的核心是现场总线 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、 双向传输、 多分支结构的通信网络。 ② 是控制技术、仪表工业技术和计算机网络技术三者的结合。 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 互连构成不同层次的复杂网络成为可能。代表了工业控制体系结构发展的一种方向。 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先进技术 2）大力研究和发展智能控制系 3）嵌入式系统的应用将更加深入 10，为什么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:嵌入式微控制器又称单片机。 1)为适应不同的应用需求， 一个系列的单片机具有多种衍生产品， 每种衍生产品的处理 器内核都是一样的，不同的是存储器和外设的配置及封装。 2)和嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点是单片化，体积小，功耗和成本低、 可 靠性高。 3)微控制器是目前嵌入式系统工业的主流。 11、什么叫嵌入式系统？嵌入式系统与一般的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、功耗严格要求的专用计算机系统。 12、什么是物联网？为什么说“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=互联网+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
习题一 1，微型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，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。 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 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 的指挥下协调进行的，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 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。 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而编写的各 种程序。 3，常用工业控制机有几种？它们各有什么用途？ 工业 PC 4，操作指导、DDC 和 SCC 系统工作原理如何？它们之间有何区别和联系？ 答：(1)操作指导控制系统：在操作指导控制系统中，计算机的输出不直接作用于生产对象， 属于开环控制结构。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的数值， 供操作员参考， 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(Direct Digital Control)系统就是通过检测元件对 一个或多个被控参数进行巡回检测， 经输入通道送给微机， 微机将检测结果与设定值进行比 较， 再进行控制运算， 然后通过输出通道控制执行机构， 使系统的被控参数达到预定的要求。 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(Supervisory Computer Control)系统比 DDC 系 统更接近生产变化的实际情况，因为在 DDC 系统中计算机只是代替模拟调节器进行控制， 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，并且还可以进行顺序控 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 系统的综合与发展。 5，说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标准的硬件配置。 嵌入式系统可采用多种类型的处理器和处理器 结构。软硬件协同设计采用统一的工具描述，可合理划分系统软硬件，分配系统功能，在性 能、成本、功耗等方面进行权衡折衷，获取更优化的设计。嵌入式系统多为低功耗系统。 简 单地说，就是嵌入式系统和微型计算机的扩展标准不大一样。 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，再加上相应的保 护电路及自诊断功能，因而提高了系统的可靠性。 （2）编程容易。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，一般的小型 PLC 只有 16 条左右。由于梯形图形象而简 单，因而编程容易掌握、使用方便，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 采用积木式结构，用户只需要简单地组合，便可灵活地改变 控制系统的功能和规模，因此，可适用于任何控制系统。

5. 试用 CD4051 设计一个 32 路模拟多路开关，要求画出电路图并说明其工作原理。
6. 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。 答：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。在进行 A/D 转 换时间内，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 加入采样保持器。 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， 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。 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。 8. 采样频率的高低对数字控制系统有什么影响？试举工业控制实例加以说明。 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：电路结构简单，性能稳定可靠，抗干扰能力强，转换速度很低，用在低
27.试用 8255A 的 B 口和 DAC0832 设计一个 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）说明电路控制原理。 （2）设数据存放在 DABUFF 为首地址的连续两个存储单元中，试编写一完成 D/A 转换的