《计算机测控技术》综合复习资料
计算机测控技术3
3 固态继电器
固态继电器(SSR)是近年发展起来的一种新型电 子继电器，其输入控制电流小，用TTL、HTL、 CMOS 等集成电路或加简单的辅助电路就可直接驱 动，因此，它适宜于在微机测控系统中作为输出通 道的控制元件；其输出利用晶体管或晶闸管驱动， 无触点。 与普通的电磁式继电器和磁力开关相比，它具有 无机械噪声、无抖动和回跳、开关速度快、体积小、 重量轻、寿命长、工作可靠等特点，并且耐冲力、 抗潮湿、抗腐蚀。因此，在微机测控等领域中，SSR 已逐步取代了传统的电磁式继电器和磁力开关作为 开关量输出的控制元件。
2. 双向晶闸管：主电极A、K无论加正向电压还是反向电压， 其控制G的触发信号无论是正向还是反向，它都能被触发导通。 一般用于交流控制。 驱动交流负载的光电耦合—双向晶闸管接口电路如下图所 示。T2为双向晶闸管。其工作原理同上。
+5V R1 VCC +5V R3 LD R2 T1 C1 T2 C2 交流 负载
3.1 光电耦合器
光电耦合器是一种半导体光电器件，因为它体积小、寿 命长、抗干扰能力强等优点，所以应用领域十分广泛。 1. 原理：当输入端高电平时，发光二极管发光，光线 照射到光敏三极管或光敏二极管上，产生相应的电流， 从输出端输出，完成了电—光—电的转换。由于输入 电路与输出电路是绝缘的，因此可起到对输出通道的 隔离作用。
1. 单向晶闸管： 单向晶闸管由3个PN结组成。当 晶闸管的A、K两端为反向电压时，晶闸管本身 不会导通；当晶闸管的A、K两端接正向电压时， 如果G端出现信号使G、K两端也为正向电压时， 单向晶闸管将导通。需要注意的是，由于单向晶 闸管导通后，并不以G端电平作为维持条件，所 以G端可以作为触发信号。另外，单向晶闸管没 有自我关断能力，在导通之后，只有当A、K两 端的电压下降到不足以使其导通时单向晶闸管才 A 会回到截止状态。
《 计算机测控技术 》期末考试卷butaizhun
班号学号姓名成绩《计算机测控技术》期末考试卷注意事项：1、先填写班号、学号、姓名2、简答题、设计题写在试卷后所附答题纸上。
题目：一、填空题……………………………………………………………………( 20分)1．印制电路板上去耦电容布置在________集成电路的_______ 和地之间，使高频冲击电流被去耦电容旁路，去耦电容的引线越短越好。
2．某智能温度测量仪采用 8 位ADC ，测量范围为10～100℃，仪器采样数据经滤波和非线性校正后的数字量0对应10度，255对应100℃，如实测得到数字量为40则对应的温度是___ __ 。
3．4～20mA电流型传感器与0～10mA电流型传感器相比的主要优点是：。
4．采用串联单点接地时，为使干扰最小，应把信号电平最低的电路安置在离接地点_____的地方与地线相接。
5．在测试数据的非线性校正方法中，拟合法的特点是标定曲线与校准点最小。
6.算数平均滤波适用于干扰信号，而加权平均滤波适用于干扰信号。
7．对于频率高于10MHz的高频系统，主要采用接地方式。
8．计算机控制系统为实现手动到自动的无平衡无扰动切换，在手动状态下，尽管不进行PID计算，但应使给定值跟踪_______，同时也要把历史数据，如e(n-1)、e(n-2) _______，还要使u(n-1)跟踪_______。
这样，一旦切向自动可以保证PID控制量的连续性。
9. MCS-51系列单片机是位单片机，其地址总线_______位、数据总线_____位、数据存储空间和程序存储空间两者相互_______。
10. D/A转换器芯片中集成二级数据寄存器的作用是：。
11．由于51单片机没有专门的I/O指令，外设I/O端口的编址方式采用与_______统一编址。
当单片机复位后，PC值等于_______。
12.计算机测控系统的工作流程可归纳为：实时数据采集、实时控制决策、实时控制输出等三个步骤，其中实时的含义是在__________内完成输入、输出和控制计算。
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。
《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。
测控期末复习资料
智能：是指能随内、外部条件的变化，能够运用已有知识解决问题和确定正确行为的能力。
智能检测：智能检测就是利用计算机及相关仪器，实现检测过程智能化和自动化。
信号：传输信息的载体。
信息：是人和外界作用过程中互相交换内容的名称。
确定性信号：可以用明确的数学关系式描述的信号随机信号：指不能用精确的数学关系式来描述的信号，它只能用概率统计方法来描述其规律性。
连续信号：对于任意时刻都可以给出确定的函数值。
连续信号的幅值可以是连续的，也可以是离散的。
对于时间和幅值都是连续的信号又称为模拟信号。
离散信号：在时间上是离散的，只在某些不连续规定瞬时给出函数值，在其他时间没有定义。
测量仪表的功能：物理量的变换、信号的传输和处理、测量结果的显示静态信号：不随时间变化的信号；动态信号：随时间变化的信号。
灵敏度S等于测量仪表的指示值增量与被测量增量之比。
线性度：零漂：传感器无输入(或输入值不变)时，每隔一定时间，其输出值偏离零值（或原示值）的最大偏差与满量程的百分比。
温漂：温度每升高1C ，传感器输出值的最大偏差与满量程的百分比测量仪表的组成1)变换器：用来对被测物理量进行比例变换，以便获得便于传输和测量的信号。
2)标准量具：其功能是提供标准量，并且要求输出的标准量应当准确可调。
3)比较器：其功能是将已经经过比例变换后的被测量与标准量进行比较，并且根据比较结果差值的极性去调节标准量的大小，一直到二者相等，即达到平衡。
4)读数装置 (显示器）：其功能是将测量结果用人眼便于观察的形式显示出来对测量仪器的要求：（1）稳定性好 （2）精度高 （3）动态响应特性好信号不失真：是指被测信号的波形通过检测系统，其波形形状不发生改变。
信号不失真检测必须达到以下要求：1）仪表 （系统）的灵敏度在量程范围内为常数，即S=常数；2）幅频特性保持常数 （即为灵敏度），相频特性为输入信号频率的线性 函数； 3）当检测系统有实时要求时。
即τ=0，则不失真条件变为 幅频A(ω) = S 相频ϕ(ω) = 0绝对误差：∆= X - L 对一般仪器校准相对误差：很好的说明测量质量的好坏引用误差γ：指针式仪表一种误差表示方法数据处理目的：1）减小误差2）更直观的了解数据3）揭示信号的本质，为使用者提供更能表现数据特征的数据误差来源：1）测量仪表本身不是绝对准确的2）测量方法不完善3）外界干扰影响加权平均法：（1）权用符号P表示。
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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，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
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。