最新计算机控制第四章,多路开关,AD,DA
智慧树知到计算机控制技术章节测试完整答案
智慧树知到《计算机控制技术》章节测试［完整答案］智慧树知到《计算机控制技术》章节测试答案绪论单元测试1、计算机控制技术是实现自动化的主要方法和手段。
A:对B:错答案：【对】第一章单元测试1、自动控制系统是指在没有人参与的情况下，通过控制器使生产过程自动地按照预定规律运行的系统。
（）A:错B:对答案：【对】2、操作指导控制系统的最大优点是：结构简单，控制灵活和安全。
（）A:对B:错答案：【对】3、直接数字控制的特点是：闭环结构，控制的实时性好，可以控制多个回路或对象。
（）A:错B:对答案：【对】4、在现代工业中，计算机控制系统的工作原理的基本步骤是（）A:实时控制输出B:实时控制决策C:实时数据采集D:实时数据传输答案：【实时控制输出；实时控制决策；实时数据采集】5、在现代工业中，计算机控制系统由计算机和两大部分组成。
（）A:过程通道B:外部设备C:生产过程D:被控对象答案：【生产过程】6、微型计算机控制系统的硬件由（）组成。
A:主机B:输入输出通道C:测量变送与执行机构D:外部设备答案：【主机；输入输出通道；测量变送与执行机构外部设备】7、计算机控制系统主要有六类，分别是直接数字控制系统、操作指导控制系统、计算机监督控制系统、（）、现场总线控制系统、合自动化系统。
（）A:计算机集成制造系统B:数控系统C:分布式控制系统D:计算机集成过程系统答案：【计算机集成制造系统】），形成分级分布式控制。
8、分布式控制系统DCS包括（A:集中监控级B:现场设备级C:过程控制级D:综合管理级答案：【集中监控级；现场设备级；过程控制级；综合管理级】9、分布式控制系统DCS的最大优点是：结构简单，控制灵活和安全。
（）A:错B:对答案：【错】10、计算机监督控制系统（SCC）中，SCC计算机的作用是（）。
A:当DDC计算机出现故障时，SCC计算机也无法工作B:按照一定的数学模型计算给定植并提供给DDC计算机C:接收测量值和管理命令并提供给DDC计算机D:SCC计算机与控制无关答案：【按照一定的数学模型计算给定植并提供给DDC计算机】11、计算机控制技术是实现自动化的主要方法和手段。
AD、DA数字电路分析(完整电子教案)
AD 、DA 数字电路分析（完整电子教案）10.1 DA 转换器由于数字电子技术的迅速发展，尤其是计算机在控制、检测以及许多其他领域中的广泛应用，用数字电路处理模拟信号的情况非常普遍。
这就需要将模拟量转换为数字量，这种转换称为模数转换，用AD 表示（Analog to Digital ）；而将数字信号变换为模拟信号叫做数模转换，用DA 表示（Digital to Analog ）。
带有模数和数模转换电路的测控系统大致可用图10.2所示的框图表示。
传感器放大器功率放大器执行部件A/D 转换器D/A 转换器数 字电 路图10.2 一般测控系统框图图中模拟信号由传感器转换为电信号，经放大送入AD 转换器转换为数字量，由数字电路进行处理，再由DA 转换器还原为模拟量，去驱动执行部件。
图中将模拟量转换为数字量的装置称为AD 转换器，简写为ADC （Analog to Digital Converter ）；把实现数模转换的电路称为DA 转换器，简写为DAC （Digital to Analog Converter ）。
为了保证数据处理结果的准确性，AD 转换器和DA 转换器必须有足够的转换精度。
同时，为了适应快速过程的控制和检测的需要，AD 转换器和DA 转换器还必须有足够快的转换速度。
因此，转换精度和转换速度乃是衡量AD 转换器和DA 转换器性能优劣的主要标志。
【项目任务】测试电路如下所示，调试电路，分析该电路功能。
U11VDAC8D 0D 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7OutputVref+Vref-VCC 5VVCC5VVCC 5V U174LS161D QA 14QB 13QC 12QD 11RCO15A 3B 4C 5D 6ENP 7ENT 10~LOAD 9~CLR 1CLK2U274LS161DQA 14QB 13QC 12QD 11RCO15A 3B 4C 5D 6ENP 7ENT 10~LOAD 9~CLR 1CLK2模拟输出波形U O图10.3数模转换电路(multisim)【信息单】DA 转换器是利用电阻网络和模拟开关，将多位二进制数D 转换为与之成比例的模拟量的一种转换电路，因此，输入应是一个n 位的二进制数，它可以按二进制数转换为十进制数的通式展开为：00112n 2n 1n 1n n 2222⨯+⨯++⨯+⨯=----d d d d D而输出应当是与输入的数字量成比例的模拟量AA =KD n =K (00112n 2n 1n 1n 2222⨯+⨯++⨯+⨯----d d d d )式中的K 为转换系数。
第8章DA与AD转换电路
10 28
7
Di
i0
2i
当输入的数字量在全0和全1之间变化时，输出模拟电压的 变化范围为0～9.96V。
8.3 A/D转换器
一、A/D转换器的基本原理
四个步骤：采样、保持、量化、编码。
模拟电子开关S在采样脉冲CPS的控制下重复接通、断开 的过程。S接通时，ui(t)对C充电，为采样过程；S断开时，C
I0
VREF 8R
I1
VREF 4R
I2
VREF 2R
I3
VREF R
i I0d0 I1d1 I2d2 I3d3
VREF 8R
d0
VREF 4R
d1
VREF 2R
d2
VREF R
d3
VREF 23 R
(d3
23
d2
22
d1
21
d0
20)
uo
RFiF
R i 2
VREF 24
(d3 23
可推得n位倒T形权电流D/A转换器的输出电压
vO
VREF R1
Rf 2n
n1
Di
2i
i0
❖ 该电路特点为，基准电流仅与基准电压VREF和电 阻R1有关，而与BJT、R、2R电阻无关。这样，电 路降低了对BJT参数及R、2R取值的要求，对于集
成化十分有利。
❖ 由于在这种权电流D/A转换器中采用了高速电子 开关，电路还具有较高的转换速度。采用这种权 电流型D/A转换电路生产的单片集成D/A转换器有 AD1408、DAC0806、DAC0808等。这些器件都采用 双极型工艺制作，工作速度较高。
三、D/A转换器的主要技术指标
1.转换精度 D/A转换器的转换精度通常用分辨率和转换误差来描述。 （1）分辨率——D/A转换器模拟输出电压可能被分离的等级数。 N位D/A转换器的分辨率可表示为 1
计算机控制系统4第三章 (2)
②量程 它是指所能转换的电压范围。如5V、10V等。
§第二章 输入输出接口与过程通道技术
A/D转换器
③转换精度 它是指转换后所得结果相对于实际值的准确
度。A/D转换器的转换精度取决于量化误差q、微分线性 度误差DNLE和积分线性度误差INLE 。 积分线性度误差INLE: 在满量程输入范围内，偏离理想转
A/D转换器
PUSH DS
STI MOV AX,DATA
MOV AX,250AH
INT 21H MOV DX,220H
MOV DS,AX
MOV DX,220H IN AL,DX;读数 MOV ADTEMP,AL
MOV AL,21H;发EOI 命令 OUT 20H,AL POP DS;恢复现场 POP DX POP AX IRET
A B C G2A VCC y0 y1 y2
G2B y3 G1 Y7 y4 y5
* 1 * * * 1 1 1 1 1 1 1 1 0 * * * * 1 1 1 1 1 1 1 1
1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1
地
y6
设计时，根据具体接口芯片的要求，AO、 A1用作端口地址。
A/D转换器
例 ： AD574与ISA总线前62根信号线（即PC/XT总线）的接口
§第二章 输入输出接口与过程通道技术
A/D转换器
74LS138 16芯译码器
• A.B.C为选择端 G1、G2A、G2B为允许端 G2=G2A+G2B
G1 G2 C B A Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
§第二章 输入输出接口与过程通道技术
A/D转换器
试验六AD转换实验和DA转换实验
试验六AD转换实验和DA转换实验试验六：AD 转换实验和 DA 转换实验在电子技术的世界里，AD 转换和 DA 转换是两个非常重要的概念和实验。
它们就像是电子信号世界的“翻译官”，将模拟信号和数字信号相互转换，为各种电子设备的正常运行和数据处理提供了关键的支持。
AD 转换，也就是模拟数字转换（AnalogtoDigital Conversion），其作用是把连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号。
想象一下，我们生活中的声音、光线、温度等各种物理量都是模拟信号，它们的变化是连续且平滑的。
但计算机和数字系统只能处理数字信号，所以就需要 AD 转换器来把这些模拟量转换成计算机能够理解和处理的数字形式。
AD 转换的过程通常包括采样、量化和编码三个步骤。
采样就像是在连续的信号流中按一定的时间间隔“抓取”瞬间的值；量化则是把采样得到的值划分到有限的离散级别中；最后编码就是把量化后的级别用数字代码表示出来。
在进行 AD 转换实验时，我们会用到专门的 AD 转换芯片，比如常见的 ADC0809 。
以 ADC0809 为例，它是 8 位逐次逼近型的 AD 转换器。
在实验中，我们需要给它提供合适的输入模拟信号，设置好时钟频率、参考电压等参数，然后通过读取转换后的数字输出，来验证转换的准确性和精度。
比如说，我们要测量一个 0 5V 的模拟电压信号，将其输入到ADC0809 中。
通过设置合适的时钟和参考电压，当模拟电压为 25V 时，理想情况下转换后的数字输出应该接近 128（因为 25V 是 5V 的一半，8 位数字量的中间值就是 128）。
但实际中可能会存在一定的误差，这就需要我们分析误差的来源，是由于芯片的精度限制，还是输入信号的噪声干扰，或者是电路设计的不合理。
DA 转换，即数字模拟转换（DigitaltoAnalog Conversion），则是与AD 转换相反的过程，它把数字信号转换回模拟信号。
DA 转换在很多领域都有重要应用，比如音频播放、自动控制、通信系统等。
《计算机控制及网络技术》-第4章 计算机控制系统分析
z x y 1
2 2
z x y 1
2 2
z平面与w平面映射关系
由此可见，变换把z平面上的单位圆映射为w平面 上的虚轴；把z平面上的单位圆内区域映射为w平面上 的左半部；把z平面上的单位圆外区域映射为w平面上 的右半部。
2 z 1 2 e jT 1 2 e jT / 2 e jT / 2 w jT T z 1 z e jT T e 1 T e jT / 2 e jT / 2 2 T j tan T 2
1
0.368 z 0.264 2 z 1.368 z 0.368
闭环脉冲传递函数为
( z )
系统特征方程为
0.368 z 0.264 z 2 z 0.632
z z 0.632 0
2
采用双线性变换，即 z 1 wT / 2 ，则可得w平面的特征 1 wT / 2 方程为
1 0.5 w
K (0.368 z 0.624) 1 2 z 1.368 z 0.368 z 10.5 w
1 0.5 w
(1 0.0381K ) w2 (0.924 0.386 K ) w 0.924 K w( w 0.924)
即特征方程为
(1 0.0381K )w2 (0.924 0.386K )w 0.924K 0
jT
T
j (T 2k )
, k 0, 1, 2,
极座标形式
于是，s域到z域的基本映射关系式为
z eT , T
模大小
S平面等衰减线
s平面左半平面的垂直线（等衰减线）对应
于z平面半径小于1的圆
s平面右半平面的垂直线对应于z平面半径 大于1的圆
AD DA转换电路解析
uO
输入数字量分别控制D3、D2、D1、D0分别控制模拟开 关S3、S2、S1、S0 的工作状态。
数字逻辑电路电子教案 西北大学信息学院
当Di为“1”时，Si接通集成运放的反相输入端，当Di为 “0”时，Si接集成运放的同相输入端。集成运放的同相输入 端接地，由于虚地，则反相输入端也相当接地。这样，不 管开关SI接那边，流过各电阻支路的电流不变。根据电路的 连接关系，标出各支路电流方向及大小如图示：
数字逻辑电路电子教案 西北大学信息学院
输入4位数字量D3、D2、D1、D0分别控制模拟电子 开关S3、S2、S1、S0的工作状态。当Di为“1”时，开关 Si接通参考电压UREF，反之Di为“0”时，开关Si接地。 求和运算放大器的输出电压为：
LSB D0 I0 S0 2 3R S1 2 2R D1 I1 S2 2 1R D2 I2 S3 20R MSB D3 I3 R/2
传感器 A/D 数字控制系统 D/A 模拟控制器
数字逻辑电路电子教案 西北大学信息学院
可以看出， A/D 转换和 D/A 转换是现代数字化设备中不 可缺少的部分，是数字电路和模拟电路中间的接口电路。 为了保证数据处理结果的准确性，要求 A/D 、 D/A 转换 有一定的转换精度。同时，为了适应快速过程控制和检测的 需要， A/D 转换和 D/A 转换必须有足够快的转换速度。为此， 转换精度和转换速度乃是衡量 A/D 转换和 D/A 转换性能优劣 的主要标志。
+
uO
UREF
数字逻辑电路电子教案 西北大学信息学院
LSB D0 I0 S0 2 3R S1 2 2R
D1 I1 S2 2 1R
D2 I2
MSB D3 I3 S3 20R
PLC中AD、DA模块说明
2）单接点写
发送命令格式 % H L # W C S
BCC CR
接点号
站号
接 接 点 （占4位） 点 数 名 据 正确响应格式 % H L $ W C BCC CR 站号 错误响应格式 % H L ！ 站号 BCC CR
错误 代码
系统寄存器号 412 414 413
内容 H0001 H0001 H0042
415
H0001
2.BCC校验码的计算
以字节为单位，逐位进行“异或”计算。
例如：命令信息为“%01#RCSX0000”，则
BCC校验码为1D。
3.命令传送举例
1）单接点读
发送命令格式 % H L # R C S 站号
起 目 目 错 始 的 的 误 码 站 站 传 号 号 送 高 低 标 位 位 志
2. 通信命令代码
RCS WCS RCP WCP RCC WCC SC RD WD SD RS WS
读单个接点 写单个接点 读多个接点 写多个接点 以字为单位读接点信息 以字为单位写接点信息 在接点区以字为单位预置数 读数据区 写数据区 数据区预置 读定时/计数预置值 写定时/计数预置值
第4节
一、A/D转换模块
A/D、D/A模块
1. 占用通道及编程方法
A/D转换单元4个模拟输入通道占用输入端 子分别为： CH0：WX9(X90～X9F) CH1：WX10(X100～X10F) CH2：WX11(X110～X11F) CH3：WX12(X120～X12F) PLC每个扫描周期对各通道采样一次，并进行模 数转换，转换的结果分别存放在输入通道(WX9～ WX12)中。
2）响应帧格式
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经过N次比较N位寄存器的状态就是转换后的数字量数据， 可经输出缓冲器读出。
逐次逼近式A/D转换器构成简单，转换速度和精度较高, 应 用最广。常用的这种芯片有：ADC0808/0809 型 8 位MOS型 A/D转换器等。 2、双积分式A/D转换的原理 双积分式A/D转换器的原理图如下图所示。
Rf
R
R
R
2R －
…
2R
2R
2R 2R
2R
＋
Vo
d0
d1
d2
VR dn - 1
T型网 络D/A 转换
器
解码网络为DAC的主要部件，DAC中还具有数字量的数据缓 冲器、数据锁存器、电子模拟开关等，完成采样、保持、多路开 关的功能，有时有运放把模拟电流转换为相应的电压信号。
（三）典型D/A转换器——DAC0832简介
A/D转换器用以实现模拟量向数字量的转换。 转换原理 有多种，如计数式、 双积分式、逐次逼近式等。 1、逐次逼近式A/D转换的原理
下图为N位逐次逼近法A/D转换器的原理图
图中DONE为转换结束信号；OE为转换结果输出控制信号。
从结构上看，这种A/D转换器以D/A转换为基础，加上比较 器、N位逐次逼近寄存器、置数控制逻辑电路以及时钟等组成。
此时单片机要对两个寄存器进行两步操作：先把数据写入 输入寄存器，再将输入寄存器中的数据写入DAC寄存器并启动 转换。该方式使数据接收和转换异步进行，提高了转换效率， 并且实现了多输出通道的D/A转换，可同时对多回路中的多个 0832分时输入数据，同时转换成同步模拟信号。
（四）单片机与0832的接口电路 （1） 单缓冲器方式
MOV DPTR，#0BFFFH ；指向0832（2）
MOV A，#data2
MOVX @DPTR，A
；data2送0832（2）锁存器
MOV DPTR，#7FFFH ；指向0832（1）和0832（2）
的数据传送端
MOVX @DPTR，A ；data1和data2同时送D/A转
换器进行转换
三、模拟量输入通道的接口技术 （一）A/D
V01 V02
0832有三种工作方式：
（1）直通方式
此时CS、WR1 、WR2 、XFER全接地，为低电平，而 ILE为高电平。输入锁存器和DAC寄存器均为直通状态，只要 有8位数据输入到DI0～DI7，就能直接进行D/A转换。 （2） 单缓冲方式
此时使两个寄存器中的一个处于直通状态，另一个为受控 锁存状态。一般让DAC寄存器处于直通状态，而输入锁存器为 受控锁存状态。此时可让二级寄存器的控制信号并接，数据只 要一写入DAC寄存器，就能进行D/A转换。该方式用得最多。 （3）双缓冲方式
从结构上看，双积分式A/D转换器由电子开关、积分器、比 较器、计数器、逻辑控制门等部件组成。双积分式A/D转换基 于间接测量原理，把被测电压值VX转换成为与之成正比的时间 常数，由测时间常数得到未知电压值。
（3）DI0～DI7 为0832的8位二进制输入端；
（4）RFB 为DAC的输出增益调整电阻的外接端； （5）VCC、VREF、AGND、DGND （6）IOUT1+IOUT2=常数
CS
Vcc
WR1
LI E
AGND WR2
DI3 XFER
DI2
DI4
DI1
D5I
DI0
D6I
VREF Rfb DGND
DAC0832为美国数据公司的8位D/A转换器。它内部具有两 级输入数据缓冲器和一个R-2R T形电阻网络。20引脚双列直插 式集成电路芯片。
引脚功能介绍：
（1）CS、WR1、ILE 共同控制输入锁存器；
（2）XFER、WR2 共同控制DAC寄存器，当DAC锁存器 输出数据入后面的DAC，同时启动一次D/A转换；
本章主要内容：
1、多路开关与采样-保持器
2、D/A转换器及其接口技术
3、A/D转换器及其接口技术
（二）D/A转换原理
D/A转换器种类繁多，但其转换的基本原理是相同的，应
用电阻解码网络进行，对二进制数的按权转换和叠加求和得到
与数字信号成正比的电流量。
以下以R-2R T形电阻网络为例说明。
DAC0832与单片机的单缓冲方式接口电路
执行下面的几条指令就能完成一次D/A转换: MOV DPTR,＃7FFFH ；指向DAC0832 MOV A,＃DATA ；数字量装入A MOVX @DPTR,A ；完成一次D/A输入与转换
例：产生阶梯波的程序如下: START: MOV A, ＃00H ;初值 MOV DPTR, ＃7FFFH ; 0832 的地址送DPTR MOV R1, ＃0AH ; 台阶数为 10 LP: MOVX @DPTR, A ; 送数据至 0832 CALL DELAY ; 10 ms ADD A, ＃10 ; 台阶增幅 DJNZ R1, LP ; 不到 10 SJMP START ; DELAY为10 ms延时子程序
阶梯波形图
（2） 双缓冲器方式 多路DAC0832同步转换的接口电路
实现两输出通道的D/A转换，对两个0832分时输入数据，
同时转换成同步模拟信号。程序如下：
MOV DPTR，#0DFFFH ；指向0832（1）
MOV A，# data1
Hale Waihona Puke MOVX @DPTR，A；data1送0832（1）锁存器
D7 I IO UT2 IO UT1
DAC0832的引 脚排列
八位
DI0
输入
DI7
锁存
器
八位
DAC 寄存 器
八位
D/A 转换 器
LI E
ILE1
ILE2
CS WR1
WR2 XFER
DAC0832内部结构框图
VREF IO UT2 IO UT1
Rfb
AGND
0832为电流型的DAC，要求输出量为模拟电压时，需外 接I/V转换电路。下图为两级运放组成的模拟电压输出电路。 V01和V02端分别输出单、双极性的模拟电压。若参考电压 为+5V，则V01范围为0～-5V，V02为-5V～+5V。
计算机控制第四章,多路开 关,AD,DA
引言：在工业生产过程中，存在大量连续变化的物理量， 称之为模拟量。模拟量反映系统的工作状态，或作为执行机 构的控制量。 而计算机能处理的数据只能为数字量。
见下图典型微机控制系统的组成 （模拟量、开关量、数字量的区别比较）
A/D转换器为模拟量输入通道的核心部件 D/A转换器为模拟量输出通道的核心部件 同时还涉及多路或多种参数的采集和控制问题。