微型计算机技术考试总结

1.1计算机控制系统概述

自动控制：就是在没有人直接参与的情况下，通过控制器使生产过程自动地按照预定的规律运行。

自动控制系统原理框图：

典型的工业生产过程：

连续过程

离散过程

批量过程

1.2 计算机控制系统

计算机控制系统：就是利用计算机(通常称为工业控制计算机，简称工业控制机)来实现生产过程自动控制的系统。

1.3计算机控制系统的工作原理：

①实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入。

②实时控制决策：对采集到的被控量进行分析和处理，并按已定的控制规律，决定将要采取的控制行为。

③实时控制输出：根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。

1.4. 在线方式和离线方式

在线方式（on-line）: 生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的方式称为在线方式或联机方式。

离线方式(off-line): 生产过程不和计算机相连，且不受计算机控制，而是靠人进行联系并做相应操作的方式称为离线方式或脱机方式。

1.5实时的含义

实时(real-time)：指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内完成，亦即计算机对输入信息，以足够快的速度进行控制，超出了这个时间，就失去了控制的时机，控制也就失去了意义。

1.6 计算机控制系统的典型形式

①操作指导控制系统（优点是结构简单，控制灵活和安全。

缺点是要由人工操作，开环结构，控制的实时性差，不能控制多个对象。）

②直接数字控制（DDC）系统（闭环结构，控制的实时性好，可以控制多个回路或对象）

③监督控制（SCC）系统（生产过程始终处于最优状况）

④集散控制系统（DCS）（分散控制，集中操作，分级管理，分而自治和综合协调）

⑤现场总线控制系统（FCS）（与DCS相比，降低成本，提高可靠性，国际标准统一后，可实现真正的开放式互联系统结构）

1.7计算机控制系统的组成

计算机控制系统由计算机(工业控制机)和生产过程两大部分组成。

①工业控制机{（1）硬件组成，（2）软件组成: 系统软件；应用软件。}

②生产过程

1.8计算机技术的发展过程

（1）开创时期（1955～1962年）（2）直接数字控制时期（1962～1967年）（3）小型计算机时期（1967～1972年）（4）微型计算机时期（1972年至今）

第二章计算机控制系统的硬件设计技术

2.1

①硬件设计: 输入输出接口与过程通道设计

②接口：计算机与外部设备（部件与部件之间）交换信息的桥梁，它包括输入接口和输出接口。

③接口技术：研究计算机与外部设备之间如何交换信息的技术。

④过程通道：计算机和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道，它包括模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量(开关量)输入通道、数字量(开关量)输出通道。AI/AO、DI/DO.

2.2

信号调理电路：主要通过非电量的转换、信号的变换、放大、滤波、线性化、共模抑制及隔离等方法，将非电量和非标准的电信号转换成标准的电信号。

2.3 I/V变换

（1）无源I/V变换（2）有源I/V变换

①R1=100Ω，R2=500Ω R2=250Ω，R3=1000Ω，Rf=4.4KΩ，

I: 0-10mA对应 U:0-5V 调整Rf

②R1=100Ω，R2=250Ω①I: 0-10mA对应 U:0-5V

I: 4-20mA对应 U:1-5V ②I: 4-20mA对应 U:1-5V

2.4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。将采样信号

转换为数字信号的过程称为量化过程，执行量化动作的装置是A/D转换器。

采样过程：按一定的时间间隔T，把时间上连续和幅值上连续的模拟信号转变成在时刻0，T,2T……KT的连串脉冲输入信号的过程。

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。

2.5采样保持器的作用：提供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。（被测信号变换很慢时，若A/D转换器时间足够短，可以不用采样保持器。）2.6 采用DAC0832和PC/ISA总线工业控制接口，原理图和D/A转换的程序。

程序：若DAC0832CS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 AL,7FH

OUT DX,AL

RET

2.6 D/A转换器单极性与双极性电压输出电路

Vout为单极输出，若D为输入数字量，V REF为基准参考电压，且n位D/A的转换器，则有：（公式待补51）

2.7 串模干扰及其抑制方法

(1)串模干扰：所谓串模干扰是指叠加在被测信号上的干扰噪声。

（2）串模干扰的抑制方法：①采用低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器。

2.8共模干扰及其抑制方法

(1)共模干扰:是指模/数转换器两个输入端上公有的干扰电压。共模干扰也称为共态干扰。

(2)共模干扰的抑制方法:

①变压器隔离:利用变压器把模拟信号电路与数字信号电路隔离开来，也就是把模拟地与数字地断开，以使共模干扰电压Ｕcm不成回路，从而抑制了共模干扰。

②光电隔离

③浮地屏蔽:采用浮地输入双层屏蔽放大器来抑制共模干扰。这是利用屏蔽方法使输入信号的“模拟地”浮空，从而达到抑制共模干扰的目的。

④采用仪表放大器提高共模抑制比:仪表放大器具有共模抑制能力强、输入阻抗高、漂移低、增益可调等优点，是一种专门用来分离共模干扰与有用信号的器件。