计算机控制技术复习资料

第一章1）简述计算机控制系统与常规仪表控制系统的基本结构及主要异同点。

基本结构：相同点：1、结构基本相同，功能相同。

2、计算机控制系统是在常规仪表控制系统演变而来。

不同点：1、计算机控制系统能够实现复杂的控制规律，从而达到较高的控制质量。

2、由于计算机具有分时操作的功能，所以计算机控制系统具有群控的功能。

3、由于计算机的软件有恢复功能，所以计算机控制系统灵活性强。

4、由于计算机控制系统有有效的抗干扰，抗噪声，所以可靠性高。

5、由于计算机有监控，报警，自诊断功能，所以计算机控制系统的可维护性强。

2）分析说明图1-3计算机控制系统的硬件组成及其作用。

1.主机组成：中央处理器（CPU）和存储器(RAM和ROM)组成。

作用：根据输入通道送来的被控对象的状态参数，进行信息处理、分析、计算，作出控制决策，通过输出通道发出控制命令。

2.常规外部设备外部设备按功能可分成三类：输入设备、输出设备和外存储器。

输入设备有键盘、光电输入机、扫描仪等，用来输入程序、数据和操作命令。

输出设备有打印机、绘图机、显示器等，用来把各种信息和数据提供给操作者。

外存储器有磁盘装置、磁带装置、光驱装置，兼有输入、输出两种功能，用来存储系统程序和数据。

3.过程输入/输出通道过程输入通道又分为模拟量输入通道和数字量输入通道两种；过程输出通道又分为模拟量输出通道和数字量输出通道两种。

作用：主机和被控对象实现信息传送与交换的通道。

4.操作台操作台是操作员与计算机控制系统之间进行联系的纽带，可以完成向计算机输入程序、修改数据、显示参数以及发出各种操作命令等功能。

5.通信设备在不同地理位置、不同功能的计算机之间通过通信设备连接成网络，以进行信息交换。

第二章1）课本14页的图2-2 以4 位 D/A 转换器为例说明其工作原理假设D3、D2、D1、D0全为1，则BS3、BS2、BS1、BS0全部与“1”端相连。

根据电流定律，有：由于开关 BS3 ~ BS0 的状态是受要转换的二进制数 D3、D2、D1、D0 控制的，并不一定全是“1”。

因此，可以得到通式：+A -数字量输入T U O V 基准电压关开换切位R R 2R 2R 2R 2R 2RV bf R 1S B 2S B 3S B 0S B 1D R--2R 电阻网络 图 3-2 D/A 转换器原理框图R 2D 3D 0D 运算放大器3I 1I 0I 2I 10101010I OUT I Rfb结论：可见，输出电压除了与输入的二进制数有关，还与运算放大器的反馈电阻Rfb以及基准电压VREF有关。

2）D/A转换器的性能指标有哪些？答：分辨率、转换精度、偏移量误差、线性误差、稳定时间。

3）结合图2-5分析说明由DAC8032组成的单缓冲接口电路的工作过程，编写完成一次D/A 转换的接口程序。

（课本第19页）4）结合图2-6分析说明由DAC1210组成的接口电路的工作过程，编写完成一次D/A转换的接口程序。

（课本第20页）首先将被转换数的高8位传给8位输入寄存器DI11～DI4，再将低4位传给4位输入寄存器DI3～DI0，然后再打开DAC寄存器，把12 位数据送到12位D /A转换器去转换。

当输出指令执行完后，DAC寄存器又自动处于锁存状态以保持数模转换的输出不变。

设12位被转换数的高8位存放在DA TA单元中,低4位存放在DATA+1单元中。

转换程序：DAC：MOV DX，0381HMOV AL，[DATA]OUT DX，AL ；送高8位数据DEC DXMOV AL，[DATA+1]OUT DX，AL ；送低4位数据MOV DX，0384HOUT DX，AL ；完成12位数据转换5）双极性输出方式：如何得出公式2-3。

（课本第21页）A1 和A2 为运算放大器，A点为虚地，故可得：解上述方程可得双极性输出表达式：图中运放A2 的作用是将运放A1 的单向输出变为双向输出。

当输入数字量小于80 H即128时，输出模拟电压为负；当输入数字量大于80 H即128时，输出模拟电压为正。

其它n 位D/A转换器的输出电路与DAC0832 相同，计算表达式中只要把28-1改为2n-1即可。

第三章1）画图说明模拟量输入通道的功能、各组成部分及其作用。

（课本第29页）要会画出这个图功能：模拟量输入通道的任务是把被控对象的过程参数如温度、压力、流量、液位、重量等模拟量信号转换成计算机可以接受的数字量信号。

各组成部分及其作用：传感变送器：将现场物理量转变成电量信号调理：对可能引入的各种干扰采取相应的技术措施保证A/D转换的精度；过滤，放大；光电隔离多路模拟开关：多路选择，提高工作效率前置放大器：将模拟输入信号放大至A/D转换围采样保持器：保证A/D转换精度A/D转换器：将输入的模拟信号转换成数字信号接口逻辑电路：进行地址译码，产生片选信号和写信号2）设计可变增益放大器（画出此图）3）简述逐位逼近式、双积分式、电压/频率式的A/D转换原理。

（重点掌握双积分式）1．逐位逼近式A/D转换原理:从高位到低位逐位试探比较，好像用天平称物体，从重到轻逐级增减砝码进行试探。

2．双积分式:将输入电压变换成与其平均值成正比的时间间隔，再把此时间间隔转换成数字量，属于间接转换。

①Vin对电容C在规定的时间T进行正向充电，②在控制开关的作用下，将其切换到与Vin极性相反的基准电源上，C放电，同时启动计数器。

③当比较器判定电容C放电完毕后停止计数，同时发出转换结束信号。

3.电压/频率式:Ｖ/F转换电路把输入的模拟电压转换成与模拟电压成正比的脉冲信号。

4）分析说明图3-19的8路12位A/D转换模版的工作原理。

该模版采集数据的过程如下：1.通道选择：将模拟量输入通道号写入8255A的端口C低4位（PC3-PC0），可以依次选通8路通道；2.采样保持控制：把AD574A的信号通过反相器连到LF398的信号采样保持端，当AD574A的转换期间=1，使LF398处于保持状态；3.启动AD574A进行A/D转换：通过8255A的端口PC6-PC4输出控制信号启动AD574A；4.查询AD574A是否转换结束：读8255A的端口A，查询是否已由高电平变为低电平；5.读取转换结果：若已由高电平变为低电平，则读8255A端口A、B，便可得到12位转换结果。

5）分析ADC0809的转换时序的工作过程。

（课本第41页图3-14）转换过程：首先ALE的上升沿将地址代码锁存、译码后选通模拟开关中的某一路，使该路模拟量进入到A/D转换器中。

同时START的上升沿将转换器部清零，下降沿启动A/D转换，即在时钟的作用下，逐位逼近过程开始，转换结束信号EOC即变为低电平。

当转换结束后，EOC恢复高电平，此时，如果对输出允许OE输入一高电平命了，则可读出数据。

第四章1）画图分析说明三极管型光电耦合隔离器的工作原理。

（课本第51页图4-2）三极管型光耦器件的发光二极管和光敏三极管封装在一个管壳，发光二极管为光耦隔离器的信号输入端，光敏三极管的集电极和发射极为光耦隔离器的输出端，它们之间的信号传递是靠发光二极管在信号电压的控制下发光，传送给光敏三极管来完成的。

其输入、输出类似于普通三极管的输入、输出特性，即存在着截止区、饱和区与线性区三部分。

2）对比说明三极管驱动与继电器驱动电路的异同点。

同：驱动电流均为小电流异：三极管驱动电路适合小功率、直流器件的驱动，是一种无触点开关驱动方式；继电器驱动电路适用于中小功率的直流或交流高电电压、大电流设备，是一种由触电开关驱动方式，而且一般应在继电器线圈两端反向并接一个徐流二极管。

第五章1）简述何为键盘的抖动干扰及其消除的两种方法。

由于机械触点的弹性振动，按键在按下时不会马上稳定地接通而在弹起时也不能一下子完全地断开，因而在按键闭合和断开的瞬间均会出现一连串的抖动，这称为按键的抖动干扰去抖动的方法有硬件方法和软件方法两种1．硬件方法硬件方法是设计一个滤波延时电路或单稳态电路等硬件电路来避开按键的抖动时间。

2．软件方法软件方法是指编制一段时间大于100ms的延时程序，在第一次检测到有键按下时，执行这段延时子程序使键的前沿抖动消失后再检测该键状态，如果该键仍保持闭合状态电平，则确认为该键已稳定按下，否则无键按下，从而消除了抖动的影响。

同理，在检测到按键释放后，也同样要延迟一段时间，以消除后沿抖动，然后转入对该按键的处理。

2）分析说明图5-8二进制编码键盘接口电路的工作原理。

（红色字体是老师讲解的，记得不清晰）1.由结构图可知，U1的优先级比U2的高；2.开始时，由于U1的E=+5V，此时U1开始工作，S0~S7任何键按下，D0～D2输出；3.当S0~S7无键按下，U1的E产生高电平，启动U2，S8~S15（课本原话）其中由于U1的Eo作为U2的Ei，所以按键S0的优先级最高，S15的优先级最低。

U1和U2的输出O2 ~ O0经或门A3 ~ A1输出，以形成低3位编码D2~ D0。

而最高位D3则由U2的GS产生。

当按键S8 ~ S15中有一个闭合时，其输出为“1”。

从而S0 ~ S15中任意一个键被按下，由编码位D3~ D0均可输出相应的4位二进制码。

：为了消除键盘按下时产生的抖动干扰，该接口电路还设置了由与非门B1、B2、电阻R2、电容C2组成的单稳电路和由或门A4、电阻R1、电容C1组成的延时电路，电路中E、F、G、H和I这五点的波形如图5-9所示。

由于U1和U2的GS接或门A4的输入端，所以当按下某键时，A4 为高电平，其输出经R1和C1 延时后使G点也为高电位，作为与非门B3 的输入之一。

同时，U2的输出信号Eo 触发单稳(B1和B2)，在暂稳态持续时间ΔT，其输出F点为低电位，也作为与非门B3的输入之一。

由于暂稳态期间(ΔT)E点电位的变化（即按键的抖动）对其输出F点电位无影响，所以此时不论G点电位如何，与非门B3 输出(H点)均为高电位。

当暂稳延时结束，F点变为高电位，而G点仍为高电位(即按键仍闭合)，使得H点变为低电位，并保持到G点变为低电位为止(即按键断开)。

也就是说，按下S0 ~ S15 中任意一个按键，就会在暂稳态期间ΔT之后（恰好避开抖动时间）产生选通脉冲（H点）或STB（I点），作为向CPU申请中断的信号，以便通知CPU读取稳定的按键编码D3~D0 。

第六章1）以4位LED为例，说明LED的动态显示原理及其显示效果、特点及适用场合。

原理：1.因为要实现LED动态显示，所以对应的7断码数码管的数据线是共用的，而各自的COM线应独立分开地与控制线相连接。

2.显示时，先将需要显示的容输到数据线上，然后用控制线选通某一个数码管的COM线，点亮对应的数码管，显示出数据线上的信息。