计算机控制作业答案

第一章作业

课本(p.12)题2．计算机控制系统由哪几部分组成？请画出计算机控制系统的组成框图。

答：计算机控制系统由计算机主机系统、模拟量输入输出接口、数字量输入输出接口、键盘显示接口、打印接口和通信接口等部分组成。

课本(p.12)题4. 实时、在线方式和离线方式的含义是什么？

在计算机控制系统中，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；生产过程不和计算机直接连接，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。

所谓实时，是指信号的输入、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。实时地概念不能脱离具体的过程，一个在线的系统不一定是一个实时系统，但一个实时控制系统必定是在线系统。

补充题1. 两种USB口的特点及区别？通用指标，传输模式，USB器件，硬件接口。

答：

两种USB的特点：

(1)USB接口支持设备的热插拔功能,采用菊花式的连接.

(2)USB有2电源线（5V）,2数据线,采用差分信号传输,可为连接在其上的设备提供5V电压/100mA电流的供电,最大可提供500mA的电流.

(3)一个USB控制器可以连接多达127个外设,而两个外设间的距离（线缆长度）可达5米.

两种USB的区别:协议不同,USB1.1传输速率是12Mbps,USB2.0传输速率是480Mbps.

补充题2. 光驱、硬盘、软驱的总线形式。

答：

(1)光驱:IDE，ATA/ATAPI，SCSI，USB，内部并行总线.

(2)硬盘:IDE，SATA，SCSI，内部并行总线.

(3)软驱:软驱分内置和外置两种,内置软驱使用专用的FDD接口,而外置软驱一般用于笔记

本电脑,使用USB接口.

补充题3. I²C、SPI、SCI总线的特点？

答：

(1)I²C总线由数据线SDA与时钟线SCL两条线构成通信线路，既可以发送数据也可以接收数据，在CUP与被控IC之间，IC与IC之间都可以进行双向传送，最高传输速度为400Kbps.

(2)SPI是一个环形总线结构,是一种标准的四线同步双向串行总线,在SCK的控制下，两个双向移位寄存器进行数据交换,可以同时发出和接收串行数据.

(3)SCI是一种通用异步通信接口UART. SCI模块采用标准非归零（NRZ）数据格式,能够实现多CPU之间或同其他具有兼容数据格式SCI端口的外设进行数据通信.

第二章作业

PC总线

PC总线共有62条信号线，用双列插槽连接，分A面（元件面）和B面。PC总线实际上是8088CPU核心电路总线的扩充与重新驱动。

PC总线共有8条数据线、20条地址线（寻址空间为1MB）、总线时钟频率为4MHz、总线最大传输速率为4MB/s、最大负载能力为8个、采用半同步的工作方式。

CPU在与I/O设备进行数据交换时存在以下问题：

1）速度不匹配。I/O设备速度一般比CPU慢许多，因种类不同，它们之间的速度差异很大，例如硬盘与打印机。

2）时序不匹配。各个I/O设备都有自己的定时控制电路，以自己的速度传输数据，无法与CPU的时序取得统一。

3）信息格式不匹配。存储和处理信息的格式不同，如串行和并行、二进制、ASCII码和BCD 码等。

4）信息类型。信号类型不同，数字、模拟，处理不同。

因此I/O设备一般不和微机内部直接相连，必须通过I/O接口，解决计算机与外部设备连接时存在的各种矛盾。

补充题1. 指出RS-232、RS-485、USB等总线的特点。

答：

(1) RS-232的特点：全双工数据传输，单端输入输出,有地线、发送和接受三条线即可实现数据传输,传输速率20kb/s，传输距离限于15m,采用单端驱动和接收电路.采用负逻辑高电平为（-5--15v），低电平为(5-15v)，电源电压为+15v或+12v.

(2) RS-485的特点：半双工工作方式，差分信号传输，传输距离为几十米到上千米，速率10Mbit/s,采用屏蔽双绞线传输.可连接32个设备.电平逻辑“1”以两线间的电压差为(+2—6V)表示；逻辑“0”以两线间的电压差为(-2—6V)表示，外接电源电压一般为5v. (3) USB即插即用,菊花式连接,有2电源线（5V），2数据线，而两个外设间的距离（线缆长度）可达5米,差分信号传输, 可外接127个设备.

补充题2. 概要描述计算机系统如何通过PCI端口对外部设备进行控制，指出地址范围。

答：

信号输入时：首先外设作为中断源（int a# ～ int h#引脚是低电平有效的中断请求线）申请中断，在CLK的上升沿到来时，系统采样AD0～AD31，把信号送到微处理器，触发中断。接着C/BEJ~ C/BE0配置I/O读写，在FRAME低电平时，传送数据存储地址，FRAME高电平且TRDY低电平时，开始读取数据。

信号输出时：首先C/BEJ~ C/BE0配置存储器读及I/0写，接着FRAME高电平且IRDY低电平时，开始写数据。

I/O口地址空间分为两部分，把1024个端口的前246个（000H—0FFH）专用系统板上的I/O 接口芯片使用，后768个（100H—3FFH）为I/O接口扩展卡使用。

补充题3. 简要归纳ISA、PCI和STD三种端口的特点。

答：

ISA：有98根信号线，数据线宽16位，地址线宽24位，总线时钟8MHz，中断源为边沿触发，数据传输速度为16MB/S。

PCI：64位总线（3.3V）或者32位（5V），最高总线频率为33.3MHz/66MHz，数据传输速度为80MB/S，（最高传输速度为133MB/S），支持10个外设。

STD：公共母板结构，56根信号线，是8/16位总线标准，有8/16条数据线，16/24地址线，22条控制线。

补充题4. ７４ＬＳ２４４与７４ＬＳ２７３的驱动是多少？它们有什么不同的特点和应用？

答：74ls244是一个8个通道单向传输的三态门缓冲器，灌电流可以达到50mA 。按at89c51上拉电阻10K来计算，5/10000=0.5mA，74ls244最多可以驱动100个I/O口。

74LS273是8通道单向的锁存器，不仅可以作为驱动器，还有存储的功能，灌电流可以达到25mA。

补充题5. 图２-16中的VＤ的作用是什么？如果将K接在三极管e极有什么缺点？

答①因继电器线圈呈电感性，为了克服三极管断开时继电器线圈反电势，所以线圈两端必须加装续流二极管D，以保护三极管。

②如将继电器线圈接在三极管e极的话，电路形成负反馈，使得线圈无法工作在最大导通电压状态；另外由于电路形成负反馈，会影响导通速度；

③如将继电器线圈接在三极管e极，反向冲击会影响到基极电流。

课本(p.74)题2. 采用74ls244和74ls273与PC/ISA总线工业控制机接口，设计8路数字（开关量）输入接口和8路数字量（开关量）输出接口。请画出接