微型计算机控制技术答案(赖寿宏)

第二章输入输出接口技术和输入输出通道

1.何谓I/O接口？在计算机控制系统中为什么要有I/O接口电路？

答：是主机和外围设备之间交换信息的连接部件。

2.一个微处理机（CPU）采用程序控制查询方式时，管理50个键盘显示中断，要求将各终端打入的任一字符在显示器上立即显示出来。已知CPU查询每个终端并完成每一字符的接收和处理时间需200μs，若程序员以每秒打10个字符的速度同时连续打入字符，问CPU是否能按要求，可靠的管理全部50个终端？又问CPU最多能管理多少个这种终端？答：500

3.在本章第二节，查询式I/O方式应用举例中，假设X、Y、Z三轴服务子程序的执行时间分别为100μs、150μs、120μs，主程序执行时间（执行查询指令等）为80μs，试估算不造成控制失误三轴所能达到的最高速度是多少？（速度以脉冲/s计算）

答：2702

4.某微机实时控制系统有1#、2#、3#三个外围设备。由一个CPU进行管理，已知各外围设备的最短响应时间和服务

时间分别是：

C1=5ms S1=300μs

C2=8ms S2=1.3ms

C3=1ms S3=400μs

问若采用查询方式是否能可靠管理这三个外围设备？为什么？若不行的话，试提出改进方答：不行。可采用中断嵌套的方式解决。

6. 计算机与外围设备交换信息有哪几种控制方式？它们各有什么优缺点》

答：见教材

7. 某8086 最大模式系统中，需扩展8255A 、8253和DAC0832芯片各一片。采用74LS138 译码器，若已指定给各芯片的地址围是：

8255A E0H、E2H、E4H、E6H、

8253 E1H 、E3H、E5H、E7H、

DAC0832 F0H

试设计接口扩展的译码电路（除74LS138 外, 可增加必要的其他逻辑电路芯片。

8某8088最大模式系统中，需扩展8255A 四片，指定各芯片的地址围分别是90~93H、94~97H、98~9BH、9C~9FH, 采用74LS译码器，试设计接口地址译码电路。

解：

9．模拟输入通道中为什么要加采样保持器？采样保持器的组成及要什么？

答：为了保证A/D 转换精度，就要在A/D 转换之前加上采样保持电路，使得在A/D 转换期间保持输入模拟信号不变。10要求：

（1）将下图中CPU 换为89C51单片机，不改变地址线的连接方式，画出电路图；

（2）确定8 个通道的端口地址；

（3）编写程序，对第8 通道的模拟量进行转换，把转换结果存在30H 存储器中。

11.有4位AD 转换器，满刻度为5V ，现在输入4.15V 模拟电压，请说明逐次逼近转换原理。并分析采用逐次逼近法逼近的转换过程。

解： 先通过置数逻辑电路将SAR 中最高位置1，其余全0，井DA 转换成模拟电压U0与输入模拟电压Ui 在电压比较器下进行比较，若Ui ≥U0,则保留最高位1，否则清除最高位为0；其次置次高位为1，延续上述过程，直至确定最低位的状态。

量化单位为q=5v/24

=0.3125V 步骤 SAR U0 Ui,U0大小 该位去留

8 4 2 1

1 1 0 0 0 2.5 保留

2 1 1 0 0 3.75 保留

3 1 1 1 0 4.375 去

4 1 1 0 1 4.062

5 保留 结果 1 1 0 1 偏差4.15-4.0625=0.0875

图略。

12、什么叫做I/O 接口的独立编址方式？

答：将存储器的地址空间和I/O 接口地址空间分开设置，互不影响。 13、在进行数据采集时为什么要满足采样定理？

答：满足采样定理，就可以通过理想的低通滤波器，由采样信号 完全恢复出原始信号

第三章 数字控制器的模拟化设计

1. 数字控制器与模拟调节器相比较有什么优点？

答：（1）数字调节器能实现复杂控制规律的控制（2）计算机具有分时控制能力，可实现多回路控制（3）数字调节器具有灵活性，使用简单方便，可改善调节品质，提高产品的产量和质量。（4）除实现PID 数字控制外，还能实现监控、数据采集、数字显示等其他功能。 2. 为什么说增量型PID 控制器调节比位置型PID 调节效果更 好? 二者的区别是什么?

答：(1)计算机只输出控制增量，即执行机构位置的变化部分，因而误动作影响小；(2)在i 时刻的输出ui ，只需用到此时刻的偏差，以及前一时刻，前两时刻的偏差ei-1，ei-2和前一次的输出值ui-1，这大大节约了存和计算时间；(3)在进行手动-自动切换时，控制量冲击小，能够较平滑地过渡。

3. 按一定性能指标要求对某控制系统综合校正后求得其应加的串联-校正装置为 解： )()()(2

s E s U as s

=+

D 0 D 7 /RD /WR

CPU A 6

8088 A 7

A 5 A 4 A 3

G 1 /G 2A /G 2B Y 7 C

≥1 ≥1

EOC V CC V REF(+) D 0

D 7

IN0

ADC 0808

IN1

0809

OE

START ALE

接8259A

时钟

+5V

……

八路模拟电压输入

数据总线

D 0

D 7 /RD /WR

89C51

P 0.6 P 0.7 P 0.5 P 0.4

G 1 /G 2A

/G 2B Y 7 C 74LS138

≥1 ≥1

EOC V CC V REF(+) D 0

D 7 IN0

ADC 0808

IN1

0809 OE

START ALE

接8259A

时钟 +5V

……

八路模拟电压输入

数据总线