微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)第二版課后習(xí)題答案_潘新民第一章1.微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件由哪幾部分組成,各部分作用?由四部分組成(1)主機(jī):這是微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的核心，通過(guò)接口它可以向系統(tǒng)的各個(gè)部分 發(fā)出各種命令，同時(shí)對(duì)被控對(duì)象的被控參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)及處理。主機(jī)的主要功能 是控制整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，按控制規(guī)律進(jìn)行各種控制運(yùn)算(如調(diào)節(jié)規(guī)律運(yùn)算、最優(yōu)化計(jì) 算等)和操作，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果作出控制決策;對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督，使之處于最優(yōu)工 作狀態(tài);對(duì)事故進(jìn)行預(yù)測(cè)和報(bào)警 ;編制生產(chǎn)技術(shù)報(bào)告，打印制表等等。(2)輸入輸出通道:這是微機(jī)和生產(chǎn)對(duì)象之間進(jìn)行信息交換的橋梁和紐帶。過(guò)程 輸入通道把生產(chǎn)對(duì)象的被控參數(shù)轉(zhuǎn)換成微機(jī)可以接收的數(shù)字代碼。過(guò)程輸出通道把 微機(jī)輸出的控制命令和數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成可以對(duì)生產(chǎn)對(duì)象進(jìn)行控制的信號(hào)。過(guò)程輸入輸 出通道包括模擬量輸入輸出通道和數(shù)字量輸入輸出通道。(3)外部設(shè)備:這是實(shí)現(xiàn)微機(jī)和外界進(jìn)行信息交換的設(shè)備，簡(jiǎn)稱外設(shè)，包括人機(jī) 聯(lián)系設(shè)備 (操作臺(tái))、輸入輸出設(shè)備(磁盤驅(qū)動(dòng)器、鍵盤、打印機(jī)、顯示終端等)和外 存貯器 (磁盤)。其中作臺(tái)應(yīng)具備顯示功能，即根據(jù)操作人員的要求，能立即顯示所 要求的內(nèi)容;還應(yīng)有按鈕，完成系統(tǒng)的啟、停等功能 ;操作臺(tái)還要保證即使操作錯(cuò)誤 也不會(huì)造成惡劣后果，即應(yīng)有保護(hù)功能. (4)檢測(cè)與執(zhí)行機(jī)構(gòu):a.測(cè)量變送單元:在 微機(jī)控制系統(tǒng)中，為了收集和測(cè)量各種參數(shù)，采用了各種檢測(cè)元件及變送器，其主 要功能是將被檢測(cè)參數(shù)的非電量轉(zhuǎn)換成電量.b. 執(zhí)行機(jī)構(gòu):要控制生產(chǎn)過(guò)程，必須 有執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它是微機(jī)控制系統(tǒng)中的重要部件，其功能是根據(jù)微機(jī)輸出的控制信 號(hào)，改變輸出的角位移或直線位移，并通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)改變被調(diào)介質(zhì)的流量或能量， 使生產(chǎn)過(guò)程符合預(yù)定的要求。
2、微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件有什么作用,說(shuō)出各部分軟件的作用。軟件是指能夠完成各種功能的計(jì)算機(jī)程序的總和。整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)作，都 是在軟件的指揮下協(xié)調(diào)進(jìn)行的，因此說(shuō)軟件是微機(jī)系統(tǒng)的中樞神經(jīng)。就功能來(lái)分， 軟件可分為系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件及數(shù)據(jù)庫(kù)。(1)系統(tǒng)軟件:它是由計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)者提供的專門用來(lái)使用和管理計(jì)算機(jī)的程序。 對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)軟件只是作為開發(fā)應(yīng)用軟件的工具，是不需要自己設(shè)計(jì)的。系統(tǒng)軟件包括:a.操作系統(tǒng):即為管理程序、磁盤操作系統(tǒng)程序、監(jiān)控程序等; b.診斷系統(tǒng):指的是調(diào)節(jié)程序及故障診斷程序;c.開發(fā)系統(tǒng):包括各種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、語(yǔ)言處理程序 (編譯程序)、服務(wù)程序(裝 配程序和編輯程序)、模擬主系統(tǒng)(系統(tǒng)模擬、仿真、移植軟件)、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)等;d.信息處理:指文字翻譯、企業(yè)管理等。(2)應(yīng)用軟件:它是面向用戶本身的程序，即指由用戶根據(jù)要解決的實(shí)際問(wèn)題而 編寫的各種程序。應(yīng)用軟件包括:a.過(guò)程監(jiān)視程序:指巡回檢測(cè)程序、數(shù)據(jù)處理程序、上下限檢查及報(bào)警程序、 操作面板服務(wù)程序、數(shù)字濾波及標(biāo)度變換程序、判斷程序、過(guò)程分析程序等 ;b.過(guò)程控制計(jì)算程序:指的是控制算法程序、事故處理程序和信息管理程序， 其中信息管理程序包括信息生成調(diào)度、文件管理及輸出、打印、顯示程序等;c.公共服務(wù)程序:包括基本運(yùn)算程序、函數(shù)運(yùn)算程序、數(shù)碼轉(zhuǎn)換程序、格式編 碼程序。
(3)數(shù)據(jù)庫(kù):數(shù)據(jù)庫(kù)及數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)主要用于資料管理、存檔和檢索， 相應(yīng)軟件設(shè)計(jì)指如何建立數(shù)據(jù)庫(kù)以及如何查詢、顯示、調(diào)用和修改數(shù)據(jù)等。3、常用工業(yè)控制機(jī)有幾種,各有什么用途,4、操作指導(dǎo)、DDC 和 SCC 系統(tǒng)工作原理如何,它們之間有何區(qū)別和聯(lián)系, (1)操 作指導(dǎo)控制系統(tǒng):在操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)的輸出不直接作用于生產(chǎn)對(duì)象， 屬于開環(huán)控制結(jié)構(gòu)。計(jì)算機(jī)根據(jù)數(shù)學(xué)模型、控制算法對(duì)檢測(cè)到的生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)進(jìn)行 處理，計(jì)算出各控制量應(yīng)有的較合適或最優(yōu)的數(shù)值，供操作員參考，這時(shí)計(jì)算機(jī)就 起到了操作指導(dǎo)的作用(2)直接數(shù)字控制系統(tǒng) (DDC系統(tǒng)):DDC(Direct Digital Control)系統(tǒng)就是通過(guò) 檢測(cè)元件對(duì)一個(gè)或多個(gè)被控參數(shù)進(jìn)行巡回檢測(cè)，經(jīng)輸入通道送給微機(jī)，微機(jī)將檢測(cè) 結(jié)果與設(shè)定值進(jìn)行比較，再進(jìn)行控制運(yùn)算，然后通過(guò)輸出通道控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使系 統(tǒng)的被控參數(shù)達(dá)到預(yù)定的要求。DDC 系統(tǒng)是閉環(huán)系統(tǒng)，是微機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中最 普遍的一種應(yīng)用形式。 (3)計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng) (SCC系統(tǒng)):SCC( Control)系統(tǒng)比 DDC 系統(tǒng)更接近生產(chǎn)變化的實(shí)際情況，因?yàn)樵?DDC 系統(tǒng) 中計(jì)算機(jī)只是代替模擬調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制，系統(tǒng)不能運(yùn)行在最佳狀態(tài)，而SCC 系統(tǒng)不 僅可以進(jìn)行給定值控制，并且還可以進(jìn)行順序控制、最優(yōu)控制以及自適應(yīng)控制等。
SCC 是操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)和 DDC 系統(tǒng)的綜合與發(fā)展。5、說(shuō)明嵌入式系統(tǒng)與一般微型計(jì)算機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)的區(qū)別。嵌入式系統(tǒng)有別于一般的計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，它不具備像硬盤那樣大容量的存儲(chǔ) 介質(zhì)，而大多數(shù)使用 EPROM、EEPROM 或閃存作為存儲(chǔ)介質(zhì);嵌入式系統(tǒng)的軟件部分 包括操作系統(tǒng)軟件和應(yīng)用程序。嵌入式系統(tǒng)功耗低、可靠性高、功能強(qiáng)大、性價(jià)比 高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、支持多任務(wù)、占用空間小、效率高;面向特定應(yīng)用，可根據(jù)需要靈 活定制。第二章1 采樣有幾種方法，說(shuō)明它們之間的區(qū)別。2 采樣周期越小越好嗎,為什么,答:不是。若采樣間隔太小(采樣頻率太高)，則對(duì)定長(zhǎng)的時(shí)間記錄來(lái)說(shuō)其數(shù)字 系列就很長(zhǎng)，計(jì)算工作量迅速增大，可能產(chǎn)生較大的誤差。3 簡(jiǎn)述多路開關(guān)的原理,5 試用 CD4051 設(shè)計(jì)一個(gè) 32 路模擬多路開關(guān)，畫出電路圖并說(shuō)明其工作原理。答:見(jiàn) PPT6 采樣-保持器有什么作用,說(shuō)明保持電容大小對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的影響。答:為了提高模擬量輸入信號(hào)的頻率范圍，以適應(yīng)某些隨時(shí)間變化較快的信號(hào) 的要求，可采用帶有保持電路的采樣器，即采樣保持器。保持電容對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采樣保持的精度有很大影響。保持電容值小，則采樣 狀態(tài)時(shí)充電時(shí)間常數(shù)小，即保持電容充電快，輸出對(duì)輸入信號(hào)的跟隨特性好，但在 保持狀態(tài)時(shí)放電時(shí)間常數(shù)也小，即保持電容放電快，故保持性能差;反之，保持電 容值大，保持性能好，但跟隨特性差。
7 在數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)中，是不是所有的輸入通道都需要加采樣-保持器，為什么,答:并不是所有的模擬量輸入通道都需要采樣保持器的，因?yàn)椴蓸颖３制魇菫?了防止在A/D 轉(zhuǎn)換之前信號(hào)就發(fā)生了變化，致使 A/D 轉(zhuǎn)換的結(jié)果出錯(cuò)，所以只要 A/D 轉(zhuǎn)換的時(shí)間比信號(hào)變化的時(shí)間短就不需要。8 采樣頻率的高低對(duì)數(shù)字控制系統(tǒng)有什么影響,舉出工業(yè)控制實(shí)例加以說(shuō)明,9 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換器在微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中有什么作用,答:答:A/D 的作用主要是把傳感器檢測(cè)到的模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號(hào)，方 便用于單片機(jī)中進(jìn)行處理。D/A 的作用，在單片機(jī)處理完畢的數(shù)字量，有時(shí)需要轉(zhuǎn) 換為模擬信號(hào)輸出，D/A 的作用正是用于把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。10 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換原理有幾種,他們各有什么特點(diǎn)和用途,答:逐次逼近型，分辨率高，誤差較低，轉(zhuǎn)換速度快，應(yīng)用十分廣泛 ;雙積分型 : 性能比較穩(wěn)定，轉(zhuǎn)換精度高，抗干擾能力強(qiáng)，電路較簡(jiǎn)單，工作速度低，多用于對(duì) 轉(zhuǎn)換精度要求較高，對(duì)轉(zhuǎn)換速度要不高的場(chǎng)合，如數(shù)字電壓表等檢測(cè)儀器中，用的 十分普遍。并聯(lián)比較型:轉(zhuǎn)換速度快，精度高，但使用的比較器和觸發(fā)器多，適用 于速度高，精度要求不高的場(chǎng)合。
12 為什么高于 8 位的 D/A 轉(zhuǎn)換器與 8 為微型計(jì)算機(jī)的接口必須采用雙緩沖方 式,這種雙緩沖工作與 DAC0832 的雙緩沖工作在接口上有什么不同,答:在要求分辨率較高的場(chǎng)合，采用的 D,A 轉(zhuǎn)換器常常大于 8 位。而常用的微 機(jī)多采用 8 位數(shù)據(jù)線。此時(shí)若采用單緩沖的工作方式，將高位和低位分為兩個(gè)地址 的數(shù)據(jù)鎖存器，則在向它送數(shù)據(jù)時(shí)，由于高位和低位送數(shù)據(jù)的時(shí)間差，將引起輸出 電壓產(chǎn)生"毛刺"。為保證D,A 轉(zhuǎn)換器的高位數(shù)據(jù)與低位數(shù)據(jù)同時(shí)送入，通常采用雙 緩沖的工作方式，將高位與低位的數(shù)據(jù)分別送入各自的輸入寄存器，然后再將它們 同時(shí)送輸入DAC 寄存器中，使輸出發(fā)生變化。高于 8 位的 D/