多参数实时采集与处理系统的模拟设计
摘要:本文以80C51单片机为核心，采用A／D转换芯片ADC0809，设计了两路直流电压信号实时采集系统，对信号进行采集、转换、处理、存储，通过单片机串行口送给PC机，在STC_ISP_V394开发环境的串行调试窗口下实时显示。文中详细论述了系统的硬件设计和程序流程图的结构，此采集和处理系统具有较强的移植性和通用性。
关键词：单片机、A／D转换、数据采集
1、概述
多参数信号采集是将监控现场的物理量、化学量或生物量通
过相应的传感器和调理电路把模拟量转换为易于采集、处理的电压信号，经过单片机的处理，一方面反馈给控制部件对监控对象进行控制调整，另一方面送给显示单元，实时显示采集的信号数据。因此，在现代工业控制系统中，多参数实时采集对监控设备正常运行有着十分重要的作用。数据实时采集技术可以大幅度地降低数据采集的成本并解放劳动力。数据采集成本非常低，可以收集详细数据。数据实时采集技术能够提供即时的活动报告。除了速度和经济外，数据实时采集技术还具有精确的优点。多参数实时采集与处理是航空、汽车、通信、园林等控制领域的自动控制系统的核心。本文从应用角度出发，设计分辨率为8位的实时数据采集系统。以80C51单片机为控制单元，8路A／D转换芯片ADC0809采集两路电压信号：通道0每隔1s采样一次，共采集100次；通道l每隔5s采样一次，共采集20次，然后将
不同通道采集的数据进行相应的处理后，通过串行通信方式发送到L ED数码管实现每隔5秒交替显示。
2、系统硬件设计
数据采集与处理系统分为单片机主控模块、A／D转换模块、数码管显示模块、键盘控制模块和串行通讯模块等五个单元，系统组成框图如图1所示。
2．1 A／D转换模块
模数转换采用常用芯片ADC0809，ADC0809是采用CMOS工艺制成的8位8通道逐次逼近式模数转换器，可实现对8路模拟信号分时进行A/D转换，其转换时间为100μs左右。ADC0809的内部结构逻辑框图示于图2。从逻辑框图中可看到，ADC0809芯片包含一个8路模拟开关、模拟开关的地址锁存和译码电路、比较器、256R电阻网络、电子开关逐位比较寄存器SAR、三态输出锁存缓冲器以及控制与定时电路等。
启动ADC0809进行A／D转换，首先输入3位地址信号，并使A LE为高电平，将地址存入地址锁存器中，经译码器译码选通8路模拟输入之一到比较器；START上升沿将逐次逼近寄存器复位，下降沿启动A／D转换，EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到EOC 变为高电平，表示A／D转换结束，转换结果存入锁存器。当OE输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。
2．2 键盘及显示模块
参数采集与处理系统的人机交互采用2×8矩阵键盘和静态数码管显示，如图3所示。设计上为节省单片机I／O口线，人机交互采用两条线控制，利用模拟开关CD4052切换，控制键盘和数码管的数据信号。
2．3 串行通信模块
由于单片机和PC机使用不同的逻辑电平，在设计串行接口电路时，必须考虑电平的匹配、驱动能力的匹配、元器件的选择以及其它电气特性。PC机通常有两个标准的RS232串行口，为了提高抗干扰能力，这种接口采用EIA电平逻辑，如表1所示。
为实现单片机与PC电平兼容，单片机与PC机通讯时，必须经过电平转换。通常使用MC1488或MC1489芯片实现电平转换，但这两种转换芯片组成电路结构复杂，电源需±12V电源供电，工作不稳定，易烧坏芯片。本设计使用MAX232集成电路芯片，仅用+5V供电，其内部
有两组电压转换电路，外围电路配上4个升压电容，实现在EIA电平和TTL电平之间互相转换，具有电路结构简单、元器件数量少、电源单一、功耗低等特点，MAX232芯片组成的串行接口电路如图4所示：
80C51单片机内有一个可编程、全双工的串行口，串行收发的数据在通讯时，通过特殊功能寄存器SFR的串行数据缓冲器SUBF实现数据交换，故可做多机通讯，特别适合于终端和系统主机间的通讯。
2．4 单片机与A／D接口模块
单片机采用80C51单片机。它采用先进工艺制造，带有非易失性Flash程序存储器，是一种高性能、低功耗的微处理芯片，市场应用广泛，在实现信号采集、数据处理、串行传输、实时控制等有较大优势。
本设计采用查询法采集数据，合理分配单片机的资源，大部分时间单片机用来运行控制程序，只有在采集时间到来时单片机才用来
执行采集程序。图5所示为ADC0809与单片机的接口电路，将ADC08 09作为外扩的并行I/O口，由P2.7和脉冲同时有效来启动A/D转换，通道选择端A、B、C分别与地址线A0、A1、A2相连。其端口地址为7FF8H～7FFFH。A/D转换结束信号EOC经反相后接80C51的外部中断引脚。需要采集数据时，单片机首先输出地址信号，指定采集的通道，接着使ALE和START为高电平，启动A／D转换，然后单片机处理其它事务，稍后查询EOC是否为高电平，若为高电平，转换结束，需要读取转换结果时，发送读取命令使OE为高电平读取转换结果，存入指定单元，供数码管显示和上传给PC机。
3 系统软件设计
系统软件主要包括：系统初始化、判键程序、AD转换程序、数码管显示程序和串行通信程序，下图为主程序结构框图：
采集子程序结构框图：
单片机采用11．0592MHz晶振、定时器选择工作方式2、串口工作在方式l，波特率设为9600。上位PC机在STC_ISP_V394开发环境下，使用“串行调试助手”功能，接收串行数据并显示采集结果。
单片机串行通信初始化设置：
MOV TMOD,#20H：T1工作方式2
MOV THl,#0FDH：波特率9600
MOV SCON,#40H：串口工作方式1
SETB TR1：打开定时器1
单片机发送数据：
MOV SBUF,A：将接收的数据传送给PC机
JNBTI,S
CLR TI
4 设计总结
本文介绍了一种基于A／D转换芯片ADC0809和80C51单片机的数据采集和串行通信接口的实现方法,具有一般通用性。这次的设计是由组长陈本鑫，组员钟冬明、邱瑫、王海涛、任国文、曹东、刘君、郑舒扬、罗姗、谭论、艾紫微共
同努力来完成。虽然在设计的过程中遇到很多的技术问题，但在赵志华老师的点拨下，最终顺利地完成本次的设计。本次的课程设计不仅加深了我们对知识的理解以及对以前学习过的知识的温习与巩固，更重要的是把我们学习到的知识学以致用，提高了对计算机控制技术这门课的兴趣。在这次的设计过程中我们发现了自己的不足之处，并且认识到对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，例如对单片机的内部用户区的合理分配掌握得不好等，因此以后我们会加深对理论知识的学习。只有从理论中得出结论，才能真正的掌握，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
本次的课程设计能顺利地完成，要感谢赵志华老师的细心指导！感谢小组各成员的配合与团结合作！也感谢学院的安排，让我们在学习课本知识的同时，能够有这样的机会去实践！
5 参考文献
马明建，周长城. 1998. 数据采集与处理技术. 西安：西安交通大学出版社
朱金均，麻新期. 2002. 微型计算机原理及应用技术. 北京：机械工业出版社
李朝青. 2003. 单片机原理及接口技术. 北京：北京航空航天大学出版社
肖忠祥. 2003. 数据采集原理. 西安：西北工业大学出版社
谢瑞和. 2003. 串行技术大全. 北京：清华大学出版社
6 附件
6．1 A/D转换程序
AD0809 EQU 7000H ;A/D转换通道0的地址
TIME0H EQU 0H
TIME0L EQU 0H
DAT0809 DATA 30H ;存放采集到的数据
ORG 0000H
AJMP MAIN
ORG 0003H ;外部中断0的入口地址
AJMP EXINT1
ORG 000BH ;定时器0入口地址
AJMP TIME0
ORG 0100H
MAIN: MOV SP,#60H
SETB IT0 ;设置外部中断0为边沿触发
SETB EX0 ;中断INT0开放
SETB EA ;总中断允许
MOV DPTR,#AD0809 ;启动AD0809
MOVX @DPTR,A
MOV TMOD,#1 ;设置定时器1为16位定时器
MOV TH0,#TIME0H ;赋初值
MOV TL0,#TIME0L
SETB ET0 ;开定时器中断
SETB TR0 ;定时器运行
BUZZ: MOV R7,DAT0809 ;采样到的电压数据量，控制P3.5
的翻转
SETB P3.5
MOV R6,3
DJNZ R6,$
DJNZ R7,$
MOV R7,DAT0809
CLR P3.5
MOV R6,3
DJNZ R6,$
DJNZ R7,$
AJMP BUZZ
EXINT1: PUSH PSW ;外部中断1服务子程序
PUSH ACC
CLR EX0
MOV DPTR,#AD0809
MOVX A,@DPTR ;读取A/D转换的结果
MOV DAT0809,A ;存放数据
SETB EX0
POP ACC
POP PSW
RETI
TIME0: CLR TR0 ;定时器0中断时间，为模数采样频率MOV TH0,#TIME0H ;赋初值
MOV TL0,#TIME0L
MOV DPTR,#AD0809
MOVX @DPTR,A ;重新启动A/D转换
SETB TR0
RETI
END
6．2：单片机采集程序
采集模拟量，并存入20H地址开始的内部RAM中。
ORG 0000H
SJMP MAIN
ORG 0003H ；外部中断0入口地址
LJMP INTDATA
ORG 0100H ；数据采集子程序
SAMP：MOV R0，＃20H ；数据缓冲区首址
MOV R2，＃8 ；8通道计数器
MOV DPTR，＃7FF8H ；指向0通道
START：SETB F0 ；置中断发生标志
MOVX ＠DPTR，A ；启动A/D (P2.7=0, =0)
SETB IT0 ；置外部中断0为边沿触发
SETB EX0 ；允许外部中断0
SETB EA ；开中断
LOOP：JB F0，LOOP ；判中断发生标志=1？
DJNZ R2，START ；8个通道转换结束？
RET
INTDATA：MOVX A，＠DPTR ；读数据(P2.7=0, =0)，硬件撤销中断MOV ＠R0，A ；存数据
INC R0
INC DPTR ；指向下一通道
CLR F0 ；清中断标志
RETI
6．3：数据处理程序
ORG 0000H
LJMP MAIN
ORG 0030H
MAIN： MOV R0，#20H MOV R1，#00H
MOV R2，#00H
MOV R3，#03H
LP2： MOV A，@R0 ADD A，R2
MOV R2，A
JNC LP1
INC R1
LP1： INC R0 DJNZ R3，LP2 MOV R3，#03H LP3： CLR C MOV A，R1 RRC A
MOV R1，A MOV A，R2 RRC A
MOV R2，A DJNZ R3，LP3 MOV 8AH，R2 SJMP $
END
微型计算机控制技术学习心得 转眼间，一个学期又过去了。微机原理与控制技术课程已经结束了。通过从大三下学期的微机原理与接口技术到这学期的微机原理与控制技术的学习，回想起来受益匪浅，主要是加深了对计算机的一些硬件情况和运行原理的理解和汇编语言的编写，期间也听老师讲过，微机原理这门课程是比较偏硬件一点的。正是因为这一点我还是对它比较喜欢的，因为它和我的专业方向“机电工程”有很大的联系，在机电工程领域很多场合要应用到微机，而且是微机原理是考研复试面试时必考问的专业课，因为我要考研，本着一定要考上的心态，因此对该课程的学习还是有浓厚的兴趣和动力的。下面谈谈这期学习该课程的心得与体会：总体介绍下这门课程的轮廓吧（也就是教学大纲）： 一、课程性质与设置目的 （一）课程性质 微型计算机控制技术是高等院校计算机应用专业本科教学中的一门选修专业课，是从微型计算机原理到微型计算机控制，从理论到实际的必经桥梁，是着重解决和处理工程实际问题的一门课程。在该课程的教学过程中，将课堂教学与实验教学有机结合，注意培养同学分析问题、解决问题的方法和能力。 该课程主要介绍微型计算机应用在工业控制中的各种技术，重点讲述微型机用于实时控制中的软件、硬件设计方法，以及它们之间的结合问题。课程注重理论联系实际，从工程实际出发，在设计方法，即实验技术、操作运行、系统调试等方面对学生进行训练，为学生的毕业设计及将来的实际工作奠定基础。（二）教学目的 通过本课程的学习，可使我们对微型机在工业过程控制和智能化仪器方面的应用有个比较全面的了解，为以后的工作和毕业设计打下基础。 二、下面我对该门课程的教学内容做了一个详细的总结 1.第1章微型计算机控制系统概述 2.教学要点 1.微型计算机控制系统的组成 2.微型计算机控制系统的分类 3.微型计算机控制系统的发展 3.教学内容 通过对本章的学习，应当对微型计算机控制系统有一个完整的概念，具体掌握以下几方面的内容。 4. 1.了解微型计算机控制系统的组成。 2.学习并掌握微型计算机控制系统的分类 及各系统之间的区别。
大连大学 DA LIAN UNIVERSITY 题目:计算机控制技术的发展及应用 所在（院系）：信息工程学院 专业(班级)：自动092班 学生姓名：裴玉柱 学号：0942300 2
计算机控制技术的发展及应用 【摘要】随着科学技术的发展，人们越来越多的用计算机来实现控制。其应用遍及国防、航空航天、工业、农业、医学等多种领域。计算机控制系统是自动控制技术和计算机技术相结合的产物，利用计算机（通常称为工业控制计算机，简称工控机）来实现生产过程自动控制的系统，它由控制计算机本体（包括硬件、软件和网络结构）和受控对象两大部分组成。本文将主要针对计算机控制技术的发展历史、当今现状以及计算机控制技术的发展趋势做一介绍，并结合它的具体实例介绍计算机控制技术的一些主要应用领域。 【关键词】计算机控制技术、系统、应用 1.计算机控制技术的发展概况及趋势 1.1计算机控制技术的发展概况 在生产过程中采用数字计算机的思想出现在20世纪50年代中期，1956年3月，美国TRW航空公司与美国德克萨斯州的一个炼油厂合作，进行计算机控制的研究，他们设计出了一个利用计算机控制实现反应器供料最佳分配，根据催化剂活性测量结果来控制热水的流量以及确定最优循环的系统。这项具有跨时代意义的工作为计算机控制技术的发展奠定了基础，从此，计算机控制技术迅速发展，并被各行各业广泛应用。 伴随着计算机技术的飞速发展，计算机控制技术也紧随其后，迅猛的发展起来，其发展过程大致可以分为四个阶段。 1.1.1开创时期 这一时期从1955年~1962年，经历了前后大约七年的时间。早期的计算机使用电子管，体积庞大，价格昂贵，可靠性差，因此只能从事一些操作指导和设定值控制。过程控制向计算机提出了许多特殊的要求，需要计算机对各种过程命令做出迅速响应，中断技术应运而生，使计算机能够对更紧迫的过程任务做出反映。
《计算机控制技术基础》复习资料 第一章绪论 自动控制系统：在没有人参与的情况下，通过控制器使生产过程|'|动地按照预定规律运行的系统。 开环控制系统：指无被控量反馈的控制系统，即需要控制的是被控对象的某一量，而测量的只是给定信号，被控量对于控制作用没有任何影响的系统。 闭环控制系统：指有被被控景反馈的控制系统，即系统的输出信号沿反馈通道又回到系统的输入端，构成闭合通道的系统。 典型工业生产过程：连续过程（流体）、离散过程（固体）、批量过程（连续过程和离散过程交替进行）。 计算机控制系统：利用计算机（通常称为工业控制计算机，简称工业控制机）来实现生产过程日动控制的系统。 计算机控制系统的组成：计算机（工.业控制机）和生产过程。工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，包括硬件和软件。硬件包括主机板、内部总线和外部总线、人机接口、磁盘系统、通信接口、输入输出通道。软件包括系统软件和应用软件，系统软件包括实时多任务操作系统、引导程序、调度执行程序，应用软件是系统设计人员针对某个生产过程而编制的控制和管理程序，包括过程输入程序、过程控制程序、过程输出程序、人机接口程序、打印显示程序和公共了程序等。生产过程包括被控对象和测量变送、执行机构、电气开关等装置。 计算机控制系统的工作原理：①实时数据采集：对来日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，并按己定的控制规律, 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。 计算机控制系统的工作过程：测量、计算、控制、管理。 在线方式：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：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。实时：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。实时的概念不能脱离具体过程，一个在线的系统不一定是一个实时的系统，但一个实时控制系统必定是在线系统。 计算机控制系统的典型型式：（1）操作指导控制系统（DAC）（定义：计算机测得的信号数据，根据一定的控制算法，计算出供操作人员选择的最优操作条件及操作方案。优点：结构简单，控制灵活和安全。缺点：开环控制。由人操作，实时性差，不能控制多个对象o）（2）直接数字控制（DDC）（定义：计算机通过模拟量输入通道、开关量输入通道实时采集数据, 然后按照一定的控制规律进行计算，最后发出控制信息，并通过模拟量输出通道、开关量输出通道直接控制生产过程。优点：能够实现自动控制、多回路控制，能够灵活的把各种算法施加于生产过程。这种结构是计算机控制的最基本结构！）（3）监督控制系统（SCC）（定义: 计算机根据原始丁艺信息和其它参数，按照描述生产过程的数学模型或其它方法，自动地改变模拟调节器或以直接数字控制方式工作的微型机中的给定值，从而使生产过程始终处于最优工况。优点：计算机坏了，模拟仪表可以直接控制；DDC计算机可以直接控制，SCC计算机只是采集，优化；这实际上是一种不存在上下级通信的两级控制，只存在传逆设定值的关系。提
计算机控制技术复习 1.典型的工业生产过程分为哪几种？ 答:典型的工业过程分为3种:连续过程,离散过程和批量过程. 2.计算机控制系统的工作步骤分为哪几步？ 答:计算机的工作步骤分为3步:实时数据采集,实时数据决策和实时数据处理. 3.计算机控制技术的工作方式有哪几种？ 答:计算机控制技术的工作方式有2种,即在线方式和离线方式. 4.为什么要强调计算机控制中的实时性？ 答:所谓实时性,就是指信号的输入,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,控制也就失去的意义.所以要强调计算机控制中的实时性. 5.常用的计算机控制系统主机有哪几种？ 答:常用的计算机控制系统主机有可编程控制器,工控机,单片机,DSP和智能调节器. 6.工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括哪两个组成部分。 包括硬件和软件。 7.计算机控制系统是由哪几部分组成的？各部分的作用是什么？ 主要由硬件和软件两部分组成，硬件包括：主机及操作台、通用外设I/O接口与通道、信号的检测及变送、执行机构、被控对象组成；软件包括：系统软件、应用软件。 8.计算机控制系统中集散控制系统的体系结构分为哪几部分？ 答:计算机控制系统中集散控制系统(DCS)的体系结构分为分散过程控制级,集中操作监控级,综合信息管理级三部分. 9、计算机控制系统有哪四种形式的信号？各有什么特点? (1)连续模拟信号：时间和信号的幅值都是连续的。 (2)阶梯模拟信号：时间是连续的，信号的幅值是阶梯形的。 (3)采样信号：时间是离散的，信号的幅值是连续的脉冲信号。 (4)数字信号：信号的时间以及幅值都是离散的，且幅值经过了量化处理。 10.现场总线控制系统的结构模式分为哪几部分？ 答:现场总线控制系统(FCS)的结构模式为操作站---现场总线智能仪表两层结构.(DCS为操作站-控制站-现场仪表三层结构模式) 11、什么叫输入/输出通道?它是由哪些部分组成的？ 在微型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称为输入输出通道。 输入输出通道的组成：模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量输入通道和数字量输出通道组成。 12计算机监督系统（SCC）中，SCC计算机的作用是什么？ 按照一定的数学模型计算给定值，并提供给DDC计算机 13.什么是计算机的总线？ 答:所谓总线,就是计算机各模块之间互联和传送信息(指令,地址和数据)的一组信号线.分为内部总线和外部总线. 14.计算机的外部总线有哪几种？ 答:计算机的外部总线有RS-232C,RS-485,IEEE-488,USB等等. 15.RS-232C串行通信总线采用什么传输方式？为什么RS-232C的传输距离不远？ 答:RS-232C串行通信总线采用的是不平衡传输方式.由于发送器和接收器之间有公共
计算机专业基础知识 一、计算机的概念 计算机是一种能快速、高效、自动地完成信息处理的电子设备，它能按照程序对信息进行加工、处理、存储。二、计算机的诞生与发展 1. 诞生：1946年，美国为计算弹道轨迹而研制成功了世界第一台计算机ENIAC （Electronic Numerical Integrator And Computer）。在第一台计算机的基础上，美籍匈牙利科学家冯·诺伊曼提出存储程序的通用电子计算机EDVAC的方案，大大推动了计算机的发展。 微型计算机的发展史实际上就是微处理器的发展史。 2. 发展： 阶段时间逻辑器件应用范围 第一代 1946——1958 真空电子管科学计算、军事研究第二代 1959——1964 晶体管数据处理、事物处理第三代 1965——1970 集成电路包括工业控制的各个领域第四代 1971——大规模集成电路应用到了各个领域 三、计算机的主要应用 1. 科学计算：弹道轨迹、天气预报、高能物理等 2. 信息处理：企业管理、物资管理、电算化等 3. 过程控制：工业自动化控制，卫星飞行方向控制 4. 辅助工程：CAD（计算机辅助设计）、CAM（计算机辅助制造）、CAT（计算机辅助 测试）、CAI（计算机辅助教学）等 5. 电子商务 四、微型机的主要性能指标 1. 字长：指计算机能够直接处理的二进制数据的位数。单位为：位（BIT）。字长越长，计算机处理数据的精度越高。 2. 主频：指计算机主时钟在一秒钟内发出的脉冲数。它在很大程度上决定了计算机的运算速度。 3 . 内存容量：是标志计算机处理信息能力强弱的一向技术指标。单位为字节（BYTE）。 8BIT＝1BYTE 1024B＝1KB 1024KB＝1MB 1024MB＝1GB 4. 存取周期：内存储器完成一次完整的读操作或写操作所用的时间。 5. 运算速度：计算机每秒钟所能执行的指令条数，单位是：百万条/秒（MIPS）。五、计算机语言 主要包括：机器语言、汇编语言、高级语言六、计算机病毒 计算机病毒是人为编制的特殊程序，它潜伏在计算机系统中，能够在特定的条件下被激活，进行复制、传播，从而达到破坏计算机系统和数据的目的。它具有传染性、隐蔽性、触发性、潜伏性、破坏性等特点。七、计算机在会计核算中的作用 1. 提高工作效率 2. 提高工作质量 3. 促进会计工作规范化 4. 打破传统会计工作的范围，促进企业管理信息化 第二部分计算机系统的组成 计算机系统由硬件系统和软件系统组成，结构如图：
1.1 计算机控制系统的结构。 (1)主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数 进行实时检测及处理。主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。 (2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。 (3)外部设备：这是实现微机和外界进行信息交换的设备，简称外设，包括人机联系设备(操作台)、输入输出设备(磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等)和外存贮器(磁盘)。其中操作台应具备显示功能，即根据操作人员的要求，能立即显示所要求的内容；还应有按钮，完成系统的启、停等功能；操作台还要保证即使操作错误也不会造成恶劣后果，即应有保护功能。 (4)检测与执行机构 a.测量变送单元：在微机控制系统中，为了收集和测量各种参数，采用了各种检测元件及变送器，其主要功能是将被检测参数的非电量转换成电量，例如热电偶把温度转换成mV信号；压力变送器可以把压力转换变为电信号，这些信号经变送器转换成统一的计算机标准电平信号(0～5V或4～20mA)后，再送入微机。 b.执行机构：要控制生产过程，必须有执行机构，它是微机控制系统中的重要部件，其功能是根据微机输出的控制信号，改变输出的角位移或直线位移，并通过调节机构改变被调介质的流量或能量，使生产过程符合预定的要求。例如，在温度控制系统中，微机根据温度的误差计算出相应的控制量，输出给执行机构(调节阀)来控制进入加热炉的煤气(或油)量以实现预期 的温度值。常用的执行机构有电动、液动和气动等控制形式，也有的采用马达、步进电机及可控硅元件等进行控制。 1.2 计算机控制系统的典型形式有哪些? 各有什么优缺点? 计算机控制系统的典型形式:(1)操作指导控制系统。优点：结构简单，控制灵活和安全，缺点是由人工操作，速度受到限制，不能控制多个对象。（2）直接数字控制系统（DDC），实时性好，可靠性高和适应性强。（3）监督控制系统（SSC），是生产过程始终处于最优工况。（4）分型控制系统（DCS），分散控制，集中操作，分级管理。（5）现场总线控制系统（FCS），降低成本，提高可靠性，可实现真正的开放式互连系统结构 1.3 实时、在线方式和离线方式的含义是什么?
《计算机控制技术》复习资料 一、填空题 1、计算机控制是自动控制发展中的（高级）阶段，是自动控制的（重要分支）。 2、计算机在信息处理、（逻辑分析）、决策判断、（输入输出）管理等各个方面显示出 突出的优点。 3、计算机控制系统利用计算机的（硬件）和（软件）代替自动控制系统的控制器。 4、自动控制是指在（没有人）直接参与的前提下，应用（控制装置）自动地、有目 的地控制或操纵机器设备或生产过程，使他们具备相应的功能。 5、在控制系统中如果给定值是（恒定不变）的，则此系统称为（定值）控制系统。 6、· 7、若系统控制（变量）的变化规律为已知函数，并被事先确定，则此类控制为（程序） 控制系统。 8、广义上说系统的给定信号和扰动都可以看作是系统外作用信号，给定信号（决定） 着系统输出量的变化；而扰动则（破坏）给定信号对系统输出量的控制。 9、计算机控制过程是在（外部）作用下使系统由一个平衡或稳定状态过渡到另一个 （平衡或稳定）状态的过程，称为瞬态过程或系统响应。 10、自动控制的瞬态过程有两种典型形式，一种是（收敛）的，对应的系统运行 是稳定的；另一种是（发散）的，对应的系统是不稳定的。 10、在计算机控制系统中为了达到控制目标，可以采用（模拟）化设计方法和（离散） 化设计方法来设计控制器。 11、工业控制计算机是一种面向工业控制、采用标准（总线）技术和开放式( 体系 )结构的计算机。 12、计算机各功能模板之间的内部总线可以分为：（数据）总线、( 地址 )总线、控制总线、电源总线。 ， 13、外部总线是计算机与计算机或计算机与其他（智能）设备之间进行( 通信 )的连线。 14、典型的工业控制计算机IPC应具备抗（电磁）干扰、防震、防潮、( 耐高温 )等性能。 15、可编程序控制器是（继电器）逻辑控制系统与( 微型 )计算机技术相结合的产物。 16、大多数PLC采用继电控制形式的（梯形图）编程方式，继承了传统(控制 )线路的 清晰直观容易掌握。 17、整体式的（PLC）把电源、CPU、内存、I/O系统都( 集成 )在一个小箱体内构成一台完整的PLC。 18、开关量的逻辑控制是PLC最（基本）的应用领域，可用于单机控制，也可用于( 多级 )群控。 19、PLC通过A/D和D/A转换（模块），从而实现对温度、压力、流量等参数的( 闭环 )
计算机控制技术基础知识测试(doc 18页)
计算机控制技术复习资料 1.计算机控制系统的控制过程是怎样的? 计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤： (1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。 (2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。 (3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。 2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？ (1)实时：所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。 (2)“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。 (3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。 3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分的作用是什么？ 由四部分组成。 图1.1微机控制系统组成框图 (1)主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。 (2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。过程输入通道把生产对象的被控
《微型计算机控制技术》学科复习总结★第一部分选择题 ?使用说明：本部分对应考试题型的选择题部分，注意看选项答案，莫只记选项！ ★★1. RS-232-C串行总线电气特性规定逻辑“1”的电平是（C）（1分） A. 0.3V以下 B. 0.7V以上 C. -3V以下 D. +3V以上2．下面关于微型计算机控制技术的叙述，正确的是( D )。 A．微型计算机控制技术只能用于单片机系统 B．任何控制系统都可以运用微型计算机控制技术 C．微型计算机控制技术不能用于自动化仪表 D．微型计算机控制技术可用于计算机控制系统及自动化仪表3. 计算机监督系统(SCC)中，SCC计算机的作用是( B )。 A．接收测量值和管理命令并提供给DDC计算机 B．按照一定的数学模型计算给定值并提供给DDC计算机 C．当DDC计算机出现故障时，SCC计算机也无法工作 D．SCC计算机与控制无关 4．关于现场总线控制系统，下面的说法中，不正确的是( C )。 A．省去了DCS中的控制站和现场仪表环节 B．采用纯数字化信息传输 C．只有同一家的FCS产品才能组成系统 D．FCS强调“互联”和“互操作性” 5. 闭环控制系统是指（B） A.系统中各生产环节首尾相连形成一个环 B.输出量经反馈环节回到输入端，对控制产生影响 C.系统的输出量供显示和打印 D.控制量只与控制算法和给定值相关 6. 多路开关的作用是（A） A.完成模拟量的切换 B. 完成数字量的切换 C.完成模拟量与数字量的切换 D. 完成模拟量或数字量的切换 7. 采样-保持电路的逻辑端接+5V，输入端从2.3V变至2.6V，输出端为（A）
大学计算机信息技术基础知识 第一章信息技术概述 1.比特（bit,binarydigit）即二进位，只有0和1两种取值，是组成数字信息的最小单位， 一般用小写字母b表示。计算机中存储信息的最小单位是字节（byte），用大写字母B 表示。换算关系：1B=8b，八个比特（八位二进制数字）构成一字节。 一个触发器可以存出一个比特。中央处理器中的寄存器可以存储一组比特。 在内存储器中使用2的幂次作单位：1GB=1024MB=10242KB=10243B；在数据通信和计 高，极限工作频率就越高。 摩尔定律：单块集成电路的及成都平均每18~24个月翻一番。 我国第二代居民身份证是采用非接触式IC卡制成的，进一步改善了防伪性能。 第二章计算机组成原理 7.计算机应用模式的演变：集中计算模式、分散计算模式、网络计算模式。 根据前文所述的计算机划代标准，计算机从上世纪四十年代至七十年代中期以来一共可分为四代。 计算机分类：巨型计算机、大型计算机、服务器、个人计算机、嵌入式计算机。巨型和大型计算机的区别在于巨型计算机的CPU个数是大型计算机的成百上千倍。
计算机逻辑组成：中央处理器(CPU)、内存储器、外存储器、输入设备、输出设备（通称I/O设备）。它们通过总线相连。CPU、内存储器、总线等构成计算机的“主机”；I/O 设备和外存储器通常称为计算机的“外围设备”或“外设”。 8.CPU的根本任务是执行指令。包括：寄存器组（暂时存放计算结果）、运算器(ALU，进 行算术运算和逻辑运算)、控制器（存放正在执行的指令的地址）。 指令由操作码和操作数地址组成。不同品牌的CPU大多数指令系统各不相同。 CPU性能指标：字长（能够同时进行运算的二进制位数即寄存器的宽度，32位或64位等）、主频（内部数据传输和操作速度快慢）、总线速度、高速缓存cache容量和结构、指令系统、逻辑结构、内核个数。 9.PC主机机箱组件 10.扫描仪：手持式、平板式、胶片专用、滚筒式。其中家用办公用途通常为平板式。 数码相机工作原理：先将影像聚焦在成像芯片CCD或CMOS上，在经过A/D转换变成数字图像并经过一定的数据压缩和图像处理。 常见输出设备：显示器、打印机、绘图仪、音箱等。 第三章计算机软件 1.程序是软件的主体，软件指设计比较成熟、功能比较完善、具有某种使用价值的程序。 软件和程序本质上是相同的。 软件按功能和作用划分可分为系统软件（如BIOS）和应用软件。应用软件按开发方式
《计算机控制技术》习题解答 第一章 1.1什么是计算机控制系统？计算机控制系统由哪几部分组成？ 答：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。 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。 1.2、微型计算机控制系统的特点是什么？ 微机控制系统与常规的自动控制系统相比，具有如下特点： a.控制规律灵活多样，改动方便 b.控制精度高，抑制扰动能力强，能实现最优控制 c.能够实现数据统计和工况显示，控制效率高 d.控制与管理一体化，进一步提高自动化程度 1.3 计算机控制系统结构有哪些分类？指出这些分类的结构特点和主要应用场合。 答： （1）操作指导控制系统 优点：结构简单，控制灵活，安全。 缺点：由人工操作，速度受到限制，不能控制多个对象。 （2）直接数字控制系统（DDS） 优点：实时性好，可靠性高，适应性强。 （3）监督控制系统（SCC） 优点：生产过程始终处于最优工况。 （4）分散控制系统（DCS） 优点：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） 优点：与DCS相比，降低了成本，提高了可靠性。国际标准统一后，可实现真正的开放式互联系统结构。 1.4.计算机控制系统的控制过程是怎样的? 计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤： (1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。 (2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。 (3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。 1.5.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？ 答：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。 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。 1.6 操作指导、DDC和SCC系统的工作原理如何？它们之间有何区别和联系？ (1)操作指导控制系统：在操作指导控制系统中，计算机的输出不直接作用于生产对象，属
第一章 1．计算机系统由哪些部分组成？并画出方框图。 解： 若将自动控制系统中控制器的功能用计算机或数字控制装置来实现，就构成了计算机控制系统，其基本框图如图1-1所示。因此，简单说来，计算机控制系统就是由各种各样的计算机参与控制的一类系统。 图1-1 计算机控制系统基本原理图 在计算机控制系统中，控制规律是用软件实现的，计算机执行预定的控制程序就能实现对被控参数的控制。控制器与执行机构之间是DA转换器，负责将数字信号转换成模拟信号；AD转换器则相反将传感器采集的模拟信号，转换成数字信号送给控制器。 2．计算机控制系统是怎样分类的？按功能和控制规律可分为几类？ 解： 计算机控制系统与其所控制的对象、采取的控制方法密切相关。因此，计算机控制系统的分类方法很多，可以按照系统的功能、控制规律或控制方式等进行分类。 按功能及结构分类：操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统、工业以太网控制系统、综合自动化系统。 按照控制规律分类：程序和顺序控制、比例积分微分控制(简称PID控制)、最少拍控制、复杂规律的控制、智能控制。 3．计算机控制系统的主要特点有哪些？ 解： 主要有以下特点： 1．数字模拟混合的系统。在连续控制系统中，各处的信号是连续模拟信号。而在计算机控制系统中，除仍有连续模拟信号外，还有离散信号、数字信号等多种信号。因此，计算机控制系统是模拟和数字的混合系统。 2．灵活方便、适应性强。一般的模拟控制系统中，控制规律是由硬件电路实现的，控制规律越复杂，所需要的模拟电路往往越多，如果要改变控制规律，一般就必须更改硬件电路。而在计算机控制系统中，控制规律是由软件实现的，计算机执行预定的控制程序就能实现对被控参数的控制，需要改变控制规律时，一般不对硬件电路作改动，只要改变控制程序就可以了。 3．可实现复杂控制规律。计算机具有丰富的指令系统和很强的逻辑判断功能，能够实现模拟电路不能实现的复杂控制规律。 4．离散控制。在连续控制系统中，给定值与反馈值的比较是连续进行的，控制器对产生的偏差也是连续调节的。而在计算机控制系统中，计算机每隔一定时间间隔，向A/D转换器发出启动转换信号，并对连续信号进行采样获得离散时间信号，经过计算机处理后，产生的控制时间信号通过D/A将离散信号转换成连续时间信号输出，作用于被控对象。因此，计算机控制系统并不是连续控制的，而是离散控制的。
第一章： 1.1什么是计算机控制系统？它由哪几部分组成？ 硬件由主机、外设、输入输出通道、检测元件和执行机构组成，软件则由系统软件和应用软件两部分组成。 1.2计算机控制系统怎么分类，按功能分为几类？ 可以按系统的功能、控制规律或控制方式等分类。按功能分类可以分为一下几类： 操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统1.4计算机控制系统的发展趋势主要表现在哪几个方面？ 1）以工业PC为基础的低成本工业控制自动化将成为主流； 2）PLC在向微型化、网络化、PC化和开放性方向发展； 3）面向测管一体化的DCS系统； 4）控制系统正在向现场总线（FCS）方向发展。 计算机控制系统的发展在经历了基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统以及集散控制系统(DCS)后，将朝着现场总线控制系统(FCS)的方向发展。 第二章： 2.1单片机检查判断A/D转换结束的方法 程序延时方式（同步方式） 通过查阅手册了解A/D转换一个数据所需时间，在CPU启动A/D转换之后，执行一个固定延时程序，延时应大于或等于A/D的转换时间，然后CPU再读取A/D的转换结果程序查询方式 转换完成EOC信号通过并行端口，送入CPU。 在CPU启动A/D转换之后 CPU不断查询A/D的转换结束信号 一旦该信号有效，CPU读取A/D转换结果 中断方式 用A/D转换结束信号向微机系统发出中断申请，CPU采用中断方式读取A/D转换结果。 2.2逐次逼近式A/D转换
注释：每一次的相加或者相减均为上一个数据的1/2的值，若V0
计算机控制技术的发展及趋势 张赟枫 自动化1304 0901130425 一、计算机控制技术的发展 1、第一代工业计算机控制技术 第一代工控机技术起源于20世纪80年代初期，盛行于80 年代末和90年代初期，到90年代末期逐渐淡出工控机市场，其标志性产品是STD总线工控机。STD总线最早是由美国Pro-Log公司和Mostek公司作为工业标准而制定的8位工业I/O总线，随后发展成16位总线，统称为STD80，后被国际标准化组织吸收，成为IEEE961标准。国际上主要的STD总线工控机制造商有Pro- Log、Winsystems、Ziatech等，而国内企业主要有北京康拓公司和北京工业大学等。STD总线工控机是机笼式安装结构，具有标准化、开放式、模块化、组合化、尺寸小、成本低、PC兼容等特点，并且设计、开发、调试简单，得到了当时急需用廉价而可靠的计算机来改造和提升传统产业的中小企业的广泛欢迎和采用，国内的总安装容量接近20万套，在中国工控机发展史上留下了辉煌的一页。 2、第二代工业计算机控制技术 1981年8月12日IBM公司正式推出了IBM PC机，震动了世界，也获得了极大成功。随后PC机借助于规模化的硬件资源、丰富的商业化软件资源和普及化的人才资源，于80年代末期开始进军工业控制机市场。美国著名杂志《CONTROL ENGINERRING》在当时就预测“90年代是工业IPC的时代，全世界近65%的工业计算机将使用IPC，并继续以每年21%的速度增长”。历史的发展已经证明了这个论断的正确性。IPC在中国的发展大致可以分为三个阶段：第一阶段是从20世纪80年代末到90年代初，这时市场上主要是国外品牌的昂贵产品。 90年代末期，ISA总线技术逐渐淘汰，PCI总线技术开始在IPC中占主导地位，使IPC工控机得以继续发展。但由于IPC工控机的结构和金手指连接器的 限制，使其难以从根本上解决散热和抗振动等恶劣环境适应性问题，IPC开始逐渐从高可靠性应用的工业过程控制、电力自动化系统以及电信等领域退出，向管理信息化领域转移，取而代之的是以CompactPCI总线工控机为核心的第三代工控机技术。值得一提的是，IPC工控机开创了一个崭新的PC-based时代，对工业自动化和信息化技术的发展产生了深远的影响。 3、迅速发展和普及的第三代工控机技术 PCI总线技术的发展、市场的需求以及IPC工控机的局限性，促进了新技术的诞生。作为新一代主流工控机技术，CompactPCI工控机标准于1997年发布之初就倍受业界瞩目。相对于以往的STD和IPC，它具有开放性、良好的散热性、高稳定性、高可靠性及可热插拔等特点，非常适合于工业现场和信息产业基础设备的应用，被众多业内人士认为是继STD和IPC之后的第三代工控机的技术标准。采用模块化的CompactPCI总线工控机技术开发产品，可以缩短开发时间、降低
计算机应用技术基础知识复习 一、计算机技术的发展 四个阶段：第1代：1946~195×电子管计算机 代表性机种：ENIAC 第2代：195×~196×晶体管计算机 代表性机种：TRADIC 第3代：196×~197×集成电路计算机 OS，编译系统，各类高级语言，百万~千万次/秒 代表性机种：IBM360 第4代：197×~ 现在大规模、超大规模集成电路计算机 代表性机种：ILLIAC-IV 199×~ 200×超大规模集成电路计算机，亿万次以上/秒 一、计算机的字长： 1）字长4位阶段 1971年1月，英特尔（Intel）公司研制成功了第一枚能够实际工作的微处理器4004 2）字长8位阶段 1974年4月1日，Intel推出了自己的第一款8位微处理芯片8080。 1974年12月，装配有8080处理器的计算机“牛郎星”诞生，这也是世界上第一台装配有微处理器的计算机，从此掀开了个人计算机PC（Personal Computer）的序幕。 3）字长16位阶段 1982年2月，Intel公司发布80286处理器。 4）字长32位阶段 1985年7月，Intel公司推出了第一枚32位处理器80386。 1985年11月，微软公司正式推出了Windows操作系统。 5）字长64位阶段 1995年8月24日，微软公司正式推出Windows95操作系统。 1995年11月1日，Intel公司推出Pentium Pro处理器。 2007年1月8日，Intel公司发布了用于个人计算机的65nm酷睿2四核处理器和用于服务器的四核处理器。 二、计算机的分类及其发展趋势： 巨型机、大型机、小型机、工作站、个人计算机（微机） 提问：微机属于第几代计算机。 三、计算机的应用和发展趋势： 数值计算、数据及事物处理、自动控制与人工智能、计算机辅助系统、通信与网络 发展趋势：由大到巨：追求高速度、高容量、高性能 由小到微：追求微型化，包括台式、便携式、笔记本式乃至掌上型，使用方便， 网络化 智能化 多功能化 四、计算机工作原理：储存程序与程序控制（EDVAC） 五、计算机的主要性能指标： 主频：主频是CPU工作的时钟频率，是指计算机CPU在单位时间内工作的脉冲数，它在很
计算机控制技术基础 本课主要内容 ?过程通道输入输出技术 ?测量数据处理技术 ?抗干扰技术 ?数据通信技术基础 ?计算机网络技术 第一章绪论 ◆计算机控制系统基本概念 ◆计算机控制系统的组成 ◆计算机控制系统的信号流程 ◆计算机控制系统分类 第 1 节计算机控制系统基本概念 闭环控制系统的典型结构图 ?概念： 通俗地讲，利用计算机参与控制的系统称为计算机控制系统； 模拟控制缺点： ?难以实现复杂规律的调节控制 ?不易实现集中监视和操作 ?控制方案的更改比较困难 计算机控制系统的作用： ?实时数据处理
?实时监督决策 ?实时控制输出 第 2 节计算机控制系统的组成 计算机控制系统由控制计算机和被控对象组成，控制计算机包括硬件和软件两部分； 硬件： 1、主机 中央处理器（CPU）、存储器和接口组成的主机是计算机控制系统的核心。 2、过程输入输出设备 是主机与被控对象之间的接口，包括模拟量输入输出设备、数字量输入输出设备等。 3、人机接口设备 包括显示器、键盘和打印机等，作用：显示生产过程的状况，供操作员对生产过程发出操作命令，显示操作控制的结果。 4、通信设备 软件： 1、系统软件 可分为通用和专用两类。通用软件指一般计算机使用的软件，如：Windows、VB和Oracle 等；专用软件指控制计算机特有的软件，如组态软件。 2、应用软件 是针对某个生产过程编制或生成的专用控制软件。（输入输出、控制算法、人机接口，打印制表） 3、管理软件 实现控制和管理的集成，包括：控制管理、操作管理、经营管理和决策管理等。 第 3 节计算机控制系统信号流程 ?模拟信号：时间与幅值上均连续，如：y(t)、u(t) ?离散模拟信号：时间离散，幅值连续，如：y*(t) ?数字信号：时间离散，幅值为数字量，如：y(nT)、u(nT) ?量化模拟信号：时间连续，幅值为连续量化的信号，如：u*(t) 第 4 节计算机控制系统分类
《计算机控制技术》模拟题 一、填空 1、8位A/D 转换器与CPU 的接口可以采用( )。 2、采样/保持器的作用是（ ）。 3、DDC 系统所采用的数字PID 算式有（ ）。 4、PID 控制中，引入积分的原因是（ ），引入微分的原因是（ ）。 5、常用的数字滤波方法有（ ）。 二、简答题 1、计算机控制系统有哪几部分组成？ 2、模拟量输入通道中为什么要对模拟量信号进行预处理？ 3、什么是PID 控制规律？用微分方程写出其控制规律，并说明P 、I 、D 的作用。 4、简述企业网络信息集成系统的层次结构。 5、抗串模干扰、抗共模干扰的措施有哪些? 参考答案： 1、计算机控制系统有哪几部分组成？ 答：计算机控制系统由计算机及其输入输出通道和工业生产对象（包括被控对象和工业自动化仪表）组成。 2、模拟量输入通道中为什么要对模拟量信号进行预处理？ 答：这是因为不同的模拟量有不同的量纲，首先要将他们转换为电压信号，然后经过A/D 转换，变成计算机可以接受的数字信号。 3、什么是PID 控制规律？用微分方程写出其控制规律，并说明P 、I 、D 的作用。 答：按照偏差的比例、积分、微分进行的控制是PID 控制。其控制规律的微分方程表示如下： P ：改善动态特性；I ：消除静差；D ：改善动态特性，加快调节速度。 4、简述企业网络信息集成系统的层次结构。 答：统一的企业网络信息集成系统有三层结构：过程控制层、制造执行层、企业资源规划层。其层次结构图如下： ]) ()(1)([)(dt t de T dt t e T t e K t u d i p ?++=
5、抗串模干扰、抗共模干扰的措施有哪些? 答：抗串模干扰的措施：光电隔离、继电器隔离、变压器隔离、布线隔离、硬件滤波电路、过压保护电路等。 抗共模干扰的措施：平衡对称输入、选用高质量的差动放大器、控制系统的接地技术等。 三、计算 试写出加权平均滤波的算式，当n=16时，并用汇编语言编写出实现程序。 参考答案： 参考答案： 加权平均滤波算式： ，并且 均为常数项，是各次采 样值的系数，且满足 。 程序：首先把采样值存放在以SBUFFER 为首址的内存单元中，加权平均系数存放在以COEFF 滤为首址的内存单元，波后的结果存放在DBUFFER+2单元。具体程序清单如下： 互联网 Internet 内部网Intranet 现场总线控制网络 企业资源规划层ERP 制造执行层MES 过程控制层PCS ∑==n i i C 1 1n C C C ,...,,21
《计算机控制技术》课程教学大纲 课程名称：计算机控制技术 英文名称：The Technology of Control Based On The Computer 课程类型：专业基础选修课 总学时：48 讲课学时：40 实验学时：8 学时：48 学分：3 适用对象：自动化专业、测控技术与仪器 先修课程：自动控制原理、现代控制理论、微机原理及应用、单片机原理及应用 一、课程性质、目的和任务 《计算机控制技术》是自动化专业的一门重要的专业基础课。课程的教学目的在于使学生掌握通过计算机来实现自动控制的工作原理和一般的方法，掌握计算机控制系统的分析和设计的基本理论和方法。在本课程的教学过程中，着重突出阐述基本的数字控制器的设计方法，针对计算机控制系统的特点，介绍具体的数字控制器的设计技术。最后，通过对目前国内典型的计算机控制系统的举例及分析，使学生能够更加具体地了解以数字控制器为核心的计算机控制系统的一般设计过程和在控制方法上的特点。通过课程学习，培养学生分析问题与解决问题的能力，培养学生一定的动手能力，为进一步学习专业知识以及毕业后从事专业工作打下必要的基础。 二、教学基本要求 本课程主要以线性离散控制系统为研究对象，进行系统的分析与设计。学完本课程应达到以下基本要求： 1．了解计算机控制系统的组成、特点及分类，典型的计算机控制系统和计算机控制系的发展方向。 2．了解计算机控制系统基本的输入输出接口技术和输入输出通道的组成及其作用。 3．掌握线性离散系统的基本理论和分析方法。 4．掌握数字PID控制算法，并在此基础上能进行计算机控制系统的模拟化设计。 5．熟练掌握计算机控制系统的直接设计方法。 6．了解纯滞后对象的特点及其控制算法——大林算法。 三、教学内容及要求 1．绪论 ①理解计算机控制系统的组成及特点； ②理解计算机控制系统的分类； ③了解典型的计算机控制系统； ④了解机控制系统的发展方向。 2．输入输出接口和通道 ①了解I/O接口与I/O控制方式； ②了解I/O通道的组成、分类及其作用；