1组态王介绍
1.1概述
组态王软件加密锁分为开发版、运行版、NetView、Internet版和演示版。我们使用的是演示版，它支持64点，内置编程语言，开发系统在线运行2小时，支持运行环境在线运行8小时，可选用通讯驱动程序。
1.2特点
北京亚控科技发展有限公司
组态王6.5为真正32位程序,本着“稳定、易用、强大”的原则，亚控公司广泛征集了用户需求，采用先进的里程碑式管理模式，新增和改进了几十项功能：组态王6.5可运行于98/2000/NT/XP简体中文版平台下；
组态王的多任务特性，使得在进行高速采集、打印、网络连接时，不影响画面刷新和操作
组态王6.5是真正的客户服务器模式，支持分布式报警系统和分布式历史数据库。分布式历史数据库使你在办公室里方便查阅现场的历史数据免费支持500多种国内最流行的硬件，并且具有自动配置向导连接硬件设备组态王6.5允许多个人同时开发一个工程，利用"导入"功能可实现多个工程的合并
若您对某个变量的名字不满意，可以通过替换变量名称来完成，新增了全方位的变量替换功能
支持Bmp、Gif、Jpg等多种图形格式
组态王6.5支持OPC标准，即可做OPC服务器，也可作为OPC客户端，同时支持定义多个OPC设备
组态王6.5继续支持DDE数据交换
双击串口COM1、COM2……的图标，您可以进行串行口的配置。
报表系统全面更新，内嵌式报表系统，可以任意组态成日报表、月报表和年报表，并且具有丰富的报表函数，支持报表模板
配方管理系统适用面很广，使用配方，可以一次设置大量的控制变量参数，
满足生产过程的需要。
组态王6.5支持视频输出，组态王6.5可以播放CD、声音、MIDI等，多媒体功能应有尽有
全新的Internet发布功能使您随时随地可以了解到现场运行情况
组态王6.5支持同时选择多个变量进行属性修改
采用全新的、高性能的历史数据库，高效的数据压缩技术，精确到毫秒级的高速数据记录，全面提升数据查询、访问速度
最新增加E-Mail、短信息功能，使自动信息传递更加简单
提供便捷的拨号网络功能
组态王6.5支持大画面技术和导航图，使复杂流程图的制作不再受限
全面支持ActiveX控件，可插入任何标准Windows ActiveX可视控件或用户自己编写的控件
在工程浏览器和画面制作系统中,单击鼠标右键，您会发现漂浮式菜单具备智能特性
图库具有属性向导界面，可生成个性化图形
组态王的全屏编辑功能
丰富的驱动程序在线帮助
高超的通讯动态优化技术,使您可以将组态王应用于大规模数采系统
2 串口通信基础理论
一般来说，计算机都有一个或多个串行端口，它们依次为Com1、Com2、Com3等。这些串口提供了外部设备与计算机进行数据传输和通信的通道。串行口通信是指外设和计算机间使用3根信号线进行数据传送的一种通信方式，这三根信号分别是数据信号线、地线及控制线[3]。
2.1 两种常用接口方式
2.1.1 并行接口
并行接口是指8位数据同时通过并行线进行传送，这样数据的传输率能得到极大的提高。但在并行传输中，干扰会随线路长度的增加而增加，产生传输错误。因此，并行传输主要应用在近距离数据传输中，如连接打印机端口。并行接口主要使用36针接头和25针D形接头，目前以25针D形接头为主。
2.1.2 串行接口
串行口也是计算机的一种标准接口，PC机一般至少有两个串行口Com1和Com2。串行口不同于并行口，它的数据和控制信息是一位接一位在一根传输线上传送的，这样串行口较并行口能够进行远距离传送信息。串行口通常使用9针D形连接器，有些老式则使用25针D形连接器。
由于CPU与接口间按并行方式传输，接口与外设之间按串行方式传输，因此，在串行接口中，要由接收移位寄存器把串行方式转换成并行方式，由发送移位寄存器把并行方式转换成串行方式。完成这种转换功能的电路叫做通用异步收发机UART。
2.2 RS-232串行接口标准
目前RS-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。RS-232被定义为一种在低速率串行通信中增加通信距离的单端标准[4]。
RS-232采用不平衡传输方式，收发端的数据信号是相对信号地。9针串口引脚和25针串口引脚定义如表2-1所示。
表2-1 9针串口引脚和25针串口引脚定义
9针串口（DB9）25针串口（DB25）
针号功能说明缩写针号功能说明缩写
1 数据载波检测DCD 8 数据载波检测DCD
2 接收数据RXD
3 接收数据RXD
续表2-1 9针串口（DB9）25针串口（DB25）
针号功能说明缩写针号功能说明缩写
3 发送数据TXD 2 发送数据TXD
4 数据终端准备DTR 20 数据终端准备DTR
5 信号地GND 7 信号地GND
6 数据设备准备
好
DSR 6
数据设备准备
好
DSR
7 请求发送RTS 4 请求发送RTS
8 清除发送CTS 5 清除发送CTS
9 振铃指示DELL 22 振铃指示DELL
典型的RS-232信号在正负电平之间摆动，在发送数据时，发送端驱动器输出正电平在5V~15V，负电平在-5V~-15V；在接收数据时，接收器的典型工作电平是3V~12V和-3V~-12V[5]。
串口传输数据只要有接收数据针脚和发送数据针脚就能实现，其连接方式如表2-2所示。
表2-2 串口通信连接方式
9针—9针25针—25针9针—25针
2 3 3 2 2 2
3 2 2 3 3 3
5 5 7 7 5 7
表2-2是对微机标准串行口而言的，还有许多非标准设备则需要根据具体情况而定。
2.3 串行通信基本原理
串行通信分为异步和同步2种方式，在单片机中使用的串行通信都是异步方式。异步通信采用的是异步传送格式，其字符格式如图2-1所示。数据发送和接收均将起始位和停止位作为开始和结束的标志。在异步通信中，起始位占用l位，用来表示字符开始，其后为7或8位的数据编码，第8位通常作为奇偶校验位，最后为停止位用来表示字符传送结束[6]。
图2-1 异步串行通信字符格式
3 系统总体设计
3.1 系统指标设计
3.1.1 通信协议设定
1．通讯口设置：
通讯方式：RS-232,RS-485,RS-422均可。
波特率：由单片机决定（2400，4800，9600and19200bps）。
单片机编程中的通讯参数一致
2．在组态王中定义设备地址的格式
格式：＃＃．＃
前面的两个字符是设备地址，范围为0－255，此地址为单片机的地址，由单片机中的程序决定；
后面的一个字符是用户设定是否打包，“0”为不打包、“1”为打包,用户一旦在定义设备时确定了打包，组态王将处理读下位机变量时数据打包的工作。
注意：在组态王中定义变量时，一个X寄存器根据所选数据类型（BYTE,UINT,FLOAT）的不同分别占用一个、两个，四个字节，定义不同的数据类型要注意寄存器后面的地址，同一数据区内不可交叉定义不同数据类型的变量。为提高通讯速度建议用户使用连续的数据区。
3．组态王与单片机通讯的命令格式：
字头：1字节1个ASCII码，40H
设备地址：1字节2个ASCII码，0—255（即0---0x0ffH）
标志：1字节2个ASCII码，bit0~bit7，
bit0= 0:读，bit0= 1:写。
bit1= 0：不打包。
bit3bit2 = 00,数据类型为字节。
bit3bit2 = 01,数据类型为字。
bit3bit2 = 1x,数据类型为浮点数。
数据地址：2字节4个ASCII码，0x0000~0xffff
数据字节数：1字节2个ASCII码，1—100，实际读写的数据的字节数。
数据…：为实际的数据转换为ASCII码，个数为字节数乘2。
异或：异或从设备地址到异或字节前，异或值转换成2个ASCII码
CR：0x0d。
通讯尝试恢复命令(COMERROR)，请求地址为0的一个BYTE数据
c、浮点数格式：
4字节浮点数= 第一字节高4位ASCII码+第一字节低4位ASCII码
+第二字节高4位ASCII码+第二字节低4位ASCII码
+第三字节高4位ASCII码+第三字节低4位ASCII码
+第四字节高4位ASCII码+第四字节低4位ASCII码
★四字节浮点数格式：
（1）第一字节
（2）第二字节
（3）第三字节
（4）第四字节
注：数符=0——正，数符=1——负阶符=0——正，阶符=1——
负
D7 D6 D5 ～D0
★浮点数可表示范围：-1×232～1×232
★数符：1位阶符：1位阶码：6位例：流量积算控制仪表瞬时流量测量值数据=100.2
10
转换成浮点数：100.2
10
=27?0.7828125=0716+C816+6616+6616
=30
ASCII +37
ASCII
+43
ASCII
+38
ASCII
+36
ASCII
+36
ASCII
+36
ASCII
+36
ASCII
小数部份：0.7828125 ?0.7828125?256=200.4?
0.4?256=102.4?0.4?256=102.4
10进制：
第一字节
第二字节
第三字节
第四字节
十六进制：
ASCII码：
第一字节
第二字节
第三字节
第四字节
第1字节低4位第2字节低4位第3字节低4位第4字节低4位
小数部分乘以256
整数部份为第二字节(200)
第二字节小数部分乘以256
整数部份为第三字节(102)
第三字节小数部分乘以256
整数部份为第四字节(102)
3.1.2 系统功能设计
系统主要实现单片机与PC机的数据通信和动态显示。通信时，PC机首先发出通信请求，然后等待单片机的应答请求。若在规定的时间内未收到应答联络信号，则向单片机重发送应答请求；如果在给定的时间内收到单片机的应答联络信号，则向单片机发送通信数据。发送数据前，PC机首先发送数据字符的个数，然后逐个发送数据。单片机可以脱离PC机的控制单独工作，采用查询的方式查看串口是否有数据待接收。单片机收到PC机通信请求时，首先应答相应的联络信号，然后等待接收字符数和数据。单片机将接收到的字符个数存放在20H单元，将数据转换成对应的段码，存储在数据存储器30H~3FH中。数据的动态显示，数据在显示的时候采用动态扫描的方式，在定时时间到后，显示数据左移并将下一个待显示的数据送入显示缓冲区中。
3.2 总体方案设计
目前大多数PC机都有一个串行通讯端口RS-232用于两台计算机间进行串行通讯。RS-232通讯接口是一种标准化的串行接口，RS-232的逻辑电平用正负电压表示, -15V~-5V规定为逻辑“1”，+5~+15V规定逻辑“0”。在8051单片机的内部有一个全双工的异步串行I/O口。它的输入和输出使用5V逻辑而不是RS-232电压，连接时用芯片MAX232进行电平转换，功能框图如图3-1所示。
图3-1 系统框图
单片机程序设计完成后，用仿真软件King view进行单片机系统性能测试。由于无法实现单片机系统与PC机联机，测试时采用替代法，用单片机编程模拟PC 机进行数据通信，测试单片机系统是否可以实现通信及数据格式的转换和数据的动态显示等功能。
4硬件设计
4. 1 AT89C51
AT89C51是51系列单片机的一个型号，它是ATMEL公司生产的。
AT89C51是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。
AT89C51有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C51可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程(S系列的才支持在线编程)。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。
AT89C51有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。
图4-1AT89c51引脚图
4.2 MAX232芯片
MAX232芯片是MAXIM公司生产的、包含两路接收器和驱动器的IC芯片，适用于各种EIA-232C和V.28/V.24的通信接口。
MAX232芯片的功能： MAX232内部有一个电源电压变换器，可以把输入的+5V电源电压变换成为RS-232C输出电平所需的±10V电压。所以，采用此芯片接口的串行通信系统只需单一的+5V电源就可以了。对于没有±12V电源的场合，其适应性更强
图4-2MAX232芯片引脚
图4中，上半部分的的电容C1,C2,C3,C4以及V+,V-是电源变换电路部分。在实际应用中，器件对电源噪声很敏感。因此，VCC必须要对地加去耦电容C5，电容C1,C2,C3和C4取同样数值的钽电容，用以提高抗干扰能力。在连接时必须尽量靠近器件。下半部分为发送和接收部分。实际应用中T1IN和T2IN 可直接接TTL/CMOS电平的89C52单片机的串行发送端TXD；R1OUT和R2OUT 可直接接TTL/CMOS电平的89C52单片机的的串行接收端；T1OUT和T2OUT可直接接PC的RS-232串口的接收端RXD;R1IN和R2IN直接接PC 的RS-232串口的发送端TXD。
5 AT89C51串行口
一般只能接收或只能发送的称为单工串行口；既可接收有可发送的，但不可以同时接收和发送的称为半双工；能同时接收和发送的串行口称为全双工串行口。AT89C51是一种高性能CMOS 8位单片机，兼容标准MCS-51指令系统，片内置全双工串行口。
5.1 AT89C51串行口结构
5.1.1 数据缓冲器SBUF
串行口是一个可寻址的专用寄存器，有两个物理空间上各自独立的发送缓冲器和接受缓冲器，可以实现全双工通信，这两个寄存器具有同一地址（99H）。单片机的串行数据传输很简单，只要向缓冲器写入数据就可发送数据，从接收缓冲器读出数据既可接收数据[7]。
5.1.2 串行口控制寄存器SCON
它是一个可寻址的专用寄存器，用于串行通信的控制，单元地址是98H，其结构格式如表4-1所示。
表4-1 SCON寄存器结构
SCON
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI
位地址9FH 9EH 8DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H
与本次设计有关的位有：SM0、SM1、REN、TI和RI。其中SM0和SM1是串行口方式选择位，如表4-2所示。
表4-2 串行口工作方式
SM0 SM1 方式功能说明
0 0 0 移位寄存器方式（用于I/O扩展）
0 1 1 8位UART，波特率可变（T1溢出
率/n）
1 0
2 9位UART，波特率为fosc/64或
fosc/32
1 1 3 9位UART，波特率可变（T1溢出
率/n）
5.1.3 特殊功能寄存器PCON
其字节地址为87H，没有位寻址功能，与串行口有关只有PCON的最高位，其结构如表4-3所示。
表4-3 特殊功能寄存器PCON
PCON D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
位符号SMOD GF1 GF0 PD IDL SMOD：波特率选择位。当SMOD=1时，波特率加倍。
5.2 串行口工作方式
方式0为移位寄存器输入输出方式，可外接移位寄存器，一扩展I/O口，也可以接同步输入输出设备。按方式0工作，波特率是固定的，为fosc/12。这时无论是数据的发送还是接收，均通过RXD（P3.0）端，移位同步脉冲由TXD（P3.1）输出。
串行口工作在方式1时，传送一帧数据为10位，其中1位起始位、8位数据位、1位停止位。方式1的波特率可变，波特率为2SMOD/32?(T1的溢出率)。
串行口定义为方式2时，串行口被定义为9位异步通信接口。传送一帧数据信息为11位，其中1位起始位、8位数据位、1位附加的可程控为“1”或“0”的第9位数据位、1位停止位。方式2的波特率是固定的，波特率为2SMOD/64?fosc。
方式3为波特率可变的9位异步通信方式，方式3的字符格式和方式2的字符格式雷同，其波特率为2SMOD/32?(T1的溢出率) [8]。
5.3 波特率设计
方式0和方式2的波特率是固定的，方式1和方式3的波特率可变，由定时器T1的溢出率控制，下面对方式1和方式3的波特率做一简要的介绍。
当C/T=1时，T1被选择为计数器方式。
T1溢出率=计数速率/(2K-初值) (1) 其中K为定时器T1的位数，计数速度为外部T1（P3.5）引脚的输入时钟频率该频率不超过fosc/24。
当C/T=0时，T1被选择为定时器方式。
T1溢出率=fosc/[12?(2K-初值)] (2)
计数速率为fosc/12，即每个机器周期计数一次。在串行通信时，定时器T1作波特率发生器，经常采用8位自动装载方式。因此，串口工作在方式1、方式3时：
波特率=2SMOD/32?(T1溢出率)= 2SMOD?fosc/[32?12(2K-初值)] (3)
6 软件设计
单片机程序分为初始化模块、通信模块、显示模块、动态调整模块和数据格式转换几大模块。RAM 区域划分：10H~1FH 设置为堆栈区、20H 存放字符个数、30H~3FH 存放通信数据、40H~45H 存放显示数据。开始通信时，单片机接收PC 机发送的联络信号FFH ，收到联络信号后应答接收数据准备信号FFH 。接下来单片机接收PC 机发送过来的数据，单片机将收到的字符个数存入20H ，将数据存入30H~3FH ，数据接收完后调用数据格式转换程序，并存入相应的存储单元。
图6-1 主程序及定时中断子程序流程图
（b ） 定时中断流程图
（a ） 主程序流程图
程序清单如下：
datanum equ 20h ;存放接收到的数据个数
dataadd equ 30h ;接收到的数据存放的地址
org 0000h
ljmp main
org 000bh
ljmp t0_int
org 0100h
;主程序
main: mov sp,#0fh ;从0fh开始设置堆栈
mov tmod,#22h ;T0、T1工作于自动重装载方式
mov th1,#0fdh
mov tl1,#0fdh
setb tr1 ;晶振频率11.059Mhz，波特率设置为9600
mov scon,#50h ;设置串行口工作于方式一
mov 50h,#40
mov 51h,#100
mov th0,#6
mov tl0,#6 ;1s定时初始化
setb tr0 ;开定时器T0
setb et0 ;开定时器T0中断
setb ea ;开总中断
mov datanum,#0 ;初始时接收数据的个数为0 display: mov r7,#6
mov r0,#40h
cl_next: mov @r0,#0
inc r0
djnz r7,cl_next ;数据显示区初始化
display0: mov r0,#45h ;r0执行待输出的数据地址处
mov r7,#6 ;扫描次数
mov r6,#0feh ;r6存放数码管的位码，显示初始化display1: mov p0,r6 ;P0口输出位码
mov p2,@r0 ;P2口输出段码
dec r0 ;r0指向下一个待输出的段码
mov a,r6
rl a ;位码左移
mov r6,a
jbc ri,handle ;
display_jmp: djnz r7,display1 ;显示未结束继续本次显示
sjmp display0
handle: mov r5,sbuf ;接收握手信号
cjne r5,#0ffh,display_jmp ;非规定的握手信号
mov sbuf,#0ffh ;应答握手信号
jnb ti,$ ;等待发送结束
clr ti
jnb ri,$ ;等待接受串行传输的字符个数
clr ri
mov a,sbuf ;接收字符个数
jz display_jmp ;没有收到数据
mov datanum,a ;保存新数据的个数
data_ti: setb f0
mov r1,#dataadd
data_get: jnb ri,$
clr ri
mov @r1,sbuf ;将数据存入数据区
inc r1
djnz acc,data_get ;接收下一个字符
lcall asctoduan ;调用Ascii码转段码程序
ljmp display
;Ascii码转换成段码子程序
asctoduan: mov r1,#dataadd ;r1指向待转换的数据
mov r2,datanum ;r2放转换个数
mov dptr,#duanma ;dptr指向段码表
loop: mov a,@r1 ;取转换数据
clr c ;清除借位位
subb a,#48
movc a,@a+dptr ;取数据的段码
mov @r1,a
inc r1
djnz r2,loop ;数据未转换完，继续
setb rs0 ;选用寄存器组一
mov r0,#dataadd
mov r2,datanum
;setb f0 ;新数据送入显示缓冲区
clr rs0 ;
ret
;定时器T0中断子程序，实现数据动态显示
t0_int: djnz 51h,intout ;内层循环未结束退出中断程序
djnz 50h,intout0 ;外层循环未结束退出中断程序
;定时1s时间到执行移位显示操作
setb rs0 ;选用工作寄存器组一
mov 0fh,40h ;40h单元暂存
mov 40h,41h
mov 41h,42h
mov 42h,43h
mov 43h,44h
mov 44h,45h ;显示缓冲区数据左移一位
jb f0,datamove ;f0=1允许移动数据，否则不允许
mov 45h,0fh ;原40h单元数据放入45h中
sjmp intout1 ;退出中断程序，为下次左移做准备
;将数据区中的数据移动到显示缓冲区的45h单元
datamove: mov 45h,@r0 ;将R0指向的数据区中的数据传送到显示缓冲
区
inc r0 ;r0指向下一个待移动的数据
djnz r2,intout1 ;没有全部移入，退出为下次移动做准备
mov r3,datanum
cjne r3,#6,datamove0 ;不等于6时判定大于还是小于6 datamove1: clr f0 ;等于6时不允许
sjmp intout1
datamove0: jc datamove1 ;小于6不允许
mov r0,#dataadd ;大于6时允许再移
mov r2,datanum
intout1: clr rs0 ;选用工作寄存器组0
mov 50h,#40
intout0: mov 51h,#100
intout: reti
;段码表
duanma: db 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh ;0,1,2,3,4,5
db 7dh,07h,7fh,6fh,77h,7ch ;6,7,8,9,A,B
db 58h,5eh,7bh,71h,00h,40h ;C,D,E,F,(空格),- end
致谢
目前，单片机已经渗透到生活的各个领域，仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域都离不开单片机的控制。尤其在工业控制中，单片机被用在控制前端采集现场数据、控制前端设备，从而实现自动化控制室。由于单片机运算能力有限，无法实现大型的工业控制，常与PC机构成通信网络，形成点对点、点对多的通信网络。研究单片机与PC机的通信在工业控制中具有举足轻重的作用。
通过本次设计，理论知识学习和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识解决实际工程问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平。通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，为后继的学习和工作奠定的基础。
第一章计算机控制系统概述 1. 什么是计算机控制系统 ? 其工作原理是怎样的? 2. 画图说明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? 3. 计算机控制系统的软件起什么作用? 4. 计算机控制系统中的实时性、在线方式和离线方式的含义是什么?实时、在线方式和离 线方式的含义是什么 ? 5. 计算机控制系统的典型形式有哪些 ? 各有什么优缺点 ? 6. 计算机控制装置可以分成哪几种类型 ? 7. 简述计算机控制系统的发展概况。 8. 讨论计算机控制系统的发展趋势。 1. 画图说明模拟量输出通道的功能、各组成部分及其作用。 2. D/A转换器的性能指标有哪些? 3. 用 8位 DAC 芯片组成双极性电压输出电路,输出电压范围为 -5V--+5V,求对应下列偏移量的输出电压:(1 80H ; (2 01H ; (3 7FH ; (4 40H ; (5 FFH ; (6 FEH
4. 请分别画出 D/A转换器的单极性和双极性电压输出电路, 并分别推导出输出电压与输入数字量之间的关系式 5. 试用 DAC0832芯片设计一个能够输出频率为 50Hz 的方波电路和程序。 6. DAC0832与 CPU 有哪几种连接方式?他们在硬件接口及软件程序设计上有 何不同? 7. 为什么高于 8位的 D/A转换器与 8位危机接口连接时必须采用双缓冲方式? 这种双缓冲方式与 DAC0832的双缓冲方式在接口上有什么不同? 8. 试用 8255A 与 DAC1210设计一个 12位的 D/A转换接口电路,并编写出程序(8255A 的地址为 8000H ~8003H 1. 画图说明模拟量输出通道的功能、各组成部分及其作用。 2. 请分别画出一路有源 I/V 变换电路和一路无源 I/V 变换电路图,并分别说明各元器件的作用。 3. 试用 CD4051设计一个 32路模拟多路开关,要求画出电路图并说明其工作原理。 4. 采样有几种方法?采样周期越小越好吗?为什么? 5. 采样保持器的作用是什么?是否所有的模拟量输入通道中都需要采样保持器? 为什么? 6. 简述逐次逼近式、双积分式和电压 /频率式的 A/D转换原理。 7. 设某 12位 A/D转换器的输入电压为 0~+5v,求出当输入模拟量为下列值时输出的数字量:(1 1.25v ; (2 2v ; (3 2.5v ; (4 3.75v ; (5 4v ; (6 5v 8. A/D转换器的结束信号有什么作用?根据该信号在 I/O控制中的连接方式, A/D转换有几种控制方式?它们各在接口电路和程序设计上有什么特点?
基于8086的温度测控系统设计 摘 要 本文介绍了一种基于8086微处理器的温度测控系统，采用温度传感器AD590采集温度数据，用CPU 控制温度值稳定在预设温度。当温度低于预设温度值时系统启动电加热器，当这个温度高于预设温度值时断开电加热器。 关键词：微处理器 温度传感器 A/D 转换器 控制系统 1温度控制系统的总体结构概况 温度信息由温度传感器测量并转换成微安级的电流信号，经过运算放大电路将温度传感器输出的小信号进行跟随放大，输入到A/D 转换器（ADC0809）转换成数字信号输入主机。数据经过标度转换后，一方面通过数码管将温度显示出来；另一方面，将该温度值与设定的温度值进行比较，调整电加热炉的开通情况，从而控制温度。在断开电加热器，温度仍然异常，报警器发出声音报警，提示采取相应的调整措施。其温度控制系统的原理框图如图1-1所示。 图 1-1 系统原理框图 电压跟随器 运算放大电温度传感器 A\D 转换器 微 处 理 器 加热控制电报警 译码 显示
2系统器件选择 2.1 系统扩展接口的选择 本次设计采用的是8086微处理器，选择8255A可编程并行接口作为系统的扩展接口，8255A的通用性强，适应灵活，通过它CPU可直接与外设相连接。 2.2温度传感器与A\D转换器的选择 本系统选用温度传感器AD590构成测温系统。AD590是一种电压输入、电流输出型集成温度传感器，测温范围为0℃~200℃，非线性误差在±1℃，其输出电流与温度成正比，温度没升高1K（K为开尔文温度），输出电流就增加1uA。其输出电流I=(273+T)u A。本 =(2730 + 10T)MV.另外，为满足系统设计中串联电阻的阻值选用2KΩ，所以输出电压V + 输入模拟量进行处理的功能，对其再扩展一片ADC0809，以进行模拟—数字量转化。 2.3显示接口芯片 为满足本次设计温度显示的需要，我们选择了8279芯片，INTEL8279芯片是一种通用的可编程的键盘、显示接口器件，单个芯片就能完成键盘键入和LED显示控制两种功能。 备注：系统硬件接线应尽量以插接形式连接，这样便于多用途使用和故障的检查和排除。 2.4 8086微处理器及其体系结构 2.4.1 8086CPU的编程结构 编程结构：是指从程序员和使用者的角度看到的结构，亦可称为功能结构。从功能上来看，8086CPU可分为两部分，即总线接口部件BIU（Bus Interface Unit）和执行部件EU （Execution Unit）。8086CPU的内部功能结构如图2－1所示:
微机接口实验报告 学院：计算机与通信工程学院专业：计算机科学与技术 班级： 学号： 姓名： 综合设计实验
带分频的AD转换 实现功能： 利用8254实现分频功能，再利用AD0809实现数模转换功能。 设计思路： 首先利用8254芯片的计时功能，将CLK0端输入的1MHz的脉冲信号分频为0.1MHz的脉冲，并且从OUT0端输出，然后将输出的脉冲信号作为AD0809数模转换单元的输入信号，从而实现8254的分频功能和AD0809的数模转换功能。 设计接线图： 实验代码： （加粗为分频部分代码，未加粗为AD转换部分代码） IO8254_MODE EQU 283H ;8254控制寄存器端口地址 IO8254_COUNT0 EQU 280H ;8254计数器0端口地址 IO0809 EQU 298H ;AD0809DE STACK1 SEGMENT STACK DW 256 DUP(?) STACK1 ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE START: MOV DX, IO8254_MODE ;初始化8254工作方式 MOV AL,37H ;计数器0，方式3 00110111 OUT DX,AL MOV DX,IO8254_COUNT0 ;装入计数初值 MOV AX,000AH ;10D=0AH（可以自己设计分频倍数或者利用多个计数器实现更大倍数的分频） MOV AL,03H
OUT DX,AL MOV AL,AH OUT DX,AL MOV DX, IO0809 ;启动A/D转换器 OUT DX, AL MOV CX, 0FFH ;延时 DELAY: LOOP DELAY IN AL, DX ;从A/D转换器输入数据 MOV BL,AL ;将AL保存到BL MOV CL, 4 SHR AL, CL ;将AL右移四位 CALL DISP ;调显示子程序显示其高四位 MOV AL, BL AND AL, 0FH CALL DISP ;调显示子程序显示其低四位 MOV AH, 02 MOV DL, 20H ;加回车符 INT 21H MOV DL, 20H INT 21H PUSH DX MOV DL, 0FFH ;判断是否有键按下 MOV AH, 06H INT 21H POP DX JE START ;若没有转START MOV AH, 4CH ;退出 INT 21H DISP PROC NEAR ;显示子程序 MOV DL, AL CMP DL, 9 ;比较DL是否>9 JLE DDD ;若不大于则为'0'-'9',加30h为其ASCII码 ADD DL, 7 ;否则为'A'-'F',再加7 DDD: ADD DL,30H ;显示 MOV AH, 02 INT 21H RET DISP ENDP CODE ENDS END START
《微机控制技术》课程设计报告 课题：最少拍控制算法研究专业班级：自动化1401 姓名： 学号： 指导老师：朱琳琳 2017年5月21日
目录 1. 实验目的 (3) 2. 控制任务及要求 (3) 3. 控制算法理论分析 (3) 4. 硬件设计 (5) 5. 软件设计 (5) 无纹波 (5) 有纹波 (7) 6. 结果分析 (9) 7. 课程设计体会 (10)
1.实验目的 本次课程设计的目的是让同学们掌握微型计算机控制系统设计的一般步骤，掌握系统总体控制方案的设计方法、控制算法的设计、硬件设计的方法。学习并熟悉最少拍控制器的设计和算法；研究最少拍控制系统输出采样点间纹波的形成；熟悉最少拍无纹波控制系统控制器的设计和实现方法。复习单片机及其他控制器在实际生活中的应用，进一步加深对专业知识的认识和理解，使自己的设计水平、对所学知识的应用能力以及分析问题解决问题的能力得到全面提高。 2.控制任务及要求 1.设计并实现具有一个积分环节的二阶系统的最少拍有纹波控制和无纹波控制。 对象特性G （s ）＝ 采用零阶保持器H 0（s ），采样周期T ＝,试设计单位阶跃，单位速度输入时的有限拍调节器。 2.用Protel 、Altium Designer 等软件绘制原理图。 3.分别编写有纹波控制的算法程序和无纹波控制的算法程序。 4.绘制最少拍有纹波、无纹波控制时系统输出响应曲线，并分析。 3.控制算法理论分析 在离散控制系统中，通常把一个采样周期称作一拍。最少拍系统，也称为最小调整时间系统或最快响应系统。它是指系统对应于典型的输入具有最快的响应速度，被控量能经过最少采样周期达到设定值，且稳态误差为定值。显然，这样对系统的闭环脉冲传递函数)(z φ提出了较为苛刻的要求，即其极点应位于Z 平面的坐标原点处。 1最少拍控制算法 计算机控制系统的方框图为： 图7-1 最少拍计算机控制原理方框图 根据上述方框图可知，有限拍系统的闭环脉冲传递函数为： ) ()(1)()()()()(z HG z D z HG z D z R z C z +==φ (1) )(1)()(11)()()(1z z HG z D z R z E z e φφ-=+== (2) 由(1) 、(2)解得：
中国石油大学《计算机测控技术》第二阶段在线作业答案 答案见最后 多选题 (共15道题) 1.（ 2.5分） OPC服务器由3类对象组成，相当于3种层次上的接口：（）。 A、服务器（server） B、客户（client） C、组(group) D、数据项(item) 2.（2.5分）现场总线主要应用在三大领域：（）。 A、制造领域 B、金融领域 C、物业领域 D、房地产领域 E、过程领域 3.（2.5分） IEC61158现场总线网络协议模型共四层(). A、应用层 B、数据链路层 C、会话层 D、用户层 E、物理层 4.（2.5分） DCS 网络体系的主要特点： A、快速实时晌应能力 B、具有极高的可靠性 C、适应恶劣的工业现场环境 D、友好性 E、分层结构 5.（2.5分） DCS 的特点： A、分级递阶系统 B、分散控制 C、在线性与实时性 D、友好性 E、可靠性 6.（2.5分） DCS的结构是一个分布式系统，从整体逻辑结构上讲，是一个分支树结构。其纵向结构分级为（）四级递阶结构。 A、直接控制级 B、过程管理级 C、生产管理级 D、经营管理级 E、过程优化级 7.（2.5分）常用抑制干扰的措施（抗干扰技术）有（）接地技术、设置干扰吸收网络和合理布线。
A、屏蔽技术 B、隔离技术 C、滤波 D、看门狗 E、UPS电源 8.（2.5分）计算机系统的可靠性也分（）两个方面。 A、电源可靠性 B、硬件可靠性 C、软件可靠性 D、数据可靠性 9.（2.5分）数据采集系统中常用的数据处理有： A、数字滤波 B、标度变换 C、查表法 D、非线性补偿 E、上下限报警 10.（2.5分）数据采集系统中常用的数字滤波有（）。 A、中值滤波 B、算术平均值滤波 C、限幅滤波 D、限速滤波 E、一阶滞后滤波 11.（2.5分）数据采集系统的三种工作方式为()和 DMA法。 A、查询法 B、中断法 12.（2.5分）组态软件主要由若干组件构成： A、图形界面系统 B、控制功能组件 C、程序开发组件 D、实时数据库 E、通信及第三方程序接口组件 13.（2.5分）组态软件图形界面系统图形画面一般有两种()。 A、静态画面 B、资源画面 C、配置画面 D、动态画面 14.（2.5分）组态软件实时数据库的特征： A、点参数形式 B、数据与时间相关 C、实时事务有定时限制。 D、有历史数据库 E、有内存数据库 15.（2.5分）集散控制系统(DCS)亦称分布式控制系统，是结合多种先进技术而形成的，对生产过程进行（）和（）的一种新型控制技术。 A、集中监测、操作、管理 B、分散控制
第8章习题解答 1、微机化测控系统设计的基本要求有哪些? 答：基本要求有：达到或超过技术指标，尽可能提高性能价格比，适应环境、安全可靠，便于操作和维护。 2、研制一台微机化测控系统大致分为几个阶段?。 答：研制一台微机化测控系统大致分为三个阶段：确定任务、拟制系统方案，硬件和软件的研制，联机总调、性能测定。 3、怎样选择元器件? 答：选择元器件时一般要注意如下几点： 1）要根据元器件所在电路对该器件的技术要求来选择元器件，在满足技术要求的前提下尽可能选择价格低的元器件。 2）尽可能选用集成组件而不选用分立元件以便简化电路，减少体积，提高可靠性。 3）为减少电源种类，尽可能选用单电源供电的组件，避免选用要求特殊供电的组件。对只能采用电池供电的场合，必须选用低功耗器件。 4）元器件的工作温度范围应大于所使用环境的温度变化范围。 5）系统中相关的器件要尽可能做到性能匹配。 5、简要描述硬件研制过程和软件研制过程。 答： 硬件电路研制过程软件研制过程
6、何谓模块化编程?如何划分模块? 答：所谓“模块”就是指一个具有一定功能、相对独立的程序段，这样一个程序段可以看作为一个可调用的子程序。所谓“模块化”编程，就是把整个程序按照“自顶向下”的设计原则，从整体到局部再到细节，一层一层分解下去，一直分解到最下层的每一模块能容易地编码时为止。 如何划分模块，至今尚无公认的准则，大多数人是凭直觉，凭经验，凭借一些特殊的方法来构成模块，下面给出的一些原则对编程将会有所帮助。 (1)模块不宜分得过大或过小。通常认为20行到50行的程序段是长度比较合适的模块。 (2)模块必须保证独立性，即一个模块内部的更改不应影响其它模块。 (3)对每一个模块作出具体定义，定义应包括解决某问题的算法，允许的输入输出值范围以及副作用。 (4)对于一些简单的任务，不必企求模块化。 (5)当系统需要进行多种判定时，最好在一个模块中集中这些判定。这样在某些判定条件改变时，只需修改这个模块即可。
计算机操作系统综合设计 实验一 实验名称：进程创建模拟实现 实验类型：验证型 实验环境： win7 vc++6.0 指导老师： 专业班级： 姓名： 学号： 联系电话： 实验地点：东六E507 实验日期：2017 年 10 月 10 日 实验报告日期：2017 年 10 月 10 日 实验成绩：
一、实验目的 1）理解进程创建相关理论； 2）掌握进程创建方法； 3）掌握进程相关数据结构。 二、实验内容 windows 7 Visual C++ 6.0 三、实验步骤 1、实验内容 1)输入给定代码； 2)进行功能测试并得出正确结果。 2、实验步骤 1）输入代码 A、打开 Visual C++ 6.0 ； B、新建 c++ 文件，创建basic.h 头文件，并且创建 main.cpp 2）进行功能测试并得出正确结果 A 、编译、运行main.cpp B、输入测试数据 创建10个进程；创建进程树中4层以上的数型结构 结构如图所示：。
createpc 创建进程命令。 参数： 1 pid（进程id）、 2 ppid（父进程id）、3 prio（优先级）。 示例：createpc(2,1,2) 。创建一个进程，其进程号为2，父进程号为1，优先级为2 3)输入创建进程代码及运行截图 4）显示创建的进程
3、画出createpc函数程序流程图 分析createpc函数的代码，画出如下流程图：
四、实验总结 1、实验思考 (1)进程创建的核心内容是什么？ 答： 1)申请空白PCB 2)为新进程分配资源 3)初始化进程控制块 4)将新进程插入到就绪队列 （2）该设计和实际的操作系统进程创建相比，缺少了哪些步骤？ 答:只是模拟的创建，并没有分配资源 2、个人总结 通过这次课程设计，加深了对操作系统的认识，了解了操作系统中进程创建的过程，对进程创建有了深入的了解，并能够用高 级语言进行模拟演示。一分耕耘，一分收获，这次的课程设计让 我受益匪浅。虽然自己所做的很少也不够完善，但毕竟也是努 力的结果。另外，使我体会最深的是：任何一门知识的掌握， 仅靠学习理论知识是远远不够的，要与实际动手操作相结合才能 达到功效。
南京理工大学 动力工程学院 实验报告 实验名称最少拍 课程名称计算机控制技术及系统专业热能与动力工程 姓名学号 成绩教师任登凤
计算机控制技术及系统 一、 实验目的及内容 通过对最少拍数字控制器的设计与仿真，让自己对最少拍数字控制器有更好的理解与认识，分清最少拍有纹波与无纹波控制系统的优缺点，熟练掌握最少拍数字控制器的设计方法、步骤，并能灵巧地应用MATLAB 平台对最少拍控制器进行系统仿真。 （1） 设计数字调节器D(Z)，构成最少拍随动控制系统，并观察系统 的输出响应曲线； （2） 学习最少拍有纹波系统和无纹波系统，比较两系统的控制品质。 二、实验方案 最少拍控制器的设计理论 r (t ) c(t ) e*(t) D (z) E (z) u*(t) U (z) H 0(s )C (z) Gc (s ) Φ(z) G(z) R(z) 图1 数字控制系统原理图 如图1 的数字离散控制系统中，G C (S)为被控对象，其中 H(S)= (1-e -TS )/S 代表零阶保持器，D(Z)代表被设计的数字控制器，D(Z)的输入输出均为离散信号。 设计步骤:根据以上分析 1）求出广义被控对象的脉冲传递函数G (z ) 2）根据输入信号类型以及被控对象G (z )特点确定参数q, d, u, v, j, m, n 3）根据2）求得参数确定)(z e Φ和)(z Φ 4）根据 )(1) ()(1)(z z z G z D Φ-Φ= 求控制器D (z ) 对于给定一阶惯性加积分环节，时间常数为1S ，增益为10，采样周期T 为1S 的对象，其传递函数为：G C (S) =10/S(S+1)。 广义传递函数： G(z)=Z [])()(s G s H c ?=Z ?? ?????--)(1s G s e c Ts =10(1-z -1 )Z ??????+)1(12s s =3.68×) 368.01)(1() 717.01(1 111------+z z z z
一、实验目的 1、掌握循环程序的设计方法。 2、掌握比较指令、转移指令和循环指令的使用方法。 3、进一步掌握调试工具的使用方法。 二、实验预习要求 1、复习比较指令、条件转移指令和循环指令。 2、复习循环程序的结构、循环控制方法等知识。 3、读懂“实验内容”中给出的将十进制数转换为二进制数以及将二进制数转换为十进制数的程序。 4、根据“实验内容”中给出的流程图和程序框架编写源程序，以便上机调试。 5、从“实验习题”中任选一道题目，编写源程序，以便上机调试。 三、实验内容 计算1+2+……n=?，其中n通过键盘输入。要求在屏幕上提供如下信息：Please input a number(1 627): ；出现此信息后通过键盘输入一个小于628的无符号整数 1+2+…..n=sum ；其中n为用户输入的数，sum为所求的累加和程序运行情况如下图所示（说明：图中所运行程序允许累加和不大于一个32 位二进制数所能表 示的范围）。 1、编程指导 （1）键盘输入的 十进制数如 368在计算机 中是以33H， 36H，38H形式 存放的，如何 将它们转换为一个二进制数101110000B，以便对累加循环的循环次数进行控制是本程序首先要解决的问题。将键盘输入的十进制数转换为二进制数的程序清单如下： DATA SEGMENT INF1 DB "Please input a number (0-65535):$" IBUF DB 7,0,6 DUP(?) DATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS: CODE, DS:DATA START: MOV AX, DATA MOV DS, AX MOV DX, OFFSET INF1 MOV AH, 09H INT 21H MOV DX, OFFSET IBUF ；键入一个十进制数（<65535）
计算机控制系统实验报告 学院：核自院 姓名：李擂 专业：电气工程及其自动化 班级：电气四班 学号：201006050407
实验一采样实验 一．实验目的 了解模拟信号到计算机控制的离散信号的转换—采样过程。 二．实验原理及说明 采样实验框图如图4-3-1所示。计算机通过模/数转换模块以一定的采样周期对B5单元产生的正弦波信号采样，并通过上位机显示。 在不同采样周期下，观察比较输入及输出的波形（失真程度）。 图4-3-1采样实验框图 计算机编程实现以不同采样周期对正弦波采样，调节函数发生器（B5）单元的“设定电位器1”旋钮，并以此作为A/D采样周期T。改变T 的值，观察不同采样周期下输出波形与输入波形相比的复原程度（或失真度）。 对模拟信号采样首先要确定采样间隔。采样频率越高，采样点数越密，所得离散信号就越逼近于原信号。采样频率过低，采样点间隔过远，则离散信号不足以反映原有信号波形特征，无法使信号复原，。 合理的采样间隔应该是即不会造成信号混淆又不过度增加计算机的工作量。采样时，首先要保证能反映信号的全貌，对瞬态信号应包括整个瞬态过程；信号采样要有足够的长度，这不但是为了保证信号的完整，而且是为了保证有较好的频率分辨率。 在信号分析中，采样点数N一般选为2m的倍数，使用较多的有512、1024、2048、4096等。 三、实验内容及步骤 采样实验框图构成如图4-3-1所示。本实验将函数发生器（B5）单元“方波输出”作为采样周期信号，正弦波信号发生器单元（B5）输出正弦波，观察在不同的采样周期信号对正弦波采样的影响。 实验步骤： （1）将函数发生器（B5）单元的正弦波输出作为系统输入，方波输出作为系统采样周期输入。 ①在显示与功能选择（D1）单元中，通过上排右按键选择“方波/正弦波”的指示灯亮，（B5）模块“方波输出”测孔和“正弦波输出”测孔同时有输出。‘方波’的指示灯也亮，调节B5单元的“设定电位器1”，使之方波频率为80Hz左右（D1单元右显示）。 ②再按一次上排右按键，“正弦波”的指示灯亮（‘方波’的指示灯灭），B5的量程选择开关S2置上档，调节“设定电位器2”，使之正弦波频率为0.5Hz（D1单元右显示）。调节B5单元的“正弦波调幅”电位器，使之正弦波振幅值输出电压= 2.5V左右（D1单元左显示）。（3）构造模拟电路：按图4-3-1安置短路套及测孔联线，表如下。 （4）运行、观察、记录： ①再运行LABACT程序，选择微机控制菜单下的采样和保持菜单下选择采样实验项目，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始后将自动加载相应源文件，即可选用本实验配套的虚拟示波器（B3）单元的CH1测孔测量波形
计算机测控系统的设计与实现 1 计算机测控系统的发展历程及其定义 在现代工业控制领域，计算机以其无以伦比的运算能力，数据处理分析能力，在测控系统中起到了很大了作用，测控系统的发展经历了五个阶段： 测控系统的发展 在20世纪50年代，测控系统处于自动测量、人工控制阶段，整个系统结构简单，操作灵活，但由人工操作，速度受到了限制，不能同时控制多个对象。 在20世纪60年代，采用电动单元组合式仪表测控系统，测控系统处于模拟式控制阶段，系统的控制精度和速度都有了提高，但抗干扰的能力比较差，且对操作人员的经验要求比较高。 直到20世纪70年代到20世纪80年代，出现的计算机集中测控系统以及分布式测控系统，才使得人类在控制领域实现了一次巨大的飞跃。 计算机测控系统的发展 首先，在60年代末期，出现了用一台计算机代替多个调节控制回路的测控系统，就是直接数字测控系统，它的特点是控制集中，便于运算的集中处理，然而这种系统的危险性过于集中，可靠性不强。 随着70年代，电子技术的飞速发展，由美国Honeywell公司推出了以微处理器为基础的总体分散型测控系统，它的含义是集中管理，分散控制，所以又称为集散测控系统。 分布式测控系统是在集散测控系统的基础上，随着生产发展的需要而产生的新一代测控系统，分布式测控系统更强调各子系统之间的协作，有明确的分解策略和算法。 因此，计算机测控系统就是应用计算机参与控制并借助一些辅助部件与被控对象联系，以达到一定控制目的所构成的系统 2 计算机测控系统的组成
测量设备计算机主控器执行机构 人机界面通讯模块 图1 测控系统的组成 计算机测控系统的组成如图1所示，包括计算机主控器、测量设备、执行机构、人机界面或通讯模块所组成。 测量设备 测量设备的主要作用就是向计算机主控器输入数据。一般来说，是利用传感装置将被控对象中的物理参数，如：温度、压力、液位、速度。转换为电量，如电压，电流，再将这些电量送人到输入装置中，转换为计算机可以识别的数字量， 执行机构 执行机构（例如：调节阀、电动机）接收主控器的控制信号，输出动作，完成控制目的。 人机界面 计算机系统人机界面是系统和用户进行交互和信息交换的媒介，它实现信息内部形式与人类可接受形式之间的转换。人机界面一般而言分为基于窗体的界面和基于web 的界面，基于窗体的界面它的基本特点是对动作的反应十分灵敏，能够及时响应，它是由内部的CPU 处理数据。而基于web 的界面是一个轻量型的界面，它是由远程服务器处理数据。 通讯模块 通讯模块就是通过网络，远程通信。它是计算机主控器与通讯网络之间的连接器，它可以为计算机主控器传递不同的讯号。 总而言之，一个测控系统，核心是主控器，必须有输入输出，一般而言还有人机界面或通讯模块，目的在于数据收集，参数控制。 3 主控器 主控器的结构
《计算机测控技术》综合复习资料 一.填空题 1.请在下图(典型的计算机控制系统的结构图)中方框内填入合适的内容，并将各个信号放在正确的 位置 A．DAC B. ADC C.检测装置 D.计算机 E.执行机构 F.被控对象 I.偏差e II. 被控量c III.给定值r IV.控制量u 方框中依次填B、D、A、F、C、E 乘号左侧填III，右侧填I，下侧填II，最右侧的箭头上填IV 2.采样保持器可实现以下功能：在采样时，其输出离散输入；而在保持状态时，输出值连 续。 3.相对于传统模拟控制系统，计算机控制系统是使用数字计算机替代传统控制系统中的 模拟调节器。 4.过程通道是计算机控制系统的重要组成部分，根据信号的方向和形式，过程通道可分为模拟量 输入通道、模拟量输出通道、数字量输入通道、数字量输出通道四种类型。 5．PC-6313 多功能模入模出接口卡基址选择DIP开关位置如下图所示：，则基址为0310H （用十六进制表示）。 6.计算机控制系统的监控过程包括以下三个步骤：监控、发现、报告。 二.问答题 1.请叙述模拟量输入通道的组成及各部分的作用。 答：（1）传感器：将其他信号转换成易检测、易传输、易处理的电流或者电压信号。 （2）量程放大器：放大由传感器传出的微弱的电信号。 （3）低通滤波器：过滤掉高频信号 （4）多路开关：控制信号传输 （P123页） （5）采样保持电路：采样，保持 （6）A/D转换器：将模拟量转换成数字量 2.在数据采样系统中，是不是所有的输入通道都需要加采样保持器？为什么？ 答：不是，对于输入信号变化很慢，如温度信号；或者A/D转换时间较快，使得在A/D转换期间输入信号变化很小，在允许的A/D转换精度内，就不必再选用采样保持器。
目录 一、实验目的---------------------------------2 二、预习与参考------------------------------- 2 三、实验（设计）的要求与数据------------------- 2 四、实验（设计）仪器设备和材料清单-------------- 2 五、实验过程---------------------------------2 （一）硬件的连接- --------- ----------------------- 2 （二）软件的设计与测试结果--------------------------3 六、实验过程遇到问题与解决--------------------11 七、实验心得--------------------------------12 八、参考资料-------------------------------12
一、实验目的 设计制作和调试一个由工业控制机控制的温度测控系统。通过这个过程学习温度的采样方法，A/D变换方法以及数字滤波的方法。通过时间过程掌握温度的几种控制方式，了解利用计算机进行自动控制的系统结构。 二、预习与参考 C语言、计算机控制技术、自动控制原理 三、实验（设计）的要求与数据 温度控制指标：60～80℃之间任选；偏差：1℃。 1．每组4~5同学，每个小组根据实验室提供的设备及设计要求，设计并制作出实际电路组成一个完整的计算机温度控制测控系统。 2．根据设备情况以及被控对象，选择1~2种合适的控制算法，编制程序框图和源程序，并进行实际操作和调试通过。 四、实验（设计）仪器设备和材料清单 工业控制机、烘箱、温度变送器、直流电源、万用表、温度计等 五、实验过程 （一）.硬件的连接 图1 硬件接线图
课程设计说明书 课程名称：《微机原理及接口技术》课程设计 设计题目：定时与计数：利用8253控制扬声器发声，播放一段音乐班级：网络工程1502 姓名：潘万丁 开始时间：＿2018＿＿＿＿＿年＿01＿＿＿月＿15＿＿＿日 完成时间：＿2018＿＿＿＿＿年＿01＿＿＿月＿19＿＿＿日 成绩评定 指导教师签名： ＿＿＿年＿＿月＿＿日
目录 摘要 随着科技的高速发展，计算机已经经过了好几代的更新，然而计算机的运行的基本原理依然没有改变的。而今，我们通过一个学期的学习，已经初步了解了计算机的基本结构和原理，并且已经学会了用汇编语言进行基本的程序编写。 一、概述 汇编语言是计算机能够提供给用户使用的最快而有效的语言，也是能够利用计算机所有特性并能直接控制硬件的唯一语言。借助于汇编程序，计算机本身可以自动地把汇编源程序翻译成用机器语言表示的目的程序，从而实现了程序设计工作的部分自动化。而本次课程设计的主要目的就是巩固所学过的知识，用汇编语言熟练地运用三大结构，进一步掌握一些指令的功能、掌握子程序的定义及调用和INT 21H、INT10H中断的使用，同时熟练运用通用寄存器和堆栈来进行编写一个完整的具有某种特定功能的程序。 二、方案设计 1．功能分析 在此次设计中，第一个重点就是音乐播放的控制，要想能按照正常的频率和节拍播放出音乐，就需要合理的设计出给蜂鸣器的频率值和播放的时间。这样就能比较准确的把音乐按一定的节奏播放出来。如果我们要想加快播放速度，我们可以改变每一节拍的播放时间，如果我们改变了播放的频率值，那么歌曲也就相应的改变了。 我们根据上面的功能分析，同时通过查阅相关资料，了解了计算机的内部结构的同时还清楚的理解了DOS中的21H和10H中断的调用，因此我们设计出如下方案： （1）音乐的代码化 我们首先收集了一首简单的歌曲《两只老虎》，同时还带有相应的音谱，通过查阅相关的音乐资料，了解了节拍的概念和各音符所对应的频率，而后我们把每一首歌曲都转化成两个数据段，一个是把各个音符翻译成相应的频率值，第二是把相应的节拍转化成对应的时间值，来控制播放每一个音符所对应的时间。这样我们在播放歌曲时，同时调用频率值和时间值就可以把相应的歌曲播放出来了。（2）音乐演奏的硬件配合 我们了解到在计算机的主板上有8253、8255和蜂鸣器，同时了解到蜂鸣器的驱动是通过8255和8253共同控制的，我们通过对8253的通道2进行写数据来控制蜂鸣器的声音频率，再通过8255来控制播放时间的长短，就通过这样的巧妙配合来达到播放完整音乐的效果。 （3）音乐演奏的软件设计 软件设计是本设计的重点，在软件设计中，我们要给8253和8255写数据，执行相应的代码来控制音乐的播放。 三、软件设计
江南大学物联网工程学院 《计算机控制系统》 实验报告 实验名称实验二微分与平滑仿真实验 实验时间2017.10.31 专业班级 姓名学号 指导教师陈珺实验成绩
一、实验目的与要求 1、了解微分对采样噪音的灵敏响应。 2、了解平滑算法抑制噪音的作用。 3、进一步学习MATLAB 及其仿真环境SIMULINK 的使用。 二、仿真软硬件环境 PC 机，MATLAB R2012b 。 三、实验原理 如图微分加在正反馈输入端，计算机用D(Z)式进行微分运算。R 为阶跃输入信号，C 为系统输出。由于微分是正反馈，当取合适的微分时间常数时，会使系统响应加快。若微分时间常数过大，则会影响系统稳定性。 四、D(Z)设计 1、未平滑时的D(Z) 用一阶差分代替微分运算： )1()()()(1--==Z T T Z X Z Y Z D D 式中T Ｄ为微分时间常数，T 为计算机采样周期。 2、平滑后的D(Z) 微分平滑运算原理如图： 取Y ＊(k)为四个点的微分均值，有 )331(6)()()( )33(6 )5 .15.05.05.1(4)( 321321221*-----------+==∴--+=-+-+-+-= Z Z Z T T Z X Z Y Z D X X X X T T X X X X X X X X T T K Y D K K K K D K K K K D x t + ○R
五、SIMULINK仿真结构图 七、思考题 1、微分噪音与采样噪音和采样周期T有什么关系?与微分时间常数有什么关系? 2、平滑后系统输出有无改善?是否一定需要平滑?
奥鹏15春中国石油大学《计算机测控技术》第一阶段在线作业答案 答案见最后 单选题 (共15道题) 1.（ 2.5分）计算机系统的软件组成有系统软件、支持软件( )。 A、应用软件 B、操作系统 C、诊断程序 D、引导系统 2.（2.5分）计算机控制系统控制过程的主要步骤有实时数据处理、实时控制决策、 ( ) 三部分组成。 A、检测变送 B、数据存储 C、实时控制及输出 3.（2.5分） CIMS系统的四个主要功能系统为： ( ) 、管理信息系统、质量控制系统、动态监控系统 A、生产自动化系统 B、网络系统 C、数据库系统 4.（2.5分） CIMS系统的两个功能支撑系统为：( )、数据库管理系统。 A、生产自动化系统 B、计算机网络 C、质量控制系统 D、动动态监控系统 5.（2.5分）工业控制机的总线结构分为-内部总线、（）。 A、PC总线 B、外部总线 C、串行总线 D、并行总线 6.（2.5分）要求8251工作在异步方式，波特率因子是16，数据位7位，奇校验，1位停止位，则8251工作方式控制字是 A、11001101B B、01001111B C、10100101B D、00110000B 7.（2.5分） ()组件是组态软件的核心和引擎。 A、控制功能组件 B、实时数据库 C、图形界面系统 8.（2.5分）当前集散控制系统有两个重要的发展方向，向上发展，即向()发展。 A、计算机集成制造系统(CIMS) B、FCS
C、DDC D、PLC 9.（2.5分）当前集散控制系统有两个重要的发展方向，一个方向是向下发展，即向()发展。 A、现场总线控制系统（FCS） B、CIMS C、PLC D、CIMS 10.（2.5分）集散控制系统(DCS)亦称 A、现场总线控制系统（FCS） B、分布式控制系统 11.（2.5分）现场总线协议应用层又分为 ( ) 、现场总线报文子层（FMS）两个子层。 A、通信层 B、数据存储层 C、现场总线访问子层（FAS） 12.（2.5分） FF总线中现场访问子层的三种虚拟关系为：发布者/接收者、客户/服务器、 ( ) 。 A、虚电路 B、报告分发 C、通信栈 13.（2.5分）现场总线的核心为( ) 。 A、智能装置 B、总线协议 C、网络 14.（2.5分）现场总线通讯协议模型为 ( ) A、IEC61158协议模型 B、TCP/IP C、OSI 15.（2.5分）现场总线协议的三个基本要素为底层协议、上层协议、 ( ) 。 A、协议模型 B、网络标准 C、行规 多选题 (共15道题) 收起 16.（2.5分）计算机系统的硬件组成有 A、控制对象 B、输入输出通道 C、数字控制器 D、测量变送环节 E、执行机构 17.（2.5分）计算机控制系统按控制系统的功能及结构特点分类为计算机巡回检测和操作指导系统、直接数字控制系统、 ( )6种主要类型。 A、集散控制系统 B、现场总线控制系统系统 C、监督控制系统 D、计算机集成制造系统 E、智能控制系统 18.（2.5分）工业控制机的总线结构外部总线有 A、RS-232C B、PCI104
程序设计练习实验报告 一、实验目的 1．熟练掌握汇编语言程序设计的方法及上机步骤。 2．掌握算术运算中，十进制数调整指令的应用。 3．掌握子程序的设计方法。 4．掌握DOS功能的调用方法。 二、实验仪器 586微机 1台 三、实验内容 有一个首地址为A的N字数组，请编程序使该数组中的数按从大到小的次序排列。 编程要求及提示： [1] 参加排序的数据及个数由学生自己定义。 [2] 要将排序前的数组和排序后的数组在屏幕上显示出来。 [3] 实验步骤同内容一。 四、实验源程序 N=20 STACK SEGMENT STACK'STACK' DW 100H DUP(?) TOP LABEL WORD STACK ENDS DATA SEGMENT DATABUF DW N
DB N DUP(?) ORIGINAL DB 13,10,13,10,':$' ORDERED DB 13,10,13,10,':$' DATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATA,ES:DATA,SS:STACK START: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV ES,AX MOV AX,STACK MOV SS,AX LEA SP,TOP ;随机数据 MOV CX,DATABUF LEA SI,DATABUF+2 MOV BL,18 MOV AL,13 L: MOV [SI],AL INC SI ADD AL,BL LOOP L LEA DX,ORIGINAL MOV AH,9 INT 21H CALL DISPAL ;下面给数据排序程序
Beijing Jiaotong University 计算机控制系统实验 炉温控制实验 学院：电子信息工程学院 姓名： 学号： 指导教师： 时间：
炉温控制实验 一、实验目的 1、了解温度控制系统的特点。 2、研究采样周期T对系统特性的影响。 3、研究大时间常数系统PID控制器的参数的整定方法。 二、实验仪器 1、计算机控制系统实验箱一台 2、PC计算机一台 3、炉温控制实验对象一台 三、基本原理 1、系统结构图示于图1－1。 图1－1 系统结构图 图中 Gc（s）=Kp（1+Ki/s+Kds） Gh（s）=（1－e-TS）/s Gp（s）=1/（Ts+1） 2、系统的基本工作原理 整个炉温控制系统由两大部分组成，第一部分由计算机和A/D&D/A卡组成，主要完成温度采集、PID运算、产生控制可控硅的触发脉冲，第二部分由传感器信号放大，同步脉冲形成，以及触发脉冲放大等组成。炉温控制的基本原理是：改变可控硅的导通角即改变电热炉加热丝两端的有效电压，有效电压的可在0～140V内变化。可控硅的导通角为0～5CH。温度传感是通过一只热敏电阻及其放大电路组成的，温度越高其输出电压越小。外部LED灯的亮灭表示可控硅的导通与
闭合的占空比时间，如果炉温温度低于设定值则可控硅导通，系统加热，否则系统停止加热，炉温自然冷却到设定值。 3、PID递推算法： 如果PID调节器输入信号为e（t），其输送信号为u（t）,则离散的递推算法为: Uk=Kpek+Kiek2+Kd(ek-ek-1) 其中ek2是误差累积和。 四、实验内容： 1、设定炉子的温度在一恒定值。 2、调整P、I、D各参数观察对其有何影响。 五、实验步骤 1、启动计算机，双击桌面“计算机控制实验”快捷方式，运行软件。 2、测试计算机与实验箱的通信是否正常,通信正常继续。如通信不正常查找原因使通信正常后才可以继续进行实验。 3、20芯的扁平电缆连接实验箱和炉温控制对象，检查无误后，接通实验箱和炉温控制的电源。 4、在实验项目的下拉列表中选择实验七[七、炉温控制] 鼠标单击按钮，弹出实验课题参数设置对话框，选择PID，在参数设置窗口设置炉温控制对象的给定温度以及Ki、Kp、Kd值，点击确认在观察窗口观测系统响应曲线。测量系统响应时间Ts和超调量。 5、重复步骤4，改变PID参数，观察并记录波形的变化。 六、PID参数整定 1、比例部分整定。 首先将积分系数KI和微分系数KD取零,即取消微分和积分作用,采用纯比例控制。将比例系数KP由小到大变化,观察系统的响应,直至速度快,且有一定范围的超调为止。如果系统静差在规定范围之内,且响应曲线已满足设计要求,那么只需用纯比例调节器即可。
1、微机化测控系统分拿几类？ 微机化检测系统、微机化控制系统、微机化测控系统 2、模拟量输入通道由那几部分组成？以及各部分的作用？ 传感器：将非电量转换为电量 调理电路:放大、滤波 采集电路：将模拟信号转换为数字信号 3、模拟量输出通道以及各部分的作用？ 数模转换、调理电路、模拟显示、记录、执行机构 4、前置放大器：判断信号大小准则？所放位置前后的判断？ 5、采集电路的四种方案？PGA S\H的作用？ 采集电路的设计（实现模拟信号到数字信号的电路、AD芯片的选择是核心） 6、前置与主放大器的区别以及适用情况？ 7、D\A+保持器（数据保持器及模拟保持器的机构与优缺点）？ 数据保持器： 数据完好、成本高数据误差、成本低 8、开关量输入输出通道。技术指标：抗干扰、可靠性 输入
开关量输出通道结构 9、单元电路级联设计：电器匹配方案（3种）、信号耦合方式？步进电机的正反转控制 电器匹配方案：电气性能的相互匹配、信号耦合与时序逻辑、电平转换接口 信号耦合方式：1、直接耦合方式――前后级电路间直接或通过电阻连接。特点：前级的直流成分和交变信号都传到后级。不处理。2、阻容耦合方式――前后级电路间通过电容连接，特点：前级的直流成分被隔断，仅交变信号传到后级。“隔直传变” 10、主机电路组合方式： 内插式 外接式 组合式 11、CPU的读取方式：定时、中断、查询 12、接口电路：3-2-1:3-2-2 13、A\D计算（P20） 14、D\A接口 15、单缓冲、双缓冲方式适用情况？分析（片地址、模块功能、工作方式） 16、人机接口程序（4例题） 17、测量数据处理包括哪些？