一．简答题：（每小题10分，本题共40分）
1．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？
2．在计算机控制系统中，采样周期T应取如何选定？
3．以某一控制系统（如：温度控制系统）为例，简述计算机在一个控制周期内应完成
哪些事情？
4．什么是数字滤波器？列出三种数字滤波算法。
二．现已知某炉温变化范围为0～1000℃，采用9位的A／D变换器，试问此时系统对炉温
变化的分辨率为多少？若将变送器的测试起点迁移到500℃，保持同样的炉温变化的分辨率，试问此时可采用几位的A ／D变换器就可以了？（本题共10分）
三．根据主机（编程时CPU可在8051、8086中任选其一）与0809接口电路，回答
问题并编程进行数据采集。（本题共15分）
要求：1. 回答问题:
（1）按图中所示接线时，模拟量通道的测量电压范围是多少？（2分）
（2）当模拟量输入4伏时，对应的数字量为多少？（3分）
2. 编程: 进行第三通道的模拟量数据采集，零通道地址使用符号Address即可，
程序要加注释。（10分）
说明：对于CPU是8051时，0809的EOC接8051的/INT1，低8位地址线均为使用74LS373锁存后的地址线。
四．根据主机（编程时CPU可在8051、8086中任选其一）与0832接口电路，回答问题并编程输出控制量。（本题共15分）
要求：1. 回答问题:
（1）按图中所示接线时，运放输出电压U0的输出范围是多少？（2分）
（2）当数字量为60H时，对应的模拟量U0为多少？（3分）
2. 编程: 输出幅值为
3.5伏的锯齿波，频率不限，地址使用符号Address即可。（10分）
五．某热处理炉温度变化范围为50~2350度，经温度变送器（本题共10分）变换为1~5V电压送至ADC0809，ADC0809的输入范围为0~5V。某时刻采样得到转换结果为5AH，问此时炉内温度是多少度？写出中间过程。
六．若加工第三象限直线oA，起点o（0，0），终点A（-2，-4），试按逐点比较法进行直线插补计算并作出走步轨迹图。（本题共10分）
要求：（1）写出所用的偏差计算定义式及递推式（4分）
（2）列表写出直线插补过程并作出走步轨迹图（6分）
| 课程名称——微机控制技术—— （ A 卷） | 一. 问答题：（每小题5分，本题共30分）
装 1. 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。 | 2. （1）据香农采样定理确定采样周期T 的上限max
w π；（2）据执行机构和被控对象的特
|
性：惯性大的对象，T 取大；（3）从随动性、抗干扰的要求来看：T 应取小一些；（4）
| 要实时完成一个控制周期内的任务，T 不能太小。
钉 3. 应完成：被控物理量的采集A/D 转换、数字滤波、偏差的计算、控制算法计算控制量、 | D/A 刷新输出控制量。
| 4. 数字滤波是通过程序对信号作数字化处理，以减少干扰在信号中的比重。常用的有： | 一阶滞后滤波、限制变化速率滤波、中值滤波等。 | 5.
9(1000)/2 1.95o o ?==；量程缩减了一半，用8位A/D 即可。
| 二. （本题共10分）1. 回答问题:（1）测量电压范围是0~+5伏；（2分） |
（2）4伏对应为255*4/5=204=CCH （2分）
| 2. 编程: （1）//启动三通道IN3开始A/D 转换， 地址Address+3（2分）
线 （2）//延时或中断或查询EOC 上跳沿等待A/D 转换结束（2分） | （3）//读取结果（2分）
具体程序略。
| 三.（本题共10分）1. 回答问题: （1）运放输出电压U0的输出范围是0~-5v ；（2分）
|
（2）60H 时对应-1.88伏（2分）
| 2. 编程: （1）//输出数字量0至0832即0伏，数字量加一（2分）
| （2）//延时后，输出新数字量至0832即伏数下降（2分）
| （3）//判断下限255*3.5/5=178.5=B2H(或B3H)到否？ 具体程序略。 |
是，跳至（1）执行； 否，跳至（2）执行。（2分） 具体程序略。
| 四．（本题共15分） | 方法一. 用d
s
dt
=
作替换，令t = kT ，简记为k ；
()de t dt =()(1)
e k e k T
--，（5分） | 直接得递推式：u(k)=0.5u(k-1)+2.5[e(k)-0.2e(k-1)] （5分）
| Z 变换得：D(z)=(5-z -1)/(2-z -1) )
()
()
5.01()2.01(5
.211z E z U z z =
--=--（5分）
|
方法二. 或用S=(1-z -1)/T 作替换，T=1，D(z)=(5-z -1)/(2-z -1)
|
)
()()
5.01()2.01(5
.211z E z U z z =
--=--（3分）
| 将上式代入原式，反Z 变换得：u(k)=0.5u(k-1)+2.5[e(k)-0.2e(k-1)] （3分） |
用上两式相减后整理得：
|
|
|
DAC0809
1．主要特性
1）8路8位A／D转换器，即分辨率8位。
2）具有转换起停控制端。
3）转换时间为100μs
4）单个＋5V电源供电
5）模拟输入电压范围0～＋5V，不需零点和满刻度校准。
6）工作温度范围为-40～＋85摄氏度
7）低功耗，约15mW。
2．内部结构
ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A／D转换器，内部结构如图13．22所示，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型D／A转换器、逐次逼近，寄存器、三态输出锁存器等其它一些电路组成。因此，ADC0809可处理8路模拟量输入，且有三态输出能力，既可与各种微处理器相连，也可单独工作。输入输出与TTL兼容。
IN0~IN7：8路模拟电压输入端，用与输入被转换的模拟电压。D0~D7： A/D转换后的数据输出端，与单片机的P0口相接。A、B、C：模拟通道地址选择端，A为低位，C 为高位，其通道选择的地址编码见下图：
地址编码被选中的通道
C B A
0 0 0 0 0 1 0 1 0
0 1 1
1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 IN0 IN1 IN
2 IN
3 IN
4 IN
5 IN
6 IN7
)(+R V 、)(-R V ：基准参考电压端，决定了模拟量的量程范围，在本实验中采用0~5V 的量程范围。
CLK ：时钟信号输入端，决定A/D 转换时间，本实验中CLK=500KHz ，转换时间T=128uS ，最大允许值为800KHz 。 ALE ：地址锁存允许信号，高电平有效，当此信号有效时，A 、B 、C 三位地址信号被锁存，译码选通对应模拟通道。 SC ：启动转换信号，正脉冲有效。本实验中与单片机的WR 信号相连，控制启动AD 转换。
EOC ：转换结束信号，高电平有效。表示一次AD 转换已完成，可作为中断触发信号，本实验中采用查询方法检测转换是否结束。 OE ：输出允许信号，高电平有效。本实验中与单片机的RD 相连，当单片机发出此命令时，单片机可以读取数据.
0809的内部结构和时序图： 工作时序图：
由时序图知ADC0809的工作过程如下：
送通道地址，以选择要转换的模拟输入； 锁存通道地址到内部地址锁存器； 启动A/D 变换； 判断转换是否结束； 读转换结果
A/D 转换完成数据的输送
A/D 转换后得到的是数字量的模拟量，这些数据应传诵给单片机进行处理。数据串的关键是如何确定A/D 转换完成。因为只有确定数据转换完成后，才进行传送。为此可采用以下三种方式：
定时传送方式
对于一种A 时子程序。A/D 转换启动后，就调动这个子程序，延迟时间一到，转换肯定已经完成了。接着，就可以进行数据传送/D 转换来说，转换时间作为一项技术指标是已知的和固定的。例如ADC0809转换时间为128us ，相当于6MHZ 的MCS-51单片机共60个机器周期。可根据此设计一个延了。
查询方式
A/D 转换芯片表明有转换完成的状态信号，例如ADC0809的E 端，因此可以通过查询方式用软件测试EOC 的状态，即可知道转换是否完成，若完成，则接着进行数据传送。 中断方式
中断方式 ADC0809与8031的中断方式接口电路只需将0809的EOC 端经过一非门连接到8031的INTl 端即可。采用中断方式可大大节省CPU 的时间，当转换结束时，EOC 发出一个脉冲向单片机提出中断请求，单片机响应中断请求， 由外部中断1的中断服务程序读A ／D 结果，并启动0809的下一次转换，外部中断1采用边沿触发方式。 程序如下：
INITl ： SETB ITl ；外部中断1初始化编程 SETB EA SETB EXl
MOV DPTR ，#7FF8H ；启动0809对IN0通道转换 MOVX @DPTR ，A
MOV DPTR ，#7FF8H ；读取A ／D 结果送缓冲单元30H MOVX A ，@DPTR MOV 30H ，A
MOVX @DPTR ，A ；启动0809对IN0通道下一次转换
RETI
不管使用上述那种方式，一旦确定转换完成，即可通过指令进行数据传送，首先送出口地址，并以RD做选通信号，OE信号即有效，把转换数据送上数据总线，供单片机接受。
ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。
（1）ADC0809的内部逻辑结构
由下图可知，ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。
（2）．ADC0809引脚结构
ADC0809各脚功能如下：
D7-D0：8位数字量输出引脚。
IN0-IN7：8位模拟量输入引脚。
VCC：+5V工作电压。
GND：地。
REF（+）：参考电压正端。
REF（-）：参考电压负端。
START：A/D转换启动信号输入端。
ALE：地址锁存允许信号输入端。
（以上两种信号用于启动A/D转换）.
EOC：转换结束信号输出引脚，开始转换时为低电平，当转换结束时为高电平。
OE：输出允许控制端，用以打开三态数据输出锁存器。
CLK：时钟信号输入端（一般为500KHz）。
A、B、C：地址输入线。
ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是0－5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。
地址输入和控制线：4条
ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将A，B，C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进入转换器进行转换。A，B和C为地址输入线，用于选通IN0－IN7上的一路模拟量输入。通道选择表如下表所示。
C B A选择的通道
000IN0
001IN1
010IN2
011IN3
100IN4
101IN5
110IN6
111IN7
数字量输出及控制线：11条
ST为转换启动信号。当ST上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平。EOC 为转换结束信号。当EOC为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D转换。OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE＝1，输出转换得到的数据；OE＝0，输出数据线呈高阻状态。D7－D0为数字量输出线。
CLK为时钟输入信号线。因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ，
VREF（＋），VREF（－）为参考电压输入。
2．ADC0809应用说明
（1）．ADC0809内部带有输出锁存器，可以与AT89S51单片机直接相连。
（2）．初始化时，使ST和OE信号全为低电平。
（3）．送要转换的哪一通道的地址到A，B，C端口上。
（4）．在ST端给出一个至少有100ns宽的正脉冲信号。
（5）．是否转换完毕，我们根据EOC信号来判断。
（6）．当EOC变为高电平时，这时给OE为高电平，转换的数据就输出给单片机了。
3．实验任务
如下图所示，从ADC0809的通道IN3输入0－5V之间的模拟量，通过ADC0809转换成数字量在数码管上以十进制形成显示出来。ADC0809的VREF接＋5V电压。
4．ADC0809应用电路原理图
6．程序设计内容
（1）．进行A/D转换时，采用查询EOC的标志信号来检测A/D转换是否完毕，若完毕则把数据通过P0端口读入，经过数据处理之后在数码管上显示。
（2）．进行A/D转换之前，要启动转换的方法：
ABC＝110选择第三通道
ST＝0，ST＝1，ST＝0产生启动转换的正脉冲信号.
7．C语言源程序
#include
unsigned char code dispbitcode[]={ 0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,
0xef,0xdf,0xbf,0x7f};
unsigned char code dispcode[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,
0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00};
unsigned char dispbuf[8]={10,10,10,10,10,0,0,0};
unsigned char dispcount;
sbit ST=P3^0;
sbit OE=P3^1;
sbit EOC=P3^2;
unsigned char channel=0xbc;//IN3 unsigned char getdata;
void main(void)
{
TMOD=0x01;
TH0=(65536-4000)/256;
TL0=(65536-4000)%256;
TR0=1;
ET0=1;
EA=1;
P3=channel;
while(1)
{
ST=0;
ST=1;
ST=0;
while(EOC==0);
OE=1;
getdata=P0;
OE=0;
dispbuf[2]=getdata/100; getdata=getdata%10;
dispbuf[1]=getdata/10;
dispbuf[0]=getdata%10;
}
}
void t0(void) interrupt 1 using 0 {
TH0=(65536-4000)/256;
TL0=(65536-4000)%256;
P1=dispcode[dispbuf[dispcount]]; P2=dispbitcode[dispcount]; dispcount++;
if(dispcount==8) {
dispcount=0; }