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微机控制技术第二章

第二章: 过程输入通道与接口

输入输出接口技术——研究微处理器和外部设备之间信息交换的技术。

外界的各种数据和信息通过输入设备送到微处理器，而微处理器将计算结果或控制信号输出外部设备，以便显示、打印或实现各种控制。

外部设备品种很多，有机械式的、机电式的或电子式的等，其原理也多种多样，各不相同。它们在与微机系统交换信息时，往往存在着速度不匹配、数据类型不一样等问题，为了解决这些问题，必须设计一套介于主机和外部设备之间的控制逻辑部件，这就是所谓输入输出接口或简称接口。

I／O通道（过程通道）：是计算机和控制对象之间信息传送和变换的连接通道。一、接口、通道及其功能

(一)I／O接口电路

I／O接口电路也简称接口电路。它是主机和外围设备之间交换信息的连接部件(电路)。或是主机和外围设备之间的信息交换的桥梁。

(二)I／O通道

I／O通道(过程通道):是计算机和控制对象之间信息传送和变换的连接通道。

给计算机提供被控对象的各种物理参数的通道称为信号的输入通路。

传输计算机控制命令作用于被控对象的通道称为信号的输出通路。

反映(或作用于)生产过程工况的信号既有模拟量，也有数字量(或开关量),可是计算机识别数字信号。所以输入和输出通路的主要功能就是实现模拟量与数字量之间的信号变换。

本章学习目的:解决微型计算机和外部的连接问题，使计算机和外部构成一个整体，能正确、可靠、高效率的交换信息，这是设计一个微机控制系统必须解决的基本问题。

二、I／O信号的种类

外部设备与CPU之间交换信息，如图2—1所示，通常有

三类信息。

(1)数据信息

图2—1在微型机中，数据通常为8位或16位，它可以分为以下三

种：

1)数字量: 由键盘、光电输入机、卡片机等读入的信息一般是以二进制形式表示的数或以ASCII码表示的数或字符。

2)模拟量: 当微处理器用于实时控制时，大量的现场信息经过传感器把非电量转换成的电量以及执行机构所能接受的控制量。

3)开关量: 这些变量只有开和关两个状态，通常用一位二进制数来表示。 (2)状态信息：状态信息也称握手信息、应答信息，它是反应外部设备的状态的。 (3)控制信息：用来控制I ／O 装置的启动或停止等

信息，它是由CPU 发送给外部设备的。

CPU 与外部设备之间的信息传送是通过I ／O 接口电路来完成的，微处理机与外部设备的联系，如图2—2所示。为保证信息的正确传送，I ／O 接口往往开辟三个不同的端口来传送数据信息、状态信息和控制信息。

三、计算机和外部的通信方式 ?

（一）并行通信

并行通信：把一个字符的各数位用几条线同时进行传输，传输速度快，信息率高。（二）串行通信

串行通信：数据按位进行传送的。串行通信又分为全双工方式和半双工方式、同步方式和异步方式。

1．全双工方式

全双工通信方式：指数据信息能沿相反两个方向传送。

特点：信息传输效率较高。 2．半双工方式

半双工通信方式：指数据信息可沿数据传输线的两个方向传送，但同一时刻只能沿一个方向传送。

特点：信息传输效率低些，但可省一根传输线。

3．同步通信

同步通信方式：在一组字符（信息帧）前后加同步字符(如SYN 字符)，它们标志着

并行通信

串行通信（全双工、半双工）

图2—2

一组数据块的开始，这样接收装置一接收到SYN字符，就知道已发送了数据块而开始接收数据，直到接收后同步字符，一帧数据宣告结束。然后，接收装置又开始寻找新的SYN 控制字符。

特点：开销小，效率高，可获得较高的数据率。但如果数据中有一位错，就必须重新传输整块数据，且控制比较复杂。

4．异步通信（起止方式）

异步通信方式：要传送的字符代码前加一

起始位，以示该字符代码开始，在字符代码后

面加一停止位，以示该字符代码结束。

这是一种在计算机通信网络中常用的也

是最简单的传输方式。

特点：开销大，效率低，速度慢。但如果有错，只需重发一个字符，且控制简单。

由于这种方式的字符发送是相互独立的故称为异步方式。

四、输人／输出的控制方式

在微机系统中，可采用的输入／输出控制方式一般有3种：程序控制方式、中断控制方式、直接存储器存取方式(DMA方式)。

（一）．程序控制方式

程序控制方式又分为无条件传送方式和查询传送方式（条件传送方式）。

（1）无条件传送方式

当外设已准备就绪，那就不必查询外设的状态而进行信息传输，这就称为无条件传送。

这种信息传送方式只适用于简单的外设，如开关和数码段显示器等。

如图所示，直接使用三态缓冲器与数据总线相连。

（2）查询传送方式（条件传送方式）

CPU通过执行程序不断读取并测试外设状态，如果输入外设处于已准备好状态或输出外设为空闲状态时，则CPU执行传送信息指令。

查询传送方式的接口电路应包括：传送数据端口及传送状态端口。

图1

图1为查询式输入的接口电路。

图2为查询式输出接口电路。

图2

（二）．中断控制I/O方式

(一)中断控制I／O时应解决的问题

中断控制方式：当外围设备需要请求服务时，向CPU发出中断请求，CPU响应外围设备中断，停止执行当前程序，转去执行一个外围设备的服务程序。中断处理完毕，CPU 又返回来执行原来的程序。

外部中断：通过I／O接口硬件向CPU发出中断请求信号，从而引起一个中断处理过程。

多重中断处理时必须解决以下四个问题。

一、保存现场和恢复现场

在中断服务程序开始设置保存现场、中断返回前恢复现场。

二、正确判断中断源

要能正确地找到申请中断的外围设备的中断服务程序入口地址，且能跳转到这个入口。

三、实时响应

对于每个外围设备的中断请求，CPU都能接受到并在最短响应时间内给予服务。

四、按优先权顺序处理

优先权顺序：多个外围设备同时提出中断请求时，应能按轻重缓急设定中断顺序，逐个进行处理。

(二)中断优先级

中断优先级的设定办法常采用：软件查询方式，雏菊链法，专用硬件方式。

1．软件查询方式

如图所示，接口硬件电路包括三部分：中断寄存器、中断申请电路和并行I／O接口。

2．雏菊链法

雏菊链法：在每个外围设备的接口上连接一个雏菊链（逻辑电路），这个雏菊链是中断回答信号的控制通路。

如图是雏菊链的线路图。

越靠近CPU的接口，优先级越高。

3．专用硬件方式

如：采用可编程中断控制器8259A。

（三）、DMA控制方式

DMA控制方式：一种成块传送

数据的方式。

当某一外设需要输入/输出一批

数据时，向DMA控制器发出请求，DMA

控制器接收到这一请求后，向CPU发

出总线请求，若CPU响应DMA的请求

把总线使用权赋给DMA控制器，数据

不通过CPU，可直接在DMA控制器操

纵下进行。

通常采用的是可编程DMA控制器8237A。

8237A的数据传送速率高达1.6M字节/s；8257A的数据传送速率可达1．25M字节/s。

§2.1输入通道的结构与信号转换

按信息传递的方向来分，过程通道可分为输入过程通道和输出过程通道；按所传递和交换的信息来分，过程通道又可分为数字量过程通道和模拟量过程通道。

数字量过程通道需处理的信息包括开关量、脉冲量和数码。其中开关量是指一位的状态信号：如阀门的闭合与开启、电机的起与停、触点的接通与断开、指示灯的亮与关等；脉冲量是指许多数字式传感器将被测物理量值转换为脉冲信号，如转速、位移、流量的数字传感器产生的数字脉冲信号；数码是指成组的二进制码，如用于设定系统参数的拨码开关等。它们的共同特征是幅值离散，可以用一位或多位二进制码表示。

2.1.1数字量输入通道

数字量输入通道（ DI 通道）的任务--是把生产过程中的数字信号转换成计算机易于接受的形式。

信号调理电路--虽然都是数字信号，不需进行A/D 转换，但对通道中可能引入的各种干扰必须采取相应的技术措施，即在外部信号与单片机之间要设置输入信号

调理电路。

1. 数字量输入通道的结构

典型的数字量输入通道结构如图2.1所示。

图2.1 开关量输入通道的典型结构示意图

2. 数字量输入通道的信号调理

数字量输入通道的基本功能就是接收外部装置或生产过程的状态信号。这些状态信号的形式可能是电压、电流、开关的触点，因此容易引起瞬时高压、过电压、接触抖动等现象。为了将外部开关量信号输入到计算机，必须将现场输入的状态信号经转换、保护、滤波、隔离等措施转换成计算机能够接收的逻辑信号，完成这些功能的电路称为信号调理电路。

凡在电路中起到通、断作用的各种按钮、触点、开关，其端子引出均统称为开关信号。在开关输入电路中，主要是考虑信号调理技术，如电平转换，RC滤波，过电压保护，反电压保护，光电隔离等。

（1）电平转换是用电阻分压法把现场的电流信号转换为电压信号。

（2）RC滤波是用 RC 滤波器滤出高频干扰。

（3）过电压保护是用稳压管和限流电阻作过电压保护；用稳压管或压敏电阻把瞬态尖峰电压箝位在安全电平上。

（4）反电压保护是串联一个二极管防止反极性电压输入。

（5）光电隔离用光耦隔离器实现计算机与外部的完全电隔离。

典型的开关量输入信号调理电路如图所示。点划线右边是由开关S 与电源组成的外部电路，（a）是直流输入电路，（b）是交流输入电路。交流输入电路比直流输入电路多一个降压电容和整流桥块，可把高压交流(如380VAC)变换为低压直流(如5VDC)。开关 S 的状态经 RC 滤波、稳压管 D1 箝位保护、电阻 R2 限流、二极管 D2 防止反极性电压输入以及光耦隔离等措施处理后送至输入缓冲器，主机通过执行输入指令便可读取开关 S 的状态。比如,当开关 S 闭合时，输入回路有电流流过，光耦中的发光管发光，光敏管导通，数据线上为低电平，即输入信号为“0”对应外电路开关 S 的闭合；反之，开关 S 断开，光耦中的发光管无电流流过，光敏管截止，数据线上为高电平，即输入信号为“1”对应外电路开关 S 的断开。

3．防干扰输入隔离电路

（1）消除机械抖动影响

操作按钮、继电器触点、行程开关等机械装置在接通或断开时均要产生机械抖动，体现在计算机的输入上就是输入信号在变化瞬间在0和1之间多次振荡，对其如不进行适当处理就会导致计算机的误动作。图2.2所示为消除由于接点的机械抖动而产生的振荡信号，并转换成TTL电平信号与计算机相连。图2.5(a)所示为一种简单的采用积分电路消除开关抖动的方法。图2.2(b)所示为R-S触发器消除开关两次反跳抖动的方法。

图2.2 机械消抖电路图

(2)隔离处理

在工业现场获取的开关量或数字量的信号电平往往高于计算机系统的逻辑电平，即使输入数字量电压本身不高，也可能从现场引入意外的高压信号，因此必须采取电隔离措施，以保障系统安全。光电耦合器就是一种常用且非常有效的电隔离手段，由于它价格低廉，可靠性好，被广泛地应用于现场输入设备与计算机系统之间的隔离保护。

光电耦合器由封装在一个管壳内的发光二极管和光敏三极管组成，如图2.3所示。此外，利用光电耦合器还可以起到电平转换的作用，如图2.4所示。

图2.3 光电耦合器电路图

图2.4 适于非TTL电路输入的隔离电路图

下面以控制系统中常用的数字信号的隔离方法为例说明光电耦合隔离电路。典型的光电耦合隔离电路有数字量同相传递与数字量反相传递两种，如图 4-3 所示。

数字量同相传递如图4-3（a）所示，光耦的输入正端接正电源，输入负端接到与数据总线相连的数据缓冲器上，光耦的集电极 c 端通过电阻接另一个正电源，发射极 e 端直接接地，光耦输出端即从集电极 c端引出。当数据线为低电平“0”时，发光管导通且发光，使得光敏管导通，输出 c 端接地而获得低电平“0”；当数据线为高电平“1”时，发光管截止不发光，则光敏管也截止使输出 c 端从电源处获得高电平“1”。如此，完成了数字信号的同相传递。

数字量反相传递如图（b）所示，与（a）不同的是光耦的集电极 c 端直接接另一个正电源，而发射极 e 端通过电阻接地，则光耦输出端从发射极 e 端引出。从而完成了数字信号的反相传递。

2.1.2模拟量输入通道

任务：完成模拟量的采集并转换成数字量送入计算机。

一、A I通道的一般结构

常用的模拟量输入通道的结构形式如图。

主要组成：

信号处理装置、采样单元、采样保持器、数据放大器、A／D转换器、控制电路。

分别介绍各部分的功能、组成、原理及电路。

1、信号处理装置

组成：标度变

换器、滤波电路、

线性化处理及电

参量转换电路等。

☆标度变

换器：

作用：把经由各种传感器所得到的不同种类和不同电平的被测模拟信号变换成统一的标准信号。如(0～10mA或4～20mA)或(0~±5V)信号。

标度变换器一般包含在变送器中，通常是电阻网络或电桥。

☆滤波电路：

作用：滤掉或消除干扰信号，保留或增强有用信号。

方法：采用有源滤波器或无源滤波器，

☆线性化处理：有些电信号转换后与被测参量呈现非线性。所以必须对信号进行线性化处理，使它接近线性化。

方法：在硬件上可采用加负反馈放大器或采用线性化处理电路。

在软件上可采用分段线性化数字处理的办法来解决。

☆电参量转换电路：电信号之间的转换。

2、采样单元

作用：把各路模拟量分时接到A／D转换器进行转换，实现了CPU对各路模拟量分时采样。

组成：采样单元一般由开关矩阵及逻辑控制电路组成。

逻辑控制电路——在软件或通道控制电路的控制下，以一定速度，按顺序输入被测模拟信号。

开关矩阵——模拟开关的组合。

模拟开关分为两类：机械式触点或开关

晶体管开关、场效应管开关和光电耦合开关

3、采样保持

作用：对变化的模拟信号快速采样，并在转换

过程中保持模拟信号。

采样保持电路：由输入缓冲放大器A1、模拟

开关AS、模拟信号存储电容C H和输出缓冲放大器

A2组成，如图。

两个工作状态：采样状态，保持状态。

4、数据放大器

作用：把传感器的信号从毫伏电平按比例放大到典型的A／D转换器输入电平。

仪表放大器特点：共模抑制能力强，输入阻抗高，漂移低，增益可调。

5、A／D转换器

A／D转换器——把通道输入的模拟量转换成数字量，通过I/O接口电路送入CPU。

二、AI通道的信号转换

由测量装置所测得的模拟信号，经A／D转换器进行编码，变成计算机内通用的数字信号。

1．采样过程

采样过程：用采样开关将模拟信号按一定时间间隔抽样成离散模拟信号的过程。如图：

f(t) K f*(t)

采样信号f*(t)：时间上离散，幅值上连续的脉冲信号称为离散模拟信号。 T ——采样周期；

K ——采样开关或采样器； τ——采样宽度。

香农(Shannon)定理：如果随时间变化的模拟信号的最高频率为ωmax ，只要按照采样频率ωS ≥2ωmax 进行采样，那么取出的样品系列(f 1*(t)，f 2*(t)，…)就足以代表(或恢复)f(t)。

2．量化过程

量化过程：用一组数码(如二进制码)来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换成数字

信号。

量化单位q ：量化后二进制数的最低位所对应的模拟量的值。设f max 和f min 转换信号的最大值和最小值，则量化单位为

f f q 2

min

max -=

式中 i ——转换后二进制数的位数。

2.1.3 AI 的常用器件 1.多路开关（n 选1操作）

理想的多路开关其开路电阻为无穷大，其接通时的导通电阻为零。常用的多路开关有CD4051(或MC14051)，AD7501，LF13508等。CD4501有较宽的数字和模拟信号电平，数字信号为3～15V ，模拟信号峰峰值为15VP-P ；当VDD-VEE=15V ，输入幅值为15VP-P 时，其导通电阻为80Ω；当VDD-VEE=10V 时，其断开时的漏电流为±10PA ；静态功耗为1μW 。

由此可见，这种集成多路开关不是理想的开关。它在接通时的导通电阻并不是足够小，而且其阻值随所使用的电源电压不同而变化。为了减小多路开关导通电阻对信号传输精度的影响，就要求后面的负载阻抗足够大。

CD4051为16脚、双列直插封

装芯片，原理及引脚如图。

组成：逻辑电平转换、二进制

译码器及8个开关电路。

主要特性：直流供电电源为

VDD＝+5V～+15V，

数字信号电位变化范围为3～

15V

输入电压U IN＝0～V DD，

模拟信号峰峰值15V

当VEE接负电源时，正负模拟

电压均可通过。接通电阻小，一般小于80Ω，断开电阻高，在V DD～V EE＝10V时，通过泄漏电流为±10nA。

应用：

如图16个通路差动输入CD4501的连接方法。

2.采样保持器

A/D转换器完成一次A/D转换总需要一定的时间。在进行A/D转换时间内，希望输入

信号不再变化，以免造成转换误差。这样，就需要在A/D转换器之前加入采样保持器。如果输入信号变化很慢，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。

采样保持器S/H(Sample and Hold)的结构原理如图2.12所示。采样保持器的输入输出特性如图2.13所示。

图2.12 采样保持器的原理结构图

图2.13 采样保持器的输入输出特性示意图

目前，大多数集成采样保持器都不包含保持电容CH，所以使用时常常是外接CH。由上述原理可知，CH的质量关系到采样保持器的精度。这就要求选用低介质损耗、漏电小的电容器，如聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯电容，其容量大小与采样频率成反比，一般在几百pF到0.01μF之间。常用的集成采样保持器有LF198/298/398，AD582等。

采样保持电路的集成电路芯片——LFl98的原理图和典型应用如图。

LFl98的主要特性：

供电电源：±5V～±18V；

信号获取时间<10／as；

可以和TTL、PMOS、CMOS逻辑输入兼容；

典型保持电容1000pF、0.01μF。

选择时注意

－孔径时间t A/D：完成一次A/D转换需要的时间。

－捕捉时间：Vo达到指定跟踪误差范围内所需的时间。采样周期>捕捉时间。

－保持时间：模拟开关断开的时间，取决于采样速度

－输出电压变化率：dV o/dt

3. 电流/电压（I/V ）转换

（1）．无源I/V 变换

无源I/V 变换电路是利用无源器件—电阻来实现，加上RC 滤波和二极管限幅等保护，如图3-2（a ）所示，其中R2为精密电阻。对于0- 10 mA 输入信号，可取R1=100Ω，R2=500Ω，这样当输入电流在0 -10 mA 量程变化时，输出的电压就为0 -5 V 范围；而对于4 -20 mA 输入信号，可取R1=100Ω，R2=250Ω，这样当输入电流为4 -20 mA 时，输出的电压为1 - 5 V 。

（2）有源I/V 转换

A 2

R 1

R V

(b) 有源I/V变换电路图 2-2 电流/电压变换电路+

R 5

R 4

R I

有源I/V 变换是利用有源器件——运算放大器和电阻电容组成，如图3-2（b ）所示。利用同相放大电路，把电阻R1上的输入电压变成标准输出电压。该同相放大电路的放大倍数为

G=V/IR1=1+R4/R3

若取R1=200Ω，R3=100k Ω，R4=150k Ω，则输入电流 I 的0 ~ 10 mA 就对应电压输

出V 的0 ~ 5 V ；若取R1=200Ω，R3=100k Ω，R4=25k Ω，则4 ~ 20 mA 的输入电流对应于1 ~ 5 V 的电压输出。

§2.2 模拟量输入通道中常用放大器

2.2.1测量放大器

在实际工程中,来自生产现场的传感器信号往往带有较大的共模干扰，而单个运放电路的差动输入端难以起到很好的抑制作用。因此，A/D 通道中的前置放大器常采用由一组运放构成的测量放大器，也称仪表放大器，如图3-6(a)所示。

经典的测量放大器是由三个运放组成的对称结构，测量放大器的差动输入端V IN +和

V IN -分别是两个运放A1、A2的同相输入端，输入阻抗很高，而且完全对称地直接与被测

信号相连，因而有着极强的抑制共模干扰能力。

图中RG是外接电阻，专用来调整放大器增益的。因此，放大器的增益G与这个外接电阻RG有着密切的关系。增益公式为

目前这种测量放大器的集成电路芯片有多种，如AD521/522、INA102等。

应用电路：P24-图2.2.3，

调节方法：

（1）V1=V2=0

(2)调增益到需要值，Rg

（3）调零点，Rp1

2.2.2 可编程放大器

在A/D转换通道中，多路被测信号常常共用一个测量放大器，而各路的输入信号大小往往不同，但都要放大到A/D转换器的同一量程范围。因此，对应于各路不同大小的输入信号，测量放大器的增益也应不同。具有这种性能的放大器称为可变增益放大器或可编程放大器，如图所示。

把图中的外接电阻RG换

成一组精密的电阻网络，

每个电阻支路上有一个

开关，通过支路开关依次

通断就可改变放大器的

增益，根据开关支路上的

电阻值与增益公式，就可

算得支路开关自上而下

闭合时的放大器增益分

别为2、4、8、16、32、64、128、256倍。显然，这一组开关如果用多路模拟开关(类似CD4051)就可方便地进行增益可变的计算机数字程序控制。此类集成电路芯片有AD612/614等。

2.2.3隔离放大器

分为变压器耦合和光耦合隔离放大器.

P26 图

同相输入方式：

增益最高可达2万倍，直流漂移低于0.1 s/℃，直流共模抑制比为160dB，采用带屏蔽层的双绞线，可抑制串模干扰，可为共模电压提供共模电流通路。

I／O接口和通道还应采取下述几种措施：

?尽量缩短信号线的长度。

?不用的输入端子不能悬空，必须通过负载电阻接到电源线上。

?为防止电磁感应，信号线应采用屏蔽线

2.3 A/D转换器与单片机接口电路

2.3.1 8位转换器ADC0809与MCS-51单片机接口电路

作用：将模拟量转换成数字量。

常用A／D转换器有：计数器式、双积分式和逐次逼近式。

一、A／D转换器原理

1、计数器式A／D转换器

原理框图如图。

组成：计数器、D／A转换器及比较器

工作过程：

特点：结构简单，价格便宜，但转换速度比较

慢。

2、逐次逼近式A／D转换器

原理框图如图。

组成：逐次逼近寄存器SAR、D／A转换器、

比较器、时序（时钟）及置数选择逻辑。

工作过程：（略）

SAR 中设定位

如果Ui ≥UO ，应予保留；如果Ui

例：四位A ／D 转换器，输入模拟电压U i =0.65V 。量化单位

转换过程如图：

3、双积分式A/D 转换器

方法：测量模拟输入电压向电容充电的固定时

间及在已知标准电压下放电所需的时间。

双积分式A ／D 转换器组成框图。工作过程：

优点：消除干扰和电源噪声的能力强，精度高；缺点：转换速度慢。

适用场合：在信号变化缓慢，模拟量输入速率要求较低，转换精度要求较高，且现场干扰较严重的情况下使用。

二、A ／D 转换器的主要技术参数 l ．分辨率

分辨率越高，转换时对输入模拟信号变化的反应就越灵敏。分辩率：指能使转换后数字量变化1的最小模拟输入量。 n 位二进制数最低位具有的权值就是它的分辨率。 2．量程

量程是指所能转换的电压范围。如5V 、10V 等。 3．转换精度

转换精度是指转换后所得结果相对于实际值的准确度。有绝对精度和相对精度。绝对精度常用数字量的位数表示。

q 0625.016

1214===

相对精度用相对于满量程的百分比表示。

如8位A／D转换器，满量程为10V。

绝对精度为1/2×10/28=±19.5mV，

相对精度为l／28×100％≈0.39％。

4．转换时间

转换时间：指启动A／D到转换结束所需的时间。

5．工作温度范围

由于温度会对运算放大器和电阻网络产生影响，在一定温度范围内才能保证额定精度指标。较好的转换器件工作温度为-40～85℃，差的只有0～70℃。

三、常用A／D转换器

（一）、8位A／D转换器ADC809

ADC0809采用逐次逼近方式，8通路8位A／D转换芯片，采用CMOS工艺，双列直插式封装器件。

主要特点：分辨率8位；转换时间100 s；温度范围-40～+85℃；可使用单一的+5V 电源；可直接与CPU连接；输出带锁存器；逻辑电平与TTL兼容。

1．电路组成及引脚功能

组成：ADC0809有28条引脚。

原理框图如图。

2．引脚功能

IN0～IN7：8路模拟量输入端。允许8路模拟量分时输入，共用一个A/D转换器。

ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。上升沿时锁存3位通道选择信号。

A、B、C：3位地址线即模拟量通道选择线。ALE为高电平时，地址译码与对应

通道选择见表3-2 。

START：启动A/D转换信号，输入，高电平有效。上升沿时将转换器内部清零，下降沿时启动A/D转换。

EOC：转换结束信号，输出，高电平有效。

OE：输出允许信号，输入，高电平有效。该信号用来打开三态输出缓冲器，将A/D转换得到的8位数字量送到数据总线上。

D0～D7：8位数字量输出。D0为最低位，D7为最高位。由于有三态输出锁存，可与主机数据总线直接相连。

CLOCK：外部时钟脉冲输入端。当脉冲频率为640kHz时，A/D转换时间为100μs。

VR+，VR-：基准电压源正、负端。取决于被转换的模拟电压范围，通常VR+ = +5V DC，VR- = 0V DC。

Vcc：工作电源，+5VDC。

GND：电源地。

3．工作原理

首先ALE的上升沿将地址代码锁存、译码后选通模拟开关中的某一路，使该路模拟量进入到A/D转换器中。同时START 的上升沿将转换器内部清零，下降沿起动A/D转换，即在时钟的作用下，逐位逼近过程开始，转换结束信号EOC即变为低电平。当转换结束后，EOC恢复高电平，此时，如果对输出允许OE输入一高电平命令，则可读出数据。

4．A/D转换器接口

可采用两种方式：直接连接和用8155连接

（1）通道确定

被选通道和地址的关系

所以IN0通道的地址为7FF8H。启动A/D转换的过程如下：

选中通道号。

启动A/D，即执行一条“MOVX @DPTR，A”时，产生信号，使ALE，START 有效。

锁存通道号并启动A/D转换。

等待A/D转换结束：EOC 端发出一正脉冲，申请中断，表示A/D结束。

读A/D转换数据：在中断服务程序中，执行“ＭＯＶXＡ，＠DPTR”指令产生信号，使OE有效打开三态门，8位数据便读入到CPU中。

（2）工作方式的选择

ADC0809与8051连接可采用查询方式，也可采用中断方式，

查询：EOC---P1.0,用JNB P1.0,HERE指令查询。

中断：EOC---非门-----INT0,转换结束EOC=1, INT0=0进入中断服务。

（3）ADC0809控制信号产生

P2.7、WR-→ALE、START; 指令：MOVX @DPTR,A

P2.7、RD-→ALE、START; 指令：MOVX A,@DPTR

5. ADC0809芯片转换程序

举例

例9.1：以图9.22所示为例，将IN0~IN7通道的模拟量各采样一次，结果放入30H~37H单元中，下面分别用查询和中断二种方式实现。

计算机控制技术复习大作业及答案

2014年上学期《计算机控制技术》复习大作业及参考答案========================================================== 一、选择题（共20题） 1.由于计算机只能接收数字量，所以在模拟量输入时需经（ A ）转换。 A．A/D转换器B．双向可控硅 C．D/A转换器D．光电隔离器 2.若系统欲将一个D/A转换器输出的模拟量参数分配至几个执行机构，需要接入（ D ）器件完成控制量的切换工作。 A．锁存器锁存B．多路开关 C．A/D转换器转换D．反多路开关 3.某控制系统中，希望快速采样，保持器的保持电容CH应取值（ A ）。 A．比较小B．比较大C．取零值D．取负值 4. 在LED显示系统中，若采用共阳极显示器，则将段选模型送至（ B ）。 A．阳极B．阴极 C．阴极或阳极D．先送阴极再送阳极 5. 电机控制意味着对其转向和转速的控制，微型机控制系统的作法是通过（B ）实现的。 A．改变定子的通电方向和通电占空比 B．改变转子的通电方向和通电占空比 C．改变定子的通电电压幅值 D．改变转子的通电电压幅值 6.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植并提供给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 7. 键盘锁定技术可以通过（C）实现。 A．设置标志位 B．控制键值锁存器的选通信号 C．A和B都行 D．定时读键值 8. RS-232-C串行总线电气特性规定逻辑“1”的电平是（C）。 A．0．3 伏以下B．0．7伏以上 C．-3伏以下D．+3伏以上 9. 在工业过程控制系统中采集的数据常搀杂有干扰信号，（D）提高信/躁比。 A．只能通过模拟滤波电路 B.只能通过数字滤波程序 C.可以通过数字滤波程序/模拟滤波电路 D.可以通过数字滤波程序和模拟滤波电路 10．步进电机常被用于准确定位系统，在下列说法中错误的是（B ）。 A．步进电机可以直接接受数字量 B．步进电机可以直接接受模拟量 C．步进电机可实现转角和直线定位 D．步进电机可实现顺时针、逆时针转动

微机控制技术试题

一、单项选择题（从下列各题四个备选答案中选出一个正确答案，并将其代号写在相应位置处。答案错选或未选者，该题不得分。每小题2分，共30分。） 1、以下几项不属于微机控制系统硬件的是（）。 A、计算机 B、过程输入通道及接口 C、过程输出通道及接口 D、程序设计系统 2、DCS是指（）。 A、集散型控制系统 B、直接数字控制系统 C、监督计算机控制系统 D、现场总线控制系统 3、以下几项不属于微机控制系统发展方向的是（）。 A、集成化 B、单一化 C、小型化 D、智能化 4、模拟信号到采样信号的转换过程称为（）。 A、采样过程 B、量化过程 C、滤波过程 D、隔离过程 5、电路接到采样信号后，输出电压V o达到指定跟踪误差范围内所需的时间称为（）。 A、孔径时间 B、保持时间 C、捕捉时间 D、采样时间 6、下列几项不属于ADC0809的主要性能的是（）。 A、工作频率为500HZ B、分辨率为12位二进制数 C、模拟输入电压范围是0V—5V D、允许输入8路模拟电压 7、下列8155的引脚中，（）为8155片内I/O和RAM选择线。 A、ALE B、RESET C、CE D、IO/M 8、（）是一种把电脉冲信号转换成相应的直线位移或角位移的执行元件。

A、伺服电机 B、固态继电器 C、步进电机 D、变频器 9、由于计算机只能接收数字量，所以在模拟量输入时需经（）转换。 A、A/D转换器 B、双向可控硅 C、D/A转换器 D、光电隔离器 10、下列不属于人机接口设备的是（）。 A、光盘 B、键盘 C、LED显示器 D、打印机 11、下列不属于数字PID控制器参数整定任务所确定内容的是（）。 A、Kp B、Ti C、Td D、Tm 12、下列不属于抑制干扰的措施是（）。 A、接地 B、屏蔽 C、断电 D、隔离 13、下列不属于共模干扰的抑制方法的是（）。 A、变压器隔离 B、滤波 C、浮地屏蔽 D、光电隔离 14、在计算机控制系统中，为了避免控制动作过于频繁，消除由于频繁动作所引起的系统振荡和设备磨损，对于一些精度要求不太高的场合，可以采用（）。 A、带死区的PID控制 B、常规PID控制 C、积分分离的 PID控制 D、微分分离的PID控制 15、对于失控的CPU，最简单的处理方法是（）。 A、设置软件陷阱 B、掉电保护 C、睡眠 D、人工复位二、填空题（每空1分，共30分。） 1、模拟量输入通道中常用的放大器有、和三种放大器。 2、采样保持器有和两种工作模式。 3、根据不同的用途，交流伺服电机可以采用以下三种控制方法____________ 、____________ 和。 4、所谓PID控制是指____________ 、____________ 和控制。

计算机控制技术及应用论文

浅谈计算机控制技术及应用摘要：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。近年来，计算机技术、自动控制技术、检测与传感器技术、CRT显示技术、通信与网络技术和微电子技术的高速发展，给计算机控制技术带来了巨大的发展。然而，设计一个性能好的计算机控制系统是非常重要的。计算机控制系统主要由硬件和软件两大部分组成，一个完整的控制系统还需要考虑系统的抗干扰性能，系统的抗干扰性能力是关系到整个系统可靠运行的关键。关键词：计算机控制技术、系统、应用 Chat computer control technology and its application Abstract：With the development of science and technology, more and more people use computers to achieve control. In recent years, computer technology, automation technology, detection and sensor technology, CRT display technology, communications and network technology and the rapid development of microelectronic technology, a computer control technology has brought great development. However, the design of a computer control system for good performance is very important. Computer control system is mainly composed of two major components of hardware and software, a complete control system also need to consider the anti-interference performance of the system, the system is related to the anti-jamming capabilities and reliable operation of the system key. Key words：computer control technology、system、apply 正文：一、计算机控制技术的概述 1、计算机控制的概念（1）开环控制系统若系统的输出量对系统的控制作用没有影响，则称该系统为开环控制系统。在开环控制系统中，既不需要对系统的输出量进行测量，也不需要将它反馈到输入端与输入量进行比较。（2）闭环控制系统凡是系统的输出信号对控制作用能有直接影响的系统都叫作闭环控制系统，即闭环系统是一个反馈系统。闭环控制系统中系统的稳定性是一个重要问题。

微机控制技术实验报告

《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：

微机控制技术试题.doc

一、单项选择题（从下列各题四个备选答案中选出一个正确答案，并将其代号写在相应位置处。答案错选或未选者，该题不得分。每小题2分，共30分。）以下几项不属于微机控制系统硬件的是（计算机 B 、过程输出通道及接口 D 、 DCS 是指（）。集散型控制系统监督计算机控制系统 1、 A 、 C 、 2 、 A 、 C 、 3、 A 、 C 、 4、 A 、 C B 、 D 过程输入通道及接口程序设计系统直接数字控制系统现场总线控制系统以下几项不属于微机控制系统发展方向的是（）。集成化 B 、小型化 D 、模拟信号到采样信号的转换过程称为（采样过程 B 、滤波过程 D 、单一化智能化）o 量化过程隔离过程电路接到采样信号后，输出电压Vo 达到指定跟踪误差范围）。孔径时间 B 、保持时间捕捉时间 D 、采样时间下列几项不属于ADC0809 的主要性能的是（）。工作频率为500HZ B 、分辨率为12位二进制数模拟输入电压范围是0V —5V D 、允许输入8路模拟电压下列8155的引脚中，（）为8155片 B 、RESET CE D 、IO/M （）是一种把电脉冲信号转换成相应的直线位移或角位移的执行元件。第1页共6页 A 、伺服电机 B 、固态继电器 C 、步进电机 D 、变频器 9、由于计算机只能接收数字量，所以在模拟量输入时需经（）转换。 A 、A/D 转换器 B 、双向可控硅 C 、D/A 转换器 D 、光电隔离器 10、下列不属于人机接口设备的是（）o A 、光盘 B 、键盘 C 、LE D 显示器 D 、打印机 11、下列不属于数字PID 控制器参数整定任务所确定）。 A 、Kp B 、Ti

微机计算机控制技术课后于海生第2版习题详解答案

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。 6.操作指导、DDC和SCC系统工作原理如何？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，属于开环控制结构。计算机根据数学模型、控制算法对检测到的生产过程参数进行处理，计算出各控制量应有的较合适或最优的数值，供操作员参考，这时计算机就起到了操作指导的作用。其原理框图如图1.2所示。 (2)直接数字控制系统(DDC系统)：DDC系统就是通过检测元件对一个或多个被控参数进行巡回检测，经输入通道送给微机，微机将检测结果与设定值进行比较，再进行控制运算，然后通过输出通道控制执行机构，使系统的被控参数达到预定的要求。DDC系统是闭环系统，是微机在工业生产过程中最普遍的一种应用形式。 (3)计算机监督控制系统(SCC系统)：SCC系统比DDC系统更接近生产变化的实际情况，因为在DDC系统中计算机只是代替模拟调节器进行控制，系统不能运行在最佳状态，而SCC系统不仅可以进行给定值控制，并且还可以进行顺序控制、最优控制以及自适应控制等。SCC系统的原理框图如图1.4所示。 SCC是操作指导控制系统和DDC系统的综合与发展。 2.数字量过程通道由哪些部分组成？各部分的作用是什么？数字量过程通道包括数字量输入通道和数字量输出通道。数字量输入通道主要由输入缓冲器、输入调理电路、输入地址译码电路、并行接口电路和定时计数电路等组成。数字量输出通道主要由输出锁存器、输出驱动电路、输出口地址译码电路等组成。其中：输入调理电路转换滤波、保护、消除触点抖动，以及进行信号隔离等 5.模拟量输入通道由哪些部分组成？各部分的作用是什么？模拟量输入通道一般由I/V变换、多路转换器、采样保持器、A/D转换器、接口及控制逻辑电路组成。(1)I/V变换：提高了信号远距离传递过程中的抗干扰能力，减少了信号的衰减，为与标准化仪表和执行机构匹配提供了方便。 (2)多路转换器：用来切换模拟电压信号的关键元件。 (3)采样保持器：A/D转换器完成一次A/D转换总需要一定的时间。在进行A/D转换时间内，希望输入信号不再变化，以免造成转换误差。这样，就需要在A/D转换器之前加入采样保持器。 (4)A/D转换器：模拟量输入通道的任务是将模拟量转换成数字量，能够完成这一任务的器件，称为之模/数转换器(简称A/D转换器或ADC) 3.2.什么是逐点比较插补法？直线插补计算过程和圆弧插补计算过程各有哪几个步骤？逐点比较法插补运算，就是在某个坐标方向上每走一步（即输出一个进给脉冲），就作一次计算，将实际进给位置的坐标与给定的轨迹进行比较，判断其偏差情况，根据偏差，再决定下一步的走向（沿X轴进给，还是沿Y轴进给）。逐点比较法插补的实质是以阶梯折线来逼近给定直线或圆弧曲线，最大逼近误差不超过数控系统的一个脉冲当量（每走一步的距离，即步长）。直线插补计算过程的步骤如下：

微机控制技术的发展概况及趋势知识分享

微机控制技术的发展概况及趋势微机控制技术是以微型计算机作为机电一体化的控制器，结合微型计算机的工作原理和接口设计，相应的控制硬件和软件以及它们的配合，实现对控制对象的控制的一门技术。它的发展离不开自动控制理论和计算机技术的发展，随着科学技术的发展，人们越来越多地用计算机来实现控制系统。本文从计算机控制系统的发展历史，我国工业控制机及系统的发展应用，计算机控制系统的发展趋势，这几个方面来阐述微机控制技术的发展概况及相关趋势。计算机控制系统在60年代引入控制领域当时计算机是控制调节器的设定点, 具体的控制则由电子调节器来执行, 这种系统称为计算机监控系统。在60 年代末期出现了用一台计算机直接控制一个机组或一个车间的控制系统,简称集中控制系统。这种控制系统即常说的直接数字控制(DDC)系统。计算机DDC 控制的基本思想是使用一台计算机代替若干个调节控制回路功能。这个控制系统由于只有一台计算机而且没有分层，所以非常有利于集中控制盒运算的集中处理，并且能得到很好的反映，并且，各个控制规律都可以直接实现。但是，如果生产过程复杂，则该系统的可靠性就很难保证了。系统的危险性过于集中, 一旦计算机发生故障, 整个系统就会停顿。[7] 70 年代随着电子技术的飞速发展,随着大规模集成电路的出现和发展, 集散控制系统（DCS）出现，之后在此基础上，随着生产发展的需要而产生了一种更新一代的控制系统，即分布式控制系统。典型的集散控制系统具有两层网络结构下层负责完成各种现场级的控制任务,上层负责完成各种管理、决策和协调任务。 90年代以来，随着各个学科的发展和交叉融合，随着现代大型工业生产自动化的不断兴起, 利用计算机网络作为控制工具的综合性控制系统，计算机集成系统（CIPS）应运而生。它紧密依赖于最新发展的计算机技术、网络通信技术和控制技术，并且终将成为未来控制系统的发展趋势。我国工业控制发展的道路是比较曲折的，20世纪80年代末到90年代初，我国市场上大都是首先引进了成套设备，在引进成套设备的同时相继引进了各种工控系统，来填充国内在这方面的不足，90年代后，在我国一批科学家的带领下，我国逐渐有了自己设计的控制系统和装置，建立自己的实验室，生产出属于自己版权的产品，然后在原有技术的基础上进行二次开发和应用，从1997年开始，大陆本土的IPC厂商开始进入该市场，IPC也随之发展成了中国第二代主流工控机技术。[1] 目前国内的工控机供应渠道主要来源于中国台湾及内地的厂商，国外的产品（例如RADISYS、ROCKWELL、INTEL等）经过几年的市场拼杀后，由于成本高、价格高、服务难，现已完全退出国内市场。目前，国内的IT业研发、加工技术力量不断提升；各类芯片和各类器件、生产设备在国际市场基本可平等选购；软件资源的可移植性可节省大量的人力、物力。在这些有利条件下，国内一些厂商抓住机会快速崛起，利用本土综合竞争优势逐步将国外品牌挤出国内工控市场。某些企业以每年超过100%的资产增长速度，鼎立于国内的工控市场，而且

微机控制技术实训报告

重庆航天职业技术学院温度采集报警报告报告题目：数字温度计系部：电子工程系专业：计算机控制技术姓名：学号：指导老师：汤平

温度采集报警任务书题目：数字温度计任务与要求： 1、查阅数字温度计设计相关资料，熟悉数字温度计设计的原理，查阅A/D转换及传感器相关知识，画出数字温度计原理图，并编写相应的源程序。 2、使用8052单片机作为处理器，设计数字温度计设计，设定温度最高值和最低值。数码管进行循环显示，显示实际温度值。 3、实现单路的电压采集和显示，显示3位温度值，最后1位显示“C” 4、并用喇叭报警。发挥部分：将仿真电路图和程序修改为中断方式实现温度采集和显示。

前言温度的检测与控制是工业生产过程中比较典型的应用之一，随着传感器在生活中的更加广泛的应用，利用新型数字温度传感器实现对温度的测试与控制得到更快的开发，本文设计了一种基于80C52的温度检测及报警系统。该系统可以方便的实现温度采集和显示，并可根据需要任意设定上下限报警温度，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。该系统设计和布线简单，结构紧凑，抗干扰能力强，在大型仓库、工厂、智能化建筑等领域的温度检测中有广泛的应用前景。

目录 1、原理 (1) 2、元器件介绍 (2) 3、元器件清单 (7) 4、参考电路图 (8) 5 电路图详解 (10) 6、元器件的排版与焊接 (11) 7、参考程序编写与导入 (12) 8、成品的调试 (15) 9、总结 (16) 10、参考文献 (17)

微机控制技术习题解答112 (1)

第一章第二章三、练习题 28. 设12位D/A转换器DAC1210与8031接口电路连接，如图示： (1).说明电路控制原理 (2).设数据存放在DABUFF为首地址的连续两个存储单元，试编写一完成D/A转换的程序。答：DAC1210是12位的D/A转换器，单片机的数据线接DAC1210的高八位DI4—DI11，数据线的P0.4到P0.7接DAC1210的数据线的低4位DI0---DI3.DAC1210连线接成双缓冲形式。地址码写高8位数据时译码器Y2有效，则B1/B2=1,写高8位数据，地址是1400H 写低4位数据时译码器Y3有效，则B1/B2=0,写低4位数据，地址是1C00H 将12位数据同时送到12位DA转换电路，译码器Y4有效，地址是2400H 解答（2） MOV R0,#DABUFF ;DABUFF是内存的首地址 MOV A,@R0 ；首地址存放高8位数据 INC R0 MOV DPTR,#1400H MOVX @DPTR,A ；送高8位数据 MOV A,@R0 取低4位数据（高4位是有效数据，低4位为0） MOV DPTR,#1C00H； MOVX @DPTR,A 送低4位数据 MOV DPTR,#2400H MOVX @DPTR,A 打开第二级缓冲，将数据送到DA转换电路。

29.试用DAC0832芯片设计一个能够输出频率为50HZ的脉冲波电路及程序。 1.数据线:单片机（AT89C51)的P0.0-P0.7连接DAC0832的D0-D7 2.地址线:单片机的A8(P2.0) 接CS 片选信号,地址是0FEFFH. 3.控制线:单片机写信号接WR1. 单缓冲控制形式. 2：输出NN个方波的程序。 START: MOV DPTR,#0FEFFH MOV A,#0 MOV R2，#NN

微机控制技术(含答案)

一、填空：（每空１分，共３０分）１、计算机基本的五个组成部分是、、、和。２、工业控制计算机的各类有工业控制机、工业控制机和。３、计算机内，数的表示方法有数、数和数三种。４、单片机可以分为单片机和单片机两种机型。５、单片机在开发系统时，可以使用语言、语言和语言。６、ＭＣＳ－５１系列单片机中共有七种寻址方式，分别是寻址、寻址、寻址、寻址、寻址、寻址、寻址。７、在汇编语言中，分支语句是通过语句来实现的。８、循环语句是指按某种规律重复执行的程序语句。９、在执行完子程序，返回继续执行生程序前恢复其原有内容，这称为。１０、一个完整的中断处理有中断、中断、中断和中断。二、选择：（每题２分，共２０分）１、一个完整的计算机系统是由和软件两部分组成的。Ａ主机Ｂ硬件Ｃ程序Ｄ外设２、计算机内部一律采用进制数存储数据。Ａ十Ｂ八Ｃ二Ｄ十六３、伪指令是程序员发给汇编程序的指令，也称命令。Ａ二进制Ｂ汇编Ｃ高级Ｄ人工命令４、顺序控制就是依次执行、无分支、无循环和调用。Ａ从上到下Ｂ从下到上Ｃ从里到外Ｄ从外到里５、有条件跳转语句可以分为语句和多分支语句。Ａ跳转语句Ｂ单分支语句Ｃ顺序语句Ｄ转移语句６、ＣＰＵ和外部通信有通信和串行通信。Ａ并行Ｂ异步Ｃ同步Ｄ位传送７、总线按功能和规范分为总线、内总线和外总线。Ａ数据Ｂ地址Ｃ片Ｄ控制８、地址总线的宽度为位。Ａ８Ｂ４Ｃ３２Ｄ１６９、５１系列单片机内部４个双向的并行Ｉ/Ｏ端口，共根引脚。Ａ３２Ｂ１６Ｃ８Ｄ６４１０、两个字长的二进制位数是。Ａ８Ｂ１６Ｃ３２Ｄ６４三、名词解释：（每题４分，共２０分）１、微处理器：２、工业控制计算机（ＩＰＣ）：

机车微机控制系统概述

第六章机车微机控制系统第一节机车微机控制系统概述一、微机控制系统的基本概念和特点微机控制系统一般都具有三个要素，即控制对象、信息处理机构、执行机构控制目标；信息处理机构将目标值和实际情况进行比较、运算，给执行机构控制对象出动作指令；执行机构根据接收到的动作指令进行调节，以求达到或尽员接近控制目标。图6一1所示为控制系统示意图。控制系统有开环控制和闭环控制之分。在开环控制中，输出信号不反馈到信息处理机构；在闭环控制中，信息处理机构是根据给定目标与输出反馈信号的差值来进行控制的。毫无疑问，闭环控制比开环控制易于稳定并具有较高的精度。一个复杂的控制系统可以由多个闭环系统组合而成，如速度环、电流环、电压环等。例如，55型电力机车微机控制系统，不论是在正常工况下还是在故障工况下，都采用闭环控制，由系统自动调节，从而减轻了司机的劳动强度，简化了司机的操作程序。在电力机车上，微机的控制目标主要是电机电枢电流和机车速度，信息处理机构是微型计算机，执行机构是晶闸管变流装置。即微机根据司机给定的手柄级位以及实际机车速度来调节晶闸管的触发角，从而使机车稳定运行在司机希望的工况。我国558型电力机车是国产电力机车中首次采用微机控制的车型。以往的机车都采用模拟控制，如553、554改和55：型机车等，它们都是采用以运算放大器为基础的模拟控制方式。随着电力电子技术、半导体集成技术的发展和控制要求的提高，用微机控制来取代模拟控制是牵引动力技术发展的必由之路，它标志着机车控制技术水平上升到了新阶段。与膜拟控制相比，微机控制有以下特点： (l）微机控制系统不仅需要有硬件，而且必须有软件，而模拟控制中左右硬件。硬件是指各种能完成一定功能的电子插件，是看得见摸得着的。软件是指为实现一定功能而*制的程序，它通常存储在断电也能保存的器件（如 EPROM、ROM）中，是一串由0和1构成的代码。软件又分系统软件和应用软件。对用户来讲，主要是根据需要编制应用软件。（2）微机控制系统的硬件是通用的，它不是针对某个特定任务设计的。例如，我们现在使用的微机控制硬件就能在所有交直传动车上使用，尽管有些功能可能在某种车型上并不需要。因此，微机控制的优点就是通用，易于从一种车型移植推广到另一种车型，而且易于适应设计过程中新增加的控制功能要求。而模拟控制的电路有一定的针对性，不同的车型不能互相通用。（3）微机控制具有灵活可变的软件，对于不同机车的不同的控制功能要求，可用改变软件的方法来实现。在研发过程中，对于设计，调试过程中新提出的问题可以通过修改，增加一段程序的方法来解决，一般不必改动硬件。而在模拟控制中，没增加一个功能都必须通过增加相应的电路来实现，功能越多，则硬件电路越多，也越复杂。有些控制功能用硬件来实现电路比较复杂，如果用软件来是实现则只是增加一段相应的程序。因此，在微机控制中，有时用软件来实现一些硬件难于实现的功能。例如，多段折线的函数发生器，空转保护中的速度差，加速度，加速度的变化率，轮径修正及减流曲线等，用软件实现既方便快

《微机控制技术》B-专科期末考试试题及参考答案

1 《微机控制技术》复习题B 一、判断题（）1、串行通信与串行D/A 转换是一回事，都是将并行数据串行输出。（）2、一般来说，采用双端输入的差动运算放大器、或光耦器件有利于抑制共模干扰。（）3、对于带纯滞后环节的控制系统，使用史密斯纯滞后补偿原理后，可以将纯滞后部分等效于反馈环之外，消除其纯滞后环节对系统稳定性的影响。（）4、如果按大林提出的简单修正算法来消除振铃现象，则对系统的稳态输出无影响，但对动态性能有影响。（）5、模拟调节器相对于数字调节器更容易实现复杂控制规律。（）6、逐次逼近式A/D 转换器与计数器式A/D 转换器相比，后者转换速度更快。（）7、进入I/O 通道的干扰按其对电路的作用形式，通常可分为串模和共模干扰。（）8、在选择PID 参数时，引出控制度的概念，当控制度等于“2”时，数字控制器与模拟控制器的控制效果相当。（）9、要使二阶系统输出获得理想动态品质，其闭环幅频满足的条件是()1,A ω=相频满足的条件是()0o ωΦ=。（）10、A/D 转换器的分辨率与转换精度是一回事，分辨率高，则转换精度也高。（）11、对于斜坡输入信号设计的最小拍无差系统，对于其它输入信号仍然是最小拍无差的。（）12、大林把控制量()u k 以二分之一的采样频率振荡的现象称为“振铃现象”。（）13、最少拍有波纹系统的缺陷之一是输出在采样点上的值与输入不相等。（）14、要实现最少拍无波纹控制，在被控对象()c G s 含有足够积分环节的前提下， ()z Φ还应包含()G z 的单位圆上和单位圆外的零点。（）15、为了实现最少拍无差控制，)(Z e Φ的表达式中需含有()G Z 的全部极点。二、填空题 1、常用的I/O 控制方式是，、。 2、微型计算机控制系统中解决中断优先级的办法是，，。 3、满足实时控制要求的使用条件是。 4、最短响应时间是。

7青岛理工大学期末考试《微机控制技术(专升本)复习题B及答案

《微机控制技术》复习题B 一、选择题 1. 防止抖动是能否正确读取键值的必要环节，实现方法是。 A．可以用硬件电路或软件程序实现B．只能用滤波电路或双稳态电路实现 C．只能用软件程序实现D．只能用延时程序实现 2. LCD显示的关键技术是解决驱动问题，正确的作法是。 A．采用固定的交流电压驱动 B．采用直流电压驱动 C．采用交变电压驱动 D．采用固定的交变电压驱动 3. 小功率直流电机控制控制系统中，正确的作法是 A．改变定子上的通电极性，以便改变电机的转向 B．改变转子上的通电极性，以便改变电机的转向 C．在定子上通以交流电，电机可周期性变换转向 D．在转子上通以交流电，电机可周期性变换转向 4. 在实际应用中，PID调节可根据实际情况调整结构，但不能。 A．采用增量型PID调节B．采用带死区的PID调节 C．采用PI调节D．采用I D调节5. 若用4位共阳极LED和74LS04构成光报警系统，使最高位发光其余位不发光的报警模型是。 A．1000B B．0001B C．1111B D．0000B 6. 关于ADC0809中EOC信号的描述，不正确的说法是。 A. EOC呈高电平，说明转换已经结束 B. EOC呈高电平，可以向CPU申请中断 C. EOC呈高电平，表明数据输出锁存器已被选通 D. EOC呈低电平，处于转换过程中 7. 采样/保持器的逻辑端接+5V，输入端从2.3V变至2.6V,输出端为。 A．从2.3V变至2.6V B．从2.3V变至2.45V并维持不变 C．维持在2.3V D．快速升至2.6V并维持不变 8. 计算机监督系统（SCC）中，SCC计算机的作用是 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植并提供给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 9. 键盘锁定技术可以通过实现。 A．设置标志位B．控制键值锁存器的选通信号 C．A和B都 D．定时读键值 10．引起调节的根本原因是偏差，所以在下列说法中,不正确的是。 A．偏差的正、负决定调节作用的方向 B．偏差的大、小决定调节作用的强、弱 C．偏差为零，调节作用为零 D．偏差太大，调节失效二、填空题 1．DDC系统的最大优点是______________________________。 2．采样/保持器有两种工作方式。在采样方式中，采样-保持器的输出__________________ 。在保持状态时，采样-保持器的输出_________________________。 3．在PID控制系统中， I的作用主要是_____________，它一般不单独使用的原因是 ______________。

微型计算机控制技术答案(完整版)

1. 什么是计算机控制系统？它由哪几部分组成？计算机控制系统就是利用计算机来实现生产过程自动控制的系统。它是工业控制机构生产过程的大部分组成，工业控制机是指生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件部分，生产过程包括被控对象，测量变送，执行机构，电气开关等。 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 3. 实时，在线方式和离线方式的含义是什么？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，即计算机对输入信息以足够快的速度进行控制，超出这个时间就失去控制时机，控制也就失去意义。在线方式：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。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作相应操作的方式。 4. 工业控制机有哪几部分组成？工业控制机包括硬件和软件两部分。硬件包括：主机（CPU、RAM、ROM）板，人--机接口，外部总线和内部总线，系统支持板，磁盘系统通信接口，输入、输出通道。软件包括系统软件、支持软件和应用软件。 5. 什么是总线，内部总线和外部总线？总线是一组信号线的集合，它定义了各引线的信号、电机、机械特性，使计算机内部各组成部分之间以及不同的计算机之间建立信号联系，进行信息传送和通信。内部总线：就是计算机内部功能模板之间进行通信的总线，它是构成完整的计算机系统的内部信息枢纽，但按功能仍要分为数据总线DB，地址总线AB，控制总线CB，电源总线PB。外部总线是计算机与计算机之间或计算机与其他智能设备之间进行通信的连接。 6. 什么是接口，接口技术和过程通道？接口是计算机与外部设备交换信息的桥梁，它包括输入接口和输出接口，接口技术是研究计算机与外部设备之间如何交换信息的技术，过程通道是在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，它包括AI、AO、DI、DO。 7. 采用74LS244和74LS273与PC总线工业控制机接口，设计8路数字量（开关量）输入接口和8路数字量（开关量）输出接口，请画出接口电路原理图，并分别编写数字量输入和数字量输出程序。 8. 用8位A/D转换器ADC0809通过8255A与PC总线工业控制机接口，实现8路模拟量采集。请画出接口原理图，并设计出8路模拟量的数据采集程序 9. 有源I/V变换：设输入为4~20mA的电流，对应输出为1~5V，输入电阻Ri=250Ω，试确定I/V变换电路及电路参数,画出电路原理图。 10. 什么是采样过程、量化、孔径时间？采样时指按一定的时间间隔T，把时间上连续和幅值上也连续的模拟信号转变成在时间刻0、T、2T···KT的一连串脉冲输出信号的过程，所谓量化就是采用一组数码（二进制码）来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换为数字信号，将采样信号转换为数字信号的过程称为量化过程，孔径时间，在模拟量输入通道中，A/D转换器将模拟信号转换为数字量总需要一定的时间，完成一次A/D转换所需的时间。 11.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？ 12. 什么是串模干扰和共模干扰？如何抑制？

微机控制技术第三章、第四章练习题答案

微机控制技术第三章、第四章练习题答案 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

微机控制技术第三章、第四章练习题答案第三章 3-1选择题 1、MOVX A,@DPTR指令中源操作数的寻址方式是（B）（A）寄存器寻址（B）寄存器间接寻址（C）直接寻址（D）立即寻址 2．ORG 0003H LJMP 2000H ORG 000BH LJMP 3000H 当CPU响应外部中断0后，PC的值是（B）（A）0003H （B）2000H （C）000BH （D）3000H 3．执行PUSH ACC指令，MCS-51完成的操作是（A）（A）SP+1 SP （ACC）（SP）（B）（ACC）（SP）SP-1 SP （B）（C）SP-1 SP （ACC） (SP) （D）（ACC）（SP）SP+1 SP 4、LCALL指令操作码地址是2000H，执行完相子程序返回指令后，PC= （D）（C）2000H （B）2001H （C）2002H （D）2003H 5、51执行完MOV A，#08H后，PSW的一位被置位（D）（A）（A）C （B）F0 （C）OV （D）P 6、下面条指令将MCS-51的工作寄存器置成3区（B）（A）MOV PSW，#13H （B）MOV PSW，#18H （B）SETB PSW.4 CLR PSW.3 (d) SETB PSW.3 CLR PSW.4 7、执行MOVX A，DPTR指令时，MCS-51产生的控制信号是（C）（D）/PSEN （B）ALE （C）/RD （D）/WR 8、MOV C，#00H的寻址方式是（A）（A）位寻址（B）直接寻址（C）立即寻址（D）寄存器寻址 9、ORG 0000H

微机控制技术复习题(2015年夏)2剖析

一、填空题： 1、8位D/A 转换器的分辩率是满刻度值/255 。 2、数字调节器与模拟调节器相比更能实现复杂控制规律。 3、计算机具有分时控制能力，可实现多回路控制。 4、为了实现最少拍有波纹控制，闭环脉冲传递函数)(Z Φ中应包含)(Z G 的所有单位圆上或圆外零点，为了实现最少拍无波纹控制，闭环脉冲传递函输)(Z Φ中应包含)(Z G 的所有零点。 5、按最少拍原则设计的系统是时间最优系统。 6、最少拍无波纹与最少拍有波纹系统相比其闭环脉冲传递函数)(Z Φ中1-Z 的阶次要高一些，调整时间长一些。 7、大林把这种控制量以 1/2 的采样频率振荡的现象称为“ 振铃 ”。 8、分析结果表明：)(Z U 与)(Z R 间的脉冲传递函数表达式中，包含有Z 平面单位圆内接近-1 的负实数极点，则会产生振铃现象。 9、如果按大林提出的简单修正算法来防止振铃现象，则对系统的稳态输出无影响，但对系统的动态性能有影响。 11、计算机输出控制量的保持一般有两种方案，一种是一个输出通道设置一个D/A 转换器的结构形式（数字量保持方案），一种是多个输出通道公用一个D/A 转换器的结构形式（模拟量保持方案），前者与后者相比D/A 转换器使用数量多。 12、常用的A/D 转换器有计数器式，双积分式，逐次逼近式。 13、为了消除稳态误差，)(Z e Φ的表达式中须含有因式（1-Z -1）q 。二、简述与计算题： 1、计算机控制系统的输入和输出都有保持器，它们的作用有什么不同？答：输入时信号变化频率较高而D/A 转化速率又不高以至于孔径误差影响转换精度时或者要求同时（还是有先后的不过要求间隔尽量小事而已）同样多个过程参量的情况下，加保持器是为了保证模拟信号采样的精确度。输出时加保持器是为了是执行部件在两个输出信号的间隔时间内任然能得到输出信号，通过保持器将前一采样控制时刻的输出信号保持下来，直到

微机控制技术复习资料

微机控制技术复习资料一、选择题 1. 关于ADC0809中EOC信号的描述，不正确的说法是（）。 A. EOC呈高电平，说明转换已经结束 B. EOC呈高电平，可以向CPU申请中断 C. EOC呈高电平，表明数据输出锁存器已被选通 D. EOC呈低电平，处于转换过程中 2. 采样/保持器的逻辑端接+5V，输入端从2.3V变至2.6V，输出端为（）。 A．从2.3V变至2.6V B．从2.3V变至2.45V并维持不变 C．维持在2.3V D．快速升至2.6V并维持不变 3. 计算机监督系统（SCC）中，SCC计算机的作用是（） 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. 键盘锁定技术可以通过（）实现。 A．设置标志位 B．控制键值锁存器的选通信号 C．A和B都行 D．定时读键值 5．引起调节的根本原因是偏差，所以在下列说法中，不正确的是（）。 A．偏差的正负决定调节作用的方向 B．偏差的大小决定调节作用的强、弱 C．偏差为零，调节作用为零 D．偏差太大，调节失效 6.由于计算机只能接收数字量，所以在模拟量输入时需经（）转换。 A．A/D转换器 B．双向可控硅 C．D/A转换器 D．光电隔离器 7.若系统欲将一个D/A转换器输出的模拟量参数分配至几个执行机构，需要接入（）器件完成控制量的切换工作。 A．锁存器锁存 B．多路开关 C．A/D转换器转换 D．反多路开关 8.某控制系统中，希望快速采样，保持器的保持电容CH应取值（）。 A．比较小 B．比较大 C．取零值 D．取负值

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