第7章和第8章重点思考题和习题解答

第7章思考题及习题7参考答案一、填空1. AT89S52单片机任何一个端口要想获得较大的驱动能力，要采用电平输出。

答：低2.检测开关处于闭合状态还是打开状态，只需把开关一端接到I/O端口的引脚上，另一端接地，然后通过检测来实现。

答： I/O端口引脚的电平3. “8”字型的LED数码管如果不包括小数点段共计段，每一段对应一个发光二极管，有和两种。

答：7，共阳极，共阴极4. 对于共阴极带有小数点段的数码管，显示字符“6”（a段对应段码的最低位）的段码为，对于共阳极带有小数点段的数码管，显示字符“3”的段码为。

答：7DH，B0H5. 已知8段共阳极LED数码显示器要显示某字符的段码为A1H(a段为最低位)，此时显示器显示的字符为。

答：d6. LED数码管静态显示方式的优点是：显示闪烁，亮度，比较容易，但是占用的线较多。

答：无，较高，软件控制，I/O口7. 当显示的LED数码管位数较多时，一般采用显示方式，这样可以降低，减少的数目。

答：动态，成本，I/O端口8. LCD 1602是型液晶显示模块，在其显示字符时，只需将待显示字符的由单片机写入LCD 1602的显示数据RAM（DDRAM），内部控制电路就可将字符在LCD上显示出来。

答：字符，ASCII码9. LCD 1602显示模块内除有字节的 RAM外，还有字节的自定义，用户可自行定义个5×7点阵字符。

答：80，显示数据，64，字符RAM，810．当按键数目少于8个时，应采用式键盘。

当按键数目为64个时，应采用式键盘。

答：独立，矩阵11．使用并行接口方式连接键盘，对独立式键盘而言，8根I/O口线可以接个按键，而对矩阵式键盘而言，8根I/O口线最多可以接个按键。

答：8，6412．LCD 1602显示一个字符的操作过程为：首先，然后，随后，最后。

答：读忙标志位BF，写命令，写显示字符，自动显示字符13．由于微型打印机TPμP-40A/16A是一种外设，因此单片机与微型打印机的的命令与数据传送，必须采用方式。

第7章思考题与习题7-1 与单回路系统相比，串级控制系统有哪些主要特点？解答：P212—7.1.27-2 分析串级系统的工作原理，说明为什么副回路的存在会使系统抑制扰动的能力增强。

解答：P208—7.1.17-5 在串级控制系统中当主回路为定值（设定值）控制时，副回路也是定值控制吗？为什么？解答：P212不是，副回路是随动控制。

7-8 在某生产过程中，通过加热炉对冷物料加热，根据工艺要求，需对热物料出口温度进行严格控制。

对系统分析发现，主要扰动为燃料压力波动。

故设计如图7-43所示的控制系统。

要求：（1）画出控制系统框图；（2）为保证设备安全，炉温不能过高。

确定调节阀的气开、气关形式。

（3）确定两个调节器的正反作用。

解答：（1）控制系统框图如图所示。

（2）气开式。

（3）副调节器：反作用；主调节器：反作用。

7-9 简述前馈控制的工作原理，与反馈控制相比，它有什么优点和局限？解答：1）当系统出现扰动时，立即将其测量出来，通过前馈控制器，根据扰动量的大小来改变控制量，以抵消扰动对被控参数的影响。

P2212）优点：前馈控制器在扰动出现时立即进行控制，控制及时，对特定扰动引起的动、静态偏差控制比较有效。

局限：P224—1）、2）7-10 为什么一般不单独采用前馈控制方案？解答：由于前馈控制的局限性。

7-14 图7-44为一单回路水位控制系统。

如果蒸气用量经常发生变化，为了改善控制质量，将单回路控制系统改为前馈-反馈复合控制系统，画出控制系统工艺流程图和框图，并对新增回路的功能进行简单说明。

解答：1）控制系统工艺流程图如图所示。

控制系统框图如图所示。

2）新增回路功能说明：7-19 物料比值K与控制系统比值系数K'有何不同？怎样将物料比值转换成控制系统比值系数K'？解答：1）K是工艺规定的流量比；K'是仪表信号之间的比例系数。

2）用P234式（7-37）和P235式（7-38）进行转换。

第七章沉淀反应参考答案P 142【综合性思考题】：给定体系0.02mol/LMnCl 2溶液(含杂质Fe 3+)，经下列实验操作解答问题。

（已知K θSPMn(OH)2=2.0×10-13，K θSPMnS =2.5×10-13，K θbNH3=1.8×10-5，K θaHAc =1.8×10-5①与0.20mol/L 的NH 3.H 2O 等体积混合，是否产生Mn(OH)2沉淀？解：等体积混合后浓度减半，[Mn 2+]=0.01mol/L ，c b =[NH 3.H 2O]=0.10mol/L∵是一元弱碱体系，且c b /K b θ>500∴10.0108.1][5⨯⨯=⋅=--b b c K OH θ又∵ 622108.101.0][][--+⨯⨯=⋅=OH Mn Q c=1.8×10-8> K θSPMn(OH)2=2.0×10-13∴ 产生Mn(OH)2沉淀。

②与含0.20mol/L 的NH 3.H 2O 和0.2mol/LNH 4Cl 的溶液等体积混合，是否产生Mn(OH)2沉淀？ 解：混合后属于NH 3.H 2O~NH 4Cl 的碱型缓冲液体系此时浓度减半：c b =[NH 3.H 2O]=0.2V/2V=0.1(mol.L -1)c S= [NH 4+]=0.2V/2V=0.1(mol.L -1)[Mn 2+]=0.02V/2V=0.01(mol.L -1)A 、求[OH -] 用碱型缓冲液计算式求算：s b b c c K OH ⋅=-θ][ 55108.11.01.0108.1--⨯=⨯⨯= B 、求Qc 22][][-+⋅=OH Mn Q c=0.01×[1.8×10-5]2=3.24×10-12C 、比较θ2)(,OH Mn SP K ∵13)(,100.22-⨯=>θOH Mn SP C K Q故有Mn(OH)2沉淀产生。

第七章 思考题与习题7.1 什么是角度调制？解：用调制信号控制高频载波的频率（相位），使其随调制信号的变化规律线性变化的过程即为角度调制。

7.2 调频波和调相波有哪些共同点和不同点，它们有何联系？解：调频波和调相波的共同点调频波瞬时频率和调相波瞬时相位都随调制信号线性变化，体现在m f MF ∆=；调频波和调相波的不同点在：调频波m f m f k V Ω∆=与调制信号频率F 无关，但f m f k V M Ω=Ω与调制信号频率F 成反比；调相波p p m M k V Ω=与调制信号频率F 无关，但m f m f k V Ω∆=Ω与调制信号频率F 成正比；它们的联系在于()()d t t dtϕω=，从而具有m f MF ∆=关系成立。

7.3 调角波和调幅波的主要区别是什么？解：调角波是载波信号的频率（相位）随调制信号的变化规律线性变化，振幅不变，为等福波；调幅波是载波信号的振幅随调制信号的变化规律线性变化，频率不变，即高频信号的变化规律恒定。

7.4 调频波的频谱宽度在理论上是无限宽，在传送和放大调频波时，工程上如何确定设备的频谱宽度？ 解：工程上确定设备的频谱宽度是依据2m BW f =∆确定7.5为什么调幅波调制度 M a 不能大于1，而调角波调制度可以大于1？解：调幅波调制度 M a 不能大于，大于1将产生过调制失真，包络不再反映调制信号的变化规律；调角波调制度可以大于1，因为f fcmmV M k V Ω=。

7.6 有一余弦电压信号00()cos[]m t V t υωθ=+。

其中0ω和0θ均为常数，求其瞬时角频率和瞬时相位解： 瞬时相位 00()t t θωθ=+ 瞬时角频率0()()/t d t dt ωθω==7.7 有一已调波电压1()cos()m c t V A t t υωω=+，试求它的()t ϕ∆、()t ω∆的表达式。

如果它是调频波或调相波，它们相应的调制电压各为什么？解：()t ϕ∆＝21A t ω，()()12d t t A t dtϕωω∆∆==若为调频波，则由于瞬时频率()t ω∆变化与调制信号成正比，即()t ω∆＝()f k u t Ω＝12A t ω，所以调制电压()u t Ω＝1fk 12A t ω 若为调相波，则由于瞬时相位变化()t ϕ∆与调制信号成正比，即 ()t ϕ∆＝p k u Ω（t ）所以调制电压()u t Ω＝1pk 21A t ω 由此题可见，一个角度调制波可以是调频波也可以是调相波，关键是看已调波中瞬时相位的表达式与调制信号：与调制信号成正比为调相波，与调制信号的积分成正比（即瞬时频率变化与调制信号成正比）为调频波。

第七章分子结构和晶体习题解答（7）思考题1．举例说明下列概念的区别：离子键与共价键、共价键与配位键、σ键和Л键、极性键和非极性键、极性分子与非极性分子、分子间力与氢键。

1．离子键是得到电子的阴离子与失去电子的阳离子的强烈静电吸引作用；共价键是原子间通过共用电子对（或电子云重叠）而形成的相互吸引作用，无阴、阳离子；配位键也是共价键中的一种，只不过共用的一对电子有一个原子提供。

σ键是各自电子云用密度最大的一头相互重叠，以使重叠体积最大，两原子间形成共价键时首先肯定以σ键成键，但两原子间只能形成σ键一次。

Л键是在原子间已形成一根σ键后，其余原子轨道以“肩并肩”在侧面重叠的成键方式，其重叠体积比σ键要小，但两原子间根据各自的单电子数可形成几个Л键。

极性键是两不同原子间形成共价键时，由于两原子的电负性不同，吸引公用电子对的作用不同，使某一端带有部分正电荷，另一端带有部分负电荷，这就是极性键；若两相同的原子间形成共价键，由于彼此电负性相同，吸引共用电子对的能力相同，公用电子对不偏向任何一个原子，两原子不带“净”电荷，没有“正”或“负”的一端，即非极性键。

极性分子是整个分子中正、负电荷重心不重合，使分子一端带部分正电荷，为正极，另一端带部分负电荷，为负极。

分子之间由于偶极间的相互作用力为分子间力。

氢键是氢原子与电负性大、半径小的原子形成共价键后，由于氢原子唯一的电子被其他原子吸引到离氢原子核较远的地方，氢原子几乎成了“裸露”的质子，有很强的正电场，吸引另一电负性大、半径小的原子的孤对电子，形成了一种作用力，这个作用力本质上还是分子间作用力，但比一般的分子间力强。

2．离子键是怎样形成的？离子键的特征和本质是什么？为什么离子键无饱和性和方向性？2．离子键是失电子的金属阳离子和德电子的非金属阴离子通过静电引力形成的。

离子键的特征是无方向性、无饱和性。

其本质是正、负点电荷间的静电引力。

点电荷产生的电场向空间各个方向均匀传播，每一个在其电场中的异号电荷都会受到它的吸引作用，在理论上它可吸引无数个异号电荷，所以离子键无饱和性；由于点电荷产生的电场向空间各个方向的传播是均匀的，只要距离相等，不管在哪个方向，受到的作用里是一样的，这就是离子键的无方向性。

第八章变电所二次回路和自动装置8-1 变电所二次回路按功能分为哪几部分各部分的作用是什么答：变电所二次回路按功能分为断路器控制回路、信号回路、保护回路、监测回路、自动控制回路及操作电源回路等。

①断路器控制回路的主要功能是对断路器进行通、断操作，当线路发生短路故障时，相应继电保护动作，接通断路器控制回路中的跳闸回路，使断路器跳闸，起动信号回路发出声响和灯光信号。

②信号回路是用来指示一次电路设备运行状态的二次回路。

信号按用途分，有断路器位置信号、事故信号和预告信号。

③保护回路是用来对变电所设备进行保护。

④监视和测量回路是用来对变电所各线路进行监视和测量，以满足电气设备安全运行的需要。

⑤自动控制回路是用来实现自动重合闸和备用电源自动投入。

⑥操作电源回路是用来提供断路器控制回路、信号回路、保护回路、监测回路、自动控制回路等所需的电源。

8-2 二次回路图主要有哪些内容各有何特点答：二次回路图主要有二次回路原理图、二次回路展开图、二次回路安装接线图。

①二次回路原理图主要是用来表示继电保护、断路器控制、信号等回路的工作原理，在该图中一、二次回路画在一起，继电器线圈和其触点画在一起，有利于叙述工作原理，但由于导线交叉太多，它的应用受到一定的限制。

②二次回路展开图将二次回路中的交流回路与直流回路分开来画。

交流回路又分为电流回路和电压回路，直流回路又有直流操作回路与信号回路，在展开图中继电器线圈和触点分别画在相应的回路，用规定的图形和文字符号表示。

③二次回路安装接线图画出了二次回路中各设备的安装位置及控制电缆和二次回路的连接方式，是现场施工安装、维护必不可少的图纸。

8-3 操作电源有哪几种，直流操作电源又有哪几种各有何特点答：二次回路的操作电源主要有直流操作电源和交流操作电源两类，直流操作电源有蓄电池和硅整流直流电源两种。

蓄电池主要有铅酸蓄电池和镉镍蓄电池两种。

①铅酸蓄电池具有一定危险性和污染性，需要专门的蓄电池室放置，投资大。

思考题习题解答第1章 绪论（ 思考题 ）1–2 何为数字信号？何为模拟信号？答：如果电信号的参量仅可能取有限个值，则称之为数字信号。

如果电信号的参量取值连续（不可数、无穷多），则称之为模拟信号。

1–3 何为数字通信？数字通信有哪些优缺点？答：利用数字信号来传递信息的通信称之为数字通信。

数字通信的优点及缺点如下：优点：抗干扰能力强，且噪声不积累；传输差错可控；便于处理、变换、存储；便于将来自不同信源的信号综合到一起传输；易于集成，使通信设备微型化，重量轻；易于加密处理，且保密性好。

缺点：需要较大的传输带宽；对同步要求高。

1–9 按数字信号码元的排列顺序可分为哪两种通信方式？它们的适用场合及特点？答：按数字信号码元的排列顺序可分为并行传输和串行传输两种通信方式。

并行传输只适用于设备之间的近距离通信。

其优点是节省传输时间，速度快；不需要字符同步措施。

缺点是需要 n 条通信线路，成本高。

串行传输适用于远距离数字传输。

其优点是只需一条通信信道，节省线路铺设费用。

缺点是速度慢，需要外加码组或字符同步措施。

1–11 衡量数字通信系统有效性和可靠性的性能指标有哪些？答：衡量数字通信系统有效性的性能指标有：码元传输速率R B 、信息传输速率R b 、频带利用率η。

衡量数字通信系统可靠性的性能指标有：误码率P e 和误信（比特）率P b 。

1–12 何谓码元速率和信息速率？它们之间的关系如何？答：码元速率R B 是指单位时间（每秒）传送码元的数目，单位为波特（Baud ，B ）。

信息速率R b 是指单位时间内传递的平均信息量或比特数，单位为比特/秒（b/s 或bps ）。

码元速率和信息速率的关系： 或 其中 M 为M 进制（M ＝2 k ，k = 1, 2, 3, …）。

1–13 何谓误码率和误信率？它们之间的关系如何？答：误码率P e 是指错误接收的码元数在传输总码元数中所占的比例。

误信率P b 是指错误接收的比特数在传输总比特数中所占的比例。

第7章思考题与习题参考答案1．计算机的I/O系统的功能是什么？它由哪几个部分组成？答：计算机的I/O系统，主要用于解决主机与外部设备间的信息通讯，提供信息通路，使外围设备与主机能够协调一致地工作。

计算机的I/O系统由I/O硬件和I/O软件两大部分组成。

其中I/O硬件包括：系统总线、I/O接口、I/O设备及设备控制器。

I/O软件包括：用户的I/O程序、设备驱动程序、设备控制程序。

2．I/O硬件包括哪几个部分？各部分的作用是什么？答：I/O硬件包括：系统总线、I/O接口、I/O设备及设备控制器。

系统总线的作用是为CPU、主存、I/O设备（通过I/O接口）各大部件之间的信息传输提供通路。

I/O接口通常是指主机与I/O设备之间设置的一个硬件电路及其相应的控制软件。

它用于在系统总线和外设之间传输信号，并起缓冲作用，以满足接口两边的时序要求。

I/O设备的作用是为主机与外部世界打交道提供一个工具。

设备控制器用来控制I/O设备的具体动作，不同的I/O设备需要完成的控制功能不同。

3．什么是用户I/O程序？什么是设备驱动程序？什么是设备控制程序？答：用户I/O程序是指用户利用操作系统提供的调用界面编写的具体I/O设备的输入输出程序。

例如用户编写的用打印机输出文本的程序。

设备驱动程序是一种可以使计算机和设备通信的特殊程序。

可以说相当于操作系统与硬件的接口，操作系统只有通过这个接口，才能控制硬件设备的工作，假如某设备的驱动程序未能正确安装，便不能正常工作。

设备控制程序就是驱动程序中具体对设备进行控制的程序。

设备控制程序通过接口控制逻辑电路，发出控制命令字。

命令字代码各位表达了要求I/O设备执行操作的控制代码，由硬件逻辑解释执行，发出控制外设的有关控制信号。

4．说明设计I/O系统的三个要素的具体内容。

答：设计I/O系统应该考虑如下三个要素：①数据定位： I/O系统必须能够根据主机提出的要求进行设备的选择，并按照数据在设备中的地址找到相应的数据。

题库与思考题解答（第7章）1．什么是金属导体的热电效应？热电势由哪几部分组成？热电偶产生热电势的必要条件是什么？解：将两种不同成分的导体组成一个闭合回路，当闭合回路的两个接点分别置于不同的温度场中时，回路中将产生一个电动势。

该电动势的方向和大小与导体的材料及两接点的温度有关。

这种现象称为热电效应。

热电势由两部分电动势组成，一部分是两种导体的接触电动势，另一部分是单一导体的温差电动势。

热电偶产生热电势的必要条件是热电极为两种不同成分的导体，两结点分别置于不同的温度场中。

2．常用热电偶有哪几种？所配用的补偿导线是什么？选择补偿导线有什么要求？解：我国生产的符合IEC标准的热电偶有六种，分别是：铂铑30-铂铑6热电偶、铂铑10-铂热电偶、镍铬-镍硅热电偶、镍铬-康铜热电偶、铁-康铜热电偶以及铜-康铜热电偶。

非标准型热电偶包括铂铑系、铱铑系及钨铼系热电偶等。

上述热电偶所配用的补偿导线见下表：补偿导线实际上是一对化学成分不同的导线，要求在0～150°Ｃ温度范围内与配接的热电偶有一致的热电特性，但价格相对要便宜。

3．简述热电偶的几个重要定律，并分别说明它们的实用价值。

解：1）均质导体定律：如果热电偶回路中的两个热电极材料相同，无论两接点的温度如何，热电动势均为零。

根据这个定律，可以检验两个热电极材料成分是否相同（称为同名极检验法），也可以检查热电极材料的均匀性。

2）中间导体定律：在热电偶回路中接入第三种导体，只要第三种导体的两接点温度相同，则回路中总的热电动势不变。

中间导体定律在实际应用中有着重要的意义，它使我们可以方便地在回路中直接接入各种类型的显示仪表或调节器，也可以将热电偶的两端不焊接而直接插入液态金属中或直接焊在金属表面进行温度测量。

3）标准电极定律：如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生的热电动势已知，则由这两种导体组成的热电偶所产生的热电动势也就已知。

标准电极定律是一个极为实用的定律。