2022年微型计算机控制技术课后答案及解析.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - .WORD 完善格式 . 习题一1,微型运算机掌握系统的硬件由哪几部分组成?各部分的作用是什么?答: CPU,接口电路及外部设备组成; CPU ,这是微型运算机掌握系统的核心,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;接口电路,微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带;外部设备:这是实现微机和外界进行信息交换的设备2,微型运算机掌握系统软件有什么作用?说出各部分软件的作用;答:软件是指能够完成各种功能的运算机程序的总和;整个运算机系统的动作,都是在软件的指挥下和谐进行的,因此说软件是微机系统的中枢
2、神经;就功能来分, 软件可分为系统软件、应用软件1 系统软件: 它是由运算机设计者供应的特地用来使用和治理运算机的程序;对用户来说,系统软件只是作为开发应用软件的工具,是不需要自己设计的;2 应用软件 : 它是面对用户本身的程序,即指由用户依据要解决的实际问题而编写的各种程序;3,常用工业掌握机有几种?它们各有什么用途?4,操作指导、 DDC和 SCC系统工作原理如何?它们之间有何区分和联系?答:1 操作指导掌握系统:在操作指导掌握系统中,运算机的输出不直接作用于生产对象,属于开环掌握结构;运算机依据数学模型、掌握算法对检测到的生产过程参数进行处理,计算出各掌握量应有的较合适或最优的数值,作用
3、;供操作员参考, 这时运算机就起到了操作指导的2 直接数字掌握系统 DDC系统 :DDCDirect Digital Control 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, 再进行掌握运算,然后通过输出通道掌握执行机构,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 运算机监督掌握系统SCC系统 :SCCSupervisory Computer Control系统比 DDC系统更接近生产变化的实际情形,由于在DDC系统中运算机只是代替模拟调剂器进行掌握,系统不能运行在正确
4、状态,而 SCC系统不仅可以进行给定值掌握,并且仍可以进行次序掌握、最优掌握以及自适应掌握等 SCC是操作指导掌握系统和 DDC系统的综合与进展;5,说明嵌入式系统与一般微型运算机扩展系统的区分;嵌入式系统可采纳多种类型的处理器和处理器 答:嵌入式运算机一般没有标准的硬件配置;结构; 软硬件协同设计采纳统一的工具描述,可合理划分系统软硬件,安排系统功能, 在性 能、成本、功耗等方面进行权衡折衷,猎取更优化的设计;嵌入式系统多为低功耗系统;简单地说,就是嵌入式系统和微型运算机的扩展标准不大一样;6,PLC掌握系统有什么特点?答:(1)牢靠性高;由于 PLC大都采纳单片微型运算机,因而集成度高,再
5、加上相应的爱护 电路及自诊断功能,因而提高了系统的牢靠性;(2)编程简洁; PLC的编程多采纳继电器掌握梯形图及命令语句,其数量比微型机指令要少得多,除中、高档PLC外,一般的小型PLC只有 16 条左右;由于梯形图形象而简洁,因而编程简洁把握、使用便利,甚至不需要运算机特地学问,就可进行编程;(3)组合敏捷; 由于 PLC采纳积木式结构,用户只需要简洁地组合,便可敏捷地转变控制系统的功能和规模,因此,可适用于任何掌握系统;(4)输入 / 输出功能模块齐全;PLC 的最大优点之一,是针对不同的现场信号,均有相名师归纳总结 应的模块可与工业现场的器件直接连接,并通过总线与CPU主板连接;第 1
6、页,共 21 页.专业学问编辑整理. - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - .WORD 完善格式 . (5)安装便利;与运算机系统相比,屏蔽;使用时只需把检测器件与执行机构和PLC的安装既不需要特地的机房,也不需要严格的 PLC的 I/O 接口端子连接无误,便可正常工作;(6)运行速度快; 由于 PLC的掌握是由程序掌握执行的,因而不论其牢靠性仍是运行速度,都是继电器规律掌握无法相比的;7,微型运算机掌握系统与模拟掌握系统相比有什么特点?答: 1 结构上;模拟和数字部件的混合系统;2)含有模拟信号离散模拟、离散数字等多种信号;3)需采纳特地的理论来分析和设
7、计;即模拟调剂规律离散化设计法和直接设计法;4)便于实现复杂的掌握具有很大的敏捷性和适应性;5)可实现多回路分时掌握;6)掌握的多功能性提高企业的自动化程度分级掌握、集散掌握、生产治理等;8,什么是现场总线系统?它有什么特点?答:现场总线掌握系统 FCS 的核心是现场总线 现场总线掌握系统 是一种数字通信协议,是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、全分散、 双向传输、多分支结构的通信网络; 是掌握技术、外表工业技术和运算机网络技术三者的结合; 具有现场通信网络、现场设备互连、互操作性、分散的功能模块、通信线供电、开放式 互连网络等技术特点; 保证掌握系统可以适应目前工业界对数字通信和自动掌握
8、的需求,且使其与 Internet 网 互连构成不同层次的复杂网络成为可能;代表了工业掌握体系结构进展的一种方向;9,将来掌握系统进展趋势是什么?答: 1)大力推广应用成熟的先进技术 2)大力讨论和进展智能掌握系 3)嵌入式系统的应用将更加深化 10,为什么说嵌入式微掌握器是智能化仪器和中、小型掌握系统中应用最多的一种微型计 算机?答: 嵌入式微掌握器又称单片机; 1为适应不同的应用需求,一个系列的单片机具有多种衍生产品,每种衍生产品的处理器内核都是一样的,不同的是储备器和外设的配置及封装; 2和嵌入式微处理器相比,微掌握器的最大特点是单片化,体积小,功耗和成本低、可靠性高; 3 微掌握器是目
9、前嵌入式系统工业的主流;11、什么叫嵌入式系统?嵌入式系统与一般的工业掌握系统有什么区分?答:嵌入式系统:以应用为中心、以运算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对 功能、牢靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用运算机系统;12、什么是物联网?为什么说“ 物联网给微型运算机掌握技术” 带来新的、更大的应用空 间?答:物联网 =互联网 +传感器 该系统通过射频自动识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统(GPS)、激光扫描器、环境传感器、图像感知器等信息设备,按商定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行 信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和治理的一种网络;实际上它也是 一
10、种微型运算机掌握系统,只不过更加巨大而已;13、物联网终端由几部分组成?各部分的作用是什么?名师归纳总结 .专业学问编辑整理. 第 2 页,共 21 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - .WORD 完善格式 . 答:物联网终端主要由外围接口模块、核心处理模块、网络通信模块及电源治理模块组成;通过外围感知接口与传感设备连接,如RFID读卡器, 红外感应器, 环境传感器等, 将这些传感设备的数据进行读取并通过中心处理模块处理后,依据网络协议, 通过外部通讯接口,如: GPRS模块、以太网接口、WIFI 等方式发送到以太网的指定中心处理平台;14、 FPGA
11、是什么意思?它有什么特点?在微机掌握系统和智能化仪器中有着怎样的影响?答: FPGA是指现场可编程门阵列 特点 FPGA的特点(1)采纳 FPGA设计 ASIC 电路,用户不需要投片生产,就能得到合用的芯片;(2)FPGA可做其它全定制或半定制 ASIC 电路的中试样片;I O引脚;(3)FPGA内部有丰富的触发器和(4)FPGA是 ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一;(5)FPGA采纳高速 CHMOS工艺,功耗低,可以与CMOS、TTL 电平兼容;可以说, FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、牢靠性的正确挑选之一;习题二1. 采样有几种方法?说明它们之间的区分?
12、2. 采样周期愈小愈好吗?为什么?答:不是; 如采样间隔太小(采样频率太高),就对定长的时间记录来说其数字系列就很长,运算工作量快速增大:假如数字序列长度肯定,就只能处理很短的时间历程,可能产生较大的误差;3. 简述多路开关的工作原理;4. 多路开关如何扩展?试用两个CD4097扩展成一个双16 路输入和双2 路输出系统, 并说明其工作原理;5. 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;6. 采样 - 保持器有什么作用?试说明保持电容的大小对数据采集系统的影响;答:采样保持器的作用:A/D 转换器完成一次 A/D 转换总需要肯定的时间;在进行 A/D 转
13、换时间内,期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;保持电容对数据采集系统采样保持的精度有很大影响;保持电容值小, 就采样状态时充电时间常数小, 即保持电容充电快,输出对输入信号的跟随特性好,但在保持状态时放电时间常数也小,即保持电容放电快,故保持性能差;反之,保持电容值大,保持性能好,但跟随特性差;7. 在数据采样系统中,是不是全部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,在答应的A/D 转换精度内,就不必再选用采样保持器;8. 采样频
14、率的高低对数字掌握系统有什么影响?试举工业掌握实例加以说明;采样频率高低对数字掌握系统有些影响,采样频率高,就对数据采集的精确性增加, 但采样频率高,会过多的占用 CPU的时间和内存资源, 采样频率高, 对采集的数据要进行实时分析 和处理,CPU大部分时间用在数据采集分析处理上, 影响了作其它事的时间; 采样频率要低,就有可能漏掉该采集的数据没采到,数据实时分析就有可能不正确;9. A/D 和 D/A 转换器在微型运算机掌握系统中有什么作用?10. A/D 转换器转换原理有几种?它们各有什么特点和用途?答:并联比较型: 电路规模巨大, 转换速度最快, 用在超高速的A/D 转换器中; 主次渐进型
15、:名师归纳总结 电路较小,速度不及并联比较型快,但较其他类型电路的转换速度快的多,用于集成A/D第 3 页,共 21 页.专业学问编辑整理. - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - .WORD 完善格式 . 转换器中;双积分型:电路结构简洁,性能稳固牢靠,抗干扰才能强,转换速度很低,用在低速系统; V-F 变换型:调频信号具有很强的抗干扰才能,低速,用于遥测、遥控系统中;11. 试说明逐次靠近型 A/D 转换器转换原理;从高位到低位逐位摸索比较, 似乎用天平称物体, 从重到轻逐级增减砝码进行摸索; 逐次逼近法转换过程是: 初始化时将逐次靠近寄存器各位清零;转
16、换开头时,先将逐次靠近寄存器最高位置 1,送入 D/A转换器,经 D/A 转换后生成的模拟量送入比较器,称为 Vo ,与送入比较器的待转换的模拟量Vi 进行比较,如 VoVi,该位 1 被保留,否就被清除;然后再置逐次靠近寄存器次高位为1,将寄存器中新的数字量送D/A 转换器,输出的 Vo再与Vi 比较,如 VoVi,该位 1 被保留,否就被清除;重复此过程,直至靠近寄存器最低位;转换终止后,将逐次靠近寄存器中的数字量送入缓冲寄存器,操作过程是在一个掌握电路的掌握下进行的;得到数字量的输出; 逐次靠近的12. 为什么高于 8 位的 D/A 转换器与 8 位的微型运算机运算机接口连接必需采纳双缓
17、冲方式?这种双缓冲工作与 DAC0832的双缓冲工作在接口上有什么不同?答:缘由: 数据要分两次或三次输入,双缓冲结构防止了产生虚假的模拟量输出值;主要区别是 AD667 的第一级由 3 个 4 位寄存器 组成;13. 串行 A/D 转换器有什么特点?24. 用 8 位 DAC芯片组成双极性电压输出电路,其参考电压为码的输出电压:5V+5V,求对应以下偏移(1)10000000 ;(2)01000000 ;(3)11111111;(4)00000001;(5)01111111 ;(6)11111110 ;答: 解: VOUT1=-VREF. VOUT2=-VREF+2VOUT1 (2) VOU
18、T1=-VREF. =-1.25V+1.25V VOUT2=-VREF+2VOUT1 =-2.5V+2.5V +4.96V (6)VOUT1=-VREF. =-4.96 VOUT2=-VREF+2VOUT1 =-4.92V+4.92V 25. DAC0832 与 CPU有几种连接方式?它们在硬件接口及软件程序设计方面有何不同?26. 试用 DAC0832设计一个单缓冲的D/A 转换器,要求画出接口电路图,并编写出程序;27. 试用 8255A 的 B 口和 DAC0832设计一个 8 位 D/A 转换接口电路, 并编写出程序 (设 8255A 的地址为 8000H8003H);28. 设 12
19、 位 D/A 转换器 DAC1210与 8031 接口电路连接,如图 2.42 所示;( 1)说明电路掌握原理;( 2)设数据存放在DABUFF为首地址的连续两个储备单元中,试编写一完成D/A 转换的.专业学问编辑整理. 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - .WORD 完善格式 . 程序;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;30. 试用 13 题的电路设计出能产生三角波、梯形波和锯齿波的程序;31. A/D 转换器的终止信号(设为 EOC)有什么作用?依据该信号在I/O
20、 掌握中的连接方式,A/D 转换有几种掌握方式?它们各在接口电路和程序设计上有什么特点?32. 设某 12 位 A/D 转换器的输入电压为 量:0+5V,求出当输入模拟量为以下值时输出的数字(1)1.25V ;( 2)2V;(3)2.5V ;(4) 3.75V;(5)4V;(6) 5V;量化单位:qVREFnVREF5H22125V in数字量D212. V inV in12 2D5q(1)D1 .251024 即010000000000B400q.专业学问编辑整理. 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - .WORD
21、完善格式 . (4)D3 .753072即 110000000000BC00Hq33. 某 A/D 转换电路如图2.43 所示;(1)试写出 A/D 转换器的地址;(2)该电路采纳什么掌握方式?画出该种转换的程序框图;(3)用 8051 汇编34. 将上述电路改成中断掌握方式,试画出电路图并编写出程序; 35. 设被测温度变化范畴为 0 1200,假如要求误差不超过 0.4 ,应选用分辨率为多少位的 A/D 转换器(设 ADC的辨论率和精度一样) ; 36. 高于 8 位的 A/D 转换器与 8 位 I/O 的微型运算机及 16 位 I/O 的微型运算机接口有什么区分?试以 A/D574 A/
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