G工大2011研究生期末考試《測試技術(shù)與過程控制試題》完美打印版共5頁.doc

一、填空題1.1（第一組）1. 在51單片機中，一個機器周期等于12個時鐘周期，如果采用6MHz晶振，一個機器周期為2s。2. 80C31中的“C”表示所用的是CMOS工藝，具有功耗低的優(yōu)點。3. PC是程序的字地址計數(shù)器，其內(nèi)容為將要執(zhí)行的指令的地址。在89C51單片機中，堆棧指針SP為 8位 特殊功能寄存器。進棧時，SP內(nèi)容自動加1，出棧時SP內(nèi)容自動減1。系統(tǒng)復(fù)位后，SP內(nèi)容為07H，堆棧的第一個單元為08H。4. MSC-51屬向上增長型堆棧，堆棧的操作規(guī)則是進棧操作時，先SP加1后寫入數(shù)據(jù)；出棧時，先讀出數(shù)據(jù)后SP減1。1.2（第二組）5. I/O的擴展方法：一是通過三總線擴展;二是通過串行口擴展6. MCS-51單片機訪問外部存儲器時，利用ALE信號鎖存來自P0口的低8位地址信號。7. 在片外擴展一片2764程序存儲器芯片要13根地址線。8. 片外I/O與片外RAM統(tǒng)一編址的缺點：I/O占用外部RAM的地址空間；片外I/O獨立編址的缺點：使用專用的I/O指令，指令不豐富。9. 串行數(shù)據(jù)通過RXD輸入或輸出，而TXD用于輸出移位時鐘作為外接部件的同步信號。10. 在某些使用場合下，在74LSl64的輸出端應(yīng)加接輸出三態(tài)門控制，以便保證串行輸入結(jié)束后再輸出數(shù)據(jù)。11. 8255共有兩個控制字，一個是工作方式控制字，另一個是C口置位/復(fù)位控制字。12. LED顯示器中的發(fā)光二極管共有兩種連接方法，一種是共陰極連接，另一種是共陽極連接。13. 在MCS-51應(yīng)用系統(tǒng)中，如果串行口別無他用，則可用來擴展并行I/O口，這種擴展方法不會占用片外RAM地址，而且也節(jié)省單片機的硬件開銷。1.3（第三組）14. 通常掃描方式有兩種，即掃描法和反轉(zhuǎn)法。其中掃描法的特點就是逐行（或列）掃描查詢，這時相應(yīng)的行（或列）應(yīng)有上拉電阻接高電平15. 異步串行通信有單工，半雙工，全雙工三種傳送方式。16. 異步串行通信的幀格式由起始位，數(shù)據(jù)位，奇偶位和停止位組成。17. 三態(tài)緩沖寄存器輸出端的“三態(tài)”是指高電平態(tài)、低電平態(tài)和高阻態(tài)。18. 撥盤種類很多，作為人機接口使用的最方便的撥盤是十進制輸入、二進制輸出的BCD碼撥盤。19. 由于機械觸點的彈性作用，在閉合及斷開瞬間均有抖動過程，這會導(dǎo)致一次按鍵被誤讀多次，只作一次鍵輸入處理，必須去除去抖影響。20. MCS-51并行擴展的三總線為：地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。21. MCS-51串行通信有兩種基本方式：異步方式和同步方式。1.4（第四組）22. 集成傳感器是將敏感元件、測量電路、信號調(diào)節(jié)電路做成一體，成為新型集成傳感器23. 如果傳感器輸入信號電平差異較大時，放大器應(yīng)選用可編程增益放大器，根據(jù)信號電平不同選擇不同的增益。24. 前向通道中信號調(diào)節(jié)的任務(wù)是要將被測對象輸出的信號變換成計算機輸入要求的信號 。25. 在單通道信號采集狀況下，對于單路小信號電流或電壓，必須經(jīng)過小信號放大環(huán)節(jié)。一般小信號放大可選擇 測量放大器，為了減少通過通道干擾可采用 隔離放大器。26. 按轉(zhuǎn)換原理來劃分，A/D轉(zhuǎn)換器主要分為：逐次比較型、雙積分型、量化反饋型和并行型。27. A/D轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標主要包括：分辨率、轉(zhuǎn)換精度、轉(zhuǎn)換速率。28. A/D轉(zhuǎn)換的步驟一般需經(jīng)過：采樣、保持、量化和編碼四個步驟。29. 在采用V/F轉(zhuǎn)換器與計算機接口的系統(tǒng)中，一般比較容易采用光電隔離，來提高其抗干擾能力。30. 在選擇傳感器時應(yīng)盡可能選擇大信號輸出傳感器，在一些非快速測量中應(yīng)盡可能選用頻率量輸出傳感器。1.5（第五組）31. 對于單片機的二進制輸出的數(shù)字量進行數(shù)/模轉(zhuǎn)換采用D/A變換器; 對于頻率量輸出則可以采用F/V轉(zhuǎn)換器變換成模擬量。32. 單片機在完成控制處理后，總是以數(shù)字信號通過I/O口或數(shù)據(jù)總線送給控制對象。這些數(shù)字信號形態(tài)主要有開關(guān)量、二進制數(shù)字量和頻率量；但對于一些模擬量控制系統(tǒng)，則應(yīng)通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換變換成模擬量控制信號。33. 在開關(guān)工作應(yīng)用中，可控硅整流器只工作在導(dǎo)通或截止狀態(tài)。34. 采用達林頓驅(qū)動電路主要是采用多級放大和提高晶體管增益，避免加大輸入驅(qū)動電流。這種結(jié)構(gòu)形式具有高輸入阻抗和極高的增益。35. 對于固態(tài)繼電器，當施加觸發(fā)信號時主回路呈導(dǎo)通狀態(tài)，無信號時又呈阻斷狀態(tài)。36. 固態(tài)繼電器利用了分立器件和集成器件及微電子技術(shù)，實現(xiàn)了控制回路（輸入端）與負載回路（輸出端）之間的電隔離及信號耦合，沒有任何可動部件或觸點。2.1（第六組）37. 用于工業(yè)生產(chǎn)過程控制的工業(yè)控制計算機主要有：STD總線工業(yè)控制機、工業(yè) PC、可編程序控制器(PLC)、PC104總線嵌入式工控機等。38. 總線的性能指標：總線寬度、標準傳輸率、時鐘同步與異步、信號線數(shù)、負載能力和數(shù)據(jù)總線與地址總線的多路復(fù)用和非多路復(fù)用。39. 干擾竄入系統(tǒng)的渠道主要：空間干擾、過程通道干擾、供電系統(tǒng)干擾。40. 為了保證長線傳輸?shù)目煽啃?，主要措施有光電耦合隔離、雙絞線傳輸、阻抗匹配等。41. 雙絞線傳輸?shù)奶攸c是頻帶較差、波阻抗高、抗共模噪聲能力強。42. 工業(yè)微機供電系統(tǒng)的抗干擾供電配置主要由交流穩(wěn)壓器、隔離變壓器、低通濾波器、非穩(wěn)壓直流整流器和雙T濾波器組成。43. 按照計算機總線的規(guī)模、用途及應(yīng)用場合，計算機總線可分為片總線、內(nèi)總線和外總線三類；從性能上可分為高端總線和低端總線；在總線技術(shù)方面，可分為傳統(tǒng)總線和現(xiàn)代總線。44. 光電耦合的主要優(yōu)點是具有很強的抗干擾能力：能有效地抑制尖峰脈沖及各種噪聲干擾，從而使過程通道上的信噪比大大提高。45. 傳輸線阻抗匹配的幾種形式 ：終端并聯(lián)阻抗匹配、始端串聯(lián)匹配、終端并聯(lián)隔直流匹配。2.2和3（第七組）46. 光柵傳感器可分為透射式光柵和反射式光柵兩種47. 光柵副包括標尺光柵和指示光柵48. 光柵傳感器系統(tǒng)是由光柵、光柵光學(xué)系統(tǒng)、光電接收電路系統(tǒng)組成。49. 光電編碼盤角度檢測傳感器可分為兩種：絕對式光電編碼盤和增量式光電編碼盤。50. 對絕對式光電編碼，為了保證低位碼的精度，都把最外碼道作為編碼的低位，而將最內(nèi)碼道作為編碼的高位。51. 編碼盤通過聯(lián)軸器與被測軸連接。52. 增量式光電編碼的A、B相脈沖信號的相位相差90 ，Z信號用于零點檢測。53. 絕對式光電編碼盤角度檢測傳感器減小誤碼率的方法是采用循環(huán)碼法和掃描法。54. 總線上的數(shù)據(jù)與時鐘同步運行的總線稱同步總線。55. I/O接口擴展方式主要有總線擴展法和串行口擴展法兩種方法。二、判斷題1.1（第一組）1. 89C51提供兩種節(jié)電工作方式，即空閑（等待、待機）方式和掉電（停機）工作方式。（）2. 各種特殊寄存器中P0P3的復(fù)位值為00H,SP的復(fù)位值為00H（07H），PC的復(fù)位值為0000H,DPTR的復(fù)位值為0000H。（）3. 在CPU訪問片外存儲器時，P2口輸出低（高）8位地址。（）4. 當CPU執(zhí)行一條置PCON.1位（PD）為1的指令后，系統(tǒng)進入掉電工作方式，退出掉電方式的唯一方法是由硬件復(fù)位。（）5. 對8031CPU，當RST復(fù)位信號輸入端保持一（兩）個機器周期的高電平時，就可以完成復(fù)位操作。（）6. 準雙向是指當I/O口作為輸入時，應(yīng)先向此口鎖存器寫入1，此時該口引腳浮空可作高阻抗輸入。（）7. DPTR是一個16位的特殊功能寄存器，其高位字節(jié)寄存器用DPH表示(地址83H)，低位字節(jié)寄存器用DPL表示(地址82H)。（）8. 單片機程序存放在片內(nèi)ROM，則單片機工作時應(yīng)該使引腳=0即接低電平時執(zhí)行片內(nèi)ROM的程序。（）1.2（第二組）9. 三總線傳輸方向（不）都是雙向的。（）10. CMOS電路的噪音容限比TTL電路的要小。（）11. 獨立式按鍵結(jié)構(gòu)中當I/O內(nèi)部有上拉電阻時，外電路可以不配置上拉電阻。（）12. 使用移位寄存器芯片可以擴展一個或多個8位并行I/O口。（） 13. 在CMOS芯片中，54HC的工作溫度范圍比74HC要小。（）14. 電平轉(zhuǎn)換器可以是集電極開路邏輯、高速比較器或其它晶體管電路，同時還要配置提升電阻。（）1.3（第三組）15. 單片機按鍵電路中若不加軟件延遲環(huán)節(jié)有可能導(dǎo)致按鍵多次觸發(fā)。()16. 全編碼鍵盤不能由硬件邏輯自動提供與被按鍵對應(yīng)的鍵碼，需要軟件輔助。（）17. 采用光電耦合器可以將主機與前向、后向以及其它主機部分切斷電路的聯(lián)系，能有效地防止干擾從過程通道進入主機。（）1.4（第四組）18. A/D轉(zhuǎn)換的精度不僅取決于量化位數(shù)，還取決于參考電壓。（）19. 在A/D轉(zhuǎn)換中，量化誤差和分辨率是統(tǒng)一的，提高分辨率可減少量化誤差（）20. 多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的前向通道中一般設(shè)置有多路選擇開關(guān)。（）21. 近年來以模擬量輸出的傳感器日益增多，這類傳感器精度高、抗干擾能力強，而且信號便于遠距離傳送。（）22. 前向通道與被測對象靠近，而且傳感器常常輸出是大（?。┬盘?，因此，前向通道是干擾侵襲的主要渠道。電源配置時要充分考慮到干擾的隔離與抑制。（）23. 前向通道中與傳感器相連接的是A/D轉(zhuǎn)換器，它完成傳感器初次輸出模擬信號的調(diào)節(jié)任務(wù)。（）24. 使用V/F轉(zhuǎn)換器用作模/數(shù)轉(zhuǎn)換具有獨特的優(yōu)點。V/F轉(zhuǎn)換器具有良好的精度、線性和積分輸入特性，常能提供其它類型轉(zhuǎn)換器無法達到的性能。（）25. 在惡劣的環(huán)境下遠距離可靠地傳送微小信號，可以使用小信號雙線變送器器件。（）26. A/D轉(zhuǎn)換器的精度指標是反映實際A/D轉(zhuǎn)換器與理想A/D轉(zhuǎn)換器的差別。（）27. 多路開關(guān)的選擇由單片機控制，而多路開關(guān)在通道中的插入位置則應(yīng)根據(jù)傳感器輸出信號狀況而定。（）28. 在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，許多原來依靠硬件實現(xiàn)的信號調(diào)節(jié)任務(wù)都可通過軟件實現(xiàn)。這樣大大簡化了單片機應(yīng)用系統(tǒng)中的前向通道結(jié)構(gòu)。（）29. 在前向通道中使用光纖傳感器可以從根本上解決由現(xiàn)場通過傳感器引入的干擾。（）1.5（第五組）30. 在晶體管驅(qū)動電路中，開關(guān)晶體管的驅(qū)動電流IC必須足夠大，否則晶體管會增加其管壓降來限制其負載電流，從而有可能使晶體管超過允許功耗而損壞。（）31. 由于SCR通常用來控制直流大電壓開關(guān)負載，故不宜直接與數(shù)字邏輯電路相連。在實際使用時應(yīng)采取隔離措施，如光電耦合隔離。（）32. 機械繼電器的開關(guān)響應(yīng)時間較大，計算機應(yīng)用系統(tǒng)中使用機械繼電器時，控制程序中必須考慮開關(guān)響應(yīng)時間的影響。（）33. 中功率、大功率場效應(yīng)管構(gòu)成的功率開關(guān)驅(qū)動器件可高頻工作，輸入電流小，并能隨意地截止，兼有晶體管開關(guān)和SCR的全部優(yōu)點。（）34. 由于場效應(yīng)管(FET)不是電荷控制器件，只在開關(guān)的過程中才需要電流，而且只要求微安級的輸入電流，就能控制很大的輸出電流。（）35. 在應(yīng)用系統(tǒng)的直流伺服控制中，經(jīng)常要用到線性功率驅(qū)動。線性功率驅(qū)動接口將單片機通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換后的模擬電壓轉(zhuǎn)換成伺服控制系統(tǒng)所要求的功率輸出。（）36. 通常線性功率驅(qū)動接口器件主要使用集成功率運算放大器。在后向通道的直流伺服系統(tǒng)中，采用集成功率運算放大器可大大簡化電路，并提高系統(tǒng)的可靠性。（）37. 有些D/A轉(zhuǎn)換器不帶有參考電壓源。有時為了方便地改變輸出模擬電壓范圍、極性，須要配置相應(yīng)的參考電壓源。（）38. D/A轉(zhuǎn)換器的工作溫度按產(chǎn)品等級分為軍級、工業(yè)級和普通級，標準軍級品可工作于-55+125，工業(yè)級工作溫度為-25+85，而普通級工作溫度為070。（）39. 固態(tài)繼電器按輸出功能分有直流型、過零型、非過零型。（）2.1（第六組）40. 線路中的干擾電壓是由于電源及輸電線路的內(nèi)阻引起的。（）41. 當電源電壓變化持續(xù)時間t）1s時稱為電源的過電壓、欠壓、停電干擾。（）42. 交流穩(wěn)壓器可以用來保證供電的穩(wěn)定性，防止電源系統(tǒng)的過壓與欠壓，有利于提高整個系統(tǒng)的可靠。（）43. 長線的電流傳輸時，用電壓傳輸代替電流傳輸，可獲得較好的抗干擾能力。（）44. 長線傳輸時，阻抗不匹配的傳輸線會產(chǎn)生反射，使信號失真，其危害程度與系統(tǒng)的工作速度及傳輸線的長度有關(guān)。（）45. 始端串聯(lián)匹配能使終端的低電平抬高，相當于增加了輸出阻抗，降低了低電平的抗干擾能力。（）46. 光電耦合器的輸入阻抗很小，一般為110（1001K）之間。（）47. 在一個PCI系統(tǒng)中可以做到高速外部設(shè)備和低速外部設(shè)備并存，PCI總線與ISA總線并存。（）48. 工業(yè)I/O接口包括數(shù)字量的I/O接口，模擬量的I/O接口和開關(guān)量的I/O接口。（）2.2和3（第七組）49. 反射式光柵是由透光材料(如玻璃)制成的。（）50. 環(huán)境的變換不會影響光柵傳感器的性能與可靠性（） 51. 光強度變化一次所需的時間(周期)與光柵位移一個柵距所需的時間是相同的。 （）52. 通過莫爾條紋的上下移動，可以判定標尺光柵的移動方向。（）53. 二進制編碼雖然原理簡單但對編碼盤的制作和安裝要求較高；這是因為使用這種編碼時，一旦出現(xiàn)錯碼，將有可能產(chǎn)生很大的誤差。()54. 光電編碼盤角度檢測傳感器將測得的角位移轉(zhuǎn)換為脈沖形式的數(shù)字信號輸出（）55. 循環(huán)碼的最大特點是：從一個數(shù)碼變化到它的上一個數(shù)碼或下一個數(shù)碼時，數(shù)碼中只有一位發(fā)生變化。（）56. 增量式光電編碼盤不像絕對式光電編碼盤可測量轉(zhuǎn)動體的絕對位置，它是專門測量轉(zhuǎn)體角位移的累積量。（）57. 編碼盤的位數(shù)越多，碼道數(shù)越少（多），扇區(qū)數(shù)也越少（多）。能分辨的角度越小，分辨率就越高。（）58. 為了提高角位置的分辨率，最簡單的方法就是增加編碼盤的位數(shù)從而增加扇區(qū)數(shù)；（）59. 增量式光電編碼盤是在一個碼盤上只開出4條碼道（）60. 總線寬度：即數(shù)據(jù)總線的數(shù)量，用位(bit)表示，有8位、1 6位、32位和64位之分。（）61. 光電隔離器中的信號是雙向傳輸。（）62. ISA總線接口與PCI總線接口比較，ISA總線接口更具有優(yōu)勢。（）三、簡答題1.1（第一組）1、 MCS-51單片機的基本組成包括哪8個部件？答：中央處理器（CPU）；程序存儲器；數(shù)據(jù)存儲器；并行I/O口（P0P3口）；串行I/O口；定時器/計數(shù)器；中斷系統(tǒng)；時鐘電路。2、 如何認識80C51存儲器空間在物理結(jié)構(gòu)上劃分4個空間，而在邏輯上又可劃分為3個空間？答：80C51存儲器是采用程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開尋址的結(jié)構(gòu) ，其存儲器空間在物理結(jié)構(gòu)上可劃分如下4個空間：片內(nèi)程序存儲器、片外程序存儲器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器和片外數(shù)據(jù)存儲器。邏輯上又可劃分為如下3個空間：片內(nèi)256B數(shù)據(jù)存儲地址空間，片外的64KB的數(shù)據(jù)存儲器地址空間和64KB的程序存儲器。因為片內(nèi)、片外的程序存儲器地址編排是連續(xù)統(tǒng)一的，因而邏輯上作為一個空間。3、 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送有幾種方式？答：定時傳送方式：A/D啟動后，調(diào)用延時時間大于轉(zhuǎn)換時間的延時程序后即可讀取。查詢方式：A/D啟動后，查詢EOC（轉(zhuǎn)換結(jié)束信號），轉(zhuǎn)換一旦完成即可讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。中斷方式：將EOC作為外部中斷請求信號，轉(zhuǎn)換一旦結(jié)束，即引起中斷，讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。4、 I/O接口可以分為哪兩種類型？并簡述I/O接口的作用。答：可分為串行I/O接口和并行I/O接口。 I/O接口的作用：實現(xiàn)與不同外設(shè)的速度匹配；實現(xiàn)與外設(shè)的隔離；改變信號的性質(zhì)；實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸方式和電平的變換。5、 在8051擴展系統(tǒng)中，片外程序存儲器和片外數(shù)據(jù)存儲器的地址是重疊的，為什么不會發(fā)生總線沖突？答：因為8051單片機系統(tǒng)中采用了不同的操作指令及控制信號、的選擇。CPU訪問片外程序存儲器ROM用MOVC指令，使用控制信號。CPU訪問片外數(shù)據(jù)存儲器RAM用MOVX指令，使用、控制信號。6、 簡述程序存儲器ROM和數(shù)據(jù)存儲器RAM的作用和區(qū)別。答：程序存儲器ROM用于存放編好的程序和表格常數(shù)。是只讀存儲器，源程序一旦寫入ROM之后便只可讀，不可寫。斷電后ROM內(nèi)的信息不丟失。數(shù)據(jù)存儲器用于存放運算的中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存和緩沖、標志位等。是動態(tài)存儲器，既可讀，又可寫。斷電后RAM內(nèi)的信息立即消失。7、 在程序存儲器中，請指出其中五個中斷源的中斷區(qū)地址。（高級和低級）答：0003H000AH INT0外部中斷地址區(qū) 000BH0012H T/C0定時/計數(shù)器中斷地址區(qū) 0013H001AH INT1外部中斷地址區(qū) 001BH0022H T/C1定時/計數(shù)器中斷地址區(qū) 0023H002AH 串行口中斷地址區(qū)8、 四組工作寄存器組的地址分別是什么？單片機復(fù)位后，使用的是哪一組工作寄存器？如何改變當前工作寄存器組？答：第0組：00H07H；第1組：08H0FH；第2組：10H17H；第3組：18H1FH。單片機上電復(fù)位后，RS0=RS1=0，使用的是第0組工作寄存器。通過軟件改變PSW中RS0、RS1值的組合，可以改變當前選用的工作寄存器組。9、 介紹堆棧的功能和使用方式。答：功能：保護斷點和保護現(xiàn)場；使用方式：自動方式，即在調(diào)用子程序或斷點時，端點地址自動進棧；指令方式，即使用專用的堆棧操作指令，執(zhí)行進出棧操作。10、 寫出P3端口的第二功能，并舉例說明功能引腳的用途。答：RXD（串行口輸入），TXD（串行口輸出），INT0（外部中斷0輸入），INT1（外部中斷1輸入），T0（定時器0的外部輸入），T1（定時器1的外部輸入），WR（寫選通控制輸出），RD（讀選通控制輸出）。例如，當WR=0（為低電平）時，可對單片機數(shù)據(jù)進行寫操作。1.2（第二組）11、 什么情況下使用鎖存器或緩沖器？答：當外界輸入的數(shù)據(jù)為暫態(tài)數(shù)據(jù)時，經(jīng)P0口輸入外部數(shù)據(jù)，由于外部數(shù)據(jù)變化速度快，須在P0口加輸入鎖存器。當外界輸入的數(shù)據(jù)為常態(tài)數(shù)據(jù)時，不需鎖存外部數(shù)據(jù)，則使用緩沖器。1.3（第三組）12、 寫出鍵盤工作方式，以及它們各自的工作原理及特點？答：編程掃描方式：當單片機空閑時，才調(diào)用鍵盤掃描子程序，反復(fù)的掃描鍵盤，等待用戶從鍵盤上輸入命令或數(shù)據(jù)，來響應(yīng)鍵盤的輸入請求。定時掃描工作方式：單片機對鍵盤的掃描也可用定時掃描方式，即每隔一定的時間對鍵盤掃描一次。中斷工作方式：只有在鍵盤有鍵按下時，才執(zhí)行鍵盤掃描程序并執(zhí)行該按鍵功能程序，如果無鍵按下，單片機將不理睬鍵盤。13、 寫出按鍵掃描的工作過程？答：1 判斷鍵盤中是否有鍵按下；2 進行行掃描，判斷是哪一個鍵按下，若有鍵按下，則調(diào)用延時子程序去抖動； 3 讀取按鍵的位置碼； 4 將按鍵的位置碼轉(zhuǎn)換為鍵值（鍵的順序號） 0、1、2、F。14、 寫出一個完善的鍵盤控制程序應(yīng)解決哪些任務(wù)？答：1.檢測有無按鍵按下，2.有鍵按下后，在無硬件除抖動電路時，應(yīng)有軟件延時方法除去抖動影響，3.有可靠的邏輯處理辦法，4.輸出確定的鍵號以滿足散轉(zhuǎn)指令要求。15、 什么是獨立式按鍵結(jié)構(gòu)，其優(yōu)缺點是什么？答：獨立式按鍵是指直接用I/O口線構(gòu)成的單個按鍵電路。每個獨立式按鍵單獨占有一根I/O口線，每根I/O口線上的按鍵工作狀態(tài)不會影響其他I/O口線的工作狀態(tài)。優(yōu)缺點：獨立式按鍵電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單，但每個按鍵必須占用一根I/O口線，在按鍵數(shù)量較多時，I/O口線浪費較大。故在按鍵數(shù)量不多時，常采用這種按鍵電路。16、 寫出通常去除抖動影響的兩種措施，及各自的實現(xiàn)辦法？答：硬件措施，通常用R-S觸發(fā)器或單穩(wěn)態(tài)電路構(gòu)成的硬件去抖動電路。軟件措施，采用的辦法是在檢測到有鍵按下時，執(zhí)行一個10的延時程序后再確認該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，如保持閉合狀態(tài)電平則確認為真正鍵按下狀態(tài)，從而消除了抖動影響。17、 LED的靜態(tài)顯示方式與動態(tài)顯示方式有何區(qū)別？各有什么優(yōu)缺點？答：靜態(tài)顯示時，數(shù)據(jù)是分開送到每一位LED上的。而動態(tài)顯示則是數(shù)據(jù)是送到每一個LED上，再根據(jù)位選線來確定是哪一位LED被顯示。靜態(tài)顯示亮度很高，但口線占用較多。動態(tài)顯示省I/O口且省電，適合用在顯示位數(shù)較多的場合。18、 簡述什么是LED的靜態(tài)顯示方式，什么是動態(tài)顯示方式。答：LED的靜態(tài)顯示就是當顯示器顯示某個字符時，相應(yīng)的段（發(fā)光二極管）恒定地導(dǎo)通或截止，直到顯示另一個字符為止。LED的動態(tài)顯示就是當顯示某個字符時，某個瞬時，只有相應(yīng)字符的一個段（如只有一位數(shù)字）顯示，當采用掃描的方法輪流點亮各個段時，如果掃描速度夠快，利用人的視覺暫留就可以感覺到每個數(shù)碼管都再亮。1.4（第四組）19、 采樣/保持器保持電壓的變化時，在保持狀態(tài)下，由于保持電容的漏電流會使保持電壓不斷地衰減或上升。要怎樣去減少泄漏電流？答：采用高輸入阻抗的運算放大器作緩沖放大器，選擇優(yōu)質(zhì)電容，如聚四氟乙稀電容器作為保持電容以及選用漏電流小的模擬開關(guān)。20、 簡述前向通道的含義答：在微機應(yīng)用系統(tǒng)中，前向通道體現(xiàn)了被測對象與系統(tǒng)相互聯(lián)系的信號輸入通道，原始參數(shù)輸入通道。在該通道中主要是傳感器和與傳感器有關(guān)的信號調(diào)節(jié)、變換電路，故也可稱為傳感器接口通道。只要反映外界狀態(tài)的信號輸入通道都可稱為前向通道。前向通道中的信號檢測總是針對著被測對象，若系統(tǒng)沒有被測對象，故不需要前向通道。21、 簡述前向通道的特點。 答前向通道總要靠近信號拾取對象。前向通道的環(huán)境無主觀選擇余地。前向通道電路設(shè)計的難易繁簡除與環(huán)境因素有關(guān)外，還取決于傳感、變換器件的選擇。前向通道電路的處理技術(shù)有一定難度。前向通道的抗干擾設(shè)計是前向通道設(shè)計中的一個重要內(nèi)容。22、 簡述前向通道的結(jié)構(gòu)類型。答 單個信號輸入的前向通道結(jié)構(gòu)類型 多個信號輸入的前向通道結(jié)構(gòu)類型23、 簡述前向通道設(shè)計中應(yīng)考慮的問題及一般前向通道配置的電源具有哪些特點。答：(1)前向通道應(yīng)用系統(tǒng)的信號采集通道，在前向通道設(shè)計中必須考慮到信號拾取、信號的調(diào)節(jié)、A/D轉(zhuǎn)換以及電源配置與干擾防止諸問題。(2) 一般前向通道配置的電源具有以下特點：小功率；高穩(wěn)定度、高純凈度；有干擾隔離與抑制措施。24、 簡述對計算機應(yīng)用系統(tǒng)有較大影響的傳感器。答大信號輸出傳感器。集成傳感器。數(shù)字量傳感器。光纖傳感器。25、 前向通道中信號的拾取方式有哪些？答：通過敏感元件拾取被測信號；通過傳感器拾取被測信號；通過測量儀表拾取被測信號26、 簡述采用V/F轉(zhuǎn)換器與計算機接口優(yōu)點。答(1)接口簡單、占用計算機資源少。(2)頻率信號輸入靈活。(3)抗干擾性能好。(4)便于遠距離傳輸。由于這些優(yōu)點，在一些非快速過程的前向通道中，愈來愈趨向使用V/F轉(zhuǎn)換來代替通常的A/D轉(zhuǎn)換。27、 前向通道中，為滿足信號調(diào)節(jié)、通道隔離、特殊供電要求，可采取一些先進的芯片技術(shù)，目前可提供的有哪些？答(1)隔離放大器。(2)可編程增益放大。(3)小信號雙線發(fā)送器(4)DC/DC變換器。(5)通用有源濾波器。28、 A/D轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標有哪些?答： (1)量化誤差與分辨率，(2)轉(zhuǎn)換精度，(3)轉(zhuǎn)換時間與轉(zhuǎn)換速率，(4)失調(diào)(零點)溫度系數(shù)和增益溫度系數(shù)，(5)對電源電壓變化的抑制比。29、 簡述隔離放大器常用的場合。答： 測量處于高共模電壓下的低電平信號；消除由于對信號源地網(wǎng)絡(luò)的干擾(如大電流的跳變)所引起的測量誤差；避免構(gòu)成地回路及其寄生拾取問題(不需要對偏流提供返回通路)；保護應(yīng)用系統(tǒng)電路不致因輸入端或輸出端大的共模電壓造成損壞；對于醫(yī)療儀器為病人提供安全接口。 1.5（第五組）30、 后向通道的特點？答：小信號輸出、大功率控制；是一個輸出通道，輸出伺服驅(qū)動控制信號；接近控制對象，環(huán)境惡劣，控制對象多為大功率伺服驅(qū)動機構(gòu)，電磁、機械干擾較為嚴重。31、 后向通道應(yīng)解決的問題及其解決方法？答：功率驅(qū)動；（將單片機輸出的信號進行功率放大，以滿足伺服驅(qū)動的功率要求。）干擾防治；（主要防治伺服驅(qū)動系統(tǒng)通過信號通道、電源以及空間電磁場對計算機系統(tǒng)的干擾。通常采用信號隔離、電源隔離和對大功率開關(guān)實現(xiàn)過零切換等方法進行干擾防治。）數(shù)/模轉(zhuǎn)換。（對于二進制輸出的數(shù)字量采用D/A變換器；對于頻率量輸出則可以采用F/V轉(zhuǎn)換器變換成模擬量。）32、 什么叫固態(tài)繼電器？固態(tài)繼電器主要由哪幾部分組成？答：固態(tài)繼電器是一種無機械觸點通斷功率型電子開關(guān)，又名固態(tài)開關(guān)。 由輸入電路，隔離部分，輸出電路組成。33、 固態(tài)繼電器的優(yōu)點?答：由于固態(tài)繼電器是由固態(tài)元件組成的無觸點開關(guān)器件。這種結(jié)構(gòu)特點決定了它比電磁繼電器工作可靠，壽命長，對外界干擾小，能與邏輯電路兼容，抗干擾能力強，開關(guān)速度快，使用方便。不僅實現(xiàn)了小信號對大電流功率負載的開關(guān)控制，而且還具有隔離作用。34、 常用的功率開關(guān)接口器件及電路有哪些？答：功率開關(guān)驅(qū)動電路、功率型光電耦合器、集成驅(qū)動芯片及固體繼電器等。2.1（第六組）35、 供電系統(tǒng)中的電源干擾的種類及解決方法。答：過壓、欠壓、停電，解決的辦法是使用各種穩(wěn)壓器、電源調(diào)節(jié)器，對付暫短時間的停電則配置不間斷電源。浪涌與下陷是電壓的快變化，如果幅度過大也會毀壞系統(tǒng)。解決的辦法是使用快速響應(yīng)的交流電源調(diào)壓器。尖峰電壓持續(xù)時間很短，一般不會毀壞系統(tǒng)，但對微機系統(tǒng)正常運行危害很大，會造成邏輯功能紊亂，甚至沖壞原程序。解決辦法是使用具有噪聲抑制能力的交流電源調(diào)節(jié)器、參數(shù)穩(wěn)壓器或超隔離變壓器。射頻干擾對微機系統(tǒng)影響不大，一般加接23節(jié)低通濾波器即可解決。36、 適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而開發(fā)的工業(yè)控制計算機必須滿足什么要求。答：高可靠性，以適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場十分惡劣和復(fù)雜的工作條件；具有實時響應(yīng)處理能力，以滿足工業(yè)生產(chǎn)過程實時控制要求；有豐富的可與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場信號相連接的工業(yè)接口；控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)能組配靈活，易于擴展；有先進的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，便于開發(fā)。2.2和3（第七組）37、 簡述光電編碼器的優(yōu)點。 答案：分辨率高、響應(yīng)快、具有數(shù)據(jù)長期存儲功能、串行輸出、信號線少、可靠性高、便于長距離傳輸。38、 簡述光柵傳感器測試位移的工作原理。答：當標尺光柵和指示光柵的交角保持不變而相對移動時，莫爾條紋將沿著刻線方向移動。標尺光柵移動一個柵距 W 時，莫爾條紋也移動一個間距B。同時，在指示光柵上的光敏元件接收到一次光脈沖的照射，并相應(yīng)輸出一個電脈沖。通過計數(shù)電脈沖的數(shù)目，就可以測量標尺光柵移動的位移X，即X=NW（ N-電(光)脈沖的個數(shù)。）39、 光柵傳感器優(yōu)點？答：（1）輸出數(shù)字信號。這使它易于與數(shù)字電路，特別是單片機接口。（2）高精度。（3）同時具備大量程、高分辨率的特點。（4）有較強的抗干擾能力。（5）信號處理電路簡單、可靠。（6）慣量小。光柵傳感器體積小，重量輕，對組成系統(tǒng)的慣量和動態(tài)特性影響小。40、 什么是莫爾條紋？莫爾條紋間距B與柵距W和夾角關(guān)系？答：將標尺光柵和指示光柵重疊在一起，并使它們的刻線之間形成一個很小的交角，在光柵垂直方向上出現(xiàn)的明暗相間的條紋就稱為莫爾條紋。關(guān)系：兩光柵刻線交角越小莫爾條紋間距B越大。如式：41、 利用莫爾條紋實現(xiàn)位移的測量有什么特點？答：莫爾條紋間距對光柵柵距有放大作用，莫爾條紋對光柵柵距局部誤差有消差作用，莫爾條紋從亮條紋到暗條紋以及從暗條紋到亮條紋的變化不是階躍性的，而是逐漸過渡的。四、綜合分析題：1.1（第一組）1.2（第二組）編程不考1.3（第三組）1. 圖1所示為鍵閉合及斷開的抖動圖，圖2中所示為R-S觸發(fā)器電路圖，試分析鍵輸入時用R-S觸發(fā)器去抖動電路的工作原理。答：設(shè)按鍵未按下時，a = 0，b = 1，輸出Q = 1。按鍵按下時，因按鍵的機械彈性作用的影響，使按鍵產(chǎn)生抖動。當開關(guān)沒有穩(wěn)定到達b端時，因與非門2輸出為0反饋到與非門1的輸入端，封鎖了與非門1，雙穩(wěn)態(tài)電路的狀態(tài)不會改變，輸出保持為1，輸出Q不會產(chǎn)生抖動的波形。當開關(guān)穩(wěn)定到達b端時，因a = 1，b = 0，使Q = 0，雙穩(wěn)態(tài)電路狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)。當釋放按鍵時，在開關(guān)未穩(wěn)定到達a端時，因Q = 0，封鎖了與非門2，雙穩(wěn)態(tài)電路的狀態(tài)不變，輸出Q保持不變，消除了后沿的抖動波形。當開關(guān)穩(wěn)定到達a端時，因a = 0，b = 1，使Q = 1，雙穩(wěn)態(tài)電路狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，輸出Q重新返回原狀態(tài)。由此可見，鍵盤輸出經(jīng)雙穩(wěn)態(tài)電路之后，輸出已變?yōu)橐?guī)范的矩形方波。1.4（第四組）2. 一種采用DCDC變換器供電的前向通道供電。利用應(yīng)用系統(tǒng)中標準的+5V電源經(jīng)DCDC變換器變換成前向通道所要求的各種電平電壓。其中干擾的隔離可以通過哪三個環(huán)節(jié)解決，并分析其各自實現(xiàn)的功能？答：電源隔離。通過DCDC變換器實現(xiàn)。DCDC變換器的輸入回路與輸出回路是隔離的，這樣切斷了系統(tǒng)的主電源與前向通道電源間的干擾渠道。模擬通道隔離。通過隔離放大器實現(xiàn)。信號調(diào)節(jié)電路中采用隔離放大器作為小信號放大用，可以防止現(xiàn)場干擾源通過傳感器電源進入前向通道。數(shù)字通道隔離。通過光電耦合器實現(xiàn)。光電耦合一般放在前向通道的數(shù)字通道中，緊靠計算機的輸入。1.5（第5組）3. 在后向通道中要達到小信號輸出、大功率控制的功能，可以通過各類功率開關(guān)接口器件及電路來實現(xiàn)；下圖中，通過機械繼電器的方式來實現(xiàn)此功能。請簡述其工作原理，并說明該方法的主要缺點。請分別說明二極管以及齊納管在此電路中的作用。答：在數(shù)字邏輯電路中最常使用的機械繼電器有簧式繼電器。工作原理：單片機控制端輸出邏輯信號，將邏輯信號輸入到TTL門中；通過TTL門對輸入信號進行邏輯運算；將運算結(jié)果輸出從而控制線圈是否導(dǎo)通，從而產(chǎn)生磁場。當線圈中有流量通過產(chǎn)生磁場，受到磁場的作用，兩個簧片相接觸而導(dǎo)通，因此驅(qū)動負載電路工作。這種簧式繼電器控制電流要求很小，而簧式觸點可開關(guān)較大的電流。該方法的主要缺點：機械繼電器的開關(guān)響應(yīng)時間較大，計算機應(yīng)用系統(tǒng)中使用機械繼電器時，控制程序中必須考慮開關(guān)響應(yīng)時間的影響。二極管的作用：主要是起保護的作用，抑制反向電動勢。當TTL的輸出端輸出的信號使得控制端斷開電流時，由于線圈的電磁感應(yīng)現(xiàn)象從而產(chǎn)生磁滯電壓；如果沒有反向電動勢抑制二極管將可能燒壞TTL的門電路。齊納管的作用：主要是起保護的作用，防止產(chǎn)生觸點電弧。4. 下圖是后向通道中D/A轉(zhuǎn)換的兩種方案圖。試分析兩種方案的不同點。分別說明兩種方案的優(yōu)缺點。答：圖（a）為每個通道各用一個D/A轉(zhuǎn)換器的電路，CPU和通路之間通過獨立的接口緩沖器傳送信息，這是一種數(shù)字保持的方案。圖（b）為多個通道共用一個D/A轉(zhuǎn)換器的電路，因為共用一個D/A轉(zhuǎn)換器，故它必須在CPU控制下分時工作。即依次把D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成的模擬電壓（或電流），通過多路模擬開關(guān)傳送給輸出采樣保持器。圖（a）這種結(jié)構(gòu)優(yōu)點是速度快、精度高、工作可靠，即使某一路D/A轉(zhuǎn)換器有故障，也不會影響其他通道的工作。缺點是如果輸出通道的數(shù)量很多，會使得這種結(jié)構(gòu)價格很高。圖（b）這種結(jié)構(gòu)優(yōu)點是節(jié)省了D/A轉(zhuǎn)換器。缺點是因為分時工作，只適用于通道數(shù)量多且速度要求不高的場合。它需要多路模擬開關(guān)，要求輸出采樣保持器的保持時間與采樣時間之比較大，且工作可靠性較差。2.1 （第六組）5. 試分析光電耦合具有抗干擾能力的原因？答：(1)光電耦合器的輸入阻抗很小，而干擾源內(nèi)阻則很大，因此能分壓到光電耦合器輸入端的噪聲很??；(2)干擾噪聲雖能量小，只能形成微弱電流，而光電耦合器輸入部分的發(fā)光二極管在即使有很高電壓幅值的干擾，由于不能提供足夠的電流而被抑制掉；(3)光電耦合器是在密封條件下實現(xiàn)輸入回路與輸出回路的光耦合，不會受到外界光的干擾；(4)輸入回路與輸出回路之間分布電容極小，而且絕緣電阻很大，因此回路一邊的干擾很難通過光電耦合器饋送到另一邊去。2.2和3 （第七組）6. 簡述絕對式光電編碼盤與增量式光電編碼盤的結(jié)構(gòu)與工作原理的異同？（1）絕對式光電編碼盤測量轉(zhuǎn)動體的絕對位