智能測控系統(tǒng)設(shè)計答案

1、1. 智能測控系統(tǒng)中，常用的微型計算機哪幾種？你會根據(jù)那些因素去選擇一款微型計算機？答：常用的有單片機，工控機，嵌入式處理器，DSP,PLC等等。選擇因素：1功能性能分析（應(yīng)用場合）；2功耗及電源要求；3環(huán)境要求；4工作可靠性；5價格要求；6封裝體積、開發(fā)軟硬件平臺與工具、產(chǎn)品的內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)與習(xí)慣等。2. 選擇傳感器時需考慮哪些環(huán)境因素？答：要考慮：1.傳感器的性能指標(biāo) ；2.傳感器的使用環(huán)境。自然環(huán)境：溫度、濕度、淋雨、氣壓、振動、沖擊等，分為商用品、工業(yè)品、軍用品。 工作環(huán)境：易燃、易爆、粉塵、油污、工作介質(zhì)等。 工作條件：電源、功耗、抗干擾等3. 使用方便性 ；接口功能：電源、輸出信號形式、

2、電纜芯數(shù)、接插件等。 外型：體積、重量、形狀、運輸?shù)取?安裝：安裝方式、安裝要求、安裝尺寸、安裝工具等。 操作：連接方便性、調(diào)節(jié)方便性、標(biāo)定方便性等。 4. 維護方便性 ；可靠性：平均無故障時間、抗過載能力等。 壽命：工作年限、疲勞性能、定期標(biāo)定。 可更換性：是否可更換、是否方便更換。 可維修性：維修方便性、維修時間、易損件的更換等。5. 成本及其它。：單價、批量價。 二次儀表價格傳感器價格：接口電路復(fù)雜性、配套儀表價格。 系統(tǒng)價格：構(gòu)成多點測試系統(tǒng)時的成本。 信譽度：生產(chǎn)廠家的品牌、信譽度、保用期、長期供貨能力等。 供貨期：最短供貨期、維修期等。 3. 電阻應(yīng)變片是一種常用的力學(xué)量敏感元件，

3、舉例說明其信號調(diào)理電路。電橋電路、放大電路（一般用儀表放大器）、濾波電路、模數(shù)采樣電路等AD693還可以配電阻應(yīng)變片構(gòu)成應(yīng)變儀，用于測量應(yīng)力，測量電路如圖所示。測量電橋中包含4個350的箔式應(yīng)變片，其靈敏度為2mV/V。RP1和RP2分別為零點調(diào)節(jié)電位器和滿度調(diào)節(jié)電位器。若用RRP1來表示RP1的總電阻值。將應(yīng)變片牢固地粘貼在被測試件表面上，當(dāng)試件受到外力(拉力或壓力)時就會產(chǎn)生形變，使得 應(yīng)變片的電阻值改變。在一定范圍內(nèi)電阻值的變化率與電阻絲長度的變化率(即應(yīng)變值)成正比。通常是由應(yīng)變片構(gòu)成測量橋路，當(dāng)試件受力發(fā)生形變時，測量電橋 的平衡被破壞而產(chǎn)生輸出電壓u，再經(jīng)過AD693進行電壓電流轉(zhuǎn)

4、換，最終獲得與應(yīng)變值成正比的420mA電流信號。這就是應(yīng)變儀測量電路的工作原 理。4渦流傳感器什么原理，檢測什么物理量？答：當(dāng)金屬導(dǎo)體置于線圈產(chǎn)生的交變磁場中時，由于導(dǎo)體中產(chǎn)生的渦流所引起的新磁場將削弱原線圈磁場，從而導(dǎo)致線圈的等效電感、阻抗、品質(zhì)因數(shù)發(fā)生變化。這種效應(yīng)隨金屬導(dǎo)體與線圈的距離大小而變可以制成接近開關(guān)?？梢詼y量位移或者距離5多普勒效應(yīng)可用于速度、流速等變量的檢測，簡述其原理。答：多普勒效應(yīng)是指物體輻射的波長因為光源和觀測者的相對運動而產(chǎn)生變化，在運動的波源前面，波被壓縮，波長變得較短，頻率變得較高 ，在運動的波源后面，產(chǎn)生相反的效應(yīng)，波長變得較長，頻率變得較低 ，波源的速度越高，

5、所產(chǎn)生的效應(yīng)越大，根據(jù)光波紅/藍移的程度，可以計算出波源循著觀測方向運動的速度，這種現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)。6半導(dǎo)體集成電路溫度傳感器的測溫范圍和測溫精度一般為多少？輸出形式有哪幾種？答：軍用級、商用級、工業(yè)級。測溫范圍各有不同，一般在-55到150之間，測量精度一般在0.55之間；輸出形式有電壓輸出、電流輸出和數(shù)字輸出。以下是幾種不同輸出形式的溫度傳感器：AD公司的TMP35（10125）/36（-40125）/37（5100），精度為正負(fù)2，模擬電壓輸出；TMP03/04，測溫范圍-25到100，精度正負(fù)1.5，串行數(shù)字輸出；AD7414/7415，測溫范圍-40到85，精度正負(fù)2，分辨率10

6、位，I2C接口數(shù)字輸出；TMP17,測溫范圍-40到105，精度正負(fù)3.5，電流輸出。7說明半導(dǎo)體霍爾效應(yīng)，霍爾元件有哪些用途？答：半導(dǎo)體中的電子和空穴受到垂直于電流方向的磁場作用，發(fā)生偏轉(zhuǎn)在導(dǎo)體兩側(cè)產(chǎn)生電荷積累。V=Q/C。電荷積累后自然產(chǎn)生電位差即為霍爾電壓。此效應(yīng)就成為霍爾效應(yīng)?？梢杂糜跍y量電流或者位移。8運算放大器作為傳感器的前置放大器，運放的哪些技術(shù)參數(shù)對其性能有影響？9可編程增益放大器（PGA）是如何實現(xiàn)增益控制的？ 通過程序調(diào)整多路轉(zhuǎn)換開關(guān)接通的反饋電阻的數(shù)值，從而調(diào)整放大器的放大倍數(shù)。10模擬隔離放大器原理？其作用是什么？答:某些情況下，輸入對電路和輸出電路之間以及放大電路和電

7、源電路之間不能有直接的電路連接，信號的耦合以及電源電能的傳遞需要通過磁路或者光路來實現(xiàn)。放大器內(nèi)部采用這種措施就叫做隔離放大器。隔離放大器具有通用運放的功能，且輸入公共地和輸出公共地之間有良好的絕緣性能。隔離放大器由輸入放大器，信號耦合器件，輸出放大器，以及隔離電源組成。11簡述集成開關(guān)電容濾波器的原理，通過調(diào)節(jié)什么參數(shù)改變截止頻率？【后5】開關(guān)電容濾波器基本原理：電路的兩節(jié)點間接有帶高速開關(guān)的電容器，其效果相當(dāng)于該兩節(jié)點間連接一個電阻。用開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)代替RC網(wǎng)絡(luò)。這樣，既容易在集成電路內(nèi)實現(xiàn)，又容易通過開關(guān)頻率調(diào)整濾波器截至頻率。 CR確定后，電阻由T決定開關(guān)電容濾波器的截至頻率和采樣周期T

8、成反比，在集成電路中電容參數(shù)固定，采樣周期可以由用戶控制，因此可以通過調(diào)整開關(guān)頻率調(diào)整濾波器截至頻率。12U/I變換有什么作用？采用420mA電流信號來傳輸傳感器輸出信號的優(yōu)點是什么？【前7】答： V/I轉(zhuǎn)換，是將輸入的電壓信號轉(zhuǎn)換成滿足一定關(guān)系的電流信號，轉(zhuǎn)換后的電流相當(dāng)一個輸出可調(diào)的恒流源，其輸出電流應(yīng)能夠保持穩(wěn)定而不會隨負(fù)載的變化而變化。電流信號具有不受傳輸線路的電感，電容，負(fù)載性質(zhì)的影響，不存在相位問題等優(yōu)點。電流傳輸?shù)膬?yōu)點：a.電流信號適用于遠傳，不會因為電阻變化而變化；b.電流信號容易還原成電壓信號；c.可進行斷電檢查20mA上限的優(yōu)點：這是防爆的要求，20mA電流通斷引起的火花容

9、量不足以引燃瓦斯。4mA下限的有點：a.方便斷線檢查b.可有效防止4mA一下干擾信號的干擾，提高抗干擾能13共阻耦合有哪幾種形式？如何抑制？【前11】電源內(nèi)阻抗耦合、公共地線耦合、輸出阻抗耦合抑制電源內(nèi)阻抗耦合，通過減小電源內(nèi)阻，加電源退耦濾波電路完成，抑制共地耦合，通過將電路等效化，一點接地的形式完成抑制輸出阻抗耦合，通過減小輸出阻抗，加輸出跟隨電路的方式完成14在印刷電路板排版時，哪些地方需要加去耦電容？答：設(shè)計PCB版時，每個集成電路的電源、地之間都要加一個去耦電容。時鐘電路也要加。15為了濾除電源中來自電網(wǎng)的干擾，可以采用哪些辦法？【前12】答：消除辦法：濾波法、隔離法、吸收法、回避法

10、 1. 濾波法 采樣電源濾波器，體積小，價格便宜，效果一般。 2. 隔離法 抗干擾的原理是原邊對高頻干擾呈現(xiàn)很高的阻抗，而位于原邊、副邊繞組之間的金屬屏蔽層又阻隔了原、副邊所產(chǎn)生的分布電容。效果較好。3. 吸收法 利用瞬變電壓抑制器TVP(又稱TVS ),當(dāng)兩端經(jīng)受瞬間高能量沖擊時,能以極高的速度把兩端間的阻抗值由高阻抗變?yōu)榈妥杩?，吸收一個瞬間大電流,從而把它的兩端電壓箝制在一個預(yù)定的數(shù)值上,保護了后面的電路元件不受瞬態(tài)高壓尖峰脈沖的沖擊。 4. 回避法 采用非動力供電線路。直接從非動力低壓變壓器“根部”拉專線供電的辦法，避開大負(fù)荷動力線?？刂齐娫床捎门c動力電源不同的相線。采用電源凈化器、鐵磁

11、諧振交流穩(wěn)壓器、UPS等16說明數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。答：基本結(jié)構(gòu)如下17根據(jù)轉(zhuǎn)換原理，常用的AD轉(zhuǎn)換器有哪些種類？18、S-D A/D轉(zhuǎn)換器有何特點？【前13】答： 1.轉(zhuǎn)換精度高：由先進的原理保證。2.轉(zhuǎn)換速度低：過采樣S-D調(diào)制實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換，犧牲速度換取精度。3.由于采用過采樣S-D調(diào)制，所以ADC前端不需要加抗混迭濾波器。19說明分級式AD轉(zhuǎn)換器的原理，高速AD轉(zhuǎn)換器芯片有什么特點？【前14】答：將兩個或多個較低分辨率的閃爍式ADC組合起來構(gòu)成一個高分辨率、高轉(zhuǎn)換率的ADC就是分級式ADC，又稱流水線式或多極式ADC。一個由兩個4位的閃爍式ADC構(gòu)成的8位分級式ADC的基本原理如下

12、：轉(zhuǎn)換分成兩步：首先第一級4位的閃爍ADC完成高4位的轉(zhuǎn)換，并且將其4位二進制輸出加到一個4位DAC。然后從采樣保持放大器保持的模擬輸入信號減去DAC的輸出得到的剩余信號經(jīng)放大后加到第二級4位閃爍ADC，得到低4位的ADC輸出，最后將兩級的ADC輸出合并成8位二進制的輸出。特點：高速ADC的轉(zhuǎn)換速度經(jīng)常在幾十MSPS以上，單片機無法控制，即使是高性能嵌入式控制器、DSP等，也難于完成高速ADC的控制。一般的辦法是采用硬件直接控制高速ADC的時序，同時控制數(shù)據(jù)的傳輸或保存。選用合適的FPGA或CPLD完成硬件設(shè)計。20與早期8位單片機相比，現(xiàn)在的8位單片機在哪些方面有所發(fā)展？ CPU功能增強：縮

13、短執(zhí)行指令的時鐘周期， 提高時鐘頻率； 內(nèi)部資源增多：增大RAM、ROM、EEPROM，增加定時/計數(shù)器、I/O接口、中斷源、A/D、D/A、監(jiān)視定時器、DMA、SPI、I2C、USB、CAN等； 在系統(tǒng)編程：通過片內(nèi)的UART串口或JTAG接口進行程序的下載、調(diào)試和固化。 引腳多功能化：引腳可配置，一腳多用； 低電壓低功耗：低電壓工作，多種節(jié)電工作方式。 面向應(yīng)用的設(shè)計：如汽車、射頻、網(wǎng)絡(luò)、接口等。21計算機的數(shù)字輸入輸出通道中為何經(jīng)常采樣光電隔離技術(shù)？22單片機多機通信采用RS422總線，請畫出一個連接示意圖。23單片機系統(tǒng)為何有時需要總線驅(qū)動？答: 有些I/O口沒有上拉電阻或者是由于傳輸

14、距離過遠，超出了單片機I/O口有限的驅(qū)動能力，所以需要總線驅(qū)動 作用： 提高CPU驅(qū)動能力，提高負(fù)載電阻，提高分布電容驅(qū)動電流，地址總線，控制總線單向驅(qū)動器，還有隔離作用保證了總線的可靠性。所謂總線 即是公共的連接線，一般要連接很多設(shè)備，需要的電流較大。單片機一般引腳能提供的電流都不大， 因此 當(dāng)做為總線時 必須要加驅(qū)動 才能提供更大的電流去驅(qū)動負(fù)載。24、TMS320F2812中的AD轉(zhuǎn)換器性能如何？有何主要特點？【前22】2×8通道復(fù)用輸入接口；兩個采樣保持電路；單/連續(xù)通道轉(zhuǎn)換；流水線最快轉(zhuǎn)換周期60ns，單周期最快轉(zhuǎn)換周期200ns；可以使用兩個事件管理器順序觸發(fā)8對模數(shù)轉(zhuǎn)換

15、。ADC模塊的主要特點：（1）一個12位模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，兩個采樣保持器，可以同時或順序采樣；（2）16通道模擬輸入，輸入電壓范圍03V；（3）快速轉(zhuǎn)換時間，當(dāng)ADC時鐘配置為25MHz時，最高采樣帶寬為12.5MHz；（4）自動排序功能支持16通道獨立循環(huán)“自動轉(zhuǎn)換”，每次轉(zhuǎn)換的通道可編程選擇。排序器可以工作在兩個獨立的8通道排序器模式，也可以工作在16通道級聯(lián)模式。（5）多個觸發(fā)源啟動ADC轉(zhuǎn)換：軟件立即啟動、事件管理器A啟動、事件管理器B啟動、外部引腳啟動；ADC模塊功能包括： 1.內(nèi)建取樣/保持(sample-and-hold,S/H)之12位ADC核心 2.模擬輸入范圍：0.0V3.0V

16、 3.快速轉(zhuǎn)換速率：80nsat25-MHz ADC clock,12.5 MSPS 4.共16通道(channels)的多任務(wù)輸入取得輸入模擬電壓之?dāng)?shù)字電壓值： 12-bit的ADC模塊有25-MHzADC頻率于80ns之快速轉(zhuǎn)換，ADC模塊有16個信道，可以設(shè)定成兩個獨立的8 信道模塊來服務(wù)事件管理(EVA,EVB)。ADC模塊的主要特點： 一個12位模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，兩個采樣保持器，可以同時或順序采樣； 16通道模擬輸入，可配置為2個獨立的8通道模塊，也可以級聯(lián)成16通道模塊，輸入電壓范圍03V； 快速轉(zhuǎn)換時間，當(dāng)ADC時鐘配置為25MHz時，最高采樣帶寬為12.5MHz； 自動排序功能支持

17、16通道獨立循環(huán)“自動轉(zhuǎn)換”，每次轉(zhuǎn)換的通道可編程選擇。排序器可以工作在兩個獨立的8通道排序器模式，也可以工作在16通道級聯(lián)模式。 多個觸發(fā)源啟動ADC轉(zhuǎn)換：軟件立即啟動、事件管理器A啟動、事件管理器B啟動、外部引腳啟動； ADC排序器由兩個獨立的8狀態(tài)排序器（SEQ1和SEQ2）構(gòu)成，這兩個排序器還可以級聯(lián)構(gòu)成一個16狀態(tài)的排序器（SEQ）。對于這兩種排序器模式，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊ADC都可以對一系列轉(zhuǎn)換進行自動排序，每次ADC模塊收到一個開始轉(zhuǎn)換請求，就能自動地完成多個轉(zhuǎn)換。對于每個變換，可通過模擬復(fù)用器選擇16個輸入通道中的任何一個。轉(zhuǎn)換結(jié)束后，所選通道轉(zhuǎn)換的數(shù)字量保存到相應(yīng)的結(jié)果寄存器（AD

18、CRESULTn）中。用戶也可以對同一通道進行多次采樣，從而實現(xiàn)過采樣算法，有利于提高采樣精度。25常用的工控機I/O接口模板有哪些種類？【前24】答：1. 模擬量輸入接口板 2. 模擬量輸出接口板 3. 數(shù)字量輸入接口板 4. 數(shù)字量輸出接口板） 5. 固態(tài)電子盤模6. 智能接口模板 7. 信號調(diào)理模板 8. 工控系統(tǒng)的模板部件 ？26工控機的常用標(biāo)準(zhǔn)通信總線有哪幾種？各自有何特點？三種基本通信方法：標(biāo)準(zhǔn)通信總線（外總線）、現(xiàn)場總線、局域網(wǎng)。工控系統(tǒng)通過三種通信方法將主機與各種設(shè)備連接，形成信息傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)信息共享。（1） 標(biāo)準(zhǔn)通信總線又稱為外總線，用于工控機和終端設(shè)備和其它儀器間的通信，

19、有時也用于系統(tǒng)之間的通信。有并行總線和串行總線兩種。常用串行總線有RS232、RS423、RS422、RS485，常用并行總線有IEC625（又稱IEEE488，GP-IB或HP-IB）（2） 現(xiàn)場總線的特點：全數(shù)字化通信；開放型的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)；互操作性和互用性；現(xiàn)場設(shè)備的智能化；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性；現(xiàn)場設(shè)備連接的方便性。 （3）工業(yè)以太網(wǎng)是基于IEEE 802.3的強大的區(qū)域和單元網(wǎng)絡(luò)，技術(shù)上與以太網(wǎng)兼容。1、以太網(wǎng)是當(dāng)今最流行應(yīng)用最廣泛的通信網(wǎng)絡(luò)，具有價格低、多種傳輸介質(zhì)可選、高速度、易于組網(wǎng)應(yīng)用等優(yōu)點，而且其運行經(jīng)驗最為豐富，擁有大量安裝維護人員。2、易與Internet連接。3、工業(yè)以太

20、網(wǎng)可以克服現(xiàn)場總線不能與計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)同步發(fā)展的弊端，避免現(xiàn)場總線技術(shù)游離于計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之外，使兩者能很好地融合而形成相互促進的局面。4、工業(yè)以太網(wǎng)是統(tǒng)一現(xiàn)場總線、特別是高速現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)的希望。27什么是組態(tài)軟件？它有哪些功能？【前26】組態(tài)軟件指包括數(shù)據(jù)采集、過程控制等功能的專用軟件。它是用戶可定制功能的應(yīng)用軟件平臺工具，用戶可以在不需要編代碼程序的情況下，便可生成適合自己需要的應(yīng)用系統(tǒng)。可用于工業(yè)PC開發(fā)的配置工具，可用模塊建立梯形邏輯圖、I/O表格、系統(tǒng)測試、操作員顯示等。功能：1、強大的圖形界面系統(tǒng) 提供給用戶豐富的作圖工具，可隨心所欲地繪制出各種工業(yè)界面，并可任意編輯，將開發(fā)人員從

21、繁重的界面設(shè)計中解放出來。2、良好的開放性 能與多種通信協(xié)議互連，支持多種硬件設(shè)備。向下能與底層的數(shù)據(jù)采集設(shè)備通信，向上能與管理層通信。3、豐富的功能模塊提供豐富的測控功能庫，滿足測控要求和現(xiàn)場要求，完成實時監(jiān)控、產(chǎn)生功能報表、顯示歷史數(shù)據(jù)、實時曲線、報警等功能。4、強大的數(shù)據(jù)庫配有實時數(shù)據(jù)庫，可存儲各種數(shù)據(jù)，如模擬量、數(shù)字量、字符型數(shù)據(jù)等，實現(xiàn)與外圍設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。5、可編程的命令語言有可編程的命令語言，用戶可根據(jù)自己的需要編寫程序，增強圖形界面能力。6、系統(tǒng)安全防范對不同的操作者賦予不同的操作權(quán)限，保證系統(tǒng)的安全可靠運行。7、仿真功能提供強大的仿真功能使系統(tǒng)并行設(shè)計，縮短開發(fā)周期。28、A

22、RM微處理器有哪些產(chǎn)品系列？各系列又包括哪些種類？5個系列產(chǎn)品：ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10、SecurCore、Cortex-A8。（1）ARM7系列微處理器包括4種類型的內(nèi)核：ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、ARM720T、ARM7EJ-S。 （2）ARM9系列微處理器包括3種類型的內(nèi)核：ARM920T、ARM922T、ARM940T。 （3）ARM9E系列微處理器包括3種類型的內(nèi)核：ARM926EJ-S、ARM946E-S、ARM966E-S。 （4）ARM10E系列微處理器包括3種類型的內(nèi)核：ARM1020E、ARM1022E、ARM1026EJ-S。（5）Sec

23、urCore系列微處理器包括4種類型的內(nèi)核： SecurCore SC100、 SecurCore SC110、 SecurCore SC200和SecurCore SC210。29說出幾種常用的嵌入式實時操作系統(tǒng)？嵌入式操作系統(tǒng)分為兩種：商用型和免費型。商用型功能穩(wěn)定、可靠，有完善的技術(shù)支持和售后服務(wù)，但價格昂貴；免費型具有價格優(yōu)勢，受到重視。商用型(1)VxWorks：美國WindRiver公司，1983?？煽啃浴崟r性和可裁剪性是其特點。支持：x86、i960、Sun、Sparc、MC68xxx、MIPS RX000、Power PC等。 (2) Windows Embedded：有三種

24、產(chǎn)品Windows CE 3.0：一種針對小容量、移動式、智能化、32位、連接設(shè)備的模塊化實時嵌入式操作系統(tǒng)。其優(yōu)點是基于Windows背景，界面比較漂亮，容易被用戶接受?；緝?nèi)核至少需要200k的ROM。Windows NT Embedded 4.0：采樣PC體系結(jié)構(gòu)，集成Windows NT 4.0的全部服務(wù)與功能，用于快速建立功能強大且豐富的嵌入式系統(tǒng)。帶有Server Appliance Kit的Windows 2000：建立能夠利用Windows 2000強大功能的專用服務(wù)器設(shè)備。(3) pSOS：模塊化高性能的實時操作系統(tǒng)，專門為嵌入式微處理器設(shè)計，根據(jù)功能和內(nèi)存需求定制每個應(yīng)用所

25、需的系統(tǒng)。(4) Palm OS：在PDA市場占有很大份額，具有開放的操作系統(tǒng)應(yīng)用程序接口，可以根據(jù)需要自行開發(fā)所需要的應(yīng)用程序，讓用戶靈活方便地定制操作系統(tǒng)以適合自己的習(xí)慣。 (5) VRTX：1993年Microtec公司（現(xiàn)在為Mentor）推出，是最早的嵌入式實時操作系統(tǒng)之一，曾經(jīng)是商用性嵌入式系統(tǒng)的首選。(6) QNX：加拿大產(chǎn)品，在x86體系上開發(fā)出來，是一個實時、可擴充的操作系統(tǒng)，內(nèi)核非常小巧，大約為12KB，運行速度極快。 免費型(1) 嵌入式Linux：開放源碼，不存在黑箱技術(shù)；內(nèi)核小、功能強、運行穩(wěn)定、系統(tǒng)健壯、效率高；易于裁剪；不僅支持x86CPU，還可以支持其它數(shù)十種C

26、PU；有大量的、不斷增加的開發(fā)工具；沿用Unix的發(fā)展方式，遵循國際標(biāo)準(zhǔn)，方便地獲得第三方軟硬件廠商的支持；全面支持十兆、百兆、千兆以太網(wǎng)、無限網(wǎng)絡(luò)、令牌網(wǎng)、光纖網(wǎng)、衛(wèi)星等多種聯(lián)網(wǎng)方式；在圖像處理、文件管理及多任務(wù)支持方面也表現(xiàn)出色。(2) (2)mC/OS2：源碼公開的實時嵌入式操作系統(tǒng)，主要特點：源碼及其解釋全部公開，便于把操作系統(tǒng)移植到不同的硬件平臺上；可移植性強，大部分源碼用ANSI C寫，與處理器硬件相關(guān)的部分用匯編語言寫；可固化；可裁剪性，靠條件編譯實現(xiàn)；占先式，總是運行優(yōu)先級最高的任務(wù)；多任務(wù)，可以管理64個任務(wù)；可確定性，全部函數(shù)調(diào)用與服務(wù)的執(zhí)行時間是可知的；穩(wěn)定與可靠性。 (

27、3)30什么是現(xiàn)場總線？有何特點？列舉一些常用的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。（1）現(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。（2）特點：可將全廠范圍內(nèi)的最基礎(chǔ)的現(xiàn)場控制設(shè)備變成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點連接起來，與控制系統(tǒng)實現(xiàn)全數(shù)字化通信；開放型的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)；互操作性和互用性；現(xiàn)場設(shè)備的智能化；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性；現(xiàn)場設(shè)備連接的方便性。（3）標(biāo)準(zhǔn)：ControlNet：控制網(wǎng)國際有限公司提出。該公司是1997年7月由Rockwell等22家企業(yè)發(fā)起成立，是個非贏利獨立組織，主要負(fù)責(zé)向全世界推廣ControlNet技術(shù)，目前已有50多個公司參加，如ABB Roboties 、Honeywe

28、ll Inc.、日本橫河、東芝、Omron等大公司。PROFIBUS：已經(jīng)成為德國國家標(biāo)準(zhǔn)DIN19245和歐洲標(biāo)準(zhǔn)pr EN50170，并在世界擁有了最多的用戶數(shù)量。 P-NET：由Proces-Data AS公司研究并開發(fā)，P-NET的設(shè)想出現(xiàn)于1983年的丹麥，比其它總線更早。 FF-HSE：由Fieldbus Foundation(FF)組織負(fù)責(zé)開發(fā)，并于1998年決定全面采用已廣泛應(yīng)用于IT產(chǎn)業(yè)的高速以太網(wǎng)（highspeed ethernet HSE）標(biāo)準(zhǔn)。Swift-Net：由美國SHIP STAR協(xié)會主持制定，得到美國波音公司的支持，主要用于航空和航天等領(lǐng)域。 WorldFIP

29、：由成立于1987年的World FIP協(xié)會制定并大力推廣。其產(chǎn)品在法國占有60%的市場，在歐洲市場占有約25%的份額。廣泛用于發(fā)電與輸配電、加工自動化、鐵路運輸、地鐵和過程自動化等領(lǐng)域。Interbus：由德國Phoenix Contact公司開發(fā)，Interbus Club俱樂部支持。CAN：是BOSCH公司為現(xiàn)代汽車應(yīng)用領(lǐng)先推出的一種多主機局部網(wǎng)，由于其高性能、高可靠性、實時性等優(yōu)點現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、多種控制設(shè)備、交通工具、醫(yī)療儀器以及建筑、環(huán)境控制等眾多部門。 LonWorks：由美國Echelon公司推出，并由Motorola、Toshiba公司共同倡導(dǎo)。HART：Highw

30、ay Addressable Remote Transducer，可尋址遠程傳感器高速通道的開放通信協(xié)議，是美國Rosement公司于1985年推出的一種用于現(xiàn)場智能儀表和控制室設(shè)備之間的通信協(xié)議。Devicenet：是90年代中期發(fā)展起來的一種基于CAN技術(shù)的開放型、低成本、高性能的通信網(wǎng)絡(luò)，最初由美國Rockwell公司開發(fā)應(yīng)用。31簡述CAN的分層結(jié)構(gòu)及主要特性。按ISO標(biāo)準(zhǔn)，Can結(jié)構(gòu)可以劃分為兩層，數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。LLC 邏輯鏈路控制MAC 媒體訪問控制PLS 物理信令PMA 物理媒體附屬裝置MDI 媒體相關(guān)接口32.CAN通信協(xié)議中有哪幾種幀類型？各自的作用是什么？答：CAN系

31、統(tǒng)中有四種類型的幀格式：數(shù)據(jù)幀：用于傳送數(shù)據(jù)；遠程幀：用于申請數(shù)據(jù)；錯誤幀：任何節(jié)點檢測到總線錯誤就發(fā)出錯誤幀；超載幀：在前后數(shù)據(jù)幀之間提供附加延時。二、問題1. 欲測量溫度從-40120,要求分辨率為0.1，采用12位A/D轉(zhuǎn)換器，問是否需要放大倍數(shù)換檔？2. 某稱重系統(tǒng)采用電阻應(yīng)變式傳感器進行重量監(jiān)測，試設(shè)計該系統(tǒng)的信號調(diào)理電路，將傳感器信號（直流電橋）進行放大，并轉(zhuǎn)化為頻率信號，經(jīng)光電隔離后輸出至單片機。3. 如圖，某生產(chǎn)工藝中需對n個加熱爐進行溫度控制，每個加熱爐用2套裝置分別對上下層進行溫度控制。試對該方案進行總體論述，并對每個部分的功能進行敘述。然后將這個集中分散控制系統(tǒng)改為集中控

32、制系統(tǒng)，提出方案。4.PLC是什么控制器？圖示為一體化PLC，說明各部分作用?？删幊踢壿嬁刂破鳎≒rogrammable Logic Controller，簡稱PLC），一種具有微處理機的數(shù)字電子設(shè)備，專門為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用設(shè)計。PLC 采用可編程的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等功能的面向用戶的指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。各部分作用見筆記本5二值實時標(biāo)定系統(tǒng)如圖所示，定量說明標(biāo)定方法。6.見題目7. 下圖所示為一種分布式測溫系統(tǒng)，其中，單片機C8051F320為主機，單片機C8051F330為從機，DS18B2

33、0為溫度傳感器。請說明該系統(tǒng)各部分功能，并畫出主機和從機的通信流程圖。答：單片機C8051F330為從機；LED顯示溫度結(jié)果；DS18B20為溫度傳感器，獲取溫度信號；聲光報警器，當(dāng)達到一定溫度，開始報警；電源是主機，為從機供電；RS485連接主機和從機；單片機C8051F320為主機；USB實現(xiàn)與PC機的通信；PC機控制和監(jiān)督各系統(tǒng)；UART與其他串口的通信。各部分功能說明：系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)如題目所給：整個分布式測溫系統(tǒng)采用主機端一點供電的方案, 在總線上提供直流電源, 從機和主機通過電壓調(diào)整器轉(zhuǎn)換為DC3.3V, 因此可簡化整個系統(tǒng)的電源設(shè)計以降低成本。從機采用C8051F330 單片機,

34、通過通用I/O 端口直接控制3 位LED 顯示器用以顯示本地的溫度值及聲( 蜂鳴器) 光( 雙色LED) 報警器; DS18B20 直接與通用I/O 端口連接; 為了節(jié)省單片機的I/O 端口, RS485的數(shù)據(jù)收發(fā)未采用單片機的UART, 而是通過一個通用I/O 端口及軟件實現(xiàn)的。主機采用具有USB 接口的C8051F320 單片機,PC 可通過USB/RS232 收集整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù); 通過通用I/O 端口直接控制6 位LED 顯示器用以顯示各測溫點的溫度值及聲光報警器; DS18B20 直接與通用I/O 端口連接; 由于單片機的UART 已用于實現(xiàn)RS232, 因此通過一個通用I/O 端口及

35、軟件實現(xiàn)RS485 的數(shù)據(jù)收發(fā)。主機通訊流程圖從機通訊流程圖8. 如圖所示為某測控系統(tǒng)的鍵盤顯示器接口、通訊接口和輸出通道，對圖中各部分進行功能描述并作相關(guān)分析。（1）8155內(nèi)部沒有鎖存器，所以AD0AD7數(shù)據(jù)地址線可直接與單片機P0.0P0.7口相連，片選信號CE由P2.7控制，IO/M為P2.0控制。8155的讀寫控制信號RD和WR，地址鎖存信號ACE和CPU直接相連，控制8155的讀寫。多功能可編程RAM/IO擴展器，使用外部IO引腳控制LED為共陰極，用于顯示按鍵值。若CPU發(fā)現(xiàn)有按鍵按下，即輪流的時候PA口每條行線變低，以讀出PC口的列值，若列值為0FH，則表明按鍵不在本行，若不為

36、0FH，對應(yīng)行值和列值就是被控按鍵的列行。鍵盤有4行4列，當(dāng)有某鍵盤被按下，相應(yīng)的行線與列線才會接通，單片機將“1”送到8155的PA口，使所有行線上得到TTL低電平，然后讀取PC0PC3的列值，可以判斷是否有按鍵按下，若無按鍵按下，則所讀值為0FH，若有按鍵按下，則列值必被按鍵的行列線接通而不等于0FH。（2） SN75LBC184在接收時，A/B為輸入，R為輸出，由89C52經(jīng)RXD端接收數(shù)據(jù)；在發(fā)送時，由T接收89c52的txd端的數(shù)據(jù)，A/B為輸出。通常采用RS485傳輸標(biāo)準(zhǔn)，即將多個發(fā)送器和接收器共用一條信號傳輸線，RS485采用差動電平傳輸信號，傳輸距離較長。光耦由發(fā)光二極管和光敏

37、三極管組成，用來隔離輸入開關(guān)與輸入模擬量，以消除回路對單片機的共地干擾，提高工作的可靠性。由P1.0腳控制RS485芯片的DE（發(fā)送端）和RE（接收端）。（3）輸出電路由D/A轉(zhuǎn)換器、U/I轉(zhuǎn)換器、輸出鎖存器、驅(qū)動電路和隔離電路組成。DAC0832是8位采樣頻率D/A轉(zhuǎn)換器件，輸入數(shù)據(jù)經(jīng)緩沖器244驅(qū)動及光耦隔離，消除干擾進入0832的D0口，WR1、WR2、XFER接低電平，寫信號1輸入端和寫信號2輸入端選通，DAC寄存器選通。0832為輸出電流型，只在IO1和IO2輸出端接運算放大器，將I信號變換為V信號輸出，UREF接-5V，則Vout=05V，Rfb為放大器。S2選通CS，S3選通74

38、LS273,273的輸出端通過5G1413接發(fā)光二極管。5G1413為16條引線的雙列直插式封裝的達林頓管，是七路達林頓管驅(qū)動器陣列，每一路為集電極開路的反相器（相當(dāng)于OC門）。9如圖所示是一般的工控機系統(tǒng)，說明每個部分的作用。工控機系統(tǒng)包括：工控機主機輸入接口模板輸出接口模板：接口模板自帶微處理器，完成有關(guān)采集、處理等任務(wù)，與PC主機并行工作。通信接口模板：信號調(diào)理單元：完成信號的隔離、放大、濾波等任務(wù)遠程采集模塊：工控軟件包：10下圖所示為帶CAN通信接口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對圖中各部分進行功能描述并作相關(guān)分析。上課思考題1、與工控機相比，嵌入式控制器具有哪些優(yōu)點（1）32/64位處理器，處理

39、能力接近PC機，但是體積更小，便于嵌入到設(shè)備中（2） 基于PC的控制系統(tǒng)通常是windows系統(tǒng)，由于為非實時系統(tǒng)，一般需要底層硬件平臺保證實時性。而嵌入式控制器內(nèi)嵌RTOS，保證了強實時性。（3） 嵌入式控制器支持大屏幕液晶顯示，提供強大的圖形用戶界面，與PC機相比毫不遜色。（4） 嵌入式控制器是為了控制系統(tǒng)專門設(shè)計的，其功能更專，成本更低，功耗更小，而且開發(fā)的用戶接口保證了系統(tǒng)能夠快速升級和更新。工業(yè)控制計算機，英文簡稱IPC，全稱Industrial Personal Computer。它是一種加固的增強型個人計算機，它可以作為一個工業(yè)控制器在工業(yè)環(huán)境中可靠運行。也就是說，工控機就是專門

40、為工業(yè)控制現(xiàn)場而設(shè)計的計算機。特點：可靠性高；實時性好；環(huán)境適應(yīng)性強；過程輸入輸出配套好；系統(tǒng)擴展性好；系統(tǒng)開放性；控制軟件包功能強；系統(tǒng)通信功能強；后備措施齊全；具有冗余性。 2、當(dāng)前在智能手機上的操作系統(tǒng)有哪些，各自有何特點答案：目前應(yīng)用在智能手機上的操作系統(tǒng)主要有Palm WebOS、Symbian、Windows mobile、Linux和Android、iPhoneOS和BlackBerry OS七種。最新操作系統(tǒng)有Maemo、MeeGo、bada以及tapas等。1.Symbian作為一款已經(jīng)相當(dāng)成熟的操作系統(tǒng)，具有以下的特點： 第一，提供無線通信服務(wù)，將計算技術(shù)與電話技術(shù)相結(jié)合。

41、第二，操作系統(tǒng)固化。第三，相對固定的硬件組成。第四，較低的研發(fā)成本。第五，強大的開放性。第六，低功耗，高處理性能。第七，系統(tǒng)運行的安全、穩(wěn)定性。 第八，多線程運行模式。第九，多種UI（User Interface 用戶界面），靈活，簡單易操作。2.iPhoneOS主要是給iPhone、iPod touch以及iPad使用。是以Darwin為基礎(chǔ)的。iOS的系統(tǒng)架構(gòu)分為四個層次：核心操作系統(tǒng)層，核心服務(wù)層，媒體層，可輕觸層。系統(tǒng)操作占用大概240MB的存儲器空間。3.Windows Mobile包括Pocket PC、Smartphone以及Media Centers三大平臺體系，其中Smartphone專為手機。耗電量極大，并且由于Windows CE本