《計算機控制技術(shù)》自學指導書

1、 計算機控制技術(shù)自學指導書作業(yè)1. 簡答題(1) 計算機與外設交換數(shù)據(jù)的種類及傳送方式? (2) 什么叫輸入/輸出通道?它是由哪些部分組成的？ (3) 一個典型的順序控制系統(tǒng)由哪幾部分組成? (4) 試比較逐點比較法和數(shù)字積分法的優(yōu)缺點？ (5) 什么叫積分飽和現(xiàn)象？應如何防止? (6) 模擬量輸入/輸出通道由那些單元組成? (7) 何謂采樣？采樣值為什么要進行數(shù)字化處理? (8) 計算機與外設交換數(shù)據(jù)的種類及傳送方式? (9) 接口擴展包括哪些內(nèi)容?各有什么優(yōu)缺點？ (10)計算機控制系統(tǒng)的分類有哪些? 2. 設計題A0A1A2E1E2E3(1) 針對一個 8 位數(shù)據(jù)總線、16 位地址總線的

2、 CPU，使用 8205 地址譯碼器擴 展 16 個 I/O 接口與 24K 存儲器,圖示并寫地址范圍。8205O1O7(2) 有一個 8 位滿量程 10V 的逐次逼近 A/D 轉(zhuǎn)換器，若從輸入端接入 的模擬電壓，試用列表與圖示的方法表示轉(zhuǎn)換的過程。3分析題a（1）爐溫 DDC 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖 1 所示。溫度信號經(jīng)熱電偶變成毫伏級的電 壓信號后，經(jīng)溫度變送器放大并轉(zhuǎn)換成電流信號，再經(jīng)電阻網(wǎng)絡轉(zhuǎn)換成電壓信 號送入 A/D 轉(zhuǎn)換器；單片機構(gòu)成的數(shù)字控制器的輸出送 D/A 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化成模 擬電壓，經(jīng)功率放大器放大后送到晶閘管調(diào)壓器，觸發(fā)晶閘管并改變其導通角 的大小，從而控制電阻爐的加溫電壓。結(jié)合該

3、系統(tǒng)說明此計算機控制系統(tǒng)設計 的步驟。給X-Y記錄儀電位差計1定值 IN0ADC0809電阻爐2熱電偶溫度 變送器電阻 IN1網(wǎng)絡8035 單 片 機晶閘管晶閘管調(diào)壓器功率放大器DAC0832圖 1 爐溫 DDC 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)b（1）論述計算機控制系統(tǒng)中電磁干擾的種類以及抗干擾的措施。（2）歸納總結(jié)計算機控制系統(tǒng)的設計步驟。4插補題a（1）已知第一象限直線 OA，起點 O(0、0)，終點 A(5、8)。試用數(shù)字積分器插 補法實現(xiàn)這條直線并圖示。（累加器位數(shù) n=4）（2）設加工第一象限逆圓弧 AB ，已知起點 A （5、0），終點 B （0、5）。試用逐點比較法圓弧插補計算并作出走步軌跡圖。b（1

4、）設加工第一象限逆圓弧 AB ，已知起點 A （6、0），終點 B （0、6）。試用 逐點比較法圓弧插補計算并作出走步軌跡圖。（2）已知第一象限直線 OA，起點 O(0、0)，終點 A(6、7)。試用數(shù)字積分器插 補法實現(xiàn)這條直線并做出走步軌跡圖（累加器位數(shù) n=4）。答案（1）計算機與外設交換數(shù)據(jù)的種類:數(shù)字量、模擬量和開關(guān)量。傳 送方式有三種：程序查詢方式；中斷控制方式；直接存貯器存取(DMA) 方式。（2）在微型計算機和生產(chǎn)過程之間設置的信息傳送和轉(zhuǎn)換的連接通道稱為輸入輸出通道輸入輸出通道的組成模擬量輸入通道、模擬量輸出通道、數(shù)字量通道和數(shù)字量輸出通道組成。（3）一個典型的順序控制系統(tǒng)是

5、由七部分組成：系統(tǒng)控制器、輸入電路、輸入接口、輸出電路、輸出接口、檢測機構(gòu)和顯示與報警電路 等。（4）逐點比較法原理簡單、編程容易，最大誤差是一個脈沖當量，只要脈沖當量取得足夠 小，就能滿足加工精度的要求。特別適用插補平面直線和圓弧。數(shù)字積分法具有通 用性強、靈活性大的優(yōu)點。易于實現(xiàn)多坐標空間直線或圓弧的插補計算。缺點是插補誤差稍 大。（5）對于變化緩慢的被控對象，在階躍信號的作用下，偏差不會在幾個采樣周期內(nèi)消除掉，積分項的作用可能使輸出值超過正常值的范圍，該現(xiàn)象稱為積分飽和可采用積分分離的方法進行防止：當階躍信號加入，被調(diào)量開始跟蹤時，先取消積分作用；當 被調(diào)量接近給定值時，再加入積分作用。

6、（6）模擬量輸入通道一般由信號處理裝置、多路轉(zhuǎn)換器、采樣保持、 和 A/D 轉(zhuǎn)換器等組成。模擬量輸出通道主要由 D/A 轉(zhuǎn)換器和輸出保持器組成。（7）把時間連續(xù)的信號變成一連串不連續(xù)的脈沖時間序列的過程為采樣過程。采樣 信號是時間上離散而幅值上連續(xù)的信號，該信號不能直接進入微型計算機。必須經(jīng)量化后成 為數(shù)字信號，才能為微型計算機接受（8）計算機與外設交換數(shù)據(jù)的種類:數(shù)字量、模擬量和開關(guān)量。傳 送方式有三種：程序查詢方式中斷控制方式直接存貯器存取(DMA) 方式（9）接口擴展包括硬件電路的擴展和軟件程序的擴充。大量采用硬件電路，可以簡 化程序設計，提高系統(tǒng)運行的速度，缺點是使成本增加，還因元件數(shù)

7、的增加而降低了可靠性 程度。若用軟件代替硬件電路，可以大大發(fā)揮軟件程序的靈活性等特點，缺點是大 量使用軟件會使系統(tǒng)速度下降。（10）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)操作指導控制系統(tǒng)直接數(shù)字控制系統(tǒng) 監(jiān)督控制系統(tǒng)）分級計算機控制系統(tǒng)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)無線 控制系統(tǒng)。二、（1 1#8205 到 2#8205 地址范圍為：00H0FH（1 分）；3#8205 到 5#8205 地址范圍為：0000H5FFFH（2）步驟判斷結(jié)果(D7D0)1-1D7 =1,Uf=2 Umax=5V,Uf>Ui=3.2V,D7 =0000000002-2D6 =1,Uf=2 Umax=2.5V,Uf<Ui=3.2V，D6 =1

8、保留010000003-2-3D5=1,Uf=（2 +2 ）Umax=3.75V,Uf>Ui=3.2V，D5=0010000004-2-4D4=1,Uf=（2 +2 ）Umax=3.125V,Uf<Ui=3.2V，D4=1 保留010100005-2-4-5D3=1,Uf=（2 +2 +2 ）Umax=3.4375V,Uf>Ui=3.2 V，D3=0010100006-2-4-6D2=1,Uf=（2 +2 +2 ）Umax=3.2813V,Uf>Ui=3.2 V，D2=0010100007-2-4-7D1=1,Uf=（2 +2 +2 ）Umax=3.2031V,Uf&g

9、t;Ui=3.2V，D1=0010100008-2-4-8D0=1,Uf=（2 +2 +2 ）Umax=3.1641V,Uf<Ui=3.2V，D0=1 保留01010001三、（1）計算機控制系統(tǒng)設計一般可按下述七個步驟進行：（6 分）確定系統(tǒng)整體控制方案。確定控制算法，選用 PI 控制算法。選擇微型計算機,本系統(tǒng)已確定，為 8035 單片機。）系統(tǒng)總體設計：畫出系統(tǒng)構(gòu)成的總體框圖，涉及硬件軟件功能分配、接口通道設計和 可靠性設計等問題。硬件設計：根據(jù)系統(tǒng)總體框圖，設計出系統(tǒng)電氣原理圖，再按照電氣原理圖著手元件 的選購和開始施工設計工作。軟件設計。系統(tǒng)聯(lián)調(diào)：通常分兩步進行，第一步在實驗室

10、模擬裝置上進行，證明整個控制系統(tǒng)的 設計基本正確、合理，基本能達到預定的控制品質(zhì)指標；第二步是工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場進行工 業(yè)實驗，進一步修改和完善控制程序、記錄和測試各項性能指標的問題，直至控制系統(tǒng)能正式投產(chǎn)運行。（2）計算機控制系統(tǒng)中電磁干擾有三種形式：1.電源噪聲；2.從輸入線侵入的噪 聲；3.靜電噪聲。抗干擾措施包括三方面：1.電源與供電系統(tǒng)的抗干擾措 施：安裝電源低通濾波器；穩(wěn)壓電源的變壓器采用靜電屏蔽措施；電源應放在距 電源引進口很近的地方；電源的輸出線均應采用扭絞線；電源線路應盡量避免公共線；電 柜接地線與公共接地線應分開走線；加大電源變壓器容量等。2.接口與過程通道 的抗干擾措施）：使用

11、雙絞線、光電隔離電路、平衡輸出驅(qū)動器和平衡輸入接收器； 連接信號線接地和電柜接地時，采用光電耦合器或耦合變壓器進行隔離等.3.控 制對象與終端的抗干擾置內(nèi)的電源線應扭絞；電源變壓器用坡莫合 金進行磁屏蔽；改變終端裝置的安裝位置和方向等。四、（1）步數(shù)偏差判別坐標進給偏差及坐標計算終點判斷偏差計算坐標計算起點F0=0x0=6, y0=0=6+6=121F0=0-xF1= F0-2x0+1= -11x1=5, y1=0=112F1<0+yF2= F1+2y1+1= -10x2=5, y2=1=103F2<0+yF3= F2+2y2+1= -7x3=5, y3=2=94F3<0+y

12、F4= F3+2y3+1= -2x4=5, y4=3=85F4<0+yF5= F4+2y4+1= 5x5=5, y5=4=76F5>0-xF6= F5-2x5+1= -4x6=4, y6=4=67F6<0+yF7= F6+2y6+1= 5x7=4, y7=5=58F7>0-xF8= F7-2x7+1= -2x8=3, y8=5=49F8<0+yF9= F8+2y8+1= 9x9=3, y9=6=310F9>0-xF10= F9-2x9+1= 4x10=2, y10=6=211F10>0-xF11= F10-2x10+1= 1x11=1, y11=6=112F11>0-xF12= F11-2x11+1= 0x12=0, y12=6=0（2）（9 分）（3 分）累x 數(shù)字積分器y 數(shù)字積分器加x 函數(shù)值次寄存器累加器 數(shù)x 累加器溢出脈沖 S xy 函數(shù)值 y寄存器累加器y 累加器溢出脈沖 S y0600700160+6=6070+7=70266+6=12077+7=1403618-16=21721-16=51462+6=8075+7=120568+6=140719-16=31