《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》自學(xué)指導(dǎo)書(shū)

1、 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)自學(xué)指導(dǎo)書(shū)作業(yè)1. 簡(jiǎn)答題(1) 計(jì)算機(jī)與外設(shè)交換數(shù)據(jù)的種類(lèi)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(gè)典型的順序控制系統(tǒng)由哪幾部分組成? (4) 試比較逐點(diǎn)比較法和數(shù)字積分法的優(yōu)缺點(diǎn)？ (5) 什么叫積分飽和現(xiàn)象？應(yīng)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(jìn)行數(shù)字化處理? (8) 計(jì)算機(jī)與外設(shè)交換數(shù)據(jù)的種類(lèi)及傳送方式? (9) 接口擴(kuò)展包括哪些內(nèi)容?各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？ (10)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分類(lèi)有哪些? 2. 設(shè)計(jì)題A0A1A2E1E2E3(1) 針對(duì)一個(gè) 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(kuò) 展 16 個(gè) I/O 接口與 24K 存儲(chǔ)器,圖示并寫(xiě)地址范圍。8205O1O7(2) 有一個(gè) 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(guò)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(hào)經(jīng)熱電偶變成毫伏級(jí)的電 壓信號(hào)后，經(jīng)溫度變送器放大并轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，再經(jīng)電阻網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換成電壓信 號(hào)送入 A/D 轉(zhuǎn)換器；單片機(jī)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(dǎo)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(shuō)明此計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 的步驟。給X-Y記錄儀電位差計(jì)1定值 IN0ADC0809電阻爐2熱電偶溫度 變送器電阻 IN1網(wǎng)絡(luò)8035 單 片 機(jī)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(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中電磁干擾的種類(lèi)以及抗干擾的措施。（2）歸納總結(jié)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟。4插補(bǔ)題a（1）已知第一象限直線 OA，起點(diǎn) O(0、0)，終點(diǎn) A(5、8)。試用數(shù)字積分器插 補(bǔ)法實(shí)現(xiàn)這條直線并圖示。（累加器位數(shù) n=4）（2）設(shè)加工第一象限逆圓弧 AB ，已知起點(diǎn) A （5、0），終點(diǎn) B （0、5）。試用逐點(diǎn)比較法圓弧插補(bǔ)計(jì)算并作出走步軌跡圖。b（1

4、）設(shè)加工第一象限逆圓弧 AB ，已知起點(diǎn) A （6、0），終點(diǎn) B （0、6）。試用 逐點(diǎn)比較法圓弧插補(bǔ)計(jì)算并作出走步軌跡圖。（2）已知第一象限直線 OA，起點(diǎn) O(0、0)，終點(diǎn) A(6、7)。試用數(shù)字積分器插 補(bǔ)法實(shí)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(jì)算機(jī)與外設(shè)交換數(shù)據(jù)的種類(lèi):數(shù)字量、模擬量和開(kāi)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(jì)算機(jī)和生產(chǎn)過(guò)程之間設(shè)置的信息傳送和轉(zhuǎn)換的連接通道稱(chēng)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(gè)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(cè)機(jī)構(gòu)和顯示與報(bào)警電路 等。（4）逐點(diǎn)比較法原理簡(jiǎn)單、編程容易，最大誤差是一個(gè)脈沖當(dāng)量，只要脈沖當(dāng)量取得足夠 小，就能滿足加工精度的要求。特別適用插補(bǔ)平面直線和圓弧。數(shù)字積分法具有通 用性強(qiáng)、靈活性大的優(yōu)點(diǎn)。易于實(shí)現(xiàn)多坐標(biāo)空間直線或圓弧的插補(bǔ)計(jì)算。缺點(diǎn)是插補(bǔ)誤差稍 大。（5）對(duì)于變化緩慢的被控對(duì)象，在階躍信號(hào)的作用下，偏差不會(huì)在幾個(gè)采樣周期內(nèi)消除掉，積分項(xiàng)的作用可能使輸出值超過(guò)正常值的范圍，該現(xiàn)象稱(chēng)為積分飽和可采用積分分離的方法進(jìn)行防止：當(dāng)階躍信號(hào)加入，被調(diào)量開(kāi)始跟蹤時(shí)，先取消積分作用；當(dāng) 被調(diào)量接近給定值時(shí)，再加入積分作用。

6、（6）模擬量輸入通道一般由信號(hào)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(shí)間連續(xù)的信號(hào)變成一連串不連續(xù)的脈沖時(shí)間序列的過(guò)程為采樣過(guò)程。采樣 信號(hào)是時(shí)間上離散而幅值上連續(xù)的信號(hào)，該信號(hào)不能直接進(jìn)入微型計(jì)算機(jī)。必須經(jīng)量化后成 為數(shù)字信號(hào)，才能為微型計(jì)算機(jī)接受（8）計(jì)算機(jī)與外設(shè)交換數(shù)據(jù)的種類(lèi):數(shù)字量、模擬量和開(kāi)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(kuò)展包括硬件電路的擴(kuò)展和軟件程序的擴(kuò)充。大量采用硬件電路，可以簡(jiǎn) 化程序設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)運(yùn)行的速度，缺點(diǎn)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(diǎn)，缺點(diǎn)是大 量使用軟件會(huì)使系統(tǒng)速度下降。（10）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)操作指導(dǎo)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(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)無(wú)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(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般可按下述七個(gè)步驟進(jìn)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(jì)算機(jī),本系統(tǒng)已確定，為 8035 單片機(jī)。）系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)：畫(huà)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(shè)計(jì)和 可靠性設(shè)計(jì)等問(wèn)題。硬件設(shè)計(jì)：根據(jù)系統(tǒng)總體框圖，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)電氣原理圖，再按照電氣原理圖著手元件 的選購(gòu)和開(kāi)始施工設(shè)計(jì)工作。軟件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)聯(lián)調(diào)：通常分兩步進(jìn)行，第一步在實(shí)驗(yàn)室

10、模擬裝置上進(jìn)行，證明整個(gè)控制系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)基本正確、合理，基本能達(dá)到預(yù)定的控制品質(zhì)指標(biāo)；第二步是工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行工 業(yè)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步修改和完善控制程序、記錄和測(cè)試各項(xiàng)性能指標(biāo)的問(wèn)題，直至控制系統(tǒng)能正式投產(chǎn)運(yùn)行。（2）計(jì)算機(jī)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?？垢蓴_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(yīng)放在距 電源引進(jìn)口很近的地方；電源的輸出線均應(yīng)采用扭絞線；電源線路應(yīng)盡量避免公共線；電 柜接地線與公共接地線應(yīng)分開(kāi)走線；加大電源變壓器容量等。2.接口與過(guò)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(dòng)器和平衡輸入接收器； 連接信號(hào)線接地和電柜接地時(shí)，采用光電耦合器或耦合變壓器進(jìn)行隔離等.3.控 制對(duì)象與終端的抗干擾置內(nèi)的電源線應(yīng)扭絞；電源變壓器用坡莫合 金進(jìn)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(biāo)進(jìn)給偏差及坐標(biāo)計(jì)算終點(diǎn)判斷偏差計(jì)算坐標(biāo)計(jì)算起點(diǎn)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