第一章1.微型計算機控制系統(tǒng)的硬件由哪幾部分組成？各部分作用?由四部分組成(1)主機：這是微型計算機控制系統(tǒng)的核心，通過接口它可以向系統(tǒng)的各個部分發(fā)出各種命令，同時對被控對象的被控參數(shù)進行實時檢測及處理。主機的主要功能是控制整個生產(chǎn)過程，按控制規(guī)律進行各種控制運算(如調(diào)節(jié)規(guī)律運算、最優(yōu)化計算等)和操作，根據(jù)運算結(jié)果作出控制決策；對生產(chǎn)過程進行監(jiān)督，使之處于最優(yōu)工作狀態(tài)；對事故進行預(yù)測和報警；編制生產(chǎn)技術(shù)報告，打印制表等等。(2)輸入輸出通道：這是微機和生產(chǎn)對象之間進行信息交換的橋梁和紐帶。過程輸入通道把生產(chǎn)對象的被控參數(shù)轉(zhuǎn)換成微機可以接收的數(shù)字代碼。過程輸出通道把微機輸出的控制命令和數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成可以對生產(chǎn)對象進行控制的信號。過程輸入輸出通道包括模擬量輸入輸出通道和數(shù)字量輸入輸出通道。(3)外部設(shè)備：這是實現(xiàn)微機和外界進行信息交換的設(shè)備，簡稱外設(shè)，包括人機聯(lián)系設(shè)備(操作臺)、輸入輸出設(shè)備(磁盤驅(qū)動器、鍵盤、打印機、顯示終端等)和外存貯器(磁盤)。其中作臺應(yīng)具備顯示功能，即根據(jù)操作人員的要求，能立即顯示所要求的內(nèi)容；還應(yīng)有按鈕，完成系統(tǒng)的啟、停等功能；操作臺還要保證即使操作錯誤也不會造成惡劣后果，即應(yīng)有保護功能.(4)檢測與執(zhí)行機構(gòu):a.測量變送單元：在微機控制系統(tǒng)中，為了收集和測量各種參數(shù)，采用了各種檢測元件及變送器，其主要功能是將被檢測參數(shù)的非電量轉(zhuǎn)換成電量.b.執(zhí)行機構(gòu)：要控制生產(chǎn)過程，必須有執(zhí)行機構(gòu)，它是微機控制系統(tǒng)中的重要部件，其功能是根據(jù)微機輸出的控制信號，改變輸出的角位移或直線位移，并通過調(diào)節(jié)機構(gòu)改變被調(diào)介質(zhì)的流量或能量，使生產(chǎn)過程符合預(yù)定的要求。2、微型計算機控制系統(tǒng)的軟件有什么作用？說出各部分軟件的作用。軟件是指能夠完成各種功能的計算機程序的總和。整個計算機系統(tǒng)的動作，都是在軟件的指揮下協(xié)調(diào)進行的，因此說軟件是微機系統(tǒng)的中樞神經(jīng)。就功能來分，軟件可分為系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件及數(shù)據(jù)庫。(1)系統(tǒng)軟件：它是由計算機設(shè)計者提供的專門用來使用和管理計算機的程序。對用戶來說，系統(tǒng)軟件只是作為開發(fā)應(yīng)用軟件的工具，是不需要自己設(shè)計的。系統(tǒng)軟件包括：a.操作系統(tǒng)：即為管理程序、磁盤操作系統(tǒng)程序、監(jiān)控程序等；b.診斷系統(tǒng)：指的是調(diào)節(jié)程序及故障診斷程序；c.開發(fā)系統(tǒng)：包括各種程序設(shè)計語言、語言處理程序(編譯程序)、服務(wù)程序(裝配程序和編輯程序)、模擬主系統(tǒng)(系統(tǒng)模擬、仿真、移植軟件)、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)等；d.信息處理：指文字翻譯、企業(yè)管理等。(2)應(yīng)用軟件：它是面向用戶本身的程序，即指由用戶根據(jù)要解決的實際問題而編寫的各種程序。應(yīng)用軟件包括：a.過程監(jiān)視程序：指巡回檢測程序、數(shù)據(jù)處理程序、上下限檢查及報警程序、操作面板服務(wù)程序、數(shù)字濾波及標(biāo)度變換程序、判斷程序、過程分析程序等；b.過程控制計算程序：指的是控制算法程序、事故處理程序和信息管理程序，其中信息管理程序包括信息生成調(diào)度、文件管理及輸出、打印、顯示程序等；c.公共服務(wù)程序：包括基本運算程序、函數(shù)運算程序、數(shù)碼轉(zhuǎn)換程序、格式編碼程序。(3)數(shù)據(jù)庫：數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)主要用于資料管理、存檔和檢索，相應(yīng)軟件設(shè)計指如何建立數(shù)據(jù)庫以及如何查詢、顯示、調(diào)用和修改數(shù)據(jù)等。 3、 常用工業(yè)控制機有幾種？各有什么用途？4、操作指導(dǎo)、DDC和SCC系統(tǒng)工作原理如何？它們之間有何區(qū)別和聯(lián)系？(1)操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)：在操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)中，計算機的輸出不直接作用于生產(chǎn)對象，屬于開環(huán)控制結(jié)構(gòu)。計算機根據(jù)數(shù)學(xué)模型、控制算法對檢測到的生產(chǎn)過程參數(shù)進行處理，計算出各控制量應(yīng)有的較合適或最優(yōu)的數(shù)值，供操作員參考，這時計算機就起到了操作指導(dǎo)的作用(2)直接數(shù)字控制系統(tǒng)(DDC系統(tǒng))：DDC(Direct Digital Control)系統(tǒng)就是通過檢測元件對一個或多個被控參數(shù)進行巡回檢測，經(jīng)輸入通道送給微機，微機將檢測結(jié)果與設(shè)定值進行比較，再進行控制運算，然后通過輸出通道控制執(zhí)行機構(gòu)，使系統(tǒng)的被控參數(shù)達到預(yù)定的要求。DDC系統(tǒng)是閉環(huán)系統(tǒng)，是微機在工業(yè)生產(chǎn)過程中最普遍的一種應(yīng)用形式。(3)計算機監(jiān)督控制系統(tǒng)(SCC系統(tǒng))：SCC(Supervisory Computer Control)系統(tǒng)比DDC系統(tǒng)更接近生產(chǎn)變化的實際情況，因為在DDC系統(tǒng)中計算機只是代替模擬調(diào)節(jié)器進行控制，系統(tǒng)不能運行在最佳狀態(tài)，而SCC系統(tǒng)不僅可以進行給定值控制，并且還可以進行順序控制、最優(yōu)控制以及自適應(yīng)控制等。SCC是操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)和DDC系統(tǒng)的綜合與發(fā)展。5、 說明嵌入式系統(tǒng)與一般微型計算機擴展系統(tǒng)的區(qū)別。嵌入式系統(tǒng)有別于一般的計算機處理系統(tǒng)，它不具備像硬盤那樣大容量的存儲介質(zhì)，而大多數(shù)使用EPROM、EEPROM或閃存作為存儲介質(zhì)；嵌入式系統(tǒng)的軟件部分包括操作系統(tǒng)軟件和應(yīng)用程序。嵌入式系統(tǒng)功耗低、可靠性高、功能強大、性價比高、實時性強、支持多任務(wù)、占用空間小、效率高；面向特定應(yīng)用，可根據(jù)需要靈活定制。6、 PLC控制系統(tǒng)有什么特點？可靠性高、編程容易、組態(tài)靈活、輸入/輸出功能模塊齊全、安裝方便、運行速度快。7、 微型計算機控制系統(tǒng)與模擬控制系統(tǒng)相比有什么特點？8、 什么叫現(xiàn)場總線系統(tǒng)？它有什么特點？現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS是分布控制系統(tǒng)DCS更新?lián)Q代產(chǎn)品，且已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)過程自動化領(lǐng)域中的一個新的熱點。特點：數(shù)字化的信息傳輸、分散的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、方便的互操作性、開放的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、多種傳輸媒介和拓撲結(jié)構(gòu)。9、 未來控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢是什么？大力推廣應(yīng)用成熟的先進技術(shù)：普及應(yīng)用可編程控制邏輯器（PLC），廣泛使用智能化調(diào)節(jié)器，采用新型的DCS和FCS，F(xiàn)PGA將成為微型計算機控制技術(shù)的新寵大力研究和發(fā)展智能控制系統(tǒng)：分級遞階智能控制系統(tǒng)，模糊控制系統(tǒng)，專家控制系統(tǒng)，學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用將更加深入10、 為什么說嵌入式微控制器是智能化儀器和中、小型控制系統(tǒng)中應(yīng)用最多的一種微型計算機？11、 什么叫嵌入式系統(tǒng)?與一般的工業(yè)控制系統(tǒng)有什么區(qū)別？嵌入式系統(tǒng)一般指非PC系統(tǒng)，有計算機功能但又不稱之為計算機的設(shè)備或器材。嵌入式系統(tǒng)集系統(tǒng)的應(yīng)用軟件與硬件于一體，類似于PC中BIOS的工作方式，具有軟件代碼少、高度自動化和響應(yīng)速度快等特點，特別適合要求實時和多任務(wù)的體系。它是可獨立工作的“器件”12、 什么是物聯(lián)網(wǎng)？為什么說“物聯(lián)網(wǎng)給微型計算機控制技術(shù)”帶來新的、更大的應(yīng)用空間？物聯(lián)網(wǎng)=互聯(lián)網(wǎng)+傳感器。13、 物聯(lián)網(wǎng)終端由幾部分組成？各部分的作用是什么？物聯(lián)網(wǎng)終端主要由外圍接口模塊、核心處理模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊及電源管理模塊組成。14、FPGA是什么意思？它有什么特點？在微機控制系統(tǒng)和智能化儀器中有著怎樣的影響？現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)特點：采用FPGA設(shè)計ASIC電路，用戶不需要投片生產(chǎn)，就能得到適用的芯片；FPGA可做其他全定制或半定制ASIC電路的中試樣片；FPGA內(nèi)部有豐富的觸發(fā)器和I/O引腳；FPGA是ASIC電路中設(shè)計周期最短、開發(fā)費用最低、風(fēng)險最小的器件之一；FPGA第二章1 采樣有幾種方法，說明它們之間的區(qū)別。2 采樣周期越小越好嗎？為什么？答：不是。若采樣間隔太?。ú蓸宇l率太高），則對定長的時間記錄來說其數(shù)字系列就很長，計算工作量迅速增大，可能產(chǎn)生較大的誤差。3 簡述多路開關(guān)的原理？4 多路開光如何擴展？試用兩個CD4097擴展成一個雙16路輸出和雙2路輸出系統(tǒng)，說明其工作原理。5 試用CD4051設(shè)計一個32路模擬多路開關(guān)，畫出電路圖并說明其工作原理。答：見PPT6 采樣-保持器有什么作用？說明保持電容大小對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的影響。答：為了提高模擬量輸入信號的頻率范圍，以適應(yīng)某些隨時間變化較快的信號的要求，可采用帶有保持電路的采樣器，即采樣保持器。保持電容對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采樣保持的精度有很大影響。保持電容值小，則采樣狀態(tài)時充電時間常數(shù)小，即保持電容充電快，輸出對輸入信號的跟隨特性好，但在保持狀態(tài)時放電時間常數(shù)也小，即保持電容放電快，故保持性能差；反之，保持電容值大，保持性能好，但跟隨特性差。7 在數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)中，是不是所有的輸入通道都需要加采樣-保持器，為什么？答：并不是所有的模擬量輸入通道都需要采樣保持器的，因為采樣保持器是為了防止在A/D轉(zhuǎn)換之前信號就發(fā)生了變化，致使A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果出錯，所以只要A/D轉(zhuǎn)換的時間比信號變化的時間短就不需要。8 采樣頻率的高低對數(shù)字控制系統(tǒng)有什么影響？舉出工業(yè)控制實例加以說明？9 A/D和D/A轉(zhuǎn)換器在微型計算機控制系統(tǒng)中有什么作用？答：答：A/D的作用主要是把傳感器檢測到的模擬電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號，方便用于單片機中進行處理。D/A的作用，在單片機處理完畢的數(shù)字量，有時需要轉(zhuǎn)換為模擬信號輸出，D/A的作用正是用于把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。10 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換原理有幾種？他們各有什么特點和用途？答：逐次逼近型，分辨率高，誤差較低，轉(zhuǎn)換速度快，應(yīng)用十分廣泛；雙積分型：性能比較穩(wěn)定，轉(zhuǎn)換精度高，抗干擾能力強，電路較簡單，工作速度低，多用于對轉(zhuǎn)換精度要求較高，對轉(zhuǎn)換速度要不高的場合，如數(shù)字電壓表等檢測儀器中，用的十分普遍。并聯(lián)比較型：轉(zhuǎn)換速度快，精度高，但使用的比較器和觸發(fā)器多，適用于速度高，精度要求不高的場合。11 說明逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換原理。答：開始轉(zhuǎn)換以后，時鐘信號首先將寄存器的最高有效位置為1，使輸出數(shù)字為1000，這個數(shù)碼被D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬電壓U0，送到比較器中并與比較電壓U1比較，若U0>U1,將高位的1清除；若U0<U1，將最高位保留。然后，按同樣的方法把次高位置成1，并且經(jīng)過比較確定這個1是否保留。這樣逐位比較下去一直到最低位為止。12 為什么高于8位的D/A轉(zhuǎn)換器與8為微型計算機的接口必須采用雙緩沖方式？這種雙緩沖工作與DAC0832的雙緩沖工作在接口上有什么不同？答：在要求分辨率較高的場合，采用的 DA轉(zhuǎn)換器常常大于 8位。而常用的微機多采用8位數(shù)據(jù)線。此時若采用單緩沖的工作方式，將高位和低位分為兩個地址的數(shù)據(jù)鎖存器，則在向它送數(shù)據(jù)時，由于高位和低位送數(shù)據(jù)的時間差，將引起輸出電壓產(chǎn)生"毛刺"。為保證DA轉(zhuǎn)換器的高位數(shù)據(jù)與低位數(shù)據(jù)同時送入，通常采用雙緩沖的工作方式，將高位與低位的數(shù)據(jù)分別送入各自的輸入寄存器，然后再將它們同時送輸入DAC寄存器中，使輸出發(fā)生變化。高于8位的D/A轉(zhuǎn)換器與8位數(shù)據(jù)線的CPU相連時，將高8位數(shù)據(jù)輸入線與CPU的數(shù)據(jù)總線相連，而低4位的數(shù)據(jù)輸入線與高8位輸入線中的高4位并連。采用雙緩沖工作模式。而DAC0832的雙緩沖方式是先使輸入寄存器接收資料，再控制輸入寄存器的輸出資料到DAC寄存器，即分兩次鎖存輸入資料。13 串行A/D轉(zhuǎn)換器有什么特點？答：與同位數(shù)并行A/D轉(zhuǎn)換器精度一樣，但大大降低了成本，節(jié)約微型計算機I/O口。24, 用8位DAC芯片組成雙極性電壓輸出電路，其參考電壓為-5V-+5V，求以下對應(yīng)編碼的輸出電壓。10000000 ：5.02V 01000000 ：2.51V 11111111 ：10V 00000001 : 0.04V01111111 ：4.98V 11111110 : 9.96V 25 DAC0832與CPU有幾種連接方式？他們在硬件接口及軟件程序設(shè)計方面有何不同？答：單緩沖,雙緩沖,直通，26 試用DAC0832設(shè)計一個單緩沖的D/A轉(zhuǎn)換器，畫出接口電路，編寫程序。27 試用8255A的B口和DAC0832設(shè)計一個8位D/A裝換接口電路，并編寫程序。28 29 30 33 34略31 A/D轉(zhuǎn)換器的結(jié)束信號（設(shè)為EOC）有什么作用？根據(jù)該信號在I/O控制中的連接方式，A/D轉(zhuǎn)換有幾種控制方式？他們各在接口電路和程序設(shè)計上有什么特點？32 設(shè)某12位A/D轉(zhuǎn)換器的輸入電壓為0-5V，求出當(dāng)輸入模擬量為下列值輸出的數(shù)字量1.25V ：0100 0000 0000 2V ：0110 0110 0110 2.5V： 1000 0000 0000 3.75V : 1100 0000 0000 4V : 1100 1100 1100 5V: 1111 1111 111135 設(shè)被測溫度變化范圍為01200，如果要求誤差不超過0.4，應(yīng)用分辨率為多少位的A/D轉(zhuǎn)換器？（設(shè)ADC的分辨率和精度一樣）答：12位36高于8位的A/D轉(zhuǎn)換器與8位I/O的微型計算機及16位I/O的微型計算機接口有什么區(qū)別？試以AD574A為例加以說明。37 編程 第三章 1、鍵盤為什么防止抖動?在計算機控制系統(tǒng)中如何實現(xiàn)防抖？ 為了使CPU對一次按鍵動作只確認一次，從而保證系統(tǒng)正常工作，所以必須防止抖動？硬件防抖有濾波防抖電路和雙穩(wěn)態(tài)防抖電路，還可以采用軟件防抖法，即軟件延遲。 2、在工業(yè)過程控制中，鍵盤有幾種? 它們各有什么特點和用途?答：從功能上分：數(shù)字鍵和功能鍵（數(shù)字鍵用于數(shù)字的輸入；功能鍵用于功能轉(zhuǎn)換） 從結(jié)構(gòu)上分：非編碼鍵盤通過軟件識別按鍵；編碼鍵盤通過硬件識別按鍵3、試說明非編碼鍵盤掃描原理及鍵值計算方法。答：掃描原理：通常采用軟件的方法，逐行逐列檢查鍵盤狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有鍵按下時，用計算或查表的方式得到該鍵的鍵值。掃描方法又分為程控掃描法、中斷掃描法和定時掃描法。 鍵值計算方法：判斷有無鍵按下，去除鍵抖動，判斷是哪一個鍵按下，以求出閉合鍵的鍵值，確定鍵值4、編碼鍵盤和非編碼鍵盤有什么區(qū)別？在接口電路和軟件設(shè)計的區(qū)別？ 編碼鍵盤能自動識別按下的鍵并產(chǎn)生相應(yīng)的代碼，以并行或串行方式發(fā)送給CPU。它使用方便，接口簡單，響應(yīng)速度快，但需要專門的硬件電路。非編碼鍵盤通過軟件來確定按鍵并計算鍵值。 5、在計算機控制系統(tǒng)中，為什么有時采用復(fù)用鍵？復(fù)用鍵是如何實現(xiàn)的？ 為了節(jié)省按鍵的數(shù)量，所以采用復(fù)用鍵。可以采用設(shè)置上下檔開關(guān)的措施來構(gòu)成復(fù)用鍵。 6、什么叫重建？計算機如何處理重鍵？ 一次按鍵產(chǎn)生多次擊鍵的效果，這叫做重鍵。為排除重鍵的影響，編制程序時，可以將鍵的釋放作為按鍵的結(jié)束，等鍵釋放電平后再轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的功能。 8、多位LED顯示器顯示方法有幾種？它們各有什么特點？ 常用的顯示方法有兩種：一種為動態(tài)顯示，一種為靜態(tài)顯示。動態(tài)顯示利用人的視覺暫留產(chǎn)生，優(yōu)點是使用硬件少，因而價格低，線路簡單。但占用的機時長。靜態(tài)顯示占用機時少，顯示可靠，但是使用元件多，線路復(fù)雜。 9、硬件譯碼和軟件譯碼各有何優(yōu)缺點？ 軟件譯碼優(yōu)點是電路簡單，但顯示速度有所下降。硬件譯碼既能節(jié)省計算機的時間，而且程序設(shè)計簡單。 11：在LED顯示中，硬件譯碼和軟件譯碼的根本區(qū)別是什么？如何實現(xiàn)？答：軟件譯碼優(yōu)點是電路簡單，但顯示速度有所下降。硬件譯碼既能節(jié)省計算機的時間，而且程序設(shè)計簡單。12、薄膜式開關(guān)的優(yōu)點？ 色彩亮麗；文字說明一目了然；形意圖案使用方便；鍵體美觀；透明視窗。 第四章 1、 工業(yè)控制系統(tǒng)中常用的報警方式有幾種？舉例說明各自的應(yīng)用場合？ 有聲、光、語言報警方式。例子自己想 2、 說明硬件報警和軟件報警的實現(xiàn)方法，并比較其優(yōu)缺點？ 硬件報警：報警要求不通過程序比較得到，直接由傳感器產(chǎn)生。 軟件報警：將參數(shù)經(jīng)傳感器、變送器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器送到計算機，再與規(guī)定的上下限比較，根據(jù)比較結(jié)果進行處理。  實際上硬件報警是在軟件報警基礎(chǔ)上的簡化，即將警報信號提前至傳感器那一步驟，而不是需要送到計算機比較后才得出。 3、光電隔離器有什么作用？ 將被控系統(tǒng)與微型計算機控制系統(tǒng)通過光電效應(yīng)連成系統(tǒng)，實現(xiàn)控制；并且可以屏蔽電磁干擾等一些不利因素，提高控制精度?？傊?，有耦合、隔離和開關(guān)的作用。 4、固態(tài)繼電器控制和繼電器控制有什么區(qū)別？ 在繼電器控制中，采用電磁吸合的方式，而固態(tài)繼電器是帶光電隔離的無觸點開關(guān)。6、說明PWM調(diào)速系統(tǒng)的工作原理？ 通過改變電機電樞電壓接通時間與通電周期的比值（即占空比）來控制電機速度。這種方法成為PWM。在脈沖作用下，當(dāng)電機通電時，速度增加；電機斷電時，速度降低。只要按一定規(guī)律改變通斷電時間，電機轉(zhuǎn)速即可得到控制。第六章1,什么叫總線？總線分哪倆大類？分別說出他們的特點和用途？總線是計算機各種功能部件之間傳送信息的公共通信干線，分為并行和串行倆種。并行通信：數(shù)據(jù)各位同時傳送串行通信：數(shù)據(jù)一位一位的按順序傳送2串行通信傳送方式有幾種？他們各有什么特點？有三種方式：單工方式、半雙工方式和全雙工方式。單雙工方式只允許數(shù)據(jù)按照一個固定的方向傳送。半雙工方式在同一時刻只能進行一個方向傳送，不能雙向同時傳輸。全雙工方式比單工方式靈活，但是效率依然比較低，信號傳送速度大增，但是成本增加。3，波特率是什么單位？他的意義如何？波特率即調(diào)制速率，指的是信號被調(diào)制以后在單位時間內(nèi)的變化，即單位時間內(nèi)載波參數(shù)變化的次數(shù)。它是對符號傳輸速率的一種度量。4，收/發(fā)時鐘在通信中有什么意義？5，異步通信和同步通信的區(qū)別是什么？他們各有什么用途？簡單來說，同步通信是一種比特同步通信技術(shù)，要求發(fā)收雙方具有同頻同相的同步時鐘信號，只需在傳送報文的最前面附加特定的同步字符，使發(fā)收雙方建立同步，此后便在同步時鐘的控制下逐位發(fā)送/接收。 相對于同步通信，異步通信在發(fā)送字符時，所發(fā)送的字符之間的時隙可以是任意的。但是接收端必須時刻做好接收的準(zhǔn)備。發(fā)送端可以在任意時刻開始發(fā)送字符，因此必須在每一個字符的開始和結(jié)束的地方加上標(biāo)志，即加上開始位和停止位，以便使接收端能夠正確地將每一個字符接收下來。異步通信的好處是通信設(shè)備簡單、便宜，但傳輸效率較低6，串行通信有幾種傳送方式？各有什么特點？第七章1. 工業(yè)控制程序有什么特點？答：（1）可用程序代替硬件電路，完成多種運算 （2）能自動修正誤差（3） 能對被測參數(shù)對象進行較復(fù)雜的計算和處理（4）不僅能對被測參數(shù)進行測量和處理，而且可以進行邏輯判斷（5）微型計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)不但精度高，而且穩(wěn)定可靠，不受外界干擾。2. 工業(yè)控制程序常用的語言有幾種？它們分別應(yīng)用在什么場合？答：匯編語言、C語言、工業(yè)控制組態(tài)軟件。匯編多用于單片機系統(tǒng)，用于智能化儀器或小型控制系統(tǒng)；C語言主要用于工業(yè)PC的大型控制系統(tǒng)中；工業(yè)控制組態(tài)軟件用于大型工業(yè)控制系統(tǒng)中。3. 數(shù)字濾波與模擬濾波相比有什么優(yōu)點？答：數(shù)字濾波克服了模擬濾波器的不足，它與模擬濾波器相比，有以下幾個優(yōu)點： (1)數(shù)字濾波是用程序?qū)崿F(xiàn)的，不需要增加硬設(shè)備，所以可靠性高，穩(wěn)定性好，不存在阻抗匹配的問題； (2)數(shù)字濾波可以對頻率很低(如0.01Hz)的信號實現(xiàn)濾波，克服了模擬濾波器的缺陷； (3)數(shù)字濾波器可根據(jù)信號的不同，采用不同的濾波方法或濾波參數(shù)，具有靈活、方便、 功能強的特點。4. 常用的數(shù)字濾波方法有幾種？各有什么優(yōu)缺點？答：常用的數(shù)字濾波方法有7種。 （1）程序判斷濾波法：是根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，確定出相鄰兩次采樣信號之間可能出現(xiàn)得最大 偏差。 （2）中值濾波法：它對于去掉偶然因素引起的波動或采樣器不穩(wěn)定而造成的誤差所引起的脈動干擾比較有效。 （3）算術(shù)平均值濾波法：它適用于一般的具有隨機干擾信號的濾波。它特別適合于信號本身在某一數(shù)值范圍附近作上下波動的情況。 （4）加權(quán)平均值濾波：可以提高濾波效果 （5）滑動平均值濾波法：采樣時間短，可以提高檢測速度 （6）慣性濾波法：適用于慢速隨機變量的濾波 （7）復(fù)合數(shù)字濾波：比單純的平均值濾波的效果要好5. 在程序判斷濾波方法中，如何確定？其值越大越好嗎？答： y是相鄰兩次采樣值所允許的最大偏差，通常可根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)獲得，必要時，也可由實驗得出。y太大，各種干擾信號將“趁虛而入”，是系統(tǒng)誤差增大；y太小，又會使某些有用信號被“拒之門外”，使計算機采樣效率變低。因此，門限值y的選取時非常重要的。6. 算術(shù)平均值濾波、加權(quán)平均值濾波以及滑動平均濾波三者的區(qū)別是什么？ 答：算術(shù)平均值法適用于對壓力、流量等周期脈動信號的平滑，這種信號的特點是往往在某一數(shù)值范圍附近作上、下波動，有一個平均值。這種算法對信號的平滑程度取決于平均次數(shù)N，當(dāng)N較大時平滑度高，但靈敏度低；當(dāng)N較小時，平滑度低，但靈敏度高，應(yīng)該視具體情況選取N值。對于一般流量，通常取N=12；若為壓力，則取N=4。在算術(shù)平均濾波中，N次采樣值在結(jié)果中所占的比重是均等的，即每次采樣值具有相同的加權(quán)因子1/N。但有時為了提高濾波效果，往往對不同時刻的采樣值賦以不同的加權(quán)因子。這種方法稱為加權(quán)平均濾波法，也稱滑動平均或加權(quán)遞推平均。其算法為 其中。加權(quán)因子選取可視具體情況決定，一般采樣值愈靠后，賦予的比重越大，這樣可增加新的采樣值在平均值中的比例，系統(tǒng)對正常變化的靈敏性也可提高，當(dāng)然對干擾的靈敏性也稍大了些?；瑒悠骄禐V波法，依次存放N次采樣值，每采進一個新數(shù)據(jù)，就將最早采集的那個數(shù)據(jù)丟掉，然后求包含新值在內(nèi)的N個數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值或加權(quán)平均值。7. 標(biāo)度變換在工程上有什么意義？在什么情況下使用標(biāo)度變換程序？答：意義：減少硬件設(shè)備，降低成本，便于人工檢測和管理情況：在多回路檢測系統(tǒng)中，各回路參數(shù)信號不一樣，需要各種量程放大器的情況下使用尺度變換程序。8. 在微型計算機控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)誤差是如何產(chǎn)生的？怎樣自動校正系統(tǒng)誤差？答：系統(tǒng)誤差是指在相同條件下，經(jīng)過多次測量，誤差的數(shù)值（包括大小、符號）保持恒定，或按某種已知的規(guī)律變化的誤差。在電路的輸入部分加一個多路開關(guān)，系統(tǒng)在剛通電或每隔一段時間時，自動進行一次校準(zhǔn)，測出這時的輸入值x0，然后把開關(guān)接標(biāo)準(zhǔn)電壓Vr，測出這時的輸入值Xi，設(shè)測量信號的x與y的關(guān)系式線性關(guān)系即y=a1+a0，由此的糾正公式y(tǒng)=Vr（x-x0）/（x1-x0）9. 全自動校準(zhǔn)與人工校準(zhǔn)有什么區(qū)別？它們分別應(yīng)用在什么場合？答：全自動校準(zhǔn)由系統(tǒng)自動完成不需要人的介入，只適用于基準(zhǔn)參數(shù)是電信號的場合，他不能校正由傳感器引入的誤差，而人工校準(zhǔn)就可以。全自動校準(zhǔn)適用于對電路器件沒有高要求電路。10. 為什么要采用量程自動轉(zhuǎn)換技術(shù)？答：由于傳感器所提供的的信號變化范圍很寬，特別在多回路檢測系統(tǒng)中，當(dāng)各回路的參數(shù)信號不一樣時，必須提供各種兩成的放的放大器，才能保證送到計算機的信號一直在0-5v。在模擬系統(tǒng)中，為了放大不同的信號，需要使用不同倍數(shù)的放大器。而在電動單位組合儀表中，常常使用各種類型的變送器、差壓變送器、位移變送器等。但是這種變送器的造價比較貴，系統(tǒng)也復(fù)雜。隨著微型機的應(yīng)用，為了減少硬件設(shè)備，已經(jīng)研制出可編程邏輯放大器，可實現(xiàn)量程自動轉(zhuǎn)化。11. 線性插值法有什么優(yōu)缺點？使用中分段是否越多越好？答：（1）優(yōu)點：是代數(shù)插值法中最簡單的形式，處理非線性函數(shù)運用最多的方法；對于多數(shù)工程而言，基本滿足要求，比查表法省事；缺點：當(dāng)函數(shù)曲率或斜率變化較大時，有誤差產(chǎn)生；而減小誤差有需要把基點分的很細，這樣就占用內(nèi)存；應(yīng)用非等距插值法時，點的選取麻煩，光滑度不高。 （2）不是越多越好，分段多誤差雖會降低，但占用內(nèi)存，增長時間，開銷變大，得不償失，所以分段數(shù)應(yīng)合理選擇。二 練習(xí)題18. 19.20.21.24.25.26略22.某梯度爐溫度變化范圍為01600，經(jīng)溫度變送器輸出電壓范圍輕為15v，再經(jīng)ADC0809轉(zhuǎn)換，ADC0809的輸入范圍為05v，試計算當(dāng)采樣數(shù)值為9BH時，所對應(yīng)的的梯度爐溫度是多少？解：9BH=155D,所對應(yīng)的的AD輸入電壓v1=(155/255)5v=3.04v所以溫度T=（3.04-1）/(5-1)1600=81623簡述PGA102集成可編程邏輯放大器的原理解：隨著計算機的應(yīng)用，為了減少硬件設(shè)備，可以使用可編程增益放大器（PGA:Programmable Gain Amplifier)。它是一種通用性很強的放大器，其放大倍數(shù)可以根據(jù)需要用程序進行控制。采用這種放大器，可通過程序調(diào)節(jié)放大倍數(shù)，使A/D轉(zhuǎn)換器滿量程信號達到均一化，因而大大提高測量精度。所謂量程自動轉(zhuǎn)換就是根據(jù)需要對所處理的信號利用可編程增益放大器進行倍數(shù)的自動調(diào)節(jié)，以滿足后續(xù)電路和系統(tǒng)的要求。 可編程增益放大器有兩種組合PGA和集成PGA。 第八章1.、在PID調(diào)節(jié)中，系數(shù)K,等各有什么作用？他們對調(diào)節(jié)品質(zhì)有什么影響？答：系數(shù)Kp為比例系數(shù)，提高系數(shù)Kp可以減小偏差，但永遠不會使偏差減小到零，而且無止境的提高系數(shù)Kp最終將導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。比例調(diào)節(jié)可以保證系統(tǒng)的快速性。系數(shù)Ki為積分常數(shù)，Ki越大積分作用越弱，積分調(diào)節(jié)器的突出優(yōu)點是，只要被調(diào)量存在誤差，其輸出的調(diào)節(jié)作用便隨時間不斷加強，直到偏差為零。積分調(diào)節(jié)可以消除靜差，提高控制精度。系數(shù)Kd為微分常數(shù)，kd越大，微分作用越強。微分調(diào)節(jié)主要用來加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，減小超調(diào)，克服震蕩，消除系統(tǒng)慣性的影響。2、在PID調(diào)節(jié)其中，積分項有什么作用？常規(guī)PID，積分分離與變速積分3中算法有什么區(qū)別和聯(lián)系？答：積分項用于消除靜差。 在常規(guī)PID調(diào)節(jié)中，由于系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)線性范圍受到限制，當(dāng)偏差較大時，會產(chǎn)生很大的超調(diào)量，使系統(tǒng)不停的震蕩。為消除這一現(xiàn)象，積分分離法在控制量開始跟蹤時，取消積分作用，直到被跳量接近給定值時，才產(chǎn)生積分作用。而變速積分則是改變積分項的累加速度，使其與偏差大小相對應(yīng)，偏差大時，積分作用弱，偏差小時，積分作用增強。變速積分和積分分離的控制方法很類似，但調(diào)節(jié)方式不同。積分分離對積分項采取“開關(guān)”控制，而變速積分則是線性控制。3、在數(shù)字PID中，采樣周期是如何確定的？它與哪些因素有關(guān)？對調(diào)節(jié)品質(zhì)有何影響？答：一種是計算法，一種是經(jīng)驗法。因素：擾動頻率的高低；對象的動態(tài)特性；執(zhí)行機構(gòu)的類型；控制回路數(shù)；控制質(zhì)量。 T太小，偏差信號也過小，計算機會失去調(diào)節(jié)作用；T過大，會引起誤差。4、位置型PID和增量型PID有什么區(qū)別？他們各有什么優(yōu)缺點？答：位置型需要歷次的偏差信號，而增量型只需一個增量信號即可。位置型計算繁瑣，保存E占用很多內(nèi)存，控制不方便。增量型誤動作小，易于實現(xiàn)手動/自動的無擾動切換，不產(chǎn)生積分失控。但是缺點在于積分截斷效應(yīng)大，溢出影響大。5、在自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，正、反作用如何判定？在計算機中如何實現(xiàn)？答：輸出量與被測量變化一致則為正，否之為反。計算機中兩種方法：一是改變偏差的公式實現(xiàn)，二是在PID運算之后，先將結(jié)果求補，再送到D/A轉(zhuǎn)換器中轉(zhuǎn)換，進而輸出。6、積分飽和現(xiàn)象是如何產(chǎn)生的？如何消除？答：是由于積分項不斷累加引起的。消除方法有遇限削積分法，有效偏差法等。7、是否需要添加手動后援，為什么？答：需要。因為這是系統(tǒng)安全可靠運行的重要保障。18.已知模擬調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為試寫出相應(yīng)數(shù)字控制器的位置型和增量型控制算式，設(shè)采樣周期T=0.2s。解： 則 把T=0.2S代入得增量型位置型19.已知某連續(xù)控制器的傳遞函數(shù)為：，（1） 分別寫出，相對應(yīng)的增量型PID算法的輸出表達式（2） 在，時的值為多少 解：（1 ） 當(dāng) （2分）兩邊進行拉氏逆變換：（3分），（2分）（2分）當(dāng)兩邊進行拉氏逆變換：把T=1S代入得11教學(xué)g