微型計算機控制技術第二版課后習題答案_潘新民第一章1.微型計算機控制系統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的核心，通過接口它可以向系統的各個部分 發出各種命令，同時對被控對象的被控參數進行實時檢測及處理。主機的主要功能 是控制整個生產過程，按控制規律進行各種控制運算(如調節規律運算、最優化計 算等)和操作，根據運算結果作出控制決策;對生產過程進行監督，使之處于最優工 作狀態;對事故進行預測和報警 ;編制生產技術報告，打印制表等等。(2)輸入輸出通道:這是微機和生產對象之間進行信息交換的橋梁和紐帶。過程 輸入通道把生產對象的被控參數轉換成微機可以接收的數字代碼。過程輸出通道把 微機輸出的控制命令和數據，轉換成可以對生產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字量輸入輸出通道。(3)外部設備:這是實現微機和外界進行信息交換的設備，簡稱外設，包括人機 聯系設備 (操作臺)、輸入輸出設備(磁盤驅動器、鍵盤、打印機、顯示終端等)和外 存貯器 (磁盤)。其中作臺應具備顯示功能，即根據操作人員的要求，能立即顯示所 要求的內容;還應有按鈕，完成系統的啟、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，即應有保護功能. (4)檢測與執行機構:a.測量變送單元:在 微機控制系統中，為了收集和測量各種參數，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的非電量轉換成電量.b. 執行機構:要控制生產過程，必須 有執行機構，它是微機控制系統中的重要部件，其功能是根據微機輸出的控制信 號，改變輸出的角位移或直線位移，并通過調節機構改變被調介質的流量或能量， 使生產過程符合預定的要求。
2、微型計算機控制系統的軟件有什么作用,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。整個計算機系統的動作，都 是在軟件的指揮下協調進行的，因此說軟件是微機系統的中樞神經。就功能來分， 軟件可分為系統軟件、應用軟件及數據庫。(1)系統軟件:它是由計算機設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，系統軟件只是作為開發應用軟件的工具，是不需要自己設計的。系統軟件包括:a.操作系統:即為管理程序、磁盤操作系統程序、監控程序等; b.診斷系統:指的是調節程序及故障診斷程序;c.開發系統:包括各種程序設計語言、語言處理程序 (編譯程序)、服務程序(裝 配程序和編輯程序)、模擬主系統(系統模擬、仿真、移植軟件)、數據管理系統等;d.信息處理:指文字翻譯、企業管理等。(2)應用軟件:它是面向用戶本身的程序，即指由用戶根據要解決的實際問題而 編寫的各種程序。應用軟件包括:a.過程監視程序:指巡回檢測程序、數據處理程序、上下限檢查及報警程序、 操作面板服務程序、數字濾波及標度變換程序、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度、文件管理及輸出、打印、顯示程序等;c.公共服務程序:包括基本運算程序、函數運算程序、數碼轉換程序、格式編 碼程序。
(3)數據庫:數據庫及數據庫管理系統主要用于資料管理、存檔和檢索， 相應軟件設計指如何建立數據庫以及如何查詢、顯示、調用和修改數據等。3、常用工業控制機有幾種,各有什么用途,4、操作指導、DDC 和 SCC 系統工作原理如何,它們之間有何區別和聯系, (1)操 作指導控制系統:在操作指導控制系統中，計算機的輸出不直接作用于生產對象， 屬于開環控制結構。計算機根據數學模型、控制算法對檢測到的生產過程參數進行 處理，計算出各控制量應有的較合適或最優的數值，供操作員參考，這時計算機就 起到了操作指導的作用(2)直接數字控制系統 (DDC系統):DDC(Direct Digital Control)系統就是通過 檢測元件對一個或多個被控參數進行巡回檢測，經輸入通道送給微機，微機將檢測 結果與設定值進行比較，再進行控制運算，然后通過輸出通道控制執行機構，使系 統的被控參數達到預定的要求。DDC 系統是閉環系統，是微機在工業生產過程中最 普遍的一種應用形式。 (3)計算機監督控制系統 (SCC系統):SCC( Control)系統比 DDC 系統更接近生產變化的實際情況，因為在 DDC 系統 中計算機只是代替模擬調節器進行控制，系統不能運行在最佳狀態，而SCC 系統不 僅可以進行給定值控制，并且還可以進行順序控制、最優控制以及自適應控制等。
SCC 是操作指導控制系統和 DDC 系統的綜合與發展。5、說明嵌入式系統與一般微型計算機擴展系統的區別。嵌入式系統有別于一般的計算機處理系統，它不具備像硬盤那樣大容量的存儲 介質，而大多數使用 EPROM、EEPROM 或閃存作為存儲介質;嵌入式系統的軟件部分 包括操作系統軟件和應用程序。嵌入式系統功耗低、可靠性高、功能強大、性價比 高、實時性強、支持多任務、占用空間小、效率高;面向特定應用，可根據需要靈 活定制。第二章1 采樣有幾種方法，說明它們之間的區別。2 采樣周期越小越好嗎,為什么,答:不是。若采樣間隔太小(采樣頻率太高)，則對定長的時間記錄來說其數字 系列就很長，計算工作量迅速增大，可能產生較大的誤差。3 簡述多路開關的原理,5 試用 CD4051 設計一個 32 路模擬多路開關，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據采集系統的影響。答:為了提高模擬量輸入信號的頻率范圍，以適應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。保持電容對數據采集系統采樣保持的精度有很大影響。保持電容值小，則采樣 狀態時充電時間常數小，即保持電容充電快，輸出對輸入信號的跟隨特性好，但在 保持狀態時放電時間常數也小，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 在數據采樣系統中，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 轉換之前信號就發生了變化，致使 A/D 轉換的結果出錯，所以只要 A/D 轉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字控制系統有什么影響,舉出工業控制實例加以說明,9 A/D 和 D/A 轉換器在微型計算機控制系統中有什么作用,答:答:A/D 的作用主要是把傳感器檢測到的模擬電信號轉換為數字電信號，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字量，有時需要轉 換為模擬信號輸出，D/A 的作用正是用于把數字信號轉換為模擬信號。10 A/D 轉換器轉換原理有幾種,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，轉換速度快，應用十分廣泛 ;雙積分型 : 性能比較穩定，轉換精度高，抗干擾能力強，電路較簡單，工作速度低，多用于對 轉換精度要求較高，對轉換速度要不高的場合，如數字電壓表等檢測儀器中，用的 十分普遍。并聯比較型:轉換速度快，精度高，但使用的比較器和觸發器多，適用 于速度高，精度要求不高的場合。
12 為什么高于 8 位的 D/A 轉換器與 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 D,A 轉換器常常大于 8 位。而常用的微 機多采用 8 位數據線。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 的數據鎖存器，則在向它送數據時，由于高位和低位送數據的時間差，將引起輸出 電壓產生"毛刺"。為保證D,A 轉換器的高位數據與低位數據同時送入，通常采用雙 緩沖的工作方式，將高位與低位的數據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，使輸出發生變化。高于 8 位的 D/