微型计算机工业控制习题及答案

1习题集一、问答题1.微型计算机控制系统有哪些？参考：微型计算机控制系统有：（1）操作指导控制系统；（2）直接数字控制系统（DDC）；（3）计算机监督系统（SCC），这里面包括：1）SCC加模拟调节器控制系统，2）SCC加DCC系统；（4）分布控制系统（DCS）；（5）计算机集成制造系统（CIMS）2、说明动态显示与静态显示的的特点及各自的用途。参考：动态显示是每一时刻只有一位在显示，而且按照一定的周期循环显示，由于循环周期比较快，所以人眼看到的仍然是一个多位同时显示。静态显示是各位一起显示。动态显示用于仿真器，而静态显示则用于工业过程控制和智能化仪表。3、A/D和D/A转换器在微型计算机控制系统中有什么作用？参考：D/A转换的作用：主要是将数字量到模拟量的转换。A/D转换的作用：将模拟量转换成数字量。都可以实现一到多，多到一的控制。处理采用分时方法。4.LED数码管的显示方法有那两种？各有什么特点？参考：LED数码管的显示方法有动态显示和静态显示；动态显示利用微处理器定时的对显示器进行扫描，在这种方法中，显示器件分时工作，每次只能有一个器件显示。其优点是硬件少，线路简单、成本低，缺点是耗费较多的微处理器处理时间；静态显示是由一系列硬件电路来保持显示内容，微处理器只用发送一次显示数据即可，其优点是占用微处理器的时间较少，但硬件较为复杂。5.在人机交互接口技术中，键盘设计需解决的问题是哪些？如何实现防抖？参考：需要解决下面几个方面的问题：（1）按键的确认；（2）重键与连击的处理；（3）按键防抖动技术；这里面又包括：1）硬件防抖技术（一种广为采用的措施）。2）软件防抖方法（当键的个数比较多时采用）。硬件防抖又有以下几种：滤波防抖法、双稳态防抖法（又叫RS触发器法）、中断法（不常用）、有的器件自己本身带有防抖功能，如8279等。软件防抖：软件防抖即采用软件的方法，当第一次检测到有键按下的时候，先用软件延时（10MS-20MS），再确认该键电平是否仍维持闭合状态电平。若是，则确认此键已经按下，若不是，则可能是其他干扰引起的抖动，并非真正按下了键6.算术平均滤波的具体方法是怎么样的？该滤波方法主要适用于什么情况？参考：算术平均滤波的方法是把一个采样周期内的N次采样值相加，然后把所得的和除以采样次数N次，得到该周期的采样值。该方法可以用于压力、流量等周期脉动参数的采样值的平滑处理。7.位置型PID和增量型PID有什么区别？它们各有什么优缺点？参考：在位置控制算式中，不仅需要对E(j)进行累加，而且计算机的任何故障都会引起P(k)大幅度变化，对生产不利。增量控制虽然改动不大，然而却带来了很多优点：（1）由于计算机输出是增量，所以误动作影响小，必要时可用逻辑判断的方法去掉；（2）在位置型控制算法中，由于手动到自动切换时，必须首先使计算机的输出值等于阀门的原始开度，即P(k-1)，才能保证手动/自动地无扰动切换，这将给程序设计带来困难。而增量设计只与本次的偏差值有关，与阀门原来的位置无关，因而增量算法易于实现手动/自动的无扰动切换。（3）不产生积分失控，所以容易获得较好的调节品质。增量控制因其特有的优点已得到了广泛的应用。但是，这种控制方法有如下不足：（1）积分截断效应大，有静态误差；（2）溢出的影响大。8.在自动控制系统系统中饱和效应是如何产生的？如何消除？参考：在实际控制系统中，控制变量往往受到限制，则实际输出控制变量就不在是计算值，由此引起的不期望的效应称为饱和效应。主要有积分造成。消弱消除的方法有：遇限制消除积分法和积分分离法两种。9、试比较PID控制参数pK、iT、和dT的大小对系统性能的影响？2参考：在数字控制系统中，参数整定是十分关键的，调节系统参数整定的好坏，直接影响调节品质。在选择参数时要做折衷的处理。10、微型机控制系统中是怎样实现PWM电机调速的？参考：具体作法是，首先根据电机转速的要求，确定占空比，即通电时间与通电周期之比，再按照通、断电时间送出控制模型，使电机按要求的转速运转。二、计算题1、设某12位A/D转换器的输入电压为0～+5V，其最小量化单位为多少伏？求出当输入模拟量为下列值时的数字量。(1)1.25V(2)2.5V1250.001222v分辨率为810.0002442v设x为电压值，则12125225xxyyx23.755折算成二进制102.4192256折算成十六进制66.？HC0HFFH2、DAC0832的VREF接-10V，IOUT1接运算器的异名端，输入为80H\7FH\FEH时，输出电压应该是多少？254127712680FEHFHH-0.073v-0.034v4.93v3、某温度测量系统（假设为线性关系）的测温范围为0～350℃，经ADC0809转换后对应的数字量为00H～FFH，①试写出它的标度变换算式。②如果测量显示值为09EH，则对应的温度是多少？解答：解答：255350NxAx9EH=158216.860C4、某温度测量系统，测量仪表的量程为0～1200℃，用一个12位A/D转换器，分辨率是多少？求温度900℃时，测量显示值是多少？（线性关系）30722120090012C？？.？H5、9314.92540391.09657.41270391.09266.41260391.0v0391.0256102108v293.04096120021200123125.3256800280086440H40020064125.3度80H6、某压力检测系统检测范围为0Pa～1200Pa，如要求测量误差不超过0.4Pa，应选用分辨率为多少位的A/D转换器（设ADC的分辨率和精度一样）解答：1200/2x=0.42x＞3000X取12AD一般为8位、10位、12位等，7、某位移微机控制系统使用PID调节方法，采样周期msT4，msTI20，msTD8，30.0pK，现场测得：mmEK5，mmEK81，mmEK72，试求kP？解答：8、某三相六拍控制的步进电机，转子齿数为40，其转动10圈需要2秒钟，则每步进一步需要的时间为多少？解答：步进电机转动10圈需要2秒钟，则每步进一步需要的时间为：smsmst833240200402310/20009.用步进电机带动一个10圈的多圈电位计来调整电压，假定其调节范围为0～10V，现在需要把电压从3V升到3.1V，步进电机的行程角度为多少？解答：步进电机的行程角度为：363133600:10X:XVV.V10.某温度测量系统（假设为线性关系）的测温范围为0～350℃，经ADC0809转换后对应的数字量为00H～FFH，①试写出它的标度变换算式。②如果测量显示值为09EH，则对应的温度是多少？解答：255350NxAx9EH=158216.860C三、分析题已知电机控制系统如图二所示，图中D1为马达运行指示灯（不运行时熄灭）。（1）说明图中芯片4N25的作用（2分）（2）说明图中电机的控制原理（2分）???)2()(2111)(KKKDKKKPKEEEKEKEEKPTTKKDPDDPTTKK1128280020060084（3）画出电动机控制程序流程图（2分）（4）指出图中的错误之处并改正（2分）参考答案：（1）芯片4N25为光耦，主要将单片机的控制信号与电机部分的电源隔开，避免电机电源及驱动部分对单片机造成干扰，提高可靠性。（2）图中，开关K用来控制马达的停止（0）/启动（1），若PC1为高，则单片机驱动PC4输出1，光电隔离器导通，马达开始转动，同时单片机PC7输出高电平控制指示灯亮；若PC1为0，单片机驱动PC4输出低，光电隔离器关闭，马达停止，同时单片机PC7输出低电平，指示灯灭。（3）电动机控制程序流程图如下：（4）4N25接法有误，按照图示所接，光耦没有其他隔离的作用，应该把光耦两端的电源分开；针对本题，应将4N25的发光二极管有5V供电；光敏三极管用27V供电。某显示电路如图所示，分析后请回答下列问题：（1）说明图中数码管应选用哪一种数码管？（2）该电路图属于哪一种显示方法？（3）说明图中74LS47、74LS373、74LS244、74LS138的作用。（4）如果按高位到低位（图左边为高位）显示1234，请画出程序流程图并给出详细说明。5参考答案：（1）应使用共阳极7段数码管。（2）属于静态显示电路。（3）74LS47为7段数码管译码电路，将74LS373输出的显示数据进行译码并显示；74LS373为锁存器，将显示数据进行锁存，以保存当前显示值；74LS138为译码器器，进行段选；74LS244为总线驱动，增加总线的驱动能力；（4）程序流程图：四、综合题用微型机控制的D/A转换电路，如下图所示，试回答下列问题：（1）说明图中DAC0832采用的是哪一种控制方式？并说明PC1和PC0的作用分别是什么？（2）确定8255A端口地址（3）画出完成D/A转换的程序流程图6参考答案：（1）图中DAC0832采用的是双缓冲控制方式，其输出单极性形电压。PC1控制第一级缓冲，PC0控制第二级缓冲。（2）8255A端口地址如表所示：G1G2ACBAP2.7P2.62.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0011011XX根据上表：8255A的地址是:6C00H—6FFF（3）D/A转换的程序流程图如下：某步进电机的控制电路原理图如图所示：（1）指出图中存在的错误（2）说明图中4N25、R1、R2、R3、Rp和Cp的作用。（3）画出电动机控制程序流程图7参考答案：（1）图中二极管6A6方向接反了。（2）4N25为光耦，主要将单片机的控制信号与电机部分的电源隔开，避免电机电源及驱动部分对单片机造成干扰，提高可靠性；R1～R3第一个作用是给光耦的光敏三极管限流，另一个作用是在光耦没有打开的时候，使MOS管的G极固定为低电平，防止误触发；Rp和Cp的作用是消除电机线圈通断电产生的电压尖峰。（3）电动机控制程序流程图如图一所示：