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微型计算机控制技术第二版课后习题答案潘新民.doc
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微型计算机控制技术第二版课后习题答案潘新民.doc
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第一章
1.微型计算机控制系统的硬件由哪几局部组成?各局部作用?
由四局部组成
(1)主机:这是微型计算机控制系统的核心,通过接口它可以向系统的各个局部发出各种命
令,同时对被控对象的被控参数进展实时检测及处理。主机的主要功能是控制整个生产过程,
按控制规律进展各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作,根据运算结果作出
控制决策;对生产过程进展监视,使之处于最优工作状态;对事故进展预测和报警;编制生
产技术报告,打印制表等等。
(2)输入输出通道:这是微机和生产对象之间进展信息交换的桥梁和纽带。过程输入通道把
生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。过程输出通道把微机输出的控制命令
和数据,转换成可以对生产对象进展控制的信号。过程输入输出通道包括模拟量输入输出通
道和数字量输入输出通道。
(3)外部设备:这是实现微机和外界进展信息交换的设备,简称外设,包括人机联系设备(操
作台)、输入输出设备(磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等)和外存贮器(磁盘)。其中作
台应具备显示功能,即根据操作人员的要求,能立即显示所要求的内容;还应有按钮,完成
系统的启、停等功能;操作台还要保证即使操作错误也不会造成恶劣后果,即应有保护功能.
(4)检测与执行机构:a.测量变送单元:在微机控制系统中,为了收集和测量各种参数,采用
了各种检测元件及变送器,其主要功能是将被检测参数的非电量转换成电量.b.
执行机构:要控制生产过程,必须有执行机构,它是微机控制系统中的重要部件,其功能是
根据微机输出的控制信号,改变输出的角位移或直线位移,并通过调节机构改变被调介质的
流量或能量,使生产过程符合预定的要求。
2、微型计算机控制系统的软件有什么作用?说出各局部软件的作用。
软件是指能够完成各种功能的计算机程序的总和。整个计算机系统的动作,都是在软件的指
挥下协调进展的,因此说软件是微机系统的中枢神经。就功能来分,软件可分为系统软件、
应用软件及数据库。
(1)系统软件:它是由计算机设计者提供的专门用来使用和管理计算机的程序。对用户来说,
系统软件只是作为开发应用软件的工具,是不需要自己设计的。
系统软件包括:a.操作系统:即为管理程序、磁盘操作系统程序、监控程序等;
b.诊断系统:指的是调节程序及故障诊断程序;
c.开发系统:包括各种程序设计语言、语言处理程序(编译程序)、效劳程序(装配程序和编辑
程序)、模拟主系统(系统模拟、仿真、移植软件)、数据管理系统等;
d.信息处理:指文字翻译、企业管理等。
(2)应用软件:它是面向用户本身的程序,即指由用户根据要解决的实际问题而编写的各种
程序。
应用软件包括:
a.过程监视程序:指巡回检测程序、数据处理程序、上下限检查及报警程序、操作面板效劳
程序、数字滤涉及标度变换程序、判断程序、过程分析程序等;
b.过程控制计算程序:指的是控制算法程序、事故处理程序和信息管理程序,其中信息管理
程序包括信息生成调度、文件管理及输出、打印、显示程序等;
c.公共效劳程序:包括根本运算程序、函数运算程序、数码转换程序、格式编码程序。
(3)数据库:数据库及数据库管理系统主要用于资料管理、存档和检索,相应软件设计指如
何建立数据库以及如何查询、显示、调用和修改数据等。
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3、常用工业控制机有几种?各有什么用途?
4、操作指导、DDC 和 SCC 系统工作原理如何?它们之间有何区别和联系?
(1)操作指导控制系统:在操作指导控制系统中,计算机的输出不直接作用于生产对象,属
于开环控制构造。计算机根据数学模型、控制算法对检测到的生产过程参数进展处理,计算
出各控制量应有的较适宜或最优的数值,供操作员参考,这时计算机就起到了操作指导的作
用
(2)直接数字控制系统(DDC 系统):DDC(Direct Digital Control)系统就是通过检测元件对一个
或多个被控参数进展巡回检测,经输入通道送给微机,微机将检测结果与设定值进展比拟,
再进展控制运算,然后通过输出通道控制执行机构,使系统的被控参数到达预定的要求。
DDC 系统是闭环系统,是微机在工业生产过程中最普遍的一种应用形式。
(3)计算机监视控制系统(SCC 系统):SCC(Supervisory Computer Control)系统比 DDC 系统更
接近生产变化的实际情况,因为在 DDC 系统中计算机只是代替模拟调节器进展控制,系统
不能运行在最正确状态,而 SCC 系统不仅可以进展给定值控制,并且还可以进展顺序控制、
最优控制以及自适应控制等。
SCC 是操作指导控制系统和 DDC 系统的综合与开展。
5、说明嵌入式系统与一般微型计算机扩展系统的区别。
嵌入式系统有别于一般的计算机处理系统,它不具备像硬盘那样大容量的存储介质,而大多
数使用 EPROM、EEPROM 或闪存作为存储介质;嵌入式系统的软件局部包括操作系统软件
和应用程序。嵌入式系统功耗低、可靠性高、功能强大、性价比高、实时性强、支持多任务、
占用空间小、效率高;面向特定应用,可根据需要灵活定制。
6、PLC 控制系统有什么特点?
可靠性高、编程容易、组态灵活、输入/输出功能模块齐全、安装方便、运行速度快。
7、微型计算机控制系统与模拟控制系统相比有什么特点?
8、什么叫现场总线系统?它有什么特点?
现场总线控制系统 FCS 是分布控制系统 DCS 更新换代产品,且已经成为工业生产过程自动
化领域中的一个新的热点。
特点:数字化的信息传输、分散的系统构造、方便的互操作性、开放的互联网络、多种传输
媒介和拓扑构造。
9、未来控制系统开展趋势是什么?
大力推广应用成熟的先进技术:普及应用可编程控制逻辑器〔PLC〕,广泛使用智能化调节
器,采用新型的 DCS 和 FCS,FPGA 将成为微型计算机控制技术的新宠
大力研究和开展智能控制系统:分级递阶智能控制系统,模糊控制系统,专家控制系统,学
习控制系统
嵌入式系统的应用将更加深入
10、为什么说嵌入式微控制器是智能化仪器和中、小型控制系统中应用最多的一种微型计
算机?
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11、什么叫嵌入式系统?与一般的工业控制系统有什么区别?
嵌入式系统一般指非 PC 系统,有计算机功能但又不称之为计算机的设备或器材。嵌入式系
统集系统的应用软件与硬件于一体,类似于 PC 中 BIOS 的工作方式,具有软件代码少、高
度自动化和响应速度快等特点,特别适合要求实时和多任务的体系。它是可独立工作的“器
件〞
12、什么是物联网?为什么说“物联网给微型计算机控制技术〞带来新的、更大的应用空
间?
物联网=互联网+传感器。
13、物联网终端由几局部组成?各局部的作用是什么?
物联网终端主要由外围接口模块、核心处理模块、网络通信模块及电源管理模块组成。
14、FPGA 是什么意思?它有什么特点?在微机控制系统和智能化仪器中有着怎样的影响?
现场可编程门阵列(FPGA)
特点:采用 FPGA 设计 ASIC 电路,用户不需要投片生产,就能得到适用的芯片;FPGA 可
做其他全定制或半定制 ASIC 电路的中试样片;FPGA 内部有丰富的触发器和 I/O 引脚;
FPGA 是 ASIC 电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一;FPGA
第二章
1 采样有几种方法,说明它们之间的区别。
2 采样周期越小越好吗?为什么?
答:不是。假设采样间隔太小〔采样频率太高〕,那么对定长的时间记录来说其数字系
列就很长,计算工作量迅速增大,可能产生较大的误差。
3 简述多路开关的原理?
4 多路开光如何扩展?试用两个 CD4097 扩展成一个双 16 路输出和双 2 路输出系统,说明其
工作原理。
5 试用 CD4051 设计一个 32 路模拟多路开关,画出电路图并说明其工作原理。
答:见 PPT
6 采样-保持器有什么作用?说明保持电容大小对数据采集系统的影响。
答:为了提高模拟量输入信号的频率范围,以适应某些随时间变化较快的信号的要求,
可采用带有保持电路的采样器,即采样保持器。
保持电容对数据采集系统采样保持的精度有很大影响。保持电容值小,那么采样状态时充电
时间常数小,即保持电容充电快,输出对输入信号的跟随特性好,但在保持状态时放电时间
常数也小,即保持电容放电快,故保持性能差;反之,保持电容值大,保持性能好,但跟随
特性差。
7 在数据采样系统中,是不是所有的输入通道都需要加采样-保持器,为什么?
答:并不是所有的模拟量输入通道都需要采样保持器的,因为采样保持器是
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