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1、-第二章第三章第四章第五章 微型计算机控制技术答案(赖寿宏)-第 5 页第六章 输入输出接口技术和输入输出通道1. 何谓I/O接口？在计算机控制系统中为什么要有I/O接口电路？答：是主机和外围设备之间交换信息的连接部件。2. 一个微处理机（CPU）采用程序控制查询方式时，管理50个键盘显示中断，要求将各终端打入的任一字符在显示器上立即显示出来。已知CPU查询每个终端并完成每一字符的接收和处理时间需200s，若程序员以每秒打10个字符的速度同时连续打入字符，问CPU是否能按要求，可靠的管理全部50个终端？又问CPU最多能管理多少个这种终端？答：1000ms/(200us*10)=500, 能可靠
2、的管理全部50个终端3. 在本章第二节，查询式I/O方式应用举例中，假设X、Y、Z三轴服务子程序的执行时间分别为100s、150s、120s，主程序执行时间（执行查询指令等）为80s，试估算不造成控制失误三轴所能达到的最高速度是多少？（速度以脉冲/s计算）答：27024. 某微机实时控制系统有1#、2#、3#三个外围设备。由一个CPU进行管理，已知各外围设备的最短响应时间和服务时间分别是： C1=5ms S1=300s C2=8ms S2=1.3ms C3=1ms S3=400s问若采用查询方式是否能可靠管理这三个外围设备？为什么？若不行的话，试提出改进方答：不行。可采用中断嵌套的方式解决。6
3、. 计算机与外围设备交换信息有哪几种控制方式？它们各有什么优缺点 答：见教材7. 某8086 最大模式系统中，需扩展8255A 、8253和DAC0832芯片各一片。采用74LS138 译码器，若已指定给各芯片的地址范围是： 8255A E0H、E2H、E4H、E6H、 8253 E1H 、E3H、E5H、E7H、 DAC0832 F0H试设计接口扩展的译码电路（除74LS138 外, 可增加必要的其他逻辑电路芯片。8某8088最大模式系统中，需扩展8255A 四片，指定各芯片的地址范围分别是9093H、9497H、989BH、9C9FH, 采用74LS译码器，试设计接口地址译码电路。解：9模
4、拟输入通道中为什么要加采样保持器？采样保持器的组成及要求是什么？答：为了保证A/D 转换精度，就要在A/D 转换之前加上采样保持电路，使得在A/D 转换期间保持输入模拟信号不变。10要求：（1）将下图中CPU 换为89C51单片机，不改变地址线的连接方式，画出电路图；（2）确定8 个通道的端口地址；（3）编写程序，对第8 通道的模拟量进行转换，把转换结果存在30H 存储器中。D0D7/RD/WRCPU A68088 A7A5A4A3A2A1A0G1/G2A/G2B Y7C 74LS138BA11EOC VCC VREF(+)D0D7 IN0ADC0808 IN10809OESTARTALE I
5、N7CLKCBA GND VREF(-)接8259A时钟+5V八路模拟电压输入数据总线D0D7/RD/WR89C51 P0.6P0.7P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0G1/G2A/G2B Y7C 74LS138BA11EOC VCC VREF(+)D0D7 IN0ADC0808 IN10809OESTARTALE IN7CLKCBA GND VREF(-)接8259A时钟+5V八路模拟电压输入数据总线11.有4位AD转换器，满刻度为5V，现在输入4.15V模拟电压，请说明逐次逼近转换原理。并分析采用逐次逼近法逼近的转换过程。解： 先通过置数逻辑电路将SAR中最高位置1，其余全0
6、，井DA转换成模拟电压U0与输入模拟电压Ui在电压比较器下进行比较，若UiU0,则保留最高位1，否则清除最高位为0；其次置次高位为1，延续上述过程，直至确定最低位的状态。量化单位为q=5v/24=0.3125V本题目中图表转换如下：步骤SARU0Ui,U0大小该位去留8421110002.5保留211003.75保留311104.375去411014.0625保留结果1101偏差4.15-4.0625=0.0875图略。12、什么叫做I/O 接口的独立编址方式？答：将存储器的地址空间和I/O 接口地址空间分开设置，互不影响。13、在进行数据采集时为什么要满足采样定理？答：满足采样定理，就可以通
7、过理想的低通滤波器，由采样信号 完全恢复出原始信号第三章 数字控制器的模拟化设计1. 数字控制器与模拟调节器相比较有什么优点？答：（1）数字调节器能实现复杂控制规律的控制（2）计算机具有分时控制能力，可实现多回路控制（3）数字调节器具有灵活性，使用简单方便，可改善调节品质，提高产品的产量和质量。（4）除实现PID数字控制外，还能实现监控、数据采集、数字显示等其他功能。2. 为什么说增量型PID控制器调节比位置型PID调节效果更好? 二者的区别是什么?答：(1)计算机只输出控制增量，即执行机构位置的变化部分，因而误动作影响小；(2)在i时刻的输出ui，只需用到此时刻的偏差，以及前一时刻，前两时刻
8、的偏差ei-1，ei-2和前一次的输出值ui-1，这大大节约了内存和计算时间；(3)在进行手动-自动切换时，控制量冲击小，能够较平滑地过渡。3. 按一定性能指标要求对某控制系统综合校正后求得其应加的串联-校正装置为解： 即化成微分方程4已知某连续控制器的传递函数为试用差分变换法（后向差分），求该装置的递推输出序列。（设输入为，输出为）解：由得当近似为：5. 已知某连续控制器的传递函数为试用双线性变换法求出相应的数字控制的脉冲传递函数 ，其中 。答：整理得：6. 设被控对象传递函数为(T=1s)(1) 试用“二阶工程最佳”设计法确定模拟控制器Gc(s)。(2) 将Gc(s)用双线性变换法离散化为
9、数字控制器D(z)，并将其转换为差分方程。解：令设：其中：由：得：（2）7. 已知某连续控制器的传递函数为现用数字PID算法来实现它，试分别写出其相应的位置型和增量型PID算法输出表达式。设采样周期 。PID控制算法的模拟表达式为位置型输出表达式为增量型输出表达式为：而对模拟表达式求拉式变换得 TI=0.17 TD=0其位置表达式为：其增量表达式为：8. 试述采样周期T的选择原则答：(1)必须满足香农采样定理的要求 （2）从控制系统的随动和抗干扰的性能来看，则T小些好。干扰频率越高，则采样频率越高越好，以便实现快速跟随和快速抑制干扰。 （3）根据被控对象的特性，快速系统的T应取小，反之，T可取
10、大些。 （4）根据执行机构的类型，当执行机构动作惯性大时，T应取大些。否则，执行机构来不及反映控制器输出值的变化。 （5）从计算机的工作量及每个调节回路的计算成本来看，T应选大些。 （6）从计算机能精确执行控制算式来看，T应选大些。1、已知一被控对象的传递函数为设采用零阶保持器，采样周期T为0.2s。试针对单位速度输入函数设计快速有波纹系统的 ，计算采样瞬间数字控制器和系统的输出响应并绘制图形。2在题1中，针对单位速度输入函数设计快速无波纹系统的 ，计算采样瞬间数字控制器和系统的输出响应并绘制图形。1、2题、解得：解得：1.00.5T 2T 3T 4T 5TnTC(nT)03、设被控对象的传递函数为采用零阶保持器，采样周期T=1s，输入单位速度函数，试按最少拍无波纹要求设计 ，并检验一下所设计的系统是否满足快速无波纹的要求。解4、某电阻炉，其传递函数可近似为带纯滞后的一阶惯性环节用飞升曲线法测得电阻炉的有关参数如下：若采用零阶保持器，取采样周期 ，要求闭环系统的时间常数 ，用大林算法求取对电阻炉实现温度控制的数字控制器的算式。解5、已知控制系统的被控对象的传递函数为采样周期 ，若选闭环系统的时间常数 ，问是否会出现振铃现象？试用大林算法设计数字控制器 。解:6、已知计算机控制系统开环脉冲传递函数（T=1s）试分别作下列双线性变换，然后作伯德图。解