计算机控制技术第二章习题答案整理及详解0426修改版SK.docx
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计算机控制技术第二章习题答案整理及详解0426修改版SK
第2章习题参考答案
1.什么是接口、接口技术和过程通道？
答：
接口是计算机与外设交换信息的桥梁，包括输入接口和输出接口。
接口技术是研究计算机与外部设备之间如何减缓信息的技术。
过程通道是计算机与生产过程之间的信息传送和转换的连接通道。
2.采用74LS244和74LS273与PC/ISA总线工业控制机接口，设计8路数字量（开关量）输入接口和8路数字量（开关量）输出接口，请画出接口电路原理图，并分别编写数字量输入和数字量输出程序。
答：
数字量输入接口
设片选端口地址为port
MOVDX,portMOVDPTR,PORT
MOVXA,@DPTR
INAL,DX
数字量输出接口
MOVAL,DATAMOVA,DATA
MOVDX，portMOVDPTR,PORT
OUTDX,ALMOVX@DPTR,A
3.用8位A/D转换器ADC0809与8051单片机实现8路模拟量采集。
请画出接口原理图，并设计出8路模拟量的数据采集程序。
答：
程序：
ORG0000H
MOVR0，#30H；数据区起始地址存在R0
MOVR6，#08H；通道数送R6
MOVIE，#84H；开中断
SETBIT1；外中断请求信号为下跳沿触发方式
MOVR1，#0F0H；送端口地址到R1
NEXT：
MOVX@R1，A；启动A/D转换
LOOP:
SJMPLOOP
INCR0
INCR1
DJNZR6，NEXT；8路采样未接受，则转NEXT
CLREX1；8路采样结束，关中断
END
中断服务程序：
ORG0003H；外中断1的入口地址
AJMP1000H；转中断服务程序入口地址
ORG1000H
MOVXA，@R1；读入A/D转换数据
MOV@R0，A；将转换的数据存入数据区
RETI；中断返回
ORG0000H
MOVR1，#30H
MOVR2，#0F0H
A1:
MOVDPTR,R2
MOVX@DPTR,A
LOOP:
JNBP3.2,LOOP
MOVXA,@DPTR
MOV@R1，A
INCR2
INCR1
CJNER2,0F7H,A1
END
4.用12位A/D转换器AD574与PC/ISA总线工业控制机接口，实现模拟量采集。
请画出接口电路原理图，并设计出A/D转换程序。
答：
A/D转换的程序如下：
MOVDX,1FF0H
OUTDX,AL；启动A/D转换
PUSHAX
PUSHBX
PUSHCX
STI
LOOP1：
JMPLOOP1
CLI
POPCX
POPBX
POPAX
LEADI,BUF；置数据存储区指针
MOVCL,4
SHRAX,CL；得到转换后的12位数据
MOV[DI],AX；将得到的数据存入数据存储区
END
中断服务程序：
MOVDX,1FF2H；读高8位数据
INAL,DX
MOVAH,AL
MOVDX,1FF3H；读低4位数据
INAL,DX
RET
ORG0000H
MOVDPTR，#1FF0H;外设地址为16位只能用DPTR
MOVX@DPTR,A;访问外设只能用累加器A
PUSHA
PUSHB
PUSHC
ORG0013H；外部中断1入口地址
LJMPPINT1
SETBIT1
SETBEX1
LOOP1:
SJMPLOOP1
CLR
POPC
POPB
POPA
;感觉很麻烦的样子
MOVA,@R1;低4位送A
RRA
RRA
RRA
RRA
MOVR0,A
DECR1
MOVA,@R1;高8位送A
ANLA,0FH;屏蔽高4位
RLA
RLA
RLA
RLA
ORLA,R0;合并低8位
INCR1
MOV@R1,A;处理好后覆盖原低4位
DECR1
MOVA,@R1
ANLA,0F0H
RRA
RRA
RRA
RRA
MOV@R1,A
END
中断服务程序：
MOVR1,#30H;先设置个内存起始单元
MOVXA,@DPTR
MOV@R1，A
INCR1
INCDPTR;读取AD574低4位要改变引脚A0的电平
MOVXA,@DPTR
MOV@R1，A
RETI
5.请分别画出一路有源I/V变换电路和一路无源I/V变换电路图，并分别说明各元器件的作用。
答：
无源I/V变换电路
无源I/V变换主要是利用无源器件电阻来实现，并加以滤波和输出限幅等保护措施。
输入0-10mA，输出为0-5V，R1=100Ω，R2=500Ω
输入4-20mA，输出为1-5V，R1=100Ω，R2=250Ω
有源I/V变换电路
有源I/V变换主要是利用有源器件运算放大器、电阻来实现。
输入0~10mA，输出0~5V：
R1=200Ω，R3=100kΩ，R4=150kΩ
输入4~20mA，输出1~5V：
R1=200Ω，R3=100kΩ，R4=25kΩ
6.什么是采样过程、量化、孔径时间？
答：
采样过程：
按一定的时间间隔T，把时间上连续和幅值上也连续的模拟信号转变成在时刻0，T，2T、、、、、、kT的一连串脉冲输出信号的过程称为采样过程。
量化：
采用一组数码来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换为数字信号。
孔径时间：
在模拟输入通道中，A/D转换器将模拟信号转换成数字量总需要一定的时间，完成一次A/D转换所需要的时间成为孔径时间。
7.采样保持器的作用是什么？
是否所有的模拟量输入通道中都需要采样保持器？
为什么？
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（为了防止在A/D转换之前信号就发生了变化，致使A/D转换的结果出错，因而采用采样保持器来使得信号维持一段时间）。
并不是所有的模拟量输入通道都需要采样保持器的，因为采样保持器是为了防止在A/D转换之前信号就发生了变化，致使A/D转换的结果出错，所以只要A/D转换的时间比信号变化的时间短就不需要。
8.一位8位A/D转换器，孔径时间为100us。
如果要求转换误差在A/D转换精度（0.4%）内，求允许转换的正弦波模拟信号的最大频率是多少？
答：
P41
9.
试8255A、AD574、LF398、CD4051和PC/ISA总线工业控制机接口，试设计出8路模拟量采集系统，请画出接口电路原理图，并编写相应的8路模拟量数据采集程序。
程序流程图如下：
8路模拟量数据采集程序如下：
AD574APROCNEAR
CLD
LEADI,BUF
MOVBL,00000000B;令CE，CS,R/C,INH=0,初始化
MOVCX,8
ADC:
MOVDX,2C2H;C口地址
MOVAL,BL
OUTDX,AL;选择多路开关X0，STS=0,LF398采样
NOP
NOP
ORAL,01000000B；令CE=1,启动转换A/D
OUTDX,AL；
ANDAL,10111111B；令CE=0,形成启动脉冲
OUTDX,AL；
MOVDX,2C0H;A口地址
PULLING：
INAL,DX；测试STS，看转换是否结束
TESTAL,80H
JNZPULLING；转换期间STS＝1，LF398保持
MOVAL,BL；
ORAL,00010000B;转换结束，令R/C＝1，准备读
MOVDX,2C2H;
OUTDX,AL
ORAL,01000000B;令CE,R/C＝1，开始读
MOVDX,2C0H;读A口高4位
INAL,DX
ANDAL,0FH
MOVAH,AL；高4位存在AH
INCDX;读B口低8位
INAL,DX；低8位存在AL
STOSW;数据存储
INCBL;更换通道
LOOPADC
MOVAL,00111000B;CE=0，CS,R/C,INH=1,芯片复位
MOVDX,2C2H
OUTDX,AL
RET
AD574AENDP
10.采用DAC0832和PC/ISA总线工业控制机接口。
请画出接口电路原理图，并编写DA转换程序。
答：
若DAC0832CS的口地址为BASE，则7FH转换为模拟电压的接口程序为：
DAOUT：
MOVDX,BASE
MOVAL,7FH
OUTDX,AL
RET
单极性公式：
D为输入数字量，VREF为参考基准电压
11.采用DAC1210和PC/ISA总线工业控制机接口，请画出接口电路原理图，并编写D/A转换程序。
（双极性电压输出电路）
答：
接口电路原理图如下图所示：
设端口地址译码器译出Y0*地址为基地址7FF0H；
则D/A高8位地址为7FF1H，低8位地址为7FF0H
假设待转换数据为2FEH
D/A转换程序：
MOVDX，7FF1H
MOVAL，2F0H；送高8位数据
OUTDX，AL
MOVDX，7FF0H
MOVAL，E0H；送低4位数据
OUTDX，AL；12位数据进行转换
RET
输出电压VOUT与输入数字量D之间的关系：
13.采用DAC0832、运算放大器、CD4051等元器件与PC/ISA总线工业控制机接口，设计8路模拟量输出系统，请画出接口电路原理图，并编写8路模拟量输出程序。
答：
8路模拟量输出程序：
MOVBX,OFFSETdata
MOVCX,8
MOVDX,7FF8H送DAC0832地址
L1：
MOVAL,[BX]
OUTDX,AL启动D/A转换
XORDX,8000H置CD4051片选信号
OUTDX,AL向第一通道输出转换值
CALLDELAY延时
XORDX,8000H置DAC0832片选信号
INCDX
INCBX
LOOPL1
14.基于RS-485串行总线的主从分布式测控系统的结构形式是怎样的？
答：
基于RS-485总线可构成下图所示的主从分布式测控系统，其中可编程控制器（PLC）、智能调节器、智能远程I/O模块的等装置大都具有RS-485总线，可作为测控系统的从站，实现控制功能；PC或IPC作为系主站，并配有RS-232/485转换器，实现对系统定的监控与管理。
15.什么是串模干扰和共模干扰？
如何抑制？
答：
所谓串模干扰是指叠加在被测信号上的干扰噪声。
抑制方法：
滤波器、双积分式A/D转换器、前置放大或者隔离屏蔽等、利用元器件的特性来抑制、选择带有屏蔽的双绞线或同轴电缆做信号线（具体见书64页）。
所谓共模干扰是指模/数转换器两个输入端上公有的干扰电压。
抑制方法：
变压器隔离、光电隔离、浮地屏蔽。
16.MAX1232有哪些主要功能？
答：
主要功能有：
电源监控、按钮复位输入、监控定时器（看门狗）。
17.计算机控制系统中一般有哪几种地线？
请画出回流法接地和一点接地示意图。
答：
在计算机控制系统中，一般有以下几种地线：
模拟地、数字地、安全地、系统地、交流地。
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