G工大2011研究生期末考试《测试技术与过程控制试题》完美打印版共5页.doc

一、填空题1.1（第一组）1. 在51单片机中，一个机器周期等于12个时钟周期，如果采用6MHz晶振，一个机器周期为2s。2. 80C31中的“C”表示所用的是CMOS工艺，具有功耗低的优点。3. PC是程序的字地址计数器，其内容为将要执行的指令的地址。在89C51单片机中，堆栈指针SP为 8位 特殊功能寄存器。进栈时，SP内容自动加1，出栈时SP内容自动减1。系统复位后，SP内容为07H，堆栈的第一个单元为08H。4. MSC-51属向上增长型堆栈，堆栈的操作规则是进栈操作时，先SP加1后写入数据；出栈时，先读出数据后SP减1。1.2（第二组）5. I/O的扩展方法：一是通过三总线扩展;二是通过串行口扩展6. MCS-51单片机访问外部存储器时，利用ALE信号锁存来自P0口的低8位地址信号。7. 在片外扩展一片2764程序存储器芯片要13根地址线。8. 片外I/O与片外RAM统一编址的缺点：I/O占用外部RAM的地址空间；片外I/O独立编址的缺点：使用专用的I/O指令，指令不丰富。9. 串行数据通过RXD输入或输出，而TXD用于输出移位时钟作为外接部件的同步信号。10. 在某些使用场合下，在74LSl64的输出端应加接输出三态门控制，以便保证串行输入结束后再输出数据。11. 8255共有两个控制字，一个是工作方式控制字，另一个是C口置位/复位控制字。12. LED显示器中的发光二极管共有两种连接方法，一种是共阴极连接，另一种是共阳极连接。13. 在MCS-51应用系统中，如果串行口别无他用，则可用来扩展并行I/O口，这种扩展方法不会占用片外RAM地址，而且也节省单片机的硬件开销。1.3（第三组）14. 通常扫描方式有两种，即扫描法和反转法。其中扫描法的特点就是逐行（或列）扫描查询，这时相应的行（或列）应有上拉电阻接高电平15. 异步串行通信有单工，半双工，全双工三种传送方式。16. 异步串行通信的帧格式由起始位，数据位，奇偶位和停止位组成。17. 三态缓冲寄存器输出端的“三态”是指高电平态、低电平态和高阻态。18. 拨盘种类很多，作为人机接口使用的最方便的拨盘是十进制输入、二进制输出的BCD码拨盘。19. 由于机械触点的弹性作用，在闭合及断开瞬间均有抖动过程，这会导致一次按键被误读多次，只作一次键输入处理，必须去除去抖影响。20. MCS-51并行扩展的三总线为：地址总线、数据总线和控制总线。21. MCS-51串行通信有两种基本方式：异步方式和同步方式。1.4（第四组）22. 集成传感器是将敏感元件、测量电路、信号调节电路做成一体，成为新型集成传感器23. 如果传感器输入信号电平差异较大时，放大器应选用可编程增益放大器，根据信号电平不同选择不同的增益。24. 前向通道中信号调节的任务是要将被测对象输出的信号变换成计算机输入要求的信号 。25. 在单通道信号采集状况下，对于单路小信号电流或电压，必须经过小信号放大环节。一般小信号放大可选择 测量放大器，为了减少通过通道干扰可采用 隔离放大器。26. 按转换原理来划分，A/D转换器主要分为：逐次比较型、双积分型、量化反馈型和并行型。27. A/D转换器的技术指标主要包括：分辨率、转换精度、转换速率。28. A/D转换的步骤一般需经过：采样、保持、量化和编码四个步骤。29. 在采用V/F转换器与计算机接口的系统中，一般比较容易采用光电隔离，来提高其抗干扰能力。30. 在选择传感器时应尽可能选择大信号输出传感器，在一些非快速测量中应尽可能选用频率量输出传感器。1.5（第五组）31. 对于单片机的二进制输出的数字量进行数/模转换采用D/A变换器; 对于频率量输出则可以采用F/V转换器变换成模拟量。32. 单片机在完成控制处理后，总是以数字信号通过I/O口或数据总线送给控制对象。这些数字信号形态主要有开关量、二进制数字量和频率量；但对于一些模拟量控制系统，则应通过数/模转换变换成模拟量控制信号。33. 在开关工作应用中，可控硅整流器只工作在导通或截止状态。34. 采用达林顿驱动电路主要是采用多级放大和提高晶体管增益，避免加大输入驱动电流。这种结构形式具有高输入阻抗和极高的增益。35. 对于固态继电器，当施加触发信号时主回路呈导通状态，无信号时又呈阻断状态。36. 固态继电器利用了分立器件和集成器件及微电子技术，实现了控制回路（输入端）与负载回路（输出端）之间的电隔离及信号耦合，没有任何可动部件或触点。2.1（第六组）37. 用于工业生产过程控制的工业控制计算机主要有：STD总线工业控制机、工业 PC、可编程序控制器(PLC)、PC104总线嵌入式工控机等。38. 总线的性能指标：总线宽度、标准传输率、时钟同步与异步、信号线数、负载能力和数据总线与地址总线的多路复用和非多路复用。39. 干扰窜入系统的渠道主要：空间干扰、过程通道干扰、供电系统干扰。40. 为了保证长线传输的可靠性，主要措施有光电耦合隔离、双绞线传输、阻抗匹配等。41. 双绞线传输的特点是频带较差、波阻抗高、抗共模噪声能力强。42. 工业微机供电系统的抗干扰供电配置主要由交流稳压器、隔离变压器、低通滤波器、非稳压直流整流器和双T滤波器组成。43. 按照计算机总线的规模、用途及应用场合，计算机总线可分为片总线、内总线和外总线三类；从性能上可分为高端总线和低端总线；在总线技术方面，可分为传统总线和现代总线。44. 光电耦合的主要优点是具有很强的抗干扰能力：能有效地抑制尖峰脉冲及各种噪声干扰，从而使过程通道上的信噪比大大提高。45. 传输线阻抗匹配的几种形式 ：终端并联阻抗匹配、始端串联匹配、终端并联隔直流匹配。2.2和3（第七组）46. 光栅传感器可分为透射式光栅和反射式光栅两种47. 光栅副包括标尺光栅和指示光栅48. 光栅传感器系统是由光栅、光栅光学系统、光电接收电路系统组成。49. 光电编码盘角度检测传感器可分为两种：绝对式光电编码盘和增量式光电编码盘。50. 对绝对式光电编码，为了保证低位码的精度，都把最外码道作为编码的低位，而将最内码道作为编码的高位。51. 编码盘通过联轴器与被测轴连接。52. 增量式光电编码的A、B相脉冲信号的相位相差90 ，Z信号用于零点检测。53. 绝对式光电编码盘角度检测传感器减小误码率的方法是采用循环码法和扫描法。54. 总线上的数据与时钟同步运行的总线称同步总线。55. I/O接口扩展方式主要有总线扩展法和串行口扩展法两种方法。二、判断题1.1（第一组）1. 89C51提供两种节电工作方式，即空闲（等待、待机）方式和掉电（停机）工作方式。（）2. 各种特殊寄存器中P0P3的复位值为00H,SP的复位值为00H（07H），PC的复位值为0000H,DPTR的复位值为0000H。（）3. 在CPU访问片外存储器时，P2口输出低（高）8位地址。（）4. 当CPU执行一条置PCON.1位（PD）为1的指令后，系统进入掉电工作方式，退出掉电方式的唯一方法是由硬件复位。（）5. 对8031CPU，当RST复位信号输入端保持一（两）个机器周期的高电平时，就可以完成复位操作。（）6. 准双向是指当I/O口作为输入时，应先向此口锁存器写入1，此时该口引脚浮空可作高阻抗输入。（）7. DPTR是一个16位的特殊功能寄存器，其高位字节寄存器用DPH表示(地址83H)，低位字节寄存器用DPL表示(地址82H)。（）8. 单片机程序存放在片内ROM，则单片机工作时应该使引脚=0即接低电平时执行片内ROM的程序。（）1.2（第二组）9. 三总线传输方向（不）都是双向的。（）10. CMOS电路的噪音容限比TTL电路的要小。（）11. 独立式按键结构中当I/O内部有上拉电阻时，外电路可以不配置上拉电阻。（）12. 使用移位寄存器芯片可以扩展一个或多个8位并行I/O口。（） 13. 在CMOS芯片中，54HC的工作温度范围比74HC要小。（）14. 电平转换器可以是集电极开路逻辑、高速比较器或其它晶体管电路，同时还要配置提升电阻。（）1.3（第三组）15. 单片机按键电路中若不加软件延迟环节有可能导致按键多次触发。()16. 全编码键盘不能由硬件逻辑自动提供与被按键对应的键码，需要软件辅助。（）17. 采用光电耦合器可以将主机与前向、后向以及其它主机部分切断电路的联系，能有效地防止干扰从过程通道进入主机。（）1.4（第四组）18. A/D转换的精度不仅取决于量化位数，还取决于参考电压。（）19. 在A/D转换中，量化误差和分辨率是统一的，提高分辨率可减少量化误差（）20. 多通道数据采集系统的前向通道中一般设置有多路选择开关。（）21. 近年来以模拟量输出的传感器日益增多，这类传感器精度高、抗干扰能力强，而且信号便于远距离传送。（）22. 前向通道与被测对象靠近，而且传感器常常输出是大（小）信号，因此，前向通道是干扰侵袭的主要渠道。电源配置时要充分考虑到干扰的隔离与抑制。（）23. 前向通道中与传感器相连接的是A/D转换器，它完成传感器初次输出模拟信号的调节任务。（）24. 使用V/F转换器用作模/数转换具有独特的优点。V/F转换器具有良好的精度、线性和积分输入特性，常能提供其它类型转换器无法达到的性能。（）25. 在恶劣的环境下远距离可靠地传送微小信号，可以使用小信号双线变送器器件。（）26. A/D转换器的精度指标是反映实际A/D转换器与理想A/D转换器的差别。（）27. 多路开关的选择由单片机控制，而多路开关在通道中的插入位置则应根据传感器输出信号状况而定。（）28. 在单片机应用系统中，许多原来依靠硬件实现的信号调节任务都可通过软件实现。这样大大简化了单片机应用系统中的前向通道结构。（）29. 在前向通道中使用光纤传感器可以从根本上解决由现场通过传感器引入的干扰。（）1.5（第五组）30. 在晶体管驱动电路中，开关晶体管的驱动电流IC必须足够大，否则晶体管会增加其管压降来限制其负载电流，从而有可能使晶体管超过允许功耗而损坏。（）31. 由于SCR通常用来控制直流大电压开关负载，故不宜直接与数字逻辑电路相连。在实际使用时应采取隔离措施，如光电耦合隔离。（）32. 机械继电器的开关响应时间较大，计算机应用系统中使用机械继电器时，控制程序中必须考虑开关响应时间的影响。（）33. 中功率、大功率场效应管构成的功率开关驱动器件可高频工作，输入电流小，并能随意地截止，兼有晶体管开关和SCR的全部优点。（）34. 由于场效应管(FET)不是电荷控制器件，只在开关的过程中才需要电流，而且只要求微安级的输入电流，就能控制很大的输出电流。（）35. 在应用系统的直流伺服控制中，经常要用到线性功率驱动。线性功率驱动接口将单片机通过数/模转换后的模拟电压转换成伺服控制系统所要求的功率输出。（）36. 通常线性功率驱动接口器件主要使用集成功率运算放大器。在后向通道的直流伺服系统中，采用集成功率运算放大器可大大简化电路，并提高系统的可靠性。（）37. 有些D/A转换器不带有参考电压源。有时为了方便地改变输出模拟电压范围、极性，须要配置相应的参考电压源。（）38. D/A转换器的工作温度按产品等级分为军级、工业级和普通级，标准军级品可工作于-55+125，工业级工作温度为-25+85，而普通级工作温度为070。（）39. 固态继电器按输出功能分有直流型、过零型、非过零型。（）2.1（第六组）40. 线路中的干扰电压是由于电源及输电线路的内阻引起的。（）41. 当电源电压变化持续时间t）1s时称为电源的过电压、欠压、停电干扰。（）42. 交流稳压器可以用来保证供电的稳定性，防止电源系统的过压与欠压，有利于提高整个系统的可靠。（）43. 长线的电流传输时，用电压传输代替电流传输，可获得较好的抗干扰能力。（）44. 长线传输时，阻抗不匹配的传输线会产生反射，使信号失真，其危害程度与系统的工作速度及传输线的长度有关。（）45. 始端串联匹配能使终端的低电平抬高，相当于增加了输出阻抗，降低了低电平的抗干扰能力。（）46. 光电耦合器的输入阻抗很小，一般为110（1001K）之间。（）47. 在一个PCI系统中可以做到高速外部设备和低速外部设备并存，PCI总线与ISA总线并存。（）48. 工业I/O接口包括数字量的I/O接口，模拟量的I/O接口和开关量的I/O接口。（）2.2和3（第七组）49. 反射式光栅是由透光材料(如玻璃)制成的。（）50. 环境的变换不会影响光栅传感器的性能与可靠性（） 51. 光强度变化一次所需的时间(周期)与光栅位移一个栅距所需的时间是相同的。 （）52. 通过莫尔条纹的上下移动，可以判定标尺光栅的移动方向。（）53. 二进制编码虽然原理简单但对编码盘的制作和安装要求较高；这是因为使用这种编码时，一旦出现错码，将有可能产生很大的误差。()54. 光电编码盘角度检测传感器将测得的角位移转换为脉冲形式的数字信号输出（）55. 循环码的最大特点是：从一个数码变化到它的上一个数码或下一个数码时，数码中只有一位发生变化。（）56. 增量式光电编码盘不像绝对式光电编码盘可测量转动体的绝对位置，它是专门测量转体角位移的累积量。（）57. 编码盘的位数越多，码道数越少（多），扇区数也越少（多）。能分辨的角度越小，分辨率就越高。（）58. 为了提高角位置的分辨率，最简单的方法就是增加编码盘的位数从而增加扇区数；（）59. 增量式光电编码盘是在一个码盘上只开出4条码道（）60. 总线宽度：即数据总线的数量，用位(bit)表示，有8位、1 6位、32位和64位之分。（）61. 光电隔离器中的信号是双向传输。（）62. ISA总线接口与PCI总线接口比较，ISA总线接口更具有优势。（）三、简答题1.1（第一组）1、 MCS-51单片机的基本组成包括哪8个部件？答：中央处理器（CPU）；程序存储器；数据存储器；并行I/O口（P0P3口）；串行I/O口；定时器/计数器；中断系统；时钟电路。2、 如何认识80C51存储器空间在物理结构上划分4个空间，而在逻辑上又可划分为3个空间？答：80C51存储器是采用程序存储器和数据存储器分开寻址的结构 ，其存储器空间在物理结构上可划分如下4个空间：片内程序存储器、片外程序存储器、片内数据存储器和片外数据存储器。逻辑上又可划分为如下3个空间：片内256B数据存储地址空间，片外的64KB的数据存储器地址空间和64KB的程序存储器。因为片内、片外的程序存储器地址编排是连续统一的，因而逻辑上作为一个空间。3、 A/D转换器转换数据的传送有几种方式？答：定时传送方式：A/D启动后，调用延时时间大于转换时间的延时程序后即可读取。查询方式：A/D启动后，查询EOC（转换结束信号），转换一旦完成即可读取转换数据。中断方式：将EOC作为外部中断请求信号，转换一旦结束，即引起中断，读取转换数据。4、 I/O接口可以分为哪两种类型？并简述I/O接口的作用。答：可分为串行I/O接口和并行I/O接口。 I/O接口的作用：实现与不同外设的速度匹配；实现与外设的隔离；改变信号的性质；实现数据传输方式和电平的变换。5、 在8051扩展系统中，片外程序存储器和片外数据存储器的地址是重叠的，为什么不会发生总线冲突？答：因为8051单片机系统中采用了不同的操作指令及控制信号、的选择。CPU访问片外程序存储器ROM用MOVC指令，使用控制信号。CPU访问片外数据存储器RAM用MOVX指令，使用、控制信号。6、 简述程序存储器ROM和数据存储器RAM的作用和区别。答：程序存储器ROM用于存放编好的程序和表格常数。是只读存储器，源程序一旦写入ROM之后便只可读，不可写。断电后ROM内的信息不丢失。数据存储器用于存放运算的中间结果、数据暂存和缓冲、标志位等。是动态存储器，既可读，又可写。断电后RAM内的信息立即消失。7、 在程序存储器中，请指出其中五个中断源的中断区地址。（高级和低级）答：0003H000AH INT0外部中断地址区 000BH0012H T/C0定时/计数器中断地址区 0013H001AH INT1外部中断地址区 001BH0022H T/C1定时/计数器中断地址区 0023H002AH 串行口中断地址区8、 四组工作寄存器组的地址分别是什么？单片机复位后，使用的是哪一组工作寄存器？如何改变当前工作寄存器组？答：第0组：00H07H；第1组：08H0FH；第2组：10H17H；第3组：18H1FH。单片机上电复位后，RS0=RS1=0，使用的是第0组工作寄存器。通过软件改变PSW中RS0、RS1值的组合，可以改变当前选用的工作寄存器组。9、 介绍堆栈的功能和使用方式。答：功能：保护断点和保护现场；使用方式：自动方式，即在调用子程序或断点时，端点地址自动进栈；指令方式，即使用专用的堆栈操作指令，执行进出栈操作。10、 写出P3端口的第二功能，并举例说明功能引脚的用途。答：RXD（串行口输入），TXD（串行口输出），INT0（外部中断0输入），INT1（外部中断1输入），T0（定时器0的外部输入），T1（定时器1的外部输入），WR（写选通控制输出），RD（读选通控制输出）。例如，当WR=0（为低电平）时，可对单片机数据进行写操作。1.2（第二组）11、 什么情况下使用锁存器或缓冲器？答：当外界输入的数据为暂态数据时，经P0口输入外部数据，由于外部数据变化速度快，须在P0口加输入锁存器。当外界输入的数据为常态数据时，不需锁存外部数据，则使用缓冲器。1.3（第三组）12、 写出键盘工作方式，以及它们各自的工作原理及特点？答：编程扫描方式：当单片机空闲时，才调用键盘扫描子程序，反复的扫描键盘，等待用户从键盘上输入命令或数据，来响应键盘的输入请求。定时扫描工作方式：单片机对键盘的扫描也可用定时扫描方式，即每隔一定的时间对键盘扫描一次。中断工作方式：只有在键盘有键按下时，才执行键盘扫描程序并执行该按键功能程序，如果无键按下，单片机将不理睬键盘。13、 写出按键扫描的工作过程？答：1 判断键盘中是否有键按下；2 进行行扫描，判断是哪一个键按下，若有键按下，则调用延时子程序去抖动； 3 读取按键的位置码； 4 将按键的位置码转换为键值（键的顺序号） 0、1、2、F。14、 写出一个完善的键盘控制程序应解决哪些任务？答：1.检测有无按键按下，2.有键按下后，在无硬件除抖动电路时，应有软件延时方法除去抖动影响，3.有可靠的逻辑处理办法，4.输出确定的键号以满足散转指令要求。15、 什么是独立式按键结构，其优缺点是什么？答：独立式按键是指直接用I/O口线构成的单个按键电路。每个独立式按键单独占有一根I/O口线，每根I/O口线上的按键工作状态不会影响其他I/O口线的工作状态。优缺点：独立式按键电路配置灵活，软件结构简单，但每个按键必须占用一根I/O口线，在按键数量较多时，I/O口线浪费较大。故在按键数量不多时，常采用这种按键电路。16、 写出通常去除抖动影响的两种措施，及各自的实现办法？答：硬件措施，通常用R-S触发器或单稳态电路构成的硬件去抖动电路。软件措施，采用的办法是在检测到有键按下时，执行一个10的延时程序后再确认该键电平是否仍保持闭合状态电平，如保持闭合状态电平则确认为真正键按下状态，从而消除了抖动影响。17、 LED的静态显示方式与动态显示方式有何区别？各有什么优缺点？答：静态显示时，数据是分开送到每一位LED上的。而动态显示则是数据是送到每一个LED上，再根据位选线来确定是哪一位LED被显示。静态显示亮度很高，但口线占用较多。动态显示省I/O口且省电，适合用在显示位数较多的场合。18、 简述什么是LED的静态显示方式，什么是动态显示方式。答：LED的静态显示就是当显示器显示某个字符时，相应的段（发光二极管）恒定地导通或截止，直到显示另一个字符为止。LED的动态显示就是当显示某个字符时，某个瞬时，只有相应字符的一个段（如只有一位数字）显示，当采用扫描的方法轮流点亮各个段时，如果扫描速度够快，利用人的视觉暂留就可以感觉到每个数码管都再亮。1.4（第四组）19、 采样/保持器保持电压的变化时，在保持状态下，由于保持电容的漏电流会使保持电压不断地衰减或上升。要怎样去减少泄漏电流？答：采用高输入阻抗的运算放大器作缓冲放大器，选择优质电容，如聚四氟乙稀电容器作为保持电容以及选用漏电流小的模拟开关。20、 简述前向通道的含义答：在微机应用系统中，前向通道体现了被测对象与系统相互联系的信号输入通道，原始参数输入通道。在该通道中主要是传感器和与传感器有关的信号调节、变换电路，故也可称为传感器接口通道。只要反映外界状态的信号输入通道都可称为前向通道。前向通道中的信号检测总是针对着被测对象，若系统没有被测对象，故不需要前向通道。21、 简述前向通道的特点。 答前向通道总要靠近信号拾取对象。前向通道的环境无主观选择余地。前向通道电路设计的难易繁简除与环境因素有关外，还取决于传感、变换器件的选择。前向通道电路的处理技术有一定难度。前向通道的抗干扰设计是前向通道设计中的一个重要内容。22、 简述前向通道的结构类型。答 单个信号输入的前向通道结构类型 多个信号输入的前向通道结构类型23、 简述前向通道设计中应考虑的问题及一般前向通道配置的电源具有哪些特点。答：(1)前向通道应用系统的信号采集通道，在前向通道设计中必须考虑到信号拾取、信号的调节、A/D转换以及电源配置与干扰防止诸问题。(2) 一般前向通道配置的电源具有以下特点：小功率；高稳定度、高纯净度；有干扰隔离与抑制措施。24、 简述对计算机应用系统有较大影响的传感器。答大信号输出传感器。集成传感器。数字量传感器。光纤传感器。25、 前向通道中信号的拾取方式有哪些？答：通过敏感元件拾取被测信号；通过传感器拾取被测信号；通过测量仪表拾取被测信号26、 简述采用V/F转换器与计算机接口优点。答(1)接口简单、占用计算机资源少。(2)频率信号输入灵活。(3)抗干扰性能好。(4)便于远距离传输。由于这些优点，在一些非快速过程的前向通道中，愈来愈趋向使用V/F转换来代替通常的A/D转换。27、 前向通道中，为满足信号调节、通道隔离、特殊供电要求，可采取一些先进的芯片技术，目前可提供的有哪些？答(1)隔离放大器。(2)可编程增益放大。(3)小信号双线发送器(4)DC/DC变换器。(5)通用有源滤波器。28、 A/D转换器的技术指标有哪些?答： (1)量化误差与分辨率，(2)转换精度，(3)转换时间与转换速率，(4)失调(零点)温度系数和增益温度系数，(5)对电源电压变化的抑制比。29、 简述隔离放大器常用的场合。答： 测量处于高共模电压下的低电平信号；消除由于对信号源地网络的干扰(如大电流的跳变)所引起的测量误差；避免构成地回路及其寄生拾取问题(不需要对偏流提供返回通路)；保护应用系统电路不致因输入端或输出端大的共模电压造成损坏；对于医疗仪器为病人提供安全接口。 1.5（第五组）30、 后向通道的特点？答：小信号输出、大功率控制；是一个输出通道，输出伺服驱动控制信号；接近控制对象，环境恶劣，控制对象多为大功率伺服驱动机构，电磁、机械干扰较为严重。31、 后向通道应解决的问题及其解决方法？答：功率驱动；（将单片机输出的信号进行功率放大，以满足伺服驱动的功率要求。）干扰防治；（主要防治伺服驱动系统通过信号通道、电源以及空间电磁场对计算机系统的干扰。通常采用信号隔离、电源隔离和对大功率开关实现过零切换等方法进行干扰防治。）数/模转换。（对于二进制输出的数字量采用D/A变换器；对于频率量输出则可以采用F/V转换器变换成模拟量。）32、 什么叫固态继电器？固态继电器主要由哪几部分组成？答：固态继电器是一种无机械触点通断功率型电子开关，又名固态开关。 由输入电路，隔离部分，输出电路组成。33、 固态继电器的优点?答：由于固态继电器是由固态元件组成的无触点开关器件。这种结构特点决定了它比电磁继电器工作可靠，寿命长，对外界干扰小，能与逻辑电路兼容，抗干扰能力强，开关速度快，使用方便。不仅实现了小信号对大电流功率负载的开关控制，而且还具有隔离作用。34、 常用的功率开关接口器件及电路有哪些？答：功率开关驱动电路、功率型光电耦合器、集成驱动芯片及固体继电器等。2.1（第六组）35、 供电系统中的电源干扰的种类及解决方法。答：过压、欠压、停电，解决的办法是使用各种稳压器、电源调节器，对付暂短时间的停电则配置不间断电源。浪涌与下陷是电压的快变化，如果幅度过大也会毁坏系统。解决的办法是使用快速响应的交流电源调压器。尖峰电压持续时间很短，一般不会毁坏系统，但对微机系统正常运行危害很大，会造成逻辑功能紊乱，甚至冲坏原程序。解决办法是使用具有噪声抑制能力的交流电源调节器、参数稳压器或超隔离变压器。射频干扰对微机系统影响不大，一般加接23节低通滤波器即可解决。36、 适应工业现场应用而开发的工业控制计算机必须满足什么要求。答：高可靠性，以适应工业现场十分恶劣和复杂的工作条件；具有实时响应处理能力，以满足工业生产过程实时控制要求；有丰富的可与工业生产现场信号相连接的工业接口；控制系统结构应能组配灵活，易于扩展；有先进的系统软件和应用软件，便于开发。2.2和3（第七组）37、 简述光电编码器的优点。 答案：分辨率高、响应快、具有数据长期存储功能、串行输出、信号线少、可靠性高、便于长距离传输。38、 简述光栅传感器测试位移的工作原理。答：当标尺光栅和指示光栅的交角保持不变而相对移动时，莫尔条纹将沿着刻线方向移动。标尺光栅移动一个栅距 W 时，莫尔条纹也移动一个间距B。同时，在指示光栅上的光敏元件接收到一次光脉冲的照射，并相应输出一个电脉冲。通过计数电脉冲的数目，就可以测量标尺光栅移动的位移X，即X=NW（ N-电(光)脉冲的个数。）39、 光栅传感器优点？答：（1）输出数字信号。这使它易于与数字电路，特别是单片机接口。（2）高精度。（3）同时具备大量程、高分辨率的特点。（4）有较强的抗干扰能力。（5）信号处理电路简单、可靠。（6）惯量小。光栅传感器体积小，重量轻，对组成系统的惯量和动态特性影响小。40、 什么是莫尔条纹？莫尔条纹间距B与栅距W和夹角关系？答：将标尺光栅和指示光栅重叠在一起，并使它们的刻线之间形成一个很小的交角，在光栅垂直方向上出现的明暗相间的条纹就称为莫尔条纹。关系：两光栅刻线交角越小莫尔条纹间距B越大。如式：41、 利用莫尔条纹实现位移的测量有什么特点？答：莫尔条纹间距对光栅栅距有放大作用，莫尔条纹对光栅栅距局部误差有消差作用，莫尔条纹从亮条纹到暗条纹以及从暗条纹到亮条纹的变化不是阶跃性的，而是逐渐过渡的。四、综合分析题：1.1（第一组）1.2（第二组）编程不考1.3（第三组）1. 图1所示为键闭合及断开的抖动图，图2中所示为R-S触发器电路图，试分析键输入时用R-S触发器去抖动电路的工作原理。答：设按键未按下时，a = 0，b = 1，输出Q = 1。按键按下时，因按键的机械弹性作用的影响，使按键产生抖动。当开关没有稳定到达b端时，因与非门2输出为0反馈到与非门1的输入端，封锁了与非门1，双稳态电路的状态不会改变，输出保持为1，输出Q不会产生抖动的波形。当开关稳定到达b端时，因a = 1，b = 0，使Q = 0，双稳态电路状态发生翻转。当释放按键时，在开关未稳定到达a端时，因Q = 0，封锁了与非门2，双稳态电路的状态不变，输出Q保持不变，消除了后沿的抖动波形。当开关稳定到达a端时，因a = 0，b = 1，使Q = 1，双稳态电路状态发生翻转，输出Q重新返回原状态。由此可见，键盘输出经双稳态电路之后，输出已变为规范的矩形方波。1.4（第四组）2. 一种采用DCDC变换器供电的前向通道供电。利用应用系统中标准的+5V电源经DCDC变换器变换成前向通道所要求的各种电平电压。其中干扰的隔离可以通过哪三个环节解决，并分析其各自实现的功能？答：电源隔离。通过DCDC变换器实现。DCDC变换器的输入回路与输出回路是隔离的，这样切断了系统的主电源与前向通道电源间的干扰渠道。模拟通道隔离。通过隔离放大器实现。信号调节电路中采用隔离放大器作为小信号放大用，可以防止现场干扰源通过传感器电源进入前向通道。数字通道隔离。通过光电耦合器实现。光电耦合一般放在前向通道的数字通道中，紧靠计算机的输入。1.5（第5组）3. 在后向通道中要达到小信号输出、大功率控制的功能，可以通过各类功率开关接口器件及电路来实现；下图中，通过机械继电器的方式来实现此功能。请简述其工作原理，并说明该方法的主要缺点。请分别说明二极管以及齐纳管在此电路中的作用。答：在数字逻辑电路中最常使用的机械继电器有簧式继电器。工作原理：单片机控制端输出逻辑信号，将逻辑信号输入到TTL门中；通过TTL门对输入信号进行逻辑运算；将运算结果输出从而控制线圈是否导通，从而产生磁场。当线圈中有流量通过产生磁场，受到磁场的作用，两个簧片相接触而导通，因此驱动负载电路工作。这种簧式继电器控制电流要求很小，而簧式触点可开关较大的电流。该方法的主要缺点：机械继电器的开关响应时间较大，计算机应用系统中使用机械继电器时，控制程序中必须考虑开关响应时间的影响。二极管的作用：主要是起保护的作用，抑制反向电动势。当TTL的输出端输出的信号使得控制端断开电流时，由于线圈的电磁感应现象从而产生磁滞电压；如果没有反向电动势抑制二极管将可能烧坏TTL的门电路。齐纳管的作用：主要是起保护的作用，防止产生触点电弧。4. 下图是后向通道中D/A转换的两种方案图。试分析两种方案的不同点。分别说明两种方案的优缺点。答：图（a）为每个通道各用一个D/A转换器的电路，CPU和通路之间通过独立的接口缓冲器传送信息，这是一种数字保持的方案。图（b）为多个通道共用一个D/A转换器的电路，因为共用一个D/A转换器，故它必须在CPU控制下分时工作。即依次把D/A转换器转换成的模拟电压（或电流），通过多路模拟开关传送给输出采样保持器。图（a）这种结构优点是速度快、精度高、工作可靠，即使某一路D/A转换器有故障，也不会影响其他通道的工作。缺点是如果输出通道的数量很多，会使得这种结构价格很高。图（b）这种结构优点是节省了D/A转换器。缺点是因为分时工作，只适用于通道数量多且速度要求不高的场合。它需要多路模拟开关，要求输出采样保持器的保持时间与采样时间之比较大，且工作可靠性较差。2.1 （第六组）5. 试分析光电耦合具有抗干扰能力的原因？答：(1)光电耦合器的输入阻抗很小，而干扰源内阻则很大，因此能分压到光电耦合器输入端的噪声很小；(2)干扰噪声虽能量小，只能形成微弱电流，而光电耦合器输入部分的发光二极管在即使有很高电压幅值的干扰，由于不能提供足够的电流而被抑制掉；(3)光电耦合器是在密封条件下实现输入回路与输出回路的光耦合，不会受到外界光的干扰；(4)输入回路与输出回路之间分布电容极小，而且绝缘电阻很大，因此回路一边的干扰很难通过光电耦合器馈送到另一边去。2.2和3 （第七组）6. 简述绝对式光电编码盘与增量式光电编码盘的结构与工作原理的异同？（1）绝对式光电编码盘测量转动体的绝对位