微型计算机控制简答题

第第 1 章章 微型计算机控制系统概述微型计算机控制系统概述 1 1 微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成 各部分的作用是什么 微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成 各部分的作用是什么 答 答 主机 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部分发出各 种命令 同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理 输入输出接口 输入输出接口 这是微机和 被控对象之间进行信息交换的纽带 通用外部设备 通用外部设备 为了扩大主机的功能而设置的 用 来显示打印存储传送数据 检测元件与执行机构 检测元件与执行机构 a 在微机控制系统中 为了收集和测 量各种数据 采用了各种检测元件 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 控制各参数的流入量 操作台 操作台 人机对话的纽带 通过它人们可以向计算机 输入程序 修改内存数据 显示被测参数及发出各种操作命令 2 2 微型计算机控制的系统的软件有什么作用 请说出各部分软件的作用 微型计算机控制的系统的软件有什么作用 请说出各部分软件的作用 答 答 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 件的指挥下协调进行的 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 系统软件 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 应用应用 软件软件 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 3 3 常用工业控制机有几种 常用工业控制机有几种 它们各有什么用途 它们各有什么用途 答 答 单片微型计算机单片微型计算机 是工业控制和智能化系统中应用最多的一种模式 一般用于扩展接 口 如 A D D A 转换接口 LED LCD 显示接口扩展 再开发一些应用软件 便可以用于工 业控制 可编程逻辑控制器 可编程逻辑控制器 目前从单机自动化到工厂自动化 从柔性制造系统 机器 人 到工业局域网都有用到 现场可编程门阵列 现场可编程门阵列 可以实现动态配置 在线系统重构及 硬件软化 软件硬化等功能 工业工业 PCPC 机 机 完成 STD 总线工业控制机的检测 控制 使 程序设计变得更加简单 各种报表程序打印 数据处理曲线 工业控制流程图 PID 柱形 图像处理程序等 4 4 操作指导 操作指导 DDCDDC 和和 SCCSCC 系统工作原理如何 它们之间有何区别和联系 系统工作原理如何 它们之间有何区别和联系 答 答 操作指导控制系统 操作指导控制系统 原理 每隔一段时间计算机会进行一次采样 经 A D 转换后 送入计算机加工处理 然后再进行报警 打印或显示 操作人员根据此结果进行设定值改 变或必要操作 计算机的输出不直接作用于生产对象 属于开环控制结构 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行处理 供操作员参考 直接数字控制系直接数字控制系 统统 DDCDDC 系统 系统 是通过检测元件对一个或多个被控参数进行巡回检测 经输入通道送给微机 微机将检测结果与设定值进行比较 再进行控制运算 然后通过输出通道控制执行机构 使系统的被控参数达到预定的要求 计算机监督控制系统计算机监督控制系统 SCCSCC 系统 系统 原理 由计算机按 照过程数学模型计算出最佳给定值送给 DDC 计算机 最后由 DDC 计算机控制生产过程 从而使生产过程处于最优工作状态 区别与联系 区别与联系 SCC 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行控制 系统不能运行在最佳状态 而 SCC 系统不仅可以进行给 定值控制 并且还可以进行顺序控制 最优控制以及自适应控制等 SCC 是操作指导控制 系统和 DDC 系统的综合与发展 5 5 分布式控制系统 分布式控制系统 DCS 的特点是什么 的特点是什么 分布式计算机控制系统的特点是 控制分散 管理集中 6 6 CIMS 系统与系统与 DCS 系统相比有哪些特点 系统相比有哪些特点 7 7 微机控制系统与模拟控制系统相比有什么特点 微机控制系统与模拟控制系统相比有什么特点 答 答 结构上 模拟和数字部件的混合系统 含有模拟信号离散模拟 离散数字等多种 信号 需采用专门的理论来分析和设计 即模拟调节规律离散化设计法和直接设计法 便于实现复杂的控制具有很大的灵活性和适应性 可实现多回路分时控制 控制的 多功能性提高企业的自动化程度分级控制 集散控制 生产管理等 8 8 什么叫现场总线系统 它有什么特点 什么叫现场总线系统 它有什么特点 答 答 现场总线控制系统 FCSFCS 的核心是现场总线 特点 是一种数字通信协议 是连接智 能现场设备和自动化系统的数字式 全分散 双向传输 多分支结构的通信网络 是控 制技术 仪表工业技术和计算机网络技术三者的结合 具有现场通信网络 现场设备互 连 互操作性 分散的功能模块 通信线供电 开放式互连网络等技术特点 保证控制 系统可以适应目前工业界对数字通信和自动控制的需求 且使其与 Internet 网 互连构成 不同层次的复杂网络成为可能 代表了工业控制体系结构发展的一种方向 9 9 未来控制系统发展趋势是什么 未来控制系统发展趋势是什么 答 答 大力推广应用成熟的先进技术 大力研究和发展智能控制系 嵌入式系统的应 用将更加深入 1010 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 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 一种微型计算机 嵌入式微控制器嵌入式微控制器又称单片机 为适应不同的应用需求 一个系列的单片机具有多种衍生 产品 每种衍生产品的处理器内核都是一样的 不同的是存储器和外设的配置及封装 和嵌入式微处理器相比 微控制器的最大特点是单片化 体积小 功耗和成本低 可靠性 高 微控制器是目前嵌入式系统工业的主流 6 A D 转换器的结束信号转换器的结束信号 EOC 有什么作用 根据该信号在有什么作用 根据该信号在 I O 控制中的连接方控制中的连接方 式 式 A D 转换有几种控制方式 它们在接口电路和程序设计上有什么特点 转换有几种控制方式 它们在接口电路和程序设计上有什么特点 A D 转换器的结束信号的作用是用以判断本次 AD 转换是否完成 常见的 A D 转换有以下 几种控制方式 各自特点如下 延时等待法 EOC 可不和 I O 口连接 程序设计时 延时大于 ADC 转换时间后 取数据 查询法 EOC 可以和任意 I O 口连接 程序设计时 反复判断 EOC 是否有效 直至 EOC 有效时 取数据 中断响应法 EOC 与外部中断相连 AD 转换结束后 发中断申请 在中 断服务程序中取数据 1 PLC 控制系统有什么特点 控制系统有什么特点 答 1 可靠性高 2 编程容易 3 组合灵活 4 输入 输出功能模块齐全 5 安装方便 6 运行速 度快 2 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 样的影响 P14 答 FPGA 是指现场可编程门阵列特点 FPGA 的特点 1 采用 FPGA 设计 ASIC 电路 用户不需要投片生产 就能得到合用的芯片 2 FPGA 可做其它全定制或半定制 ASIC 电路的中试样片 3 FPGA 内部有丰富的触发器和 I O 引脚 4 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 5 FPGA 采用高速 CHMOS 工艺 功耗低 可以与 CMOS TTL 电平兼容 可以说 FPGA 芯片是小批量系统提高系统集成度 可靠性的最佳选择之一 第第 2 章章 模拟量输入模拟量输入 输出通道的接口技术输出通道的接口技术 1 采样有几种方法 试说明它们之间的区别 采样有几种方法 试说明它们之间的区别 答 答 简单随机抽样法简单随机抽样法 就是指总体中的每个个体被抽到的机会是相同的 系统抽样法系统抽样法 也叫等距抽样法 分层抽样法分层抽样法 也叫类型抽样法 它是从一个分成不同子总体 或称为 层 的总体中 按规定的比例从不同层中随机抽取样品 个体 的方法 整群抽样法整群抽样法 是将总体分成许多群 每个群由个体按一定方式结合而成 然后随机抽取若干群 时域采样 频域采样 2 采样周期越小越好吗 为什么 采样周期越小越好吗 为什么 答 答 不是 若采样间隔太小 采样频率太高 对系统硬件要求较高 且数据量较大 根据 奈奎斯特采样定律 在进行模拟 数字信号的转换过程中 当采样频率 fs 大于信号中最高频 率 fmax 的 2 倍时 fs 2fmax 采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息 一 般实际应用中保证采样频率为信号最高频率的 5 10 倍 3 多路开关的工作原理 多路开关的工作原理 多路开关主要用于把多个模拟量参数分时地接通 常用于多路参数共用一台 A D 转换器的 系统中 完成多对一的转换 多路开关的特点 多路开关的特点 答 答 采用标准的双列直插式结构 尺寸小 便于安排 直接与 TTL 或 CMOS 电 平相兼容 内部带有通道选择译码器 使用方便 可采用正或负双极性输入 转换 速度快 通常其导通或关断时间在 1ms 左右 有些产品已达到几十到几百纳秒 ns 4 多路开关如何扩展 试用两个 多路开关如何扩展 试用两个 CD4097 扩展成一个双扩展成一个双 16 路输入和双路输入和双 2 路输路输 入系统 并说明其工作原理 入系统 并说明其工作原理 答 答 扩展时 将多路开关芯片交替使能 反相器 即可 两路开关扩展仍不能达到系统要 求是 可采用译码器控制芯片使能端 5 试用 试用 CD4051 设计一个设计一个 32 路模拟多路开关 要求画出电路图并说明其工作路模拟多路开关 要求画出电路图并说明其工作 原理 原理 思路 因为 CD4051 只有八个输入接口 所以要构建 32 路的多路开关需要用到 4 个 CD4051 32 路的多路开关应有 5 个控制口 其中前三个是 CD4051 的输入口 后两个是控制 口 因为 CD4051 就有三个输入口 分别标为 D1 D2 D3 D4 D5 00000 11111 00000 第 0 通道 11111 第 31 通道 通过对 4 个 CD4051 的选择来实现 32 个通道口的选择 0 7 8 15 16 23 24 31 如选择第三个 CD4051 时 可以选择 16 23 10000 10111 通道口 然而 CD4051 的选择是通过控制各个 CD4051 的 INH 高低电平来实现 比如想让第三个 CD4051 接通 就令它的 INH 通高电平 此时 D5 1 D4 0 INH3 D5 INH2 D5 INH3 D5 INH4 D5 D4 P26 扩展扩展 16 通道通道 6 采样 采样 保持器有什么作用 试说明保持电容的大小对数据采集系统的影响 保持器有什么作用 试说明保持电容的大小对数据采集系统的影响 答 答 采样保持器的作用 采样保持器的作用 A D 转换器完成一次 A D 转换总需要一定的时间 在进行 A D 转换时间内 希望输入信号不再变化 以免造成转换误差 这样 就需要在 A D 转换器 之前加入采样保持器 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 则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 在数据采集系统中 是不是所有的输入通道都需要加采样 在数据采集系统中 是不是所有的输入通道都需要加采样 保持器 为什么 保持器 为什么 答 答 不是 对于输入信号变化很慢 如温度信号 或者 A D 转换时间较快 使得在 A D 转换期间输入信号变化很小 在允许的 A D 转换精度内 就不必再选用采样保持器 8 香农定理的基本内容是什么 香农定理的基本内容是什么 采样频率的高低对数字控制系统有什么影响 采样频率的高低对数字控制系统有什么影响 试举工业控制实例加以说明 试举工业控制实例加以说明 答 答 采样频率高低对数字控制系统有些影响 采样频率高 则对数据采集的准确性增加 但采样频率高 会过多的占用 CPU 的时间和内存资源 采样频率高 对采集的数据要进 行实时分析和处理 CPU 大部分时间用在数据采集分析处理上 影响了作其它事的时间 采样频率要低 就有可能漏掉该采集的数据没采到 数据实时分析就有可能不正确 9 A D 和和 D A 转换器在微型计算机控制系统中有什么作用 转换器在微型计算机控制系统中有什么作用 答 答 A D 转换器是在数据进入微型计算机之前 把模拟量转换成数字量 D A 转换器是把经过微型计算机处理后的数据由数字量转换成模拟量 1212 为什么高于 为什么高于 8 8 位的位的 D AD A 转换器与转换器与 8 8 位的微型计算机的接口必须采用双缓冲位的微型计算机的接口必须采用双缓冲 方式 这种双缓冲工作与方式 这种双缓冲工作与 DAC0832DAC0832 的双缓冲工作在接口上有什么不同 的双缓冲工作在接口上有什么不同 答 答 原因 原因 数据要分两次或三次输入 双缓冲结构避免了产生虚假的模拟量输出值 主要主要 区别 区别 AD667 的第一级由 3 个 4 位寄存器组成 第三章第三章 人机交互接口技术人机交互接口技术 1 1 键盘为什么要防止抖动 在计算机控制系统中如何实现防抖 键盘为什么要防止抖动 在计算机控制系统中如何实现防抖 答 答 由于机械触点的弹性振动 按键在按下时不会马上稳定地接通而在弹起时也不能一下 子完全地断开 因而在按键闭合和断开的瞬间均会出现一连串的抖动 这称为按键的抖动 干扰 按键的抖动会造成按一次键产生的开关状态被 CPU 误读几次 为了使 CPU 能正 确地读取按键状态 必须在按键闭合或断开时 消除产生的前沿或后沿抖动 去抖动的方去抖动的方 法有硬件方法和软件方法两种 硬件方法法有硬件方法和软件方法两种 硬件方法是设计一个滤波延时电路或单稳态电路等硬件电 路来避开按键的抖动时间 软件方法软件方法是指编制一段时间大于 100ms 的延时程序 在第一 次检测到有键按下时 执行这段延时子程序使键的前沿抖动消失后再检测该键状态 如果 该键仍保持闭合状态电平 则确认为该键已稳定按下 否则无键按下 从而消除了抖动的 影响 2 2 在工业过程控制中 键盘有几种 它们各有什么特点和用途 在工业过程控制中 键盘有几种 它们各有什么特点和用途 答 答 从功能上分 从功能上分 数字键和功能键 数字键用于数字的输入 功能键用于功能转换 从结构上分 从结构上分 非编码键盘和编码键盘 非编码键盘通过软件识别按键 编码键盘通过硬件 识别按键 3 3 试说明非编码键盘扫描原理及键值计算方法 试说明非编码键盘扫描原理及键值计算方法 答 答 扫描原理 扫描原理 通常采用软件的方法 逐行逐列检查键盘状态 当发现有键按下时 用计 算 或查表的方式得到该键的键值 扫描方法又分为程控扫描法 中断扫描法和定时扫描法 键值计算方法 键值计算方法 判断有无键按下 去除键抖动 判断是哪一个键按下 以求出闭合键的键 值 确定键值 4 4 编码键盘和非编码键盘有什么区别 在接口电路和软件设计上有什么区别 编码键盘和非编码键盘有什么区别 在接口电路和软件设计上有什么区别 答 答 编码键盘编码键盘能自动识别按下的键并产生相应的代码 以并行或串行方式发送给 CPU 它 使用方便 接口简单 响应速度快 但需要专门的硬件电路 非编码键盘非编码键盘只简单的提供按 键开关的行列矩阵 有关键的识别 键码的输入与确定 以及去抖动等功能均由软件完成 5 5 在计算机控制系统中 为什么有时采用复用键 复用键如何实现 在计算机控制系统中 为什么有时采用复用键 复用键如何实现 答 答 为了节省按键的数量 所以采用复用键复用键 可以采用设置上下档开关的措施来构成复用 键 6 6 什么叫重键 计算机如何处理重键 什么叫重键 计算机如何处理重键 答 答 一次按键产生多次击键的效果 这叫做重键重键 为排除重键的影响 编制程序时 可以 将键的释放作为按键的结束 等键释放电平后再转去执行相应的功能 7 7 LEDLED 发光二极管组成的段数码管显示器 就其结构来讲有哪种两种接法 不发光二极管组成的段数码管显示器 就其结构来讲有哪种两种接法 不 同接法对字符显示有什么影响 同接法对字符显示有什么影响 答 答 就其结构来讲有共阴极与共阳极两种接法 共阳极数码管共阳极数码管的 8 个发光二极管的阳极二 极管正端连接在一起 通常共阳极接高电平一般接电源其它管脚接段驱动电路输出端 当 某段驱动电路的输出端为低电平时则该端所连接的字段导通并点亮 反之对应的 LED 段码 不亮 对于共阴极数码管共阴极数码管则是高电平有效低电平无效 LED 数码管显示器共阴极的接法共阴极的接法是 发光二极管的阴极接地当数码管的笔划发光二极管的阳极为高电平时该笔划被点亮 共阳共阳 极的接法极的接法是发光二极管的阳极接高电平当数码管的笔划发光二极管的阴极为低电平时该笔 划被点亮 8 8 多位 多位 LEDLED 显示器显示方法有几种 各有什么特点 显示器显示方法有几种 各有什么特点 答 答 常用的显示方法有两种 一种为动态显示 一种为静态显示 动态显示动态显示利用人的视觉 暂留产生 优点是使用硬件少 因而价格低 线路简单 但占用的机时长 静态显示静态显示占用 机时少 显示可靠 但是使用元件多 线路复杂 9 9 硬件译码和软件译码两种译码方法各有什么优缺点 硬件译码和软件译码两种译码方法各有什么优缺点 答 答 软件译码软件译码优点是电路简单 但显示速度有所下降 硬件译码硬件译码既能节省计算机的时间 而且程序设计简单 1010 LCDLCD 显示与显示与 LEDLED 显示原理有什么不同 这两种显示方法各有什么优缺点 显示原理有什么不同 这两种显示方法各有什么优缺点 答答 LCD 与 LED 是两种不同的显示技术 LCD 是由液态晶体组成的显示屏 而 LED 则是 由发光二极管组成的显示屏 LED 显示器与显示器与 LCD 显示器相比显示器相比 LED 在亮度 功耗 可视 角度和刷新速率等方面 都更具优势 LED 的分辨率一般较低 价格也比较昂贵 因为集 成度更高 1111 在 在 LEDLED 显示中 硬件译码和软件译码的根本区别是什么 如何实现 显示中 硬件译码和软件译码的根本区别是什么 如何实现 答答 硬件译码 就是用硬件译码器代替软件求得显示代码 节省计算机的时间 且程序设 计简单 译码显示芯片将 BCD 码 或十六进制码 从相应端口输出即可完成显示 第四章第四章 常用控制程序的设计常用控制程序的设计 1 1 工业控制系统中常用的报警方式有几种 试举例说明各自的应用场合 工业控制系统中常用的报警方式有几种 试举例说明各自的应用场合 答 答 声音 声音 如电铃 电笛发出 蜂鸣器 集成电子音乐芯片 光 光 发光二极管或闪烁 的白炽灯等 语音报警 语音芯片 图形与声音混合报警图形与声音混合报警 显示报警画面 如报警发生 的顺序 报警发生的时间 报警回路编号 报警内容及次数等 3 3 光电隔离器有什么作用 光电隔离器有什么作用 答 答 将被控系统与微型计算机控制系统通过光电效应连成系统 实现控制 并且可以屏蔽 电磁干扰等一些不利因素 提高控制精度 总之 有耦合 隔离和开关耦合 隔离和开关的作用 4 4 试说明固态继电器与继电器控制有什么区别 试说明固态继电器与继电器控制有什么区别 答 答 在继电器控制继电器控制中 采用电磁吸合的方式 是有触点的 会有火花或电弧产生 由电磁 铁驱动 电流控制范围小 动作时间有延迟 而固态继电器固态继电器是带光电隔离的无触点开关 动作快 无火花或电弧 控制电流范围大 几十到上百安培 但存在压降会发热 电流越 大越严重 安装要加散热板 5 5 试说明固态继电器 大功率场效应管开关及控制开关有什么区别 它们分别 试说明固态继电器 大功率场效应管开关及控制开关有什么区别 它们分别 用在什么场合 用在什么场合 答 答 固态继电器 固态继电器 带光电隔离的无触点开关 大功率场效应管开关 大功率场效应管开关 无隔离作用 高输入 阻抗 低关断电流 相应速度快 价格便宜 体积小 控制开关 控制开关 用于电气控制和热工仪 表的过程控制时的一种特殊开关 6 6 说明 说明 PWMPWM 调速系统的工作原理 调速系统的工作原理 答 答 通过改变电机电枢电压接通时间与通电周期的比值 即占空比 来控制电机速度 这 种方法成为 PWM 在脉冲作用下 当电机通电时 速度增加 电机断电时 速度降低 只要按一定规律改变通断电时间 电机转速即可得到控制 7 7 什么是远程报警 远程报警的关键技术是什么 什么是远程报警 远程报警的关键技术是什么 答 答 在某些场合 或是由于距离太远 或者因无人值守 但是一旦发生报警 需立刻通知 相关人员 则称为远程自动无线报警系统 关键技术在于 调制解调器 借助电话交换器 网络 移动通信网络等现有通信系统进行通信 且成本低 不受地域和时域限制 做到安 全 迅速和可靠 第六章第六章 总线接口技术总线接口技术 1 1 什么叫总线 总线分哪两大类 分别说出它们的特点和用途 什么叫总线 总线分哪两大类 分别说出它们的特点和用途 答 多个功能部件共享的信息传输线称为总线 总线分为串行和并行两类 并行总线 并行总线 如果用若干根信号线同时传递信号 就构成了并行总线 并行总线的特点是 能以简单的硬件来运行高速的数据传输和处理 串行总线 串行总线 串行总线是按照信息逐位的 顺序传送信号 其特点是可以用几根信号线在远距离范围内传递数据或信息 主要用于数 据通信 2 2 串行通信传送方式有几种 它们各有什么特点 串行通信传送方式有几种 它们各有什么特点 答 答 串行通信传送方式有同步通信和异步通信 异步通信异步通信以一个字符为传输单位 通信中 两个字符间的时间间隔是不固定的 然而在同一个字符中的两个相邻位代码间的时间间隔 是固定的 同步通信同步通信以一个帧为传输单位 每个帧中包含有多个字符 在通信过程中 每 个字符间的时间间隔是相等的 而且每个字符中各相邻位代码间的时间间隔也是固定的 3 3 波特率是什么单位 它的意义如何 波特率是什么单位 它的意义如何 答 答 符号 秒 symbol s 在电子通信领域 波特率 Baud rate 即调制速率 指的是信号被 调制以后在单位时间内的变化 即单位时间内载波参数变化的次数 它是对符号传输速率 的一种度量 1 波特即指每秒传输 1 个符号 4 4 收 收 发时钟在通信中有什么意义 发时钟在通信中有什么意义 答 答 建立准确的未定时信号 5 5 异步通信与同步通信的区别是什么 它们各有什么用途 异步通信与同步通信的区别是什么 它们各有什么用途 答 答 所谓同步通信是指在约定的通信速率下 发送端和接收端的时钟信号频率和相信始终 保持一致 同步 这就保证了通信双方在发送和接收数据时具有完全一致的定时关系 异步通信是指通信中两个字符之间的时间间隔是不固定的 而在一个字符内各位的时间间 隔是固定的 同步通信要求接收端时钟频率和发送端时钟频率一致 发送端发送连续的比特流 异步通信时不要求接收端时钟和发送端时钟同步 发送端发送完一个字节后 可经过任意 长的时间间隔再发送下一个字节 异步通信有起始位部分和终止部分 传输过程中多两个 部分 降低了有效传输效率 所以异步通信的通信开销较大 但接收端可使用廉价的 具 有一般精度的时钟来进行数据通信 6 6 串行通信有几种传送方式 各有什么特点 串行通信有几种传送方式 各有什么特点 答 答 异步通信 异步通信 异步通信以一个字符为传输单位 通信中两个字符间的时间间隔是不固 定的 然而在同一个字符中的两个相邻位代码间的时间间隔是固定的 同步通信 同步通信 同步通信以一个帧为传输单位 每个帧中包含有多个字符 在通信过程中 每个字符间的时间间隔是相等的 而且每个字符中各相邻位代码间的时间间隔也是固定的 同步通信用于计算机到计算机之间的通信 以及计算机到 CRT 或外设之间的通信 详见详见 P202 204 7 串行通信中为什么要用 MODEM MODEM 在接收和发送中的作用是什么 8 8 RS 232 总线在实际应用中有几种接线方式 它们都应用在哪些场合 8 8 RS 232RS 232 总线最重要的接线有哪些 其功能是什么 总线最重要的接线有哪些 其功能是什么 答 答 TXD 第 2 脚 发送数据线 输出 发送数据到 MODEM RXD 第 3 脚 接收数据线 输入 接收数据到计算机或终端 RTS 第 4 脚 请求发送 输出 计算机通过此引脚通知 MODEM 要求发送数据 CTS 第 5 脚 允许发送 输入 发出 CTS 作为对 RTS 的回答 计算机才可以进行发送 数据 DSR 第 6 脚 数据装置就绪 即 MODEM 准备好 输入 表示调制解调器可以使用 该信号有时直接接到电源上 这样当设备连通时即有效 CD 第 8 脚 载波检测 接收线信号测定器 输入 表示 MODEM 已与电话线路连接好 RI 第 22 脚 振铃指示 输入 MODEM 若接到交换台送来的振铃呼叫信号 就发出 该信号来通知计算机或终端 DTR 第 20 脚 数据终端就绪 输出 计算机收到 RI 信号以后 就发出 DTR 信号到 MODEM 作为回答 以控制它的转换设备 建立通信链路 GND 第 7 脚 地 9 9 RS 422RS 422 和和 RS 485RS 485 总线为什么比总线为什么比 RS 232 CRS 232 C 传送距离长 传送距离长 答 答 RS 422 采用两对平衡差分信号线 RS 485 采用一对 平衡发送和差分接收 因此具有 抑制共模干扰的能力 加上总线收发器具有高灵敏度 能检测低至 200mV 的电压 故传输 信号能在千米以外得到恢复 1010 说明 说明 SPISPI 总线 总线 I2CI2C 总线各自的特点 总线各自的特点 答 答 SPISPI 总线特点 总线特点 全双工 主从方式 有 4 种可编程主方式频率 最大为 10 5MHz 最大从方式频率为 2 1MHz 具有可编程极性和相应的串行时钟 有传 送结束中断标志 有写冲突出错标志 有总线冲突出错标志 I2CI2C 总线特点 总线特点 只要求两条总线线路 一条串行数据线 SDA 一条串行时钟线 SCL 每个连接到总线的器件都可以通过唯一的地址和一直存在的简单的主机 从机关系软件设定 地址 主机可以作为主机发送器或主机接收器 它是一个真正的多主机总线 如果两个 或更多主机同时初始化 数据传输可以通过冲突检测和仲裁防止数据被破坏 串行的 8 位双向数据传输位速率在标准模式下可达 100kbit s 快速模式下可达 400kbit s 高速模式 下可达 3 4Mbit s 11 设某一循环码 其生成多项式为 G x x 4 x 1 试求出信息序列 11101010001 的循环校验码 CRC 要求写出计算步骤 12 设某一信息码 其生成多项式为 G x x 4 x 2 x 1 R x x 3 x 2 试 求出信息序列多项式 B x x 6 x 5 的循环校验码 CRC 要求写出计算步骤 16 LonWorks 总线的核心部件是什么 它有几个微处理器 各有什么功能 17 MC143150 与 MC143120 两种芯片在结构上有什么异同 12 1111 现场总线有什么特点 常用的现场总线有几种类型 它们各有什么特点 现场总线有什么特点 常用的现场总线有几种类型 它们各有什么特点 答 答 特点 特点 数字信号完全取代 4 20mA 模拟信号 使基本过程控制 报警和计算功能等 完全分布在现场完成 使设备增加非控制信息 如自诊断信息 组态信息及补偿信息等 实现现场管理和控制的统一 真正实现系统的开放性 互操作性 5 5 大类型 大类型 CAN LonWorks PROFIBUS HART 和和 FF 第第 7 章章 过程控制数据处理的方法过程控制数据处理的方法 1 工业控制程序结构有什么特点 工业控制程序结构有什么特点 答 答 1 可用程序代替硬件电路 完成多种运算 2 能自动修正误差 3 能对被测参数对象进行较复杂的计算和处理 4 不仅能对被测参数进行测量和处理 而且可以进行逻辑判断 5 微型计算机数据处理系统不但精度高 而且稳定可靠 不受外 界干扰 2 2 工业控制程序常用的语言有几种 它们分别应用在何种场合 工业控制程序常用的语言有几种 它们分别应用在何种场合 答 答 汇编语言 C 语言 工业控制组态软件 汇编多用于单片机系统 用于智能化仪器或 小型控制系统 C 语言主要用于工业 PC 的大型控制系统中 工业控制组态软件用于大型 工业控制系统中 3 3 数字滤波与模拟滤波相比有什么特点 数字滤波与模拟滤波相比有什么特点 答 答 数字滤波是用程序实现的 不需要增加任何硬设备 系统可靠性高 可以多个通 道共用 可以降低成本 还可以提高可靠性和稳定性 可以对频率很低的信号实现滤波 而模拟滤波器由于受电容容量的影响 频率不能太低 灵活性好 方便 可以用不同的 滤波程序实现不同的滤波方法 4 4 常用的数字滤波方法有几种 它们各自有什么优缺点 常用的数字滤波方法有几种 它们各自有什么优缺点 答 答 程序判断滤波法 程序判断滤波法 是根据生产经验 确定出相邻两次采样信号之间可能出现得最大 偏差 中值滤波法 中值滤波法 它对于去掉偶然因素引起的波动或采样器不稳定而造成的误差所引 起的脉动干扰比较有效 算术平均值滤波法 算术平均值滤波法 它适用于一般的具有随机干扰信号的滤波 它特别适合于信号本身在某一数值范围附近作上下波动的情况 加权平均值滤波 加权平均值滤波 可以 提高滤波效果 滑动平均值滤波法 滑动平均值滤波法 采样时间短 可以提高检测速度 惯性滤波法 惯性滤波法 适用于慢速随机变量的滤波 复合数字滤波 复合数字滤波 比单纯的平均值滤波的效果要好 6 6 算术平均滤波 加权平均滤波及滑动平均滤波三者的区别是什么 算术平均滤波 加权平均滤波及滑动平均滤波三者的区别是什么 答 答 算术滤波算术滤波实际上是求取采样值的平均值 每一次采样值所占的比例均相等 加权滤波加权滤波 则是在加权的基础上求取平均值 每次采样值所占的比例不等 可以突出某些部分 使其 所占的比例增大 滑动滤波滑动滤波则是每采一个新数据 计算一个新的平均值 每次只更新一个 采样值 因而采样速度快 7 7 标度变换在工程上有什么意义 在什么情况下使用标度变换程序 标度变换在工程上有什么意义 在什么情况下使用标度变换程序 答 答 意义 意义 标度变换将数字量变成人们熟悉的十进制工程量 便于操作人员对生产过程进 行监视和管理 使用情况 使用情况 在微机控制系统中 生产中的不同量纲的各种参数要经过变送 器转换成 ad 转换器所能接受的的 0 5v 的电压信号 又转化为 8 为二进制数字量 为进一 步显示记录打印报警等 必须将这些数字量转化为不同的单位 以便操作人员对生产过程 进行监事和管理 工程量的实际值还需要经过一次变换 为了实现上述变换 可把它设计 成专门的工作程序 把各个不同的参数所对应的数字量放在存储器中 然后当某一参数进 行标度变换时 只要调用标度变换子程序即可 8 8 在微型计算机控制系统中 系统误差是如何产生的 怎样自动校正系统误差 在微型计算机控制系统中 系统误差是如何产生的 怎样自动校正系统误差 答 答 误差产生原因 误差产生原因 存在零点偏移和漂移 以及放大电路的增益误差及器件参数的不稳定 等现象 自动校正系统误差详见 P266 267 9 全自动校准与人工校准有什么区别 它们分别应用在什么场合 全自动校准与人工校准有什么区别 它们分别应用在什么场合 答 全自动校准由系统自动完成不需要人的介入 只适用于基准参数是电信号 的场合 他不能校正由传感器引入的误差 而人工校准就可以 全自动校准适 用于对电路器件没有高要求电路 1010 为什么要采用量程自动转换技术 为什么要采用量程自动转换技术 答 答 传感器提供的信号范围很宽 为了保证送到计算机的信号一致 同时为了减少硬件设 备 使用了可编程增益放大器 通用性很强 方法倍数可以通过程序控制 使 A D 转换器 满量程信号达到均一化 因而大大提高测量精度 1111 线性插值有什么优缺点 使用中分段是否越多越好 线性插值有什么优缺点 使用中分段是否越多越好 答 答 它是代数插值法中最简单的形式 将非线性参量变为线性参量 使计算方便 在误差 范围内符合工程要求 缺点是精度低 不是 分段多了 计算量比较大而且占用内存多 第八章第八章 数字数字 PID 及其算法及其算法 1 在 在 PID 调节器中 系数调节器中 系数 KP KI KD各有什么作用 它们对调节品质有什各有什么作用 它们对调节品质有什 么影响 么影响 答 答 系数系数 K Kp p为比例系数为比例系数 提高系数 Kp可以减小偏差 但永远不会使偏差减小到零 而且 无止境的提高系数 Kp最终将导致系统不稳定 比例调节可以保证系统的快速性 系数系数 Ki 为积分常数为积分常数 Ki越大积分作用越弱 积分调节器的突出优点是 只要被调量存在误差 其 输出的调节作用便随时间不断加强 直到偏差为零 积分调节可以消除静差 提高控制精 度 系数系数 Kd为微分常数为微分常数 kd越大 微分作用越强 微分调节主要用来加快系统的响应速 度 减小超调 克服震荡 消除系统惯性的影响 2 在 在 PID 调节器中 积分项有什么作用 常规调节器中 积分项有什么作用 常规 PID 积分分离与变速积分 积分分离与变速积分 3 中算法有什么区别和联系 中算法有什么区别和联系 答 答 积分项用于消除静差 在常规常规 PIDPID 调节调节中 由于系统的执行机构线性范围受到限制 当偏差较大时 会产生很大的超调量 使系统不停的震荡 为消除这一现象 积分分离法积分分离法 在控制量开始跟踪时 取消积分作用 直到被跳量接近给定值时 才产生积分作用 而变变 速积分速积分则是改变积分项的累加速度 使其与偏差大小相对应 偏差大时 积分作用弱 偏 差小时 积分作用增强 变速积分和积分分离的控制方法很类似 但调节方式不同 积分 分离对积分项采取 开关 控制 而变速积分则是线性控制 3 在数字 在数字 PID 中 采样周期是如何确定的 它与哪些因素有关 采样周期的中 采样周期是如何确定的 它与哪些因素有关 采样周期的 大小对调节品质有何影响 大小对调节品质有何影响 答 答 一种是计算法计算法 一种是经验法经验法 因素 因素 扰动频率的高低 对象的动态特性 执行机构 的类型 控制回路数 控制质量 T 的大小的影响 的大小的影响 T 太小 偏差信号也过小 计算机会 失去调节作用 T 过大 会引起误差 4 位置型 位置型 PID 和增量型和增量型 PID 有什么区别 它们各有什么优缺点 有什么区别 它们各有什么优缺点 答 答 区别 区别 位置型位置型需要历次的偏差信号 而增量型增量型只