微机控制与接口技术4次形考作业及作业解析

微机控制与接口技术形成性考核学校名称：学生姓名：学生学号：班级:福建广播电视大学编制使用说明这门课程的考核分为形成性考核和终结性考试，形成性考核成绩占课程总成绩的50%,终结性考试采用开卷考试形式，考试成名^占总成绩的50%。总成绩满分为100分。形成性考核成绩包括4次形考作业成绩和实验成绩组成，分别占形考作业的80%和20%。形成性考核分数统计表作业1作业2作业3作业4实验成绩总计得分微机控制与接口技术作业1微机控制与接口技术作业1姓名:学号:得分:教师签名:第1章计算机控制系统概述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？答：微型计算机控制系统的硬件由四部分组成。(1)主机：是微型计算机控制系统的核心，主机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。(2)输入输出通道：是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。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。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行控制的信号。(3)外部设备：实现微机和外界进行信息交换的设备，简称外设，包括人机联系设备(操作台)、输入输出设备和外存贮器等。(4)检测与执行机构：a.测量变送单元：将被检测参数的非电量转换成电量，经变送器转换成统一的计算机标准电平信号后，再送入微机。b.执行机构：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。.微型计算机控制系统的特点是什么？答：微机控制系统与常规的自动控制系统相比，具有如下特点：(1)控制规律灵活多样，改动方便；(2)控制精度高，抑制扰动能力强，能实现最优控制；(3)能够实现数据统计和工况显示，控制效率高；(4)控制与管理一体化，进一步提高自动化程度。.什么是DDC系统？答：DDC(DirectDigitalControl)是直接数字控制系统。DDC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。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。.操作指导控制系统、DDC和SCC系统工作原理如何？它们之间有何区别和联系？答：(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，计算出各控制量应有的较合适或最优的数值，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(DirectDigitalControl)系统就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。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)计算机监督控制系统(SCC系统)：SCC(SupervisoryComputerControl)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。第2章常用的工业控制计算机.常用的工业控制机有几种？它们各有什么用途？答：常用的工业控制机有：(1)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。(2)可编程逻辑控制器(PL。：主要用在单机自动化、工厂自动化、柔性制造系统、机器人、工业局部网络等。STD总线工业控制机：模块化开放式的STD总线模板结构使得该工业控制机可适应各种工业控制现场的恶劣环境，可用于驱动各种功率的交直流电机、步进电机和大功率开关量等。工业PC机：大型工业控制系统中使用。DSPl种特别适合于实现各种数字彳S号处理运算的控制系统，DSP5片可以嵌入到各种应用对象系统中。(6)集散控制系统(DSC：是集计算机技术、显示技术、通信技术、控制技术于一体的先进控制系统，可广泛应用于各行各业中。.什么是PLC?PLC控制系统有什么特点？答：PLC是可编程逻辑控制器，是早期继电器逻辑控制系统与微型计算机技术相结合的产物。PLC采用微处理器作为主控制器，采用大规模集成电路作为I/O接口。PLC控制系统主要特点：(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。

第3章常用工业控制总线.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：总线是一组信号线的集合。这些线是系统的各插件间(或插件内部芯片间)、各系统之间传送规定信息的公共通道，有时也称数据公路，通过它们可以把各种数据和命令传送到各自要去的地方。根据总线传送信号的形式，总线又可分为两种。(1)并行总线：数据各位同时传送。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，但需要多位数据线。一般用于近程数据通信。(2)申行总线：用行总线是按照信息逐位的顺序传送。具特点是不论数据有多少位只、需要一对传输线，不足之处是传送速度较慢。主要用于远程数据通信。.什么是RS-232C?在实际应用中主要有哪些接线方式？答：RS-232-C是用来定义数据终端设备DTE与数据通信设备DCE之间接口的连接标准。在实际应用中，主要有两种连接方式：(1)两台计算机(DTE之间直接相连。(2)通过调制解调器(DCE,将两台计算机远程相连。.什么是现场总线？有哪几种典型的现场总线？答：现场总线是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线，它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。所以现场总线既是通信网络，又是自控网络。下面是几种典型的现场总线：CAN(ControlAreaNetwork)控制器局域网络；LONWORKLocalOperatingNetwork)局部操作网络；PROFIBUSProcessFieldBus)过程现场总线；HART(HighwayAddressableRemoteTransducer)可寻址远程传感器数据通路；FF(FoundationFieldbus现场总线基金会)现场总线。微机控制与接口技术作业2微机控制与接口技术作业2学号：得分：教师签名：第4章接口及地址译码技术.什么是接口？为什么要在CPU与外设之间设置接口？答：I/O接口是位于系统与外设间、用来协助完成数据传送和控制任务的逻辑电路。微机的外部设备多种多样，大部分是电子机械设备，具有独立的时序和操作方式；工作原理、驱动方式、信号格式以及工作速度方面彼此差别很大；因此它们不能与CPU直接相连，必须经过中间电路再与系统相连，这部分电路被称为I/O接口电路。.CPU寻址I/O时可用哪两种寻址方式？各有什么优缺点？答：CPU寻址I/O端口有两种方式：I/O端口地址译码方式；I/O端口与内存单元统一编制方式。对于不同的编址方式，CPU将采用不同的指令进行访问。I/O端口地址译码方式的优点：（1）I/O设备的地址空间与存储器的地址空间是相对独立的，分开的，则I/O接口地址不占用存储器的地址空间；（2）有专用的输入输出指令，程序易阅读；（3）由于外设端口地址比内存地址少得多，因而它们的端口地址的长度也比内存地址少得多（一般是16位）,节省了指令的存储空间，缩短了指令的执行时间。缺点是：（1）专用I/O指令增加了指令系统的复杂性，且I/O指令类型少，程序设计的灵活性较差。I/O端口与内存单元统一编制方式的优点：（1）CPU对外设的操作可使用全部的存储器操作指令，故指令多，使用方便；（2）存储器和外设的地址分布图是同一个；（3）不需要专门的输入/输出指令。缺点是：（1）外设占用内存单元的编址空间使内存容量减少；（2）指令执行时间较长。.对于CPU与外设之间的数据传送，接口电路一般有哪几种控制方式？答：对中央处理器而言，数据传送就是输入/输出操作，中央处理器可以采用查询、中断和DMA方式3种方式控制接口的传送操作。I/O地址译码电路如下图所示，请问这是什么类型的译码电路？并指出Y0〜Y7各输出端口的地址范围。而而TLYinW刊mY7-ABG1GTG7c答：该图中采用的是专用译码器74LS138译码电路Y0〜Y7的八个译码输出的地址范围如下：Y0地址范围：300HH307H;Y1地址范围：308H〜30FH

Y2地址范围：Y2地址范围：310HH317H;Y4地址范围：320HH327H;Y6地址范围：330H-337H;Y3地址范围：318H〜31FH;Y5地址范围：328H〜32FH;Y7地址范围：338H〜33FH第五章定时及中断.什么是中断？答：所谓中断，是指CPU在正常运行程序时，由于内部/外部事件或由程序预先安排的事件，引起CPU中断正在运行的程序，而转到为内部/外部事件或为预先安排的事件服务的程序中去，服务完毕,再返回去执行波暂时中断的程序。.通常解决中断优先级的方法有哪几种？答：通常有软件查询确定优先级，硬件优先级排队电路确定优先级两种方式。.说明一般中断系统的组成和功能。答：处理器内部应有中断请求信号的检测电路，输出中断响应信号，保存断点的逻辑，转向中断处理程序的逻辑，中断返回逻辑。系统中要有一中断控制器，管理多个中断源，提供处理机所需的中断处理信息。系统中请求中断处理的I/O接口电路要有提供中断请求信号及接收中断响应信号的逻辑。.8259A中断控制器的功能是什么？答：8259A中断控制器可以接受8个中断请求输入并将它们寄存。对8个请求输入进行优先级判断，裁决出最高优先级进行处理，它可以支持多种优先级处理方式。8259A可以对中断请求输入进行屏蔽，阻止对其进行处理。8259A支持多种中断结束方式。8259A与微处理器连接方便，可提供中断请求信号及发送中断类型码。8259A可以进行级连以便形成多于8级输入的中断控制系统。.要求8253的通道2作为一个100分频的分频器，该通道应工作在什么方式？若时钟频率为2MHZ,求控制字及计数初值。假设8253的口地址4F0H〜4F3H,请编一段初始化程序。答：（1）应工作在方式2,即频率发生器方式。1MHZ10KHZ（2）计数初值为100=64H;8253的控制字为10010100=94H（通道2,只写低8位，方式2,二进制计数）初始化程序如下：MOVDX,4F3HTOC\o"1-5"\h\zMOVAL,94HOUTDX,ALMOVDX,4F2HMOVAL,64HOUTDX,AL6.编写6.编写8253初始化程序。如下图所示（注意端口地址），要求3个计数通道分别完成以下功能：⑴通道0工作于方式3,输出频率为2KHZ的方波；⑵通道1产生宽度为480us的单脉冲；⑶通道2用硬件方式触发，输出负脉冲，时间常数为26。(提示：8253的端口地址分别为：0310H、0312H、0314H、0316H)答案：编写8253的初始化程序.确定端口地址：0310H、0312H、0314H、0316H.确定工作方式：通道0,方式3;通道1,方式1;通道2,方式5.确定计数值：通道0:N0=1MHz/2KHz=500通道1:N1=480us/(1/1mhz)=480通道2:N2=26.确定控制字：通道0:00110111B;通道1:01110011B;通道2:10011011B对3个通道的初始化程序如下：;通道0初始化程序MOVDX,316HMOVAL,00110111BOUTDX,ALMOVDX,310HMOVAL,00HOUTDX,ALMOVAL,05HOUTDX,AL;通道1的初始化程序MOVDX,316H

MOVAL,001110011BOUTDX,ALMOVDX,312HMOVAL,80HOUTDX,ALMOVAL,04HOUTDX,AL;通道2初始化程序MOVDX,316HMOVAL,10011011BOUTDX,ALMOVDX,314HMOVAL,26HOUTDX,AL7,什么是中断响应周期？在中断响应周期中CPU和8259A一般要完成哪些工作？答：中断响应周期是指当CPU收到中断控制器提出的中断请求INT后，如果当前一条指令已执行完且中断标志IF=1,那么CPU将通过总线控制发出两个边疆的中断应合INTA信号完成一个中断响应周期从而获取中断类型号。在一个中断响应中主要完成以下两工作：①当总线控制器发出第一个INTA脉冲时，CPU输出有效的总线锁定信号LOCK,使总线在此期间处于封锁状态，防止其了处理器或DMA控制器占用总线。同时，8259A将判优先后选中的最高优先级置位ISR,而相应的IRR位被清零；②当总线控制器发出第二个INTA脉冲时，总线锁定信号LOCK撤除，总线被解封，地址允许信号ALE变为低电平（无效），即允许数据线工作。正好此时中断控制器8259A将当前中断服务程序所对应的中断号送到数据线上由CPU读入。微机控制与接口技术作业3微机控制与接口技术作业3学号：得分：教师签名：第6章数字I/O接口.简述并行通信与串行通信的概念及相应的优缺点，串行通信又可分为哪两种类型？答：并行通信方式是将传送字符的全部n个数据位用n条数据线同时进行传输，在空间上区分各位数据及联络控制信号。具有传输速度快，信息率高等优点，但是占用传输线缆较多，不适于长距离传输数据。串行通信是将数据依次一位一位地进行传输，在一个方向上只占用一根通信线，它既作为数据线，又作为联络线。具有传输线少、成本低的优点，但是传输的速度慢，特别适合于远距离传输。串行通信根据传输信号格式的不同又可分为同步通信和异步通信两种。.波特率是什么单位？它的意义如何？答：波特率是信号传输速率的一种度量单位。在信息传输通道中，每秒钟通过信道传输的数据位即称为波特率，其单位是波特（Baud）,即位/秒（Ht/s）,波特率1200波特即指传输速率是每秒传输1200个数据位。因此波特率是传输通道频宽的指标。.在一个异步通信系统中，已知波特率为1800波特，现要传送100个字符，字符格式是8个数据位，1个校验位，2个停止位。问数据的传送速率是每秒多少字符？传送这个字符串至少需多少时间？答：（1）每帧字符=1+8+1+2=12位。故每秒传送字符是1800+12=150（个）（2）传送100个字符至少需要时间是100+150=0.667s.什么是信号的调制与解调？为什么要进行调制和解调？试举出一种调制的方式。答：用行长距离通信时，需要利用模拟信道来传输数字信号，由于信道的频带窄，一般为300〜3400Hz而数字信号的频带相当宽，故传输时必须进行调制，以免发生畸变而导致传输出错。调制是将数字信号模拟信号。而解调则是相反。例如FSK制（调频制或称数字调频）可将数字“1”和“0”分别调制成2400Hz和1200Hz的正弦波信号。.设置8255A的工作方式，要求A工作在方式1输出，B口工作在方式0输入，C口的高4位配合A口工作，低4位为输入，则8255A的方式控制字为多少？若给定8255A的端口地址为0C0H^0c6H写出初始化程序。答：方式控制字=10100011B=A3H初始化程序如下：MOVAL,0A3HOUT0c6H，AL6.怎样区分8255A的工作方式字和C口按位置位/复位控制字？若将C口的PC2置位，将PC5复位，该怎样设置？答：区分8255A的工作方式字和C口按位置位/复位控制字是两字的最高位D7位设为特征位，当D7=1时是工作方式字，当D7=0时是C口按位置位/复位

控制字。C口的PC6置位，应使该字=00001101B=0DHPC5复位，应使该字=00001010B=0AH初始化程序如下：MOVAL,0DHOUT43H,ALMOVAL,0AHOUT43H,AL.在利用8255A扩展8个开关和8个LED二极管的应用系统中，假设8255A的端口地址为730H〜733H,A口与开关相连，B口与8个LED管相连，问：(1)8255A的A口,B口各工作在什么方式下？(2)求8255A的控制字并对8255A进行初始化编程。答：(1)A口应工作在方式0输出，B口工作方式0输出。(2)控制字=10000000B=80HTOC\o"1-5"\h\z(3)初始化程序如下：MOVDX,343HMOVAL,80HOUTDX,AL.8086系统中接口连接关系如下图所示。要求回答以下问题：⑴试分别确定8255,8253,8259及8251的端口地址；(2)设8255的PA□为输出，PB口为输入，试写出对PA口和PB口执行输入/输出操作的指令。ALE8086CPUAD〜AR—\A7〜A)373A6A4Y丫1M/IO8086CPUAD〜AR—\A7〜A)373A6A4Y丫1M/IOG2B丫3CS8253A1A0A2A1A1CS8251A0A1CS8255A1A0CS8259C/D8255的端口地址为:8253的端口地址为：8259的端口地址为：8251的端口地址为：

对PA口操作的I/O指令为对PB口操作的I/O指令为答案:⑴A7AAAA3⑴A7AAAA3A1000任意1001任意1010任意1011任意AA08255:Y0输出08253:Y1输出08259:Y2输出08251:Y3输出8255的端口地址为8255的端口地址为80H,82H,84H,86H8253的端口地址为90H,92H,94H,96H8259的端口地址为A0H,A2H,8251的端口地址为B0H,B2H,对PA口操彳^的I/O指令为OUT80H,AL对PB口操作的I/O指令为INAL,82H微机控制与接口技术作业4微机控制与接口技术作业4学号：得分：教师签名：第7章模拟量I/O接口技术.A/D和D/A转换器在微型计算机控制系统中有什么作用？答：在工业生产过程中，被测参数，如温度、流量、压力、液位和速度等，都是连续变化的量，称为模拟量。而微型计算机处理的数据，只能是数字量，所以数据在进入微型计算机之前，必须把模拟量转换成数字量，即A/D转换。由于大多数执行机构都只能接收模拟量，为了控制执行机构，经微型计算机处理后的数据，必须再转换成模拟量，即D/A转换。可见，A/D和D/A转换时微型计算机接收、处理、控制模拟量参数过程中不可缺少的环节。.根据转换原理，A/D转换器主要有哪几种类型？答：根据转换原理，A/D转换器主要有计数式A/D转换器、逐次逼近型A/D转换器和双积分型A/D转换器3..已知如图并给出下列程序，请在读图并理解程序后，回答下列问题：

(1)该程序功能为。(2)ADC0809的端口地址为。(3)0809控制线EOC的作用是程序如下：ADC:MOVDPTR,#7FFOHMOVR。，#0A0HMOVR2,#8MOVA,#0LOOP:MOVX@DPTR,AJBP3.3,$MOVXA,@DPTRMOVX@R0,A1NCDPTR1NCR0DJNZR2,LOOPAJMPADC答：(1)巡回采集8个通道的数据；(2)ADC0809口地址为7FF0H〜7FF7H(或7FF8〜7FFFH);(3)EOC为A/D转换结束信号，用来引起中断或查询，以便读取A/D的转换结果。4.DAC0832的作用是什么？分辨率是多少位？若其输出量程为0V〜5V,当CPU分别输出80H,40H,10H时，其对应的输出电压各为多少？答：DAC0832是8位带两级输入锁存器控制的数模转换器，其分辨率是8位。当输出量程为0V〜5V时，CPU分别输出80H,40H,10H时，其对应的输出电压计