计算机控制技术第二章习题答案整理及详解(2013.04.26修改版SK).doc
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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: 74LS244 数字量输入接口 1A1 1A2 1A3 1A4 1A5 1A6 1A7 1A8 1Y1 1Y2 1Y3 1Y4 1Y5 1Y6 1Y7 1Y8 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 1 PC总线 *IOR(*RD)_ 设片选端口地址为port MOV DX,port MOV DPTR,PORT MOVX A,@DPTR IN AL,DX 数字量输出接口 RESET D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 1 输出信号 PC总线 (*WR) MOV AL,DATA MOV A,DATA MOV DX,port MOV DPTR,PORT OUT DX,AL MOVX @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。 M P0.2 P0.1 P0.0 RD* WR* P0.7~P0.0 EA* ALE P3.2 地 址 锁 存 器 译 码 器 OE START ALE CLOCK EOC M + + IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 A B C F0H 答: D0 D7 ;;; 1 程序: ORG 0000H MOV R0,#30H ;数据区起始地址存在R0 MOV R6,#08H ;通道数送R6 MOV IE,#84H ;开中断 SETB IT1 ;外中断请求信号为下跳沿触发方式 MOV R1,#0F0H ;送端口地址到R1 NEXT:MOVX @R1,A ;启动A/D转换 LOOP:SJMP LOOP INC R0 INC R1 DJNZ R6,NEXT ;8路采样未接受,则转NEXT CLR EX1 ;8路采样结束,关中断 END 中断服务程序: ORG 0003H ;外中断1的入口地址 AJMP 1000H ;转中断服务程序入口地址 ORG 1000H MOVX A,@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 ORG 0000H MOV R1,#30H MOV R2,#0F0H A1: MOV DPTR, R2 MOVX @DPTR, A LOOP: JNB P3.2 , LOOP MOVX A, @DPTR MOV @R1,A INC R2 INC R1 CJNE R2, 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: MOV DX,1FF0H OUT DX,AL ;启动A/D转换 PUSH AX PUSH BX PUSH CX STI LOOP1:JMP LOOP1 CLI POP CX POP BX POP AX LEA DI, BUF ;置数据存储区指针 MOV CL, 4 SHR AX, 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: MOV DX,1FF2H ;读高8位数据 IN AL,DX MOV AH,AL MOV DX,1FF3H ;读低4位数据 IN AL,DX RET ORG 0000H MOV DPTR,#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 PUSH A PUSH B PUSH C ORG 0013H;外部中断1入口地址 LJMP PINT1 SETB IT1 SETB EX1 LOOP1: SJMP LOOP1 CLR POP C POP B POP A ;感觉很麻烦的样子 MOV A,@R1 ;低4位送A RR A RR A RR A RR A MOV R0 , A DEC R1 MOV A, @R1 ;高8位送A ANL A, 0FH ;屏蔽高4位 RL A RL A RL A RL A ORL A, R0 ;合并低8位 INC R1 MOV @R1 , A ;处理好后覆盖原低4位 DEC R1 MOV A , @R1 ANL A , 0F0H RR A RR A RR A RR A MOV @R1 , A END 中断服务程序: MOV R1 , #30H ;先设置个内存起始单元 MOVX A, @DPTR MOV @R1,A INC R1 INC DPTR ;读取AD574低4位要改变引脚A0的电平 MOVX A, @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- 10 mA,输出为0 -5 V ,R1=100Ω,R2=500Ω 输入4 -20 mA,输出为1 - 5 V,R1=100Ω,R2=250Ω 输出限流,保护运放 R1 R3 R2 R4 R5 C I V 输入阻抗低,输出阻抗低 V=G*R1*I + _ A 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 ~ 10 mA ,输出0 ~ 5 V:R1=200Ω,R3=100kΩ,R4=150kΩ 输入4 ~ 20 mA ,输出1 ~ 5 V: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。 100Ω 100KΩ ::: PA7 PA3 PA2 PA1 PA0 PB7 8255A PB0 PC6 PC5 PC4 PC3 PC2 PC1 PC0 ::: 12/8* VL STS DB11 BIPOFF DB10 DB9 DB8 PEFIN DB7 PEFOUT DB0 10VIN CE CS* R/C* AGND DGND A0 ::: +5V 100Ω ::: PA7 PA3 PA2 PA1 PA0 PB7 8255A PB0 PC6 PC5 PC4 PC3 PC2 PC1 PC0 ::: 12/8* VL STS DB11 BIPOFF DB10 DB9 DB8 PEFIN DB7 PEFOUT DB0 10VIN CE CS* R/C* AGND DGND A0 ::: +5V 100KΩ +12V -12V 4398 +15V -15V VDD VEE X INH X0 C B X7 A VSS ::: V7 V0 ::: 程序流程图如下: 8路模拟量数据采集程序如下: AD574A PROC NEAR CLD LEA DI,BUF MOV BL,00000000B; 令CE,CS, R/C, INH=0,初始化 MOV CX,8 ADC: MOV DX,2C2H ; C口地址 MOV AL,BL OUT DX,AL; 选择多路开关X0,STS=0, LF398采样 NOP NOP OR AL,01000000B; 令CE=1, 启动转换A/D OUT DX,AL; AND AL,10111111B; 令CE=0, 形成启动脉冲 OUT DX,AL; MOV DX,2C0H; A口地址 PULLING:IN AL,DX ; 测试STS,看转换是否结束 TEST AL,80H JNZ PULLING ;转换期间 STS=1,LF398保持 MOV AL,BL; OR AL,00010000B; 转换结束,令R/C=1,准备读 MOV DX,2C2H; OUT DX,AL OR AL,01000000B;令 CE, R/C=1,开始读 MOV DX,2C0H ; 读A口高4位 IN AL,DX AND AL,0FH MOV AH,AL ;高4位存在AH INC DX; 读B口低8位 IN AL,DX ;低8位存在AL STOSW; 数据存储 INC BL ; 更换通道 LOOP ADC MOV AL,00111000B; CE=0,CS, R/C, INH=1, 芯片复位 MOV DX,2C2H OUT DX,AL RET AD574A ENDP 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: DI0 … DI7 Rfb IOUT1 IOUT2 AGND *XFER *WR1 *WR2 VCC VREF DGND DAC0832 *CS D0 … D7 *CS 1 +5V V0 IOW ISA 总线 若DAC0832 CS的口地址为BASE,则7FH转换为模拟电压的接口程序为: DAOUT:MOV DX,BASE MOV AL,7FH OUT DX,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: MOV DX,7FF1H MOV AL,2F0H ;送高8位数据 OUT DX,AL MOV DX,7FF0H MOV AL,E0H ;送低4位数据 OUT DX,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: DAC0832 +5V -12V +12V + _ + 1 D0 D7 IOW* A15 A0 A1 A2 ;;; DI0 DI7 WR1* CS* WR2* XFER* ;;;... ;;; VDD VEE X X0 X7 INT* A B C ;;;; 输 出 总线 CD4051 IOUT1 IOUT2 AGND 8路模拟量输出程序: MOV BX,OFFSET data MOV CX,8 MOV DX,7FF8H 送DAC0832地址 L1:MOV AL,[BX] OUT DX,AL 启动D/A转换 XOR DX,8000H 置CD4051片选信号 OUT DX,AL 向第一通道输出转换值 CALL DELAY 延时 XOR DX,8000H 置DAC0832片选信号 INC DX INC BX LOOP L1 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。- 配套讲稿:
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