发布时间 : 星期三 文章第一版微型计算机控制技术潘新民版@hpu更新完毕开始阅读
6、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。
答：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-保持器，为什么？
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、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。
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D/A转换器在微型计算机控制系统中有什么作用？
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。
10、A/D转换器转换原理有几种？它们各有什么特点和用途？
答：①并联比较型：电路规模庞大，转换速度最快，用在超高速的 A/D 转换器中；②主次渐进型：电路较小，速度不及并联比较型快，但较其他类型电路的转换速度快的多，用于集成 A/D 转换器中；③双积分型：电路结构简单，性能稳定可靠，抗干扰能力强，转换速度很低，用在低速系统；④V-F 变换型：调频信号具有很强的抗干扰能力，低速，用于遥测、遥控系统中。
11、说明逐次逼近型A/D转换器的转换原理。
答：从高位到低位逐位试探比较，好像用天平称物体，从重到轻逐级增减砝码进行试探。逐次逼近法转换过程是：初始化时将逐次逼近寄存器各位清零；转换开始时，先将逐次逼近寄存器最高位置 1，送入D/A 转换器，经D/A 转换后生成的模拟量送入比较器，称为Vo，与送入比较器的待转换的模拟量 Vi 进行比较，若 Vo 12、为什么高于8位的D/A转换器与8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DAC0832的双缓冲工作在接口上有什么不同？ 答：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。主要区别：AD667 的第一级由 3 个 4 位寄存器组成。 13、串行A/D转换器有什么特点？ 答：转换性能优良、功耗低、精度高、可靠性好、接口简便、实用价值高。 第三章 人机交互接口技术 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？ 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、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：①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。②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、试说明非编码键盘扫描原理及键值计算方法。 答：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：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、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：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、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：为了节省按键的数量，所以采用复用键。可以采用设置上下档开关的措施来构成复用键。 6、什么叫重键？计算机如何处理重键？ 答：一次按键产生多次击键的效果，这叫做重键。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、LED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？ 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、多位LED显示器显示方法有几种？各有什么特点？ 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。静态显示占用机时少，显示可靠，但是使用元件多，线路复杂。 9、硬件译码和软件译码两种译码方法各有什么优缺点？ 答：软件译码优点是电路简单，但显示速度有所下降。硬件译码既能节省计算机的时间，而且程序设计简单。 10、LCD显示与LED显示原理有什么不同？这两种显示方法各有什么优缺点？ 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LCD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。 11、在LED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：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。 12、薄膜式开关有哪些优点？如何与单片机进行接口？ 答：色彩亮丽赏心悦目；文字说明一目了然；形意图案更加使用方便；键体美观清秀；透明视窗画龙点睛。 13、大屏幕LED显示设计方法有几种？分别说明它们的设计方法。 答：①串行显示方式；②并行显示方式；③专用器件方式。 14、遥控键盘有什么优点？ 答：通信可靠性高、对环境影响小，隐蔽性强，保密性好，能在特殊场合适用。 15、遥控键盘的分类有几种？简要说明各自的设计方法。 答：红外遥控，无线电遥控；红外（无线电）遥控键盘主要包括发射电路，接收电路，键盘。 第四章 常用控制程序的设计 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。 答：①声音：如电铃、电笛发出，蜂鸣器，集成电子音乐芯片；②光：发光二极管或闪烁的白炽灯等；语音报警，语音芯片；③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）。 2、说明硬件报警与软件报警的实现方法，并比较其优缺点。 答：硬件报警：报警要求不通过程序比较得到，而是直接由传感器产生，并利用开关量信号，通过中断的方法开始现对参数或位置的监测。某些根据开关量状态进行报警的系统，为了使系统简化，采用硬件申请中断的方法，直接将报警模型送到报警口中。这种报警方法的前提 条件是被测参数与给定值的比较是在传感器中进行的。软件报警：把被测参数经传感器，变送器、模／数转换器，送到微型机后，再与规定的上、下限值进行比较，根据比较的结果进行报警或处理，整个过程都由软件实现。这种报警程序又可分简单上、下限报警程序，以及上、下限报警处理程序。硬优：不需要对参数反复采样、比较，也无需专门确定报警模型，采用中断的工作方式，既节省了 CPU 计算的时间，又不失时机实现超限报警。硬缺：传感器需要进行数据比较。软优：无需硬件申请中断，操作简单。软缺：占用 CPU 中断时间。 3、光电隔离器有什么作用？ 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、隔离和开关的作用。 4、试说明固态继电器与继电器控制有什么区别？ 答：在继电器控制中，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、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？ 答：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：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：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、说明PWM调速系统的工作原理。 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、什么是远程报警？远程报警的关键技术是什么？ 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。 第五章 总线接口技术 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？ 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。 ①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。②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、串行通信传送方式有几种？它们各有什么特点？ 答：串行通信传送方式有同步通信和异步通信。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、波特率是什么单位？它的意义如何？ 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