《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》習(xí)題參考答案完整版資料.doc

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《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》 （機(jī)械工業(yè)出版社 范立南、李雪飛） 習(xí)題參考答案 第1章 3．簡(jiǎn)答題 (1) 將閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的模擬控制器和和比較環(huán)節(jié)用計(jì)算機(jī)來(lái)代替，再加上A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器等器件，就構(gòu)成了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，其基本框圖如圖所示。 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)（通常稱為工業(yè)控制機(jī)）和生產(chǎn)過(guò)程兩大部分組成。工業(yè)控制機(jī)是指按生產(chǎn)過(guò)程控制的特點(diǎn)和要求而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，它包括硬件和軟件兩部分。生產(chǎn)過(guò)程包括被控對(duì)象、測(cè)量變送、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電氣開(kāi)關(guān)等裝置。 (2) 操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)：其優(yōu)點(diǎn)是控制過(guò)程簡(jiǎn)單，且安全可靠。適用于控制規(guī)律不是很清楚的系統(tǒng)，或用于試驗(yàn)新的數(shù)學(xué)模型和調(diào)試新的控制程序等。其缺點(diǎn)是它是開(kāi)環(huán)控制結(jié)構(gòu)，需要人工操作，速度不能太快，控制的回路也不能太多，不能充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的作用。 直接數(shù)字控制系統(tǒng)：設(shè)計(jì)靈活方便，經(jīng)濟(jì)可靠。能有效地實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制，如串級(jí)控制、自適應(yīng)控制等。 監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)：它不僅可以進(jìn)行給定值的控制，還可以進(jìn)行順序控制、最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制等。其中SCC+模擬調(diào)節(jié)器的控制系統(tǒng)，特別適合老企業(yè)的技術(shù)改造，既用上了原有的模擬調(diào)節(jié)器，又可以實(shí)現(xiàn)最佳給定值控制。SCC+DDC的控制系統(tǒng)，更接近于生產(chǎn)實(shí)際，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，使用靈活，但是其缺點(diǎn)是數(shù)學(xué)模型的建立比較困難。 集散控制系統(tǒng)：又稱分布式控制系統(tǒng)，具有通用性強(qiáng)、系統(tǒng)組態(tài)靈活，控制功能完善、數(shù)據(jù)處理方便，顯示操作集中，調(diào)試方便，運(yùn)行安全可靠，提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平和管理水平，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是系統(tǒng)比較復(fù)雜。 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)：既能完成直接面向過(guò)程的控制和優(yōu)化任務(wù)，還能完成整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的綜合管理、指揮調(diào)度和經(jīng)營(yíng)管理的任務(wù)。但是計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)所要解決的不僅是局部最優(yōu)問(wèn)題，而是一個(gè)工廠、一個(gè)企業(yè)乃至一個(gè)區(qū)域的總目標(biāo)或總?cè)蝿?wù)的全局多目標(biāo)最優(yōu)，即企業(yè)綜合自動(dòng)化問(wèn)題。 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)：成本低、可靠性高，而且在同一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)下可以實(shí)現(xiàn)真正的開(kāi)放式互聯(lián)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 嵌入式控制系統(tǒng)：嵌入式控制系統(tǒng)是面向特定應(yīng)用而設(shè)計(jì)的、對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等進(jìn)行嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，具有軟件代碼小，高度自動(dòng)化，響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，制作成本高，但系統(tǒng)開(kāi)發(fā)投入低，應(yīng)用靈活。 (3) 操作臺(tái)是一個(gè)實(shí)時(shí)的人機(jī)對(duì)話的聯(lián)系紐帶。通過(guò)它人們可以向計(jì)算機(jī)輸入程序，修改內(nèi)存的數(shù)據(jù)，顯示被測(cè)參數(shù)以及發(fā)出各種操作命令等。它主要包括以下4個(gè)部分：作用開(kāi)關(guān)、一組功能鍵、屏幕或顯示器、一組數(shù)字鍵。 (4) 可靠性高和可維修性好、控制的實(shí)時(shí)性好、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、輸入和輸出通道配套好、系統(tǒng)的擴(kuò)充性好、控制軟件包功能強(qiáng)、系統(tǒng)通信功能強(qiáng) (5) 具有實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化、開(kāi)放性、智能化、互操作性、風(fēng)險(xiǎn)分散性、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 (6) 嵌入式控制系統(tǒng)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)： ①嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)以及電子技術(shù)與各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合的產(chǎn)物。 ②嵌入式系統(tǒng)通常是面向用戶、面向產(chǎn)品、面向特定應(yīng)用的。 ③嵌入式系統(tǒng)和具體應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合在一起，其升級(jí)換代也是和具體產(chǎn)品同步進(jìn)行的。 ④為了提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性，嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲(chǔ)器芯片或單片機(jī)中，而不是存貯于磁盤(pán)等載體中。 ⑤嵌入式系統(tǒng)本身并不具備在其上進(jìn)行進(jìn)一步開(kāi)發(fā)的能力。在設(shè)計(jì)完成以后，用戶如果需要修改其中的程序功能，也必須借助于一套開(kāi)發(fā)工具和環(huán)境。 ⑥要求嵌入式系統(tǒng)所支持的開(kāi)發(fā)工具易學(xué)、易用、可靠、高效。 第2章 3．簡(jiǎn)答題 (1) 在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，常用的信號(hào)有3種類型，即模擬信號(hào)、離散模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。 (2) 如果連續(xù)信號(hào)具有有限頻譜，其最高頻率為，則對(duì)進(jìn)行周期采樣且采樣角頻率時(shí)，連續(xù)信號(hào)可以由采樣信號(hào)惟一確定，亦即可以從不失真地恢復(fù)。 (3) 不是。如果輸入信號(hào)變化很慢（如溫度信號(hào)）或者A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間較快，使得在A/D轉(zhuǎn)換期間輸入信號(hào)變化很小，在允許的A/D轉(zhuǎn)換精度內(nèi)，不必再選用采樣/保持器。 (4) 信號(hào)調(diào)理電路是把傳感器輸出的信號(hào)或變送器輸出的信號(hào)中，較小的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)模擬量輸入通道中的放大器放大后，變換成標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)（如0~5V，1~5V，0~10V，-5~+5V等），再經(jīng)濾波后才能送入A/D轉(zhuǎn)換器。而對(duì)于電流信號(hào)應(yīng)該通過(guò)I/V（電流/電壓）變換電路，將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)，再經(jīng)濾波后送入A/D轉(zhuǎn)換器。 當(dāng)有多個(gè)輸入信號(hào)需要檢測(cè)時(shí)，利用多路開(kāi)關(guān)可將各個(gè)輸入信號(hào)依次地或隨機(jī)地連接到公用放大器或A／D轉(zhuǎn)換器上，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)輸入通道的分時(shí)控制。多路開(kāi)關(guān)是用來(lái)切換模擬電壓信號(hào)的關(guān)鍵元件。 前置放大器的任務(wù)是將模擬小信號(hào)放大到A/D轉(zhuǎn)換器的量程范圍內(nèi)（如0~5V）。 A/D轉(zhuǎn)換器需要一定的時(shí)間才能完成一次A/D轉(zhuǎn)換，因此在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間內(nèi)，希望輸入信號(hào)不再變化，以免造成轉(zhuǎn)換誤差。這樣，就需要在A/D轉(zhuǎn)換器之前加入采樣/保持器S/H。 A/D轉(zhuǎn)換器的作用就是把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，以便于計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。 (5) 模擬量輸入通道，數(shù)字量輸入通道，模擬量輸出通道，數(shù)字量輸出通道。 (6) 當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，A／D轉(zhuǎn)換器芯片內(nèi)部的轉(zhuǎn)換結(jié)束觸發(fā)器置位，并輸出轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志電平，以通知主機(jī)讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量。 根據(jù)該信號(hào)在I/O控制中的連接方式，A／D轉(zhuǎn)換器有查詢、延時(shí)和中斷控制方式。 采用查詢方式時(shí)，轉(zhuǎn)換結(jié)束引腳通常連接到數(shù)據(jù)線或I/O口線上。這種方法程序設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，且可靠性高，但實(shí)時(shí)性差。但由于大多數(shù)控制系統(tǒng)對(duì)于這點(diǎn)時(shí)間都是允許的，所以，這種方法用得最多。 采用延時(shí)方式時(shí)，轉(zhuǎn)換結(jié)束引腳懸空。在這種方式中，為了確保轉(zhuǎn)換完成，必須把時(shí)間適當(dāng)延長(zhǎng)，因此，其速度比查詢方式還慢，故應(yīng)用較少。 采用中斷方式時(shí)，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)通常與計(jì)算機(jī)的外部中斷引腳連接（如80C51的或）。在中斷方式中，CPU與A/D轉(zhuǎn)換器是并行工作的，因此，其工作效率高。在多回路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中一般采用中斷方式。 (7) 數(shù)字量輸入通道中常用的信號(hào)調(diào)理電路有：在小功率輸入調(diào)理電路如采用RC濾波電路消除開(kāi)關(guān)抖動(dòng)的方法。采用RS觸發(fā)器消除開(kāi)關(guān)兩次反跳的方法。大功率調(diào)理電路如高壓與低壓之間，用光電耦合器進(jìn)行隔離。交流輸入信號(hào)檢測(cè)電路如電感、壓敏電阻和光耦合器配合使用的電路。 (8) 在數(shù)字量輸出通道中的驅(qū)動(dòng)電路，對(duì)于低電壓情況下開(kāi)關(guān)量控制輸出，可采用晶體管、OC門(mén)或運(yùn)放等方式輸出。在驅(qū)動(dòng)大型設(shè)備時(shí)，往往利用繼電器作為控制系統(tǒng)輸出到輸出驅(qū)動(dòng)級(jí)之間的第一級(jí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過(guò)第一級(jí)繼電器輸出，可以完成從低壓直流到高壓交流的過(guò)渡。固態(tài)繼電器是計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中作為輸出通道的控制元件的新型的電子繼電器。 4．設(shè)計(jì)題 （1）產(chǎn)生三角波的程序 MOV A，#00H DA1： MOV DPTR，#0DFFFH MOVX @DPTR，A DA2： INC A JNZ DA1 DEC A DA3： DEC A MOV DPTR，#0DFFFH MOVX @DPTR，A JNZ DA3 AJMP DA2 產(chǎn)生梯形波 DA0： MOV A，#00H DA1： MOV DPTR，#FF7CH MOVX @DPTR，A INC A JNZ DA1 DEC A ACALL DL6ms DA2： MOV DPTR，#FF7CH MOVX @DPTR，A DEC A JNZ DA2 MOV DPTR，#FF7CH MOVX @DPTR，A ACALL DL6ms AJMP DA0 DL6ms：MOV R1，#0CH DL1 MOV R2，#0FFH DL2 DJNZ R2，DL2 DJNZ R1，DL1 RET (2) 1) 采用直通工作方式 2）單極性輸出方式 3） MOV DPTR，#0FF7FH MOV A，#80H MOVX @DPTR，A DA0： MOV A，#0FFH DA1： MOV DPTR，#0FF7CH MOVX @DPTR，A DEC A JNZ DA1 MOVX @DPTR，A AJMP DA0 (3) 計(jì)算如下： △U=10/256=0.039V/步 下限對(duì)應(yīng)的數(shù)值：1.5V/ △U=38.4步 ，取38步 上限對(duì)應(yīng)的數(shù)值：8.5V/ △U=217.9步，取218步 程序清單如下： MOV DPTR，#0FF7FH MOV A，#80H MOVX @DPTR，A DA0： MOV R0，#26H ；(38)D=(26) H MOV DPTR，#0FF7CH MOV A，R0 MOVX @DPTR，A DA1： INC R0 MOV DPTR，#0FF7CH MOV A，R0 MOVX @DPTR，A CJNE R0，#0DAH，DA1 ；(218) D=(0DA) H AJMP DA0 RET (4) 1) 控制口地址為FF7FH，C口地址為FF7EH，B口地址為FF7DH，A口地址為FF7CH 2) 采用查詢方式 3) MOV DPTR，#0FF7FH ；8255A初始化 MOV A，#83H MOVX @DPTR，A MOV R0，#60H AD0： MOV DPTR，#0FF7EH ；選擇IN0，且啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 MOV A，#80H MOVX @DPTR，A AD1： MOVX A，@DPTR ；從C口讀取數(shù)據(jù) ANL A，#04H ；屏蔽PC7~3，PC1~0位 JNZ AD1 ；A=0說(shuō)明PC2=0，開(kāi)始轉(zhuǎn)換 AD2： MOVX A，@DPTR ；A=1，再讀C口數(shù)據(jù) ANL A，#04H JZ AD2 ；若A=1表示轉(zhuǎn)換結(jié)束 MOV DPTR，#0FF7DH ；讀A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果 MOVX A，@DPTR MOV @R0，A RET 4) 0~5V 5) CBA=111 (5) 將ADC0809的EOC引腳通過(guò)反相器連接到80C51的，并設(shè)置為邊沿觸發(fā) ORG 0000H LJMP INTADC ORG 0003H LJMP ADINT0 ORG 0300H INTADC： MOV DPTR，#0FF7FH ；8255A初始化 MOV A，#83H MOVX @DPTR，A MOV R0，#60H ;設(shè)置存儲(chǔ)單元 SETB IT0 ；選擇為邊沿觸發(fā)方式 SETB EA ；開(kāi)中斷 SETB EX0 ； AD0： MOV DPTR，#0FF7EH ；選擇IN0，且啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 MOV A，#80H MOVX @DPTR，A … ADINT0： … MOV DPTR，#0FF7DH ；讀A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果 MOVX A，@DPTR MOV @R0，A MOV DPTR，#0FF7EH ；再次選擇IN0，且啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 MOV A，#80H MOVX @DPTR，A RETI (6) MOV P1,#0FFH ；P1為準(zhǔn)輸入口 LOOP： MOV A,P1 ；讀入開(kāi)關(guān)狀態(tài) MOV DPTR , #7FFFH ；輸出燈亮的模型 MOVX @DPTR , A 第3章 3．簡(jiǎn)答題 (1) 常用的數(shù)字濾波方法有程序判斷濾波、算術(shù)平均值濾波、加權(quán)平均值濾波、中值濾波、去極值平均濾波、滑動(dòng)平均濾波、低通數(shù)字濾波。 程序判斷濾波適合于對(duì)隨機(jī)干擾進(jìn)行濾波，算術(shù)平均值濾波、加權(quán)平均值濾波、去極值平均濾波、滑動(dòng)平均濾波主要適合于對(duì)壓力、流量等周期脈動(dòng)的干擾進(jìn)行濾波，中值濾波對(duì)應(yīng)去掉由于偶然因素引起的波動(dòng)或采樣器不穩(wěn)當(dāng)而造成的誤差所引起的脈動(dòng)干擾比較有效，低通數(shù)字濾波適用于對(duì)高頻和低頻的干擾信號(hào)進(jìn)行濾波。 (2) 在程序判斷濾波方法中，通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到，必要時(shí)，可由實(shí)驗(yàn)得出。其值不是越大越好。 (3) 傳感器或變送器檢測(cè)的參數(shù)都需要換成A/D轉(zhuǎn)換器所能接收的0～5V統(tǒng)一電壓信號(hào)，又由A／D轉(zhuǎn)換成00～FFH（8位）的數(shù)字量。為進(jìn)一步顯示、記錄、打印以及報(bào)警等，必須把這些數(shù)字量轉(zhuǎn)換成不同的單位，以便操作人員對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視和管理，必須進(jìn)行標(biāo)度變換。 (4) 報(bào)警程序的設(shè)計(jì)方法主要有兩種。一種是軟件報(bào)警。這種方法的基本作法是把被測(cè)參數(shù)如溫度、壓力、流量、速度、成分等參數(shù)，經(jīng)傳感器、變送器、A／D轉(zhuǎn)換送入計(jì)算機(jī)后，再與規(guī)定的上、下限值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果進(jìn)行報(bào)警或處理，整個(gè)過(guò)程都由軟件實(shí)現(xiàn)。另一種是直接報(bào)警?；咀鞣ㄊ潜粶y(cè)參數(shù)與給定值的比較在傳感器中進(jìn)行，如果被測(cè)參數(shù)超過(guò)給定值，就會(huì)通過(guò)硬件向CPU提出中斷請(qǐng)求，CPU響應(yīng)中斷后，會(huì)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。 (5) 鍵盤(pán)實(shí)際上是一組按鍵開(kāi)關(guān)的集合，其中一個(gè)按鍵就是一個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入裝置。由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)在閉合或斷開(kāi)時(shí)不會(huì)馬上穩(wěn)定下來(lái)，會(huì)有瞬間的抖動(dòng)，抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短由按鍵的機(jī)械特性決定，一般為5~10ms。為了能使鍵盤(pán)給系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和命令，必須設(shè)法消除抖動(dòng)。 消除按鍵抖動(dòng)的措施有兩種：硬件方法和軟件方法。硬件方法可以采用RC濾波消抖電路或RS雙穩(wěn)態(tài)消抖電路。軟件方法是在第一次檢測(cè)到有按鍵閉合時(shí)，首先執(zhí)行一段延時(shí)10ms的子程序，然后再確認(rèn)該按鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，如果保持閉合狀態(tài)電平則確認(rèn)為真正有按鍵按下，從而消除了抖動(dòng)的影響。 (6) LED顯示器有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種顯示方式。 所謂靜態(tài)顯示方式，是由單片機(jī)一次輸出顯示后，就能保持該顯示結(jié)果，直到下次送新的顯示字型碼為止。LED工作于靜態(tài)顯示方式時(shí)，各位的共陰極（或共陽(yáng)極）連接在一起并接地（或接+5V）；每位的段選線分別與一個(gè)8位的鎖存輸出相連。靜態(tài)顯示方式中，由于顯示器中的各位相互獨(dú)立，故在同一時(shí)間里，每一位顯示的字符可以各不相同。這種顯示方式的優(yōu)點(diǎn)是顯示器的亮度都較高，占用機(jī)時(shí)少，顯示可靠，編程容易，管理也簡(jiǎn)單，因而在工業(yè)過(guò)程控制中得到了廣泛的應(yīng)用。這種顯示方式的缺點(diǎn)是使用元件多，且線路比較復(fù)雜，因而成本比較高。 所謂動(dòng)態(tài)顯示，就是單片機(jī)定時(shí)地對(duì)顯示器件掃描，在這種方法中，顯示器件分時(shí)工作，每次只能有一個(gè)器件顯示，而其他各位熄滅，但由于人眼有視覺(jué)暫留現(xiàn)象，只要每位顯示間隔足夠短，則可造成多位同時(shí)亮的假象，達(dá)到顯示的目的。 動(dòng)態(tài)顯示方式的優(yōu)點(diǎn)是使用硬件少，因而價(jià)格低。但它占用機(jī)時(shí)長(zhǎng)，只要單片機(jī)不執(zhí)行顯示程序，就立刻停止顯示。由此可見(jiàn)，這種顯示方式將使計(jì)算機(jī)的開(kāi)銷增大。故在以工程控制為主的控制系統(tǒng)中應(yīng)用較少。 (7) LED數(shù)碼顯示器是由發(fā)光二極管組成的，根據(jù)其內(nèi)部發(fā)光二極管的連接方法不同，分為共陽(yáng)極和共陰極兩種。共陰極LED數(shù)碼顯示器的發(fā)光二極管的陰極連接在一起，通常此公共陰極接地，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。同樣，共陽(yáng)極LED數(shù)碼顯示器的發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接在一起，通常此公共陽(yáng)極接正電壓。當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陰極接低電平時(shí)，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。 LCD是一種借助外界光線照射液晶材料而實(shí)現(xiàn)顯示的被動(dòng)顯示器件。液晶顯示器是在平整度很好的玻璃面上噴上二氧化錫透明導(dǎo)電層形成電極，在上、下導(dǎo)電層之間注入液晶材料密封而成的。若在液晶屏正面電極的某點(diǎn)和背電極間加上適當(dāng)大小的電壓，則該點(diǎn)所夾持的液晶便產(chǎn)生“散射效應(yīng)”，并顯示出點(diǎn)陣。根據(jù)需要，可將電極做成各種文字、數(shù)字或點(diǎn)陣，就可以獲得所需的各種顯示。 LCD顯示器不能采用直流驅(qū)動(dòng)，否則，會(huì)使液晶產(chǎn)生電解和電極老化，從而大大降低液晶顯示器的使用壽命。 4．設(shè)計(jì)題 (1) 解：電路原理圖如下圖所示： 程序清單如下： MOV DPTR，#7FFFH ；8255A初始化，方式0 MOV A，#98H ；PC3~PC0輸出方式，PC7~PC4輸入方式 MOVX @DPTR，A KEY1： ACALL KS1 JNZ LK1 NI： ACALL DL6ms ；調(diào)用延時(shí)子程序，延時(shí)6ms AJMP KEY1 LK1： ACALL DL6ms ；延時(shí)12ms ACALL DL6ms ACALL KS1 JNZ LK2 ACALL DL6ms AJMP KEY1 LK2： MOV R2，#FEH ；掃描模式→R2（按列逐列掃描） MOV R4，#00H ；R4為列計(jì)數(shù)器 LK4： MOV DPTR，#7FFEH ；掃描模式→8255A的PC口 MOV A，R2 MOVX @DPTR，A MOVX A，@DPTR ；讀8255A的PC口 JB ACC.7，LONE ；轉(zhuǎn)判1行，ACC.7=1，說(shuō)明0行無(wú)鍵閉合 MOV A，#00H ；0行有鍵閉合，首鍵號(hào)0→A AJMP LKP LONE： JB ACC.6，LTWO ；轉(zhuǎn)判2行 MOV A，#04H ；1行有鍵閉合，首鍵號(hào)4→A AJMP LKP LTWO： JB ACC.5，LTHR ；轉(zhuǎn)判3行 MOV A，#08H ；2行有鍵閉合，首鍵號(hào)8→A AJMP LKP LTHR： JB ACC.4，NEXT ；轉(zhuǎn)判下一列， MOV A，#0CH ；3行有鍵閉合，首鍵號(hào)12→A LKP： ADD A，R4 ；求鍵號(hào)=列號(hào)+行首鍵號(hào) PUSH ACC ；鍵號(hào)進(jìn)棧保護(hù) LK3： ACALL DL6ms ；判斷鍵釋放否 ACALL KS1 JNZ LK3 ；A=0，說(shuō)明鍵釋放 POP ACC ；鍵號(hào)→A CJNE A，#09H，COM ； AJMP DIGPRO ；等于9，轉(zhuǎn)數(shù)字鍵處理 COM： JNC FUNPRO ；大于9，轉(zhuǎn)功能鍵處理 AJMP DIGPRO ；小于9，轉(zhuǎn)數(shù)字鍵處理 RET NEXT： INC R4 ；列計(jì)數(shù)器加1 MOV A，R2 ；判斷是否掃描到最后一列 JNB ACC.3，KND ；若ACC.3=0，說(shuō)明已經(jīng)到最后一列 RL A ；掃描模式左移一位，準(zhǔn)備掃描下一列 MOV R2，A AJMP LK4 KND： AJMP KEY1 KS1： MOV DPTR，##7FFEH ；全“0” →掃描口PC口 MOV A，#00H MOVX @DPTR，A MOVX A，@DPTR ；讀PC7~PC4狀態(tài) CPL A ANL A，#0F0H RET DL6ms：MOV R5，#0CH DL1： MOV R6，#0FFH DL2： DJNZ R6，DL2 DJNZ R5，DL1 RET (2) ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP LK1 ORG 0300H MAIN: MOV DPTR，#7FFFH ；8255A初始化，方式0 MOV A，#98H ；PC3~PC0輸出方式，PC7~PC4輸入方式 MOVX @DPTR，A … LK1： ACALL DL6ms ；延時(shí)12ms ACALL DL6ms ACALL KS1 JNZ LK2 AJMP KND LK2： MOV R2，#FEH ；掃描模式→R2（按列逐列掃描） MOV R4，#00H ；R4為列計(jì)數(shù)器 LK4： MOV DPTR，#7FFEH ；掃描模式→8255A的PC口 MOV A，R2 MOVX @DPTR，A MOVX A，@DPTR ；讀8255A的PC口 JB ACC.7，LONE ；轉(zhuǎn)判1行，ACC.7=1，說(shuō)明0行無(wú)鍵閉合 MOV A，#00H ；0行有鍵閉合，首鍵號(hào)0→A AJMP LKP LONE： JB ACC.6，LTWO ；轉(zhuǎn)判2行 MOV A，#04H ；1行有鍵閉合，首鍵號(hào)4→A AJMP LKP LTWO： JB ACC.5，LTHR ；轉(zhuǎn)判3行 MOV A，#08H ；2行有鍵閉合，首鍵號(hào)8→A AJMP LKP LTHR： JB ACC.4，NEXT ；轉(zhuǎn)判下一列， MOV A，#0CH ；3行有鍵閉合，首鍵號(hào)12→A LKP： ADD A，R4 ；求鍵號(hào)=列號(hào)+行首鍵號(hào) PUSH ACC ；鍵號(hào)進(jìn)棧保護(hù) LK3： ACALL DL6ms ；判斷鍵釋放否 ACALL KS1 JNZ LK3 ；A=0，說(shuō)明鍵釋放 POP ACC ；鍵號(hào)→A CJNE A，#09H，COM ； AJMP DIGPRO ；等于9，轉(zhuǎn)數(shù)字鍵處理 COM： JNC FUNPRO ；大于9，轉(zhuǎn)功能鍵處理 AJMP DIGPRO ；小于9，轉(zhuǎn)數(shù)字鍵處理 RET NEXT： INC R4 ；列計(jì)數(shù)器加1 MOV A，R2 ；判斷是否掃描到最后一列 JNB ACC.3，KND ；若ACC.3=0，說(shuō)明已經(jīng)到最后一列 RL A ；掃描模式左移一位，準(zhǔn)備掃描下一列 MOV R2，A AJMP LK4 KND： RETI KS1： MOV DPTR，##7FFEH ；全“0” →掃描口PC口 MOV A，#00H MOVX @DPTR，A MOVX A，@DPTR ；讀PC7~PC4狀態(tài) CPL A ANL A，#0F0H RET DL6ms：MOV R5，#0CH DL1： MOV R6，#0FFH DL2： DJNZ R6，DL2 DJNZ R5，DL1 RET (3) 設(shè)計(jì)思路： 設(shè)置一個(gè)標(biāo)志模型單元，比如20H單元，令20H.3、20H.2、20H.1和20H.0分別為四位數(shù)據(jù)的標(biāo)志位，如果該位為0，且不顯示，則對(duì)應(yīng)的標(biāo)志位置1，在取數(shù)據(jù)前將該單元清0。從高位即(DATA+3)單元開(kāi)始取數(shù)據(jù)。在取一位數(shù)據(jù)時(shí)，先判斷是否為0，若不為0則顯示，并取下一位數(shù)據(jù)；若為0，判讀其是否是最低位，若為最低位則顯示，否則檢查其高位的標(biāo)志位是否為1，如果為1，說(shuō)明其高位為0，那么本位也不顯示，并將其標(biāo)志位置1，然后取下一位數(shù)據(jù)。 (4) 利用公式 其中，，，代入上式得 在編程時(shí)，可以調(diào)用浮點(diǎn)數(shù)乘法和加法子程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。 (5) 設(shè)正常參數(shù)存放在30H單元，采樣值存放在SAMP單元。 ORG 8000H ALARM: MOV DPTR, #SAMP ；采樣值存放地址→DPTR MOVX A, @DPTR ；取采樣值 ALARM0: CJNE A,30H, AA ；不相等，則聲光報(bào)警 MOV A,02H ;相等，則綠燈亮 MOV P1,A RET AA: MOV A,#81H MOV P1,A RET 5．計(jì)算題 (1) 思路：梯度爐溫度變化與溫度變送器輸出呈線性關(guān)系，故可以線性參數(shù)標(biāo)度變換。但由于0℃對(duì)應(yīng)的不是00H，所以應(yīng)選擇，即0℃(1V)所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量。 1V電壓所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量為，其變?yōu)槭M(jìn)制數(shù)為33H，所以 ℃ (2) ，，，， ℃ 第5章 2．簡(jiǎn)答題 (1) 比例控制能提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，迅速反應(yīng)誤差，從而減小誤差，但比例控制不能消除穩(wěn)態(tài)誤差，的加大，會(huì)引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定；積分控制的作用是消除穩(wěn)態(tài)誤差，因?yàn)橹灰到y(tǒng)存在誤差，積分作用就不斷地積累，輸出控制量以消除誤差，直到偏差為零，積分作用才停止，但積分作用太強(qiáng)會(huì)使系統(tǒng)超調(diào)量加大，甚至使系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩；微分控制與偏差的變化率有關(guān)，它可以減小超調(diào)量，克服振蕩，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高，同時(shí)加快系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，減小調(diào)整時(shí)間，從而改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。 (2) 被控對(duì)象的特性、擾動(dòng)信號(hào)周期、控制的回路數(shù)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的響應(yīng)速度、控制算法的類型、給定值的變化頻率、A/D、D/A轉(zhuǎn)換器的性能。 (3) 從香農(nóng)采樣定理可知，只有當(dāng)采樣頻率時(shí)，才能使采樣信號(hào)不失真地復(fù)現(xiàn)原來(lái)的信號(hào)。從理論上講，采樣頻率越高，失真越小。但從控制器本身而言，大都依靠偏差信號(hào)E（k）進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算。當(dāng)采樣周期T太小時(shí)，偏差信號(hào)E（k）也會(huì)過(guò)小，此時(shí)計(jì)算機(jī)將會(huì)失去調(diào)節(jié)作用。采樣周期T過(guò)長(zhǎng)又會(huì)引起誤差。因此，選擇采樣周期T時(shí)，必須綜合考慮。 (4) 普通PID算法是在整個(gè)控制期間，比例、積分和微分系數(shù)為恒定不變的；積分分離PID算法是設(shè)置一個(gè)積分分離閾值β，當(dāng)時(shí)，采用PID控制，以便于消除靜差，提高控制精度；當(dāng)時(shí)，采用PD控制，以使超調(diào)量大幅度降低；變速積分PID是設(shè)法改變積分項(xiàng)的累加速度，使其與偏差的大小相對(duì)應(yīng)。偏差越大，積分速度越慢；反之，偏差越小時(shí)，積分速度越快。 (5) 略 3．計(jì)算題 (1) 解： 由 解得：，， 又因?yàn)門(mén)=0.2s，所以 所以位置型PID算法輸出表達(dá)式為： 增量型PID算法輸出表達(dá)式為： (2) ，， ， 第7章 3．簡(jiǎn)答題 (1) 常用的硬件抗干擾措施有光電隔離、繼電器隔離、變壓器隔離、采用雙絞線作信號(hào)線、屏蔽RAM數(shù)據(jù)掉電保護(hù)等。 (2) 常用的軟件抗干擾措施有指令冗余技術(shù)，軟件陷阱技術(shù)，辨別上電方式，系統(tǒng)的復(fù)位處理，Watchdog技術(shù)等。 (3) 光電耦合器是由發(fā)光二極管和光敏三極管封裝在一個(gè)管殼內(nèi)，以光為媒介傳輸信號(hào)的器件，其輸入和輸出在電氣上是隔離的，所以抗干擾能力很強(qiáng)。 不能共用電源，保證計(jì)算機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)僅有光的聯(lián)系，切斷干擾通路，也避免形成地環(huán)流。 (4) 所謂軟件陷阱，就是當(dāng)PC失控，造成程序“亂飛”而進(jìn)入非程序區(qū)時(shí)，在非程序區(qū)設(shè)置一些攔截程序，將失控的程序引至復(fù)位入口地址0000H或處理錯(cuò)誤程序的入口地址ERR，在此處將程序轉(zhuǎn)向?qū)ｉT(mén)對(duì)程序出錯(cuò)進(jìn)行處理的程序，使程序納入正軌。 軟件陷阱一般在未使用的中斷向量區(qū)、未使用的EPROM空間、表格、運(yùn)行程序區(qū)，另外在進(jìn)行RAM的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)之前，測(cè)試RAM讀寫(xiě)通道的暢通性，可以通過(guò)編寫(xiě)陷阱實(shí)現(xiàn)。 (5) 所謂指令冗余技術(shù)是指在程序的關(guān)鍵地方人為地加入一些單字節(jié)指令NOP，或?qū)⒂行巫止?jié)指令重寫(xiě)，當(dāng)程序“跑飛”到某條單字節(jié)指令上，就不會(huì)發(fā)生將操作數(shù)當(dāng)作指令來(lái)執(zhí)行的錯(cuò)誤，使程序迅速納入正軌。常用的指令冗余技術(shù)有兩種：NOP指令的使用和重要指令冗余。 4．設(shè)計(jì)題 (1) ORG 0000H AJMP START START: MOV A, SP CJNE A, ＃07H, LOOP ;SP不為07H則轉(zhuǎn)移 LJMP START0 ;轉(zhuǎn)向系統(tǒng)初始化入口 LOOP: LJMP ERR ;轉(zhuǎn)向出錯(cuò)程序處理 (2) ORG 0000H AJMP START START: MOV A,50H CJNE A,#55H,LOOP ;50H中不為55H則轉(zhuǎn) MOV A,51H CJNE A,#0AAH,LOOP ;51H中不為AAH則轉(zhuǎn) LJMP ERR ;轉(zhuǎn)向出錯(cuò)處理程序 LOOP: MOV 50H,#55H MOV 51H,#0AAH LJMP START0 ;轉(zhuǎn)向系統(tǒng)初始化入口 (3) MOV R7,#3 ;R7為計(jì)數(shù)器 MOV DPTR,#0DF00H ;輸出端口地址DF00H AGAIN: MOV A,#80H MOVX @DPTR,A ;閉合接點(diǎn) LCALL DELAY20ms MOVX A,@DPTR ;輸入端口地址DF00H JB ACC.7,NEXT ;檢測(cè)狀態(tài) MOV A,#00H MOVX @DPTR,A ;釋放接點(diǎn) LCALL DELAY5ms DJNZ R7,AGAIN LJMP ERROR ;轉(zhuǎn)故障處理 NEXT: 第8章 3．簡(jiǎn)答題 (1) 安全可靠，操作維護(hù)方便，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，通用性好、便于擴(kuò)充，經(jīng)濟(jì)效益高 (2) 選擇控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和類型，選擇檢測(cè)元器件，選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)，選擇輸入/輸出通道及外圍設(shè)備，可靠性設(shè)計(jì)，分配硬件和軟件的功能 (3) ① 輸送源程序到存儲(chǔ)器，或者通過(guò)面板操作來(lái)監(jiān)視程序執(zhí)行情況； ② 打印、顯示中間結(jié)果或最終結(jié)果； ③ 根據(jù)工藝要求，修改一些檢測(cè)點(diǎn)和控制點(diǎn)的參數(shù)及給定值； ④ 設(shè)置報(bào)警狀態(tài)，選擇工作方式以及控制回路等； ⑤ 完成系統(tǒng)控制的各種狀態(tài)切換； ⑥ 完成手動(dòng)—自動(dòng)無(wú)擾動(dòng)切換； ⑦ 完成各種畫(huà)面顯示。 (4) 實(shí)時(shí)性，針對(duì)性，靈活性和通用性，可靠性 (5) 當(dāng)鍵未按下時(shí)，所有輸出端均為高電平。當(dāng)有鍵按下后該鍵的BCD碼將出現(xiàn)在輸出線上。例如，按下“7”鍵時(shí)，與鍵7相連的一個(gè)二極管導(dǎo)通，所以D線上為低電平，A，B，C仍為高電平，因此輸出編碼為0111，其余依次類推。 當(dāng)任何一個(gè)鍵按下時(shí)，四輸入與非門(mén)74LS20產(chǎn)生一個(gè)高電平選通信號(hào)KEYSTROBE，此信號(hào)經(jīng)反相器后向80C51申請(qǐng)中斷。 4．設(shè)計(jì)題 (1) DISPLAY: MOV A,LED1 ;取千位數(shù) MOV DPTR,#SEGTABL MOVC A,@A+DPTR ;取顯示碼 MOV DPTR,#7FFDH ;送顯示數(shù)據(jù)到PB口 MOVX @DPTR,A MOV A,#10H ;顯示千位 MOV DPTR,#7FFEH MOVX @DPTR,A MOV A,LED2 ,取百位數(shù) MOV DPTR,#SEGTABL MOVC A,@A+DPTR MOV DPTR,#7FFDH MOVX @DPTR,A MOV A,#20H ;顯示百位 MOV DPTR,#7FFEH MOVX @DPTR,A MOV A,LED3 ;取十位數(shù) MOV DPTR,#SEGTABL MOVC A,@A+DPTR MOV DPTR,#7FFDH MOVX @DPTR,A MOV A,#40H ;顯示十位數(shù) MOV DPTR,#7FFEH MOVX @DPTR,A MOV A,LED4 ;取個(gè)位數(shù) MOV DPTR,#SEGTABL MOVC A,@A+DPTR MOV DPTR,#7FFDH MOVX @DPTR,A MOV A,#80H ;顯示個(gè)位數(shù) MOV DPTR,#7FFEH MOVX @DPTR,A RET (2) 設(shè)計(jì)思路 在初始化程序中，設(shè)置工作在方式2（自動(dòng)恢復(fù)常數(shù)）外部計(jì)數(shù)方式，定時(shí)器TH0、TL0初值均為0FFH，并允許中斷，8155初始化設(shè)置PB口PA口為輸出方式，PC口為輸入方式。 在鍵盤(pán)有按鍵按下時(shí)，定時(shí)器產(chǎn)生中斷，轉(zhuǎn)到其中斷矢量入口地址，轉(zhuǎn)去查詢是否確實(shí)有鍵按下，矩陣式鍵盤(pán)的行線由PC提供，鍵盤(pán)的列線由PA口提供，當(dāng)判斷確有按鍵按下時(shí)，判斷出按鍵并將按鍵編碼送到緩沖區(qū)。(參考第3章程序) 圖中LED采用共陰極方式，4個(gè)顯示器的段選碼由8155的PB口提供，位選碼由8155的PA口提供，LED采用動(dòng)態(tài)掃描方式。(參考第3章程序) (3) 設(shè)計(jì)思路 將水位上限值和下限值保存在兩個(gè)存儲(chǔ)單元內(nèi)，再設(shè)置一個(gè)電動(dòng)機(jī)工作模型單元，當(dāng)檢測(cè)到水位低于下限水位時(shí)，或檢測(cè)到水位高于上限水位時(shí)，將對(duì)應(yīng)的標(biāo)志位置1，若檢測(cè)到水位在正常范圍，則不置位兩個(gè)標(biāo)志位。再根據(jù)電動(dòng)機(jī)工作模型單元的狀態(tài)，輸出控制信號(hào)使電動(dòng)機(jī)供水或停止供水。也就是說(shuō)，檢測(cè)元件正常時(shí)，兩個(gè)標(biāo)志位出現(xiàn)的狀態(tài)為：兩位都是0，或者有一位為0，一位為1。若電動(dòng)機(jī)工作模型單元的兩個(gè)標(biāo)志位均置1，也即既要停止供水，又要讓電動(dòng)機(jī)供水，說(shuō)明檢測(cè)元件失靈，輸出報(bào)警信號(hào)報(bào)警。 (4) 設(shè)計(jì)思路 該交通燈的工作規(guī)律為，狀態(tài)0：南北方向通行，綠燈亮30s，而東西方向紅燈亮30s；狀態(tài)1：南北方向綠燈熄滅，黃燈閃爍2s，東西方向仍亮紅燈；狀態(tài)2：南北方向亮紅燈20s，東西方向亮綠燈20s；狀態(tài)3：東西方向綠燈熄滅，而黃燈閃爍2s，南北方向仍然亮紅燈。系統(tǒng)按照此順序循環(huán)工作。這四個(gè)工作狀態(tài)可以編寫(xiě)4個(gè)子程序，單片機(jī)循環(huán)調(diào)用這4個(gè)子程序。 程序工作流程：先對(duì)用到的寄存器、存儲(chǔ)器和中斷入口地址等進(jìn)行初始化，比如初始化東西南北顯示時(shí)間寄存器，定時(shí)器和外部中斷入口地址等，南北亮綠燈，同時(shí)顯示還剩32秒，東西亮紅燈，同時(shí)顯示32秒；判斷南北時(shí)間是否到，如果由綠燈變?yōu)辄S燈，顯示時(shí)間2秒，東西紅燈不變；繼續(xù)判斷黃燈的顯示時(shí)間是否到，如果由黃燈變?yōu)榧t燈，顯示時(shí)間22秒，同時(shí)判斷紅燈顯示時(shí)間是否到，如果由紅燈變?yōu)榫G燈，顯示時(shí)間為30秒，之后周而復(fù)始。 16