微机控制考试复习呕心力作Word格式.docx

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静态显示占用机时少，显示可靠，但是使用元件多，线路复杂。

6光电隔离器有什么作用？

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。

7固态继电器控制和继电器控制有什么区别？

在继电器控制中，采用电磁吸合的方式，而固态继电器是带光电隔离的无触点开关。

8常用的数字滤波方法？

程序判断滤波、算术平均值滤波、加权平均值滤波、滑动平均值滤波、RC低通数字滤波、复合数字滤波。

9算术滤波、加权滤波、滑动滤波的区别是什么?

算术滤波实际上是求取采样值的平均值；

加权滤波则是在加权的基础上求取平均值；

滑动滤波则是每采一个新数据，计算一个新的平均值。

10在PID调节中，系数K,……等各有什么作用？

他们对调节品质有什么影响？

系数Kp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Ki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Kd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。

11在PID调节其中，积分项有什么作用？

常规PID，积分分离与变速积分3中算法有什么区别和联系？

积分项用于消除静差。

在常规PID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。

12位置型PID和增量型PID有什么区别？

他们各有什么优缺点？

位置型需要历次的偏差信号，而增量型只需一个增量信号即可。

位置型计算繁琐，保存E占用很多内存，控制不方便。

增量型误动作小，易于实现手动/自动的无扰动切换，不产生积分失控。

但是缺点在于积分截断效应大，溢出影响大。

13积分饱和现象是如何产生的？

如何消除？

是由于积分项不断累加引起的。

消除方法有遇限削积分法，有效偏差法等。

14.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？

由四部分组成。

15.微型计算机控制系统的特点是什么？

微机控制系统与常规的自动控制系统相比，具有如下特点：

a.控制规律灵活多样，改动方便

b.控制精度高，抑制扰动能力强，能实现最优控制

c.能够实现数据统计和工况显示，控制效率高

d.控制与管理一体化，进一步提高自动化程度

166.操作指导、DDC和SCC系统工作原理如何？

它们之间有何区别和联系？

（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。

其原理框图如图1.2所示。

图1.2操作指导控制系统原理框图

（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。

其原理框图如图1.3所示。

图1.3DDC系统原理框图

（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系统的原理框图如图1.4所示。

图1.4SCC系统原理框图

SCC是操作指导控制系统和DDC系统的综合与发展。

17数字量输入通道主要由输入缓冲器、输入调理电路、输入地址译码电路、并行接口电路和定时计数电路等组成。

数字量输出通道主要由输出锁存器、输出驱动电路、输出口地址译码电路等组成。

其中：

输入调理电路将来自控制装置或生产过程的各种开关量，进行电平转换，将其通断状态转换成相应的高、低电平，同时还要考虑对信号进行滤波、保护、消除触点抖动，以及进行信号隔离等问题。

18简述光电耦合器的工作原理及在过程通道中的作用。

光电耦合器由封装在一个管壳内的发光二极管和光敏三极管组成，如图2.1所示。

输入电流流过二极管时使其发光，照射到光敏三极管上使其导通，完成信号的光电耦合传送，它在过程通道中实现了输入和输出在电气上的完全隔离。

图2.1光电耦合器电路图

19模拟量输入通道由哪些部分组成？

模拟量输入通道一般由I/V变换、多路转换器、采样保持器、A/D转换器、接口及控制逻辑电路组成。

（1）I/V变换：

提高了信号远距离传递过程中的抗干扰能力，减少了信号的衰减，为与标准化仪表和执行机构匹配提供了方便。

（2）多路转换器：

用来切换模拟电压信号的关键元件。

（3）采样保持器：

这样，就需要在A/D转换器之前加入采样保持器。

（4）A/D转换器：

模拟量输入通道的任务是将模拟量转换成数字量，能够完成这一任务的器件，称为之模/数转换器（Analog/DigitalConverter，简称A/D转换器或ADC）。

21.设被测温度变化范围为0oC~1200oC,如果要求误差不超过0.4oC,应选用分辨为多少位的A/D转换器？

选择依据：

22模拟量输出通道由哪几部分组成？

模拟量输出通道一般由接口电路、D/A转换器、功率放大和V/I变换等信号调理电路组成。

（1）D/A转换器：

模拟量输出通道的核心是数/模转换器（Digital/AnalogConverter,简称D/A转换器或DAC）。

它是指将数字量转换成模拟量的元件或装置。

（2）V/I变换：

一般情况下，D/A转换电路的输出是电压信号。

在计算机控制系统中，当计算机远离现场，为了便于信号的远距离传输，减少由于传输带来的干扰和衰减，需要采用电流方式输出模拟信号。

许多标准化的工业仪表或执行机构，一般是采用0～10mA或4～20mA的电流信号驱动的。

因此，需要将模拟电压信号通过电压/电流（V/I）变换技术，转化为电流信号。

23

1.数字控制器的模拟化设计步骤是什么？

模拟化设计步骤：

（1）设计假想的模拟控制器D（S）

（2）正确地选择采样周期T（3）将D（S）离散化为D（Z）（4）求出与D（S）对应的差分方程（5）根据差分方程编制相应程序。

25有哪几种改进的数字PID控制器？

有四种：

（1）积分分离PID控制算法

（2）不完全微分PID控制算法

（3）带死区的PID控制算法

（4）消除积分不灵敏区的PID控制

26.与PID控制和直接数字控制相比，模糊控制具有哪些优点？

与PID控制和直接数字控制相比，模糊控制的优点：

（1）模糊控制可以应用于具有非线性动力学特征的复杂系统。

（2）模糊控制不用建立对象精确的数学模型。

（3）模糊控制系统的鲁棒性好。

（4）模糊控制是以人的控制经验作为控制的知识模型，以模糊集合、模糊语言变量以及模糊逻辑推理作为控制算法。

27.常用的数字滤波方法有几种？

它们各自有什么特点？

常用的数字滤波方法有7种。

（1）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。

（2）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。

（3）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。

（4）加权平均值滤波：

可以提高滤波效果

（5）滑动平均值滤波法：

采样时间短，可以提高检测速度

（6）惯性滤波法：

适用于慢速随机变量的滤波

（7）复合数字滤波：

比单纯的平均值滤波的效果要好

28计算机控制系统的常用接地方法是什么？

（1）一点接地和多点接地

（2）模拟地和数字地的连接

（3）主机外壳接地

（4）多机系统的接地

29计算机控制系统有哪些部分组成，并画出方框图。

答：

计算机控制系统的硬件组成主要是由控制对象（或生产过程）、执行器、测量变送环节、输入输出通道和数字调节器等组成。

软件组成主要是由系统软件和控制软件。

常用数字滤波算法有哪几种？

简述优缺点？

（一）算术平均值滤波A．优点：

适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波。

B．缺点：

对于测量速度较慢或要求数据计算速度较快的实时控制不适用。

比较浪费RAM 

。

（二）中值滤波A．优点：

能有效克服因偶然因素引起的波动干扰。

B．缺点：

对流量、速度等快速变化的参数不宜。

当信号变化速度和采样周期相比不容忽略时，可能三个数都是正确的信息，会丢失许多正确信息

（三）一阶滞后滤波A．优点：

对周期性干扰具有良好的抑制作用。

相位滞后，灵敏度低。

不能消除滤波频率高于采样频率的1/2的干扰信号。

（四）程序判断滤波A.优点：

既照顾了采样的实时性，又照顾了采样值变化的连续性。

B.缺点：

最大允许偏差难以确定

（五）复合滤波（防脉冲干扰的算术平均值滤波）A优点：

融合了两种滤波方法的优点B缺点：

浪费内存

五、设计题（本题共1小题，共20 

分）

设A/D转换电路如图1所示，

（1）说明图中A/D转换方式。

（3分）

（2）写出图中8255A的地址。

（4分）

（3）画出实现该A/D转换的流程图。

（5分）

（4）编写完成A/D转换的程序。

（8分）

五、设计题（本题共1小题，共20分）1.

（1）图中A/D转换为查询方式（3分）

G1 

G2A 

G2B 

C 

B 

A

P2.7 

P2.6P2.5 

0 

P2.4 

P2.3 

P2.2 

P2.1 

P2.0

1 

1 

0 

X 

Y6

所以,8255A的地址是:

F800H—FB00H（或:

F8FFH—6BFFH）

（3）画出实现该A/D转换的流程图如下（5分）

A/D转换程序（8分）

START：

MOV 

A，#82H 

；

8255初始化 

2分

DPTR，#0FB00H

MOVX 

@DPTR.，A

A，#09H 

启动A/D 

2分

DPTR，#0F900H

LOOP：

DPTR，#0FA00H

A，@DPTR 

判断转换是否结束 

ANL 

A，#01H

JZ，LOOP

DECDPH

A，@DPTR 

读A/D转换结果 

ENDSTART

六、设计题（本题共1小题，共20?

已知电机控制系统如图2所示，图中LD为马达运行指示灯（不运行时熄灭）。

（1）说明图中芯片4N25的作用（2分）

（2）说明图中电机的控制原理（4分）

（3）画出电动机控制程序流程图（4分）

（4）根据流程图编写电机控制程序（设8255的地址为8000—8003H）（8分）

（5）图中有否需要改动的地方？

原因是什麽？

（2分）

六、设计题（本题共1小题，共20分）

（1）芯片4N25用来隔离（2分）

（2）说明图中电机的控制原理（4分）

图中，开关K0—K7为给定值，用来给定马达的转速，V=Vmax╳N/256，开关K用来控制停止（0）/启动

（1）。

当PC4输出为1时，光电隔离器导通，发光二极管亮，光敏三极管导通，马达开始转动。

通过转动N，再停止N脉冲宽度调制技术，即可控制马达的速度。

（3）画出电动机控制程序流程图（4分）

（4）根据流程图编写电机控制程序（8分）

MAIN：

A，#81H 

DPTR，#8003H

DPTR，#8002H

判断是否停止马达 

A，#02H

JZ，STOP

START：

A，#90H 

启动马达，指示灯亮 

（MOV 

DPTR，#8002H）

@DPTR.，A

AJMP 

LOOP

STOP：

A，#00H 

停止马达，指示灯灭 

（5）图中4N25发光三极管的电源应单独供电？

（2分）

六、设计题（本题共1小题，共20 

设某压力报警系统如图所示。

图中，开关K0为报警屏蔽开关，K0=0时，系统被屏蔽。

开关K1为压力报警开关，K1闭合时，表示报警；

开关K1打开时为正常状态。

系统正常时，绿色指示灯LD亮,；

报警时使红色指示灯HD0亮。

并要求系统能连续工作。

写出8255A各口的地址。

（4分）

画出完成上述任务的程序流程图。

（6分）

（3）编写8255A初始化和控制程序。

（10分）

（1）写出8255A各口的地址。

P2.4P2.3 

P2.0 

A7 

。

A1 

A0

Y2

所以，8255的地址为9A00—9A03H（或9AFC—9AFFH）

（2）画出完成上述任务的程序流程图。

（6分）

（3）编写8255A初始化和控制程序。

（10分）

MOVA，#90H 

（2分）

MOVDPTR，#9A03H

MOVX@DPTR,A 

DPTR，#9A00H

判断报警是否屏蔽（2分）

R0,A

JZ 

LD

A，R0 

判断K1是否报警 

A，#10H

L、HD

LD：

MOVA，#0FH 

LD亮 

MOVX@DPTR,A

AJMPLOOP

HD：

MOVA，#01H 

（2分）

AJMPLOOP

*******************************************************************************

*实验名:

矩阵键盘实验

*使用的IO:

数码管使用P0,键盘使用P3.0、P3.1、P3.2、P3.3

*实验效果:

按矩阵键盘分别显示在数码管上面显示十六进制的0到F。

#include<

reg51.h>

#include"

lcd.h"

#defineGPIO_KEYP1

unsignedcharKeyValue;

unsignedcharKeyState;

unsignedcharPuZh[]="

PechinScience"

;

voidDelay10ms（）;

voidKeyDown（）;

voidmain（void）

{

unsignedchari;

LcdInit（）;

KeyState=0;

for（i=0;

i<

16;

i++）

{

LcdWriteCom（0x80）;

LcdWriteData（PuZh[i]）;

}

while

（1）

KeyDown（）;

if（KeyState）

{

KeyState=0;

LcdWriteCom（0x80+0x40）;

LcdWriteData（'

0'

+KeyValue）;

}

}

}

voidKeyDown（void）

chara;

GPIO_KEY=0x0f;

if（GPIO_KEY!

=0x0f）

Delay10ms（）;

if（GPIO_KEY!

KeyState=1;

测试列

GPIO_KEY=0X0F;

Delay10ms（）;

switch（GPIO_KEY）

{

case（0X07）:

KeyValue=0;

break;

case（0X0b）:

KeyValue=1;

case（0X0d）:

KeyValue=2;

case（0X0e）:

KeyValue=3;

default:

KeyValue=17;

}

测试行

GPIO_KEY=0XF0;

case（0X70）:

KeyValue=KeyValue;

case（0Xb0）:

KeyValue=KeyValue+4;

case（0Xd0）:

KeyValue=KeyValue+8;

case（0Xe0）:

KeyValue=KeyValue+12;

}

while（（a<

50）&

&

（GPIO_KEY!

=0xf0））

Delay10ms（）;

a++;

a=0;

voidDelay10ms（void）

unsignedchara,b,c;

for（c=1;

c>

0;

c--）

for（b=38;

b>

b--）

for（a=130;

a>

a--）;