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

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1A11A21A31A41A51A61A71A81Y11Y21Y31Y41Y51Y61Y71Y8D0D1D2D3D4D5D6D71PC总线*IOR(*RD)_设片选端口地址为portMOV DX,port MOV DPTR,PORT MOVX A,DPTRIN AL,DX数字量输出接口RESETD1D2D3D4D5D6D7D8Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8D0D1D2D3D4D5D6D71输出信号PC总线(*WR)MOV AL,DATA MOV A,DATAMOV DX，port MOV DPTR,PORTOUT DX,AL MOVX DPTR,A3.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。MP0.2P0.1P0.0 RD* WR* P0.7P0.0EA* ALE P3.2地址锁存器译码器OESTARTALECLOCK EOCM+IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7ABCF0H答：D0D7;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R1NEXT：MOVX R1，A ；启动A/D转换LOOP:SJMP LOOPINC R0INC R1DJNZ R6，NEXT ；8路采样未接受，则转NEXTCLR 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 1000HMOVX 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 0000HMOV R1，#30HMOV R2，#0F0HA1: MOV DPTR, R2 MOVX DPTR, ALOOP: JNB P3.2 , LOOP MOVX A, DPTR MOV R1，A INC R2 INC R1CJNE R2, 0F7H, A1END4.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 LOOP1CLIPOP CXPOP BXPOP AXLEA 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,DXRETORG 0000HMOV 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APUSH APUSH BPUSH CORG 0013H；外部中断1入口地址LJMP PINT1SETB IT1SETB EX1LOOP1: SJMP LOOP1CLR POP CPOP BPOP A;感觉很麻烦的样子MOV A,R1 ;低4位送ARR ARR ARR ARR AMOV R0 , ADEC R1 MOV A, R1 ;高8位送AANL A, 0FH ;屏蔽高4位 RL ARL ARL ARL AORL A, R0 ;合并低8位INC R1MOV R1 , A ;处理好后覆盖原低4位DEC R1MOV A , R1ANL A , 0F0HRR ARR ARR ARR AMOV R1 , A END中断服务程序：MOV R1 , #30H ;先设置个内存起始单元MOVX A, DPTRMOV R1，AINC R1INC DPTR ;读取AD574低4位要改变引脚A0的电平MOVX A, DPTRMOV R1，ARETI 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=100，R2=500输入4 -20 mA，输出为1 - 5 V，R1=100，R2=250输出限流，保护运放 R1R3R2R4R5 CIV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=200，R3=100k，R4=150k输入4 20 mA ，输出1 5 V：R1=200，R3=100k，R4=25k6.什么是采样过程、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： P419. 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。100100K: PA7 PA3 PA2 PA1 PA0 PB78255A PB0 PC6 PC5 PC4 PC3 PC2 PC1 PC0: 12/8* VLSTS DB11 BIPOFFDB10DB9DB8 PEFINDB7 PEFOUT DB0 10VINCECS* R/C* AGND DGND A0:+5V100: PA7 PA3 PA2 PA1 PA0 PB78255A PB0 PC6 PC5 PC4 PC3 PC2 PC1 PC0: 12/8* VLSTS DB11 BIPOFFDB10DB9DB8 PEFINDB7 PEFOUT DB0 10VINCECS* R/C* AGND DGND A0:+5V100K+12V-12V4398+15V-15VVDD VEEXINH X0CB X7A VSS:V7V0: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 STS1，LF398保持 MOV AL,BL； OR AL,00010000B; 转换结束，令R/C1，准备读 MOV DX,2C2H; OUT DX,AL OR AL,01000000B;令 CE, R/C1，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：DI0DI7RfbIOUT1IOUT2AGND*XFER*WR1*WR2VCC VREFDGNDDAC0832*CSD0D7*CS1+5VV0IOWISA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：MOVDX,BASE MOVAL,7FH OUTDX,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2FEHD/A转换程序：MOV DX，7FF1HMOV AL，2F0H ；送高8位数据OUT DX，ALMOV DX，7FF0HMOV 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 VEEX X0 X7INT* A B C;输出总线CD4051 IOUT1 IOUT2 AGND8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,BXOUT 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 DXINC BXLOOP 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。