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第二章 第三章
第十二章 输入输出接口技术和输入输出通道何谓I/O接口？在计算机控制系统中为什么要有I/O接口电路？ 答：是主机和外围设备之间交换信息的连接部件。
2. 一个微处理机（CPU）采用程序控制查询方式时，管理50个键盘显示中断，要求将各终端打入的任一字符在显示器上立即显示出来。已知CPU查询每个终端并完成每一字符的接收和处理时间需200μs，若程序员以每秒打10个字符的速度同时连续打入字符，问CPU是否能按要求，可靠的管理全部50个终端？又问CPU最多能管理多少个这种终端？ 答：500
3. 在本章第二节，查询式I/O方式应用举例中，假设X、Y、Z三轴服务子程序的执行时间分别为100μs、150μs、120μs，主程序执行时间（执行查询指令等）为80μs，试估算不造成控制失误三轴所能达到的最高速度是多少？（速度以脉冲/s计算） 答：2702
4. 某微机实时控制系统有1#、2#、3#三个外围设备。由一个CPU进行管理，已知各外围设备的最短响应时间和服务
时间分别是：
C1=5ms S1=300μs C2=8ms S2=1.3ms C3=1ms S3=400μs
问若采用查询方式是否能可靠管理这三个外围设备？为什么？若不行的话，试提出改进方答：不行。可采用中断嵌套的方式解决。
6. 计算机与外围设备交换信息有哪几种控制方式？它们各有什么优缺点》 答：见教材
7. 某8086 最大模式系统中，需扩展8255A 、8253和DAC0832芯片各一片。采用74LS138 译码器，若已指定给各芯片的地址范围是：
8255A E0H、E2H、E4H、E6H、 8253 E1H 、E3H、E5H、E7H、 DAC0832 F0H
试设计接口扩展的译码电路（除74LS138 外, 可增加必要的其他逻辑电路芯片。 A1 A0 A0 A0 A2 A1 8255 A1 A1 8255A /CS /Y0 /CS
G A7 A1 A0 G /Y4 A7 A0 A0 /G2A A2 A1 8253 A6 1 /G2A /Y1A1 A1 8255A A6 /G2B /Y5 A5 1 /CS /G2B A5 /CS 0 74LS138 74LS138 /Y6 A1 A0 0 /Y4 A0 A0 C A 4 C A4 ≥1 A2 A1 DAC0832 /Y7 A1 A1 8255A B A3 A1 B A 3 /CS /CS A A2 A0 A A2
A0 A0 A1 A1 8255A /CS
8某8088最大模式系统中，需扩展8255A 四片，指定各芯片的地址范围分别是90~93H、94~97H、98~9BH、9C~9FH, 采用74LS译码器，试设计接口地址译码电路。 解：
9．模拟输入通道中为什么要加采样保持器？采样保持器的组成及要求是什么？ 答：为了保证A/D 转换精度，就要在A/D 转换之前加上采样保持电路，使得在A/D 转换期间保持输入模拟信号不变。 精品文档
精品文档 10要求：
（1）将下图中CPU 换为89C51单片机，不改变地址线的连接方式，画出电路图； （2）确定8 个通道的端口地址；
（3）编写程序，对第8 通道的模拟量进行转换，把转换结果存在30H 存储器中。
+5V 接8259A D0 D7 /RD /WR CPU A6 8088 A7 +5V 接8259A D0 EOC VCC VREF(+) D0 D7 IN0 G1 /G2A /G2B Y7 C 74LS138 时钟 ≥1 ≥1 IN1 0809 ADC 0808 EOC VCC VREF(+) D0 D7 数据总线 ≥1 ≥1 G1 /G2A /G2B Y7 C IN0 ADC 0808 ……IN1 0809 八路模拟电压输入D7 /RD /WR 89C51 数据总线 …… 八路模拟电压输入 P0.6 P0.7 P0.5 P0.4 OE A5 A4 A3 OE 时钟 START ALE START ALE
11.有4位AD转换器，满刻度为5V，现在输入4.15V模拟电压，请说明逐次逼近转换原理。并分析采用逐次逼近法逼近的转换过程。
解： 先通过置数逻辑电路将SAR中最高位置1，其余全0，井DA转换成模拟电压U0与输入模拟电压Ui在电压比较器下进行比较，若Ui≥U0,则保留最高位1，否则清除最高位为0；其次置次高位为1，延续上述过程，直至确定最低位的状态。
4
量化单位为q=5v/2=0.3125V 本题目中图表转换如下： 步骤 SAR U0 Ui,U0大小 该位去留 8 4 2 1 1 1 0 0 0 2.5 保留 2 1 1 0 0 3.75 保留 3 1 1 1 0 4.375 去 4 1 1 0 1 4.0625 保留 结果 1 1 0 1 偏差4.15-4.0625=0.0875 图略。
12、什么叫做I/O 接口的独立编址方式？
答：将存储器的地址空间和I/O 接口地址空间分开设置，互不影响。 13、在进行数据采集时为什么要满足采样定理？
答：满足采样定理，就可以通过理想的低通滤波器，由采样信号 完全恢复出原始信号
第三章 数字控制器的模拟化设计
1. 数字控制器与模拟调节器相比较有什么优点？
答：（1）数字调节器能实现复杂控制规律的控制（2）计算机具有分时控制能力，可实现多回路控制（3）数字调节器具有灵活性，使用简单方便，可改善调节品质，提高产品的产量和质量。（4）除实现PID数字控制外，还能实现监控、数据采集、数字显示等其他功能。 2. 为什么说增量型PID控制器调节比位置型PID调节效果更 好? 二者的区别是什么?
答：(1)计算机只输出控制增量，即执行机构位置的变化部分，因而误动作影响小；(2)在i时刻的输出ui，只需用到此时刻的偏差，以及前一时刻，前两时刻的偏差ei-1，ei-2和前一次的输出值ui-1，这大大节约了内存和计算时间；(3)在进行手动-自动切换时，控制量冲击小，能够较平滑地过渡。
3. 按一定性能指标要求对某控制系统综合校正后求得其应加的串联-校正装置为
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解： (s2?as)U(s)?E(s)
即s2U(s)?4sU(s)?8E(s)s2U(s)?asU(s)?E(s)
化成微分方程
d2u(t)dt2?adu(t)dt?e(t) d2u(t)u(k)?2u(k?1)?u(k?2)dt2?T2；
du(t)u(k)?u(k?1)dt?T ?u(k)?2u(k?1)?u(k?2)T2?au(k)?u(k?1)T?e(k)
u(k)?2?aT1T21?aTu(k?1)?1?aTu(k?2)?1?aTe(k)
4．已知某连续控制器的传递函数为
D(S)?1?T1s1?T2s
试用差分变换法（后向差分），求该装置的递推输出序列。（设输入为e(t)，输出为u(t)）
解：由D(S)?U(s)1E(s)??T1s1?T 2s得(1?T2s)U(s)?(1?T1s)E(s)
U(s)?T2sU(s)?E(s)?T1sE(s)
u(t)?Tdu(t)2dt?e(t)?Tde(t)1dt 当t?kT
u(kT)?Tdu(t)2dtt?kT?e(kT)?Tde(t)1dtt?kT
近似为：
u(k)?Tu(k)?u(k?1)e(k)?e(k?1)2T?e(k)?T1T u(k)?T2T?Tu(k?1)?T?T1e(k)?T1e(k?1)
2T?T2T?T25. 已知某连续控制器的传递函数为
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2
D(s)??ns2?2?2
n?s??n试用双线性变换法求出相应的数字控制的脉冲传递函数 ，其中 。
T?1s
21?z?1答：s?1?z?1
D(z)??2ns2?2?2n?s??
n?22整理得：D(z)?n(1?2z?1?z?)4??2n?2?n??8z?1?(4?2?n?)z?26. 设被控对象传递函数为(T=1s) G(s)?100
(40s?1)(0.5s?1)(1) 试用“二阶工程最佳”设计法确定模拟控制器Gc(s)。 (2) 将Gc(s)用双线性变换法离散化为数字控制器D(z)，并将其 转换为差分方程。 解：令 k?100,Ts1?40,Ts2?0.5设： G??s?1其中： τ?Ts1?40c(s)TIs ?0(s)?G1c(s)Gp(s)? TIks(Ts2s?1) 由： ?
?TI??K?2T2得：
TI?2kTs2?100 ? ?T?2T2?s22 （2）D (z)?G31.6z?31.6U(z)c(s)s?2(z?1)? T(z?1)80z?80?E(z)
ui?ui?1?0.395ei?0.395ei?17. 已知某连续控制器的传递函数为
最新微型计算机控制技术答案(赖寿宏)
