第一章（绪论）作业
1.1 什么是计算机控制系统？它由哪几部分组成？
答：计算机控制系统就是利用计算机来实现生产过程控制的系统。、
计算机控制系统由工业控制机和生产过程两个大部分组成。工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两部分。生产过程包括被控对象、测量变送、执行机构、电气开关装置。计算机控制系统的组成框图见书本第2页（图1.2）。 1.2 计算机控制系统的典型形式有哪些？各有什么优缺点？ 答：
（1）操作指导控制系统
优点：结构简单，控制灵活，安全。
缺点：由人工操作，速度受到限制，不能控制多个对象。 （2）直接数字控制系统（DDS）
优点：实时性好，可靠性高，适应性强。 （3）监督控制系统（SCC）
优点：生产过程始终处于最优工况。 （4）分散控制系统（DCS）
优点：分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。 （5）现场总线控制系统（FCS）
优点：与DCS相比，降低了成本，提高了可靠性。国际标准统一后，可实现真正的开放式互联系统结构。
1.4 工业控制机由哪几部分组成？ 各部分的重要作用是什么？ 工业控制机的特点是什么？ 答：工业控制机主要由以下几部分组成： 1、硬件组成：
（1）主机板：进行必要的数值计算，逻辑判断，数据处理。
（2）内部总线：内部各部分进行信息传递的公共通道，是一组信号线的集合。 （3）外部总线：与其他计算机和智能设备进行信息传送的公共通道。 （4）人--机接口
（5）系统支持功能：监控定时器、电源掉电检测、保护重要数据的后台存储器体、实时日历时钟、磁盘系统、通信接口、输入输出通道。 2、软件组成：
（1）系统软件：实时多任务操作系统、引导程序、调度执行程序。
（2）支持软件：汇编语言、高级语言、编译程序、编辑程序、调试程序、诊断程序。 （3）应用软件：过程输入程序、过程控制程序、过程输出程序、人—机接口出程序。 工业控制机的特点如下： （1）可靠性高和克维修性好 （2）环境适应性强 （3）控制的实时性好 （4）晚含的输入输出通道 （5）丰富的软件
（6）适当的计算精度和运算速度 第二章（输入输出接口与过程通道）作业
2.1 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交换信息的技术。 过程通道是计算机与
生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道。
2.2 采用74LS244和74LS273与PC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路数字量输出接口。请画出接口电路原理图，并分别编写数字量输入与输出程序。 答：电路原理图见书本第19页（图2.1和图2.2）。 数字量输入程序（设片选端口地址为port）： MOV DX，port IN AL , DX 数字量输出程序： MOV AL , DATA MOV DX , port OUT DX，AL
2.3 用8位A/D转换器ADC0809通过8255A与PC总线工业控制接口，实现8路模拟量的采集，请画出接口原理图，并设计出8路模拟量的数据采集程序。 答：原理图见书本上第28页（图2.15）。 8路模拟量采样程序： ADC0809 PROC NEAR MOV CX , 8 CLD
MOV BL , 00H
LEA DI , DATABUF NEXT: MOV DX , 02C2H MOV AL , BL OUT DX , AL INC DX
MOV AL , 00000111B // 输入启动信号 OUT DX , AL DEC DX
NOSC: IN AL , DX TEST AL , 80H JNZ NOSC // NOEOC: IN AL ,DX TEST AL ,80H
JZ NOEOC // EOC=0 ，等待 MOV DX , 02C0H // 读转换结果 IN AL , DX STOS DATABUF
INC BL // 修改模拟通道地址
LOOP NEXT RET ADC0809 ENDP
2.5 请分别画出一个有源I/V变换电路和一个无源I/V变换电路图。并分别说明各个器件的作用。
答：有源变换电路见书本上第32页（图2.19）：
同相放大器电路把电阻上的输入电压变成标准的输出电压（放大倍数为）； 极性电容C能起到滤波作用，防止高频的干扰； 为平衡电容。
无源变换电路见书本上第31页（图2.18）： 极性电容C起滤波的作用； 二极管D起限幅保护作用（当输出电压大于5V时，D导通减少流过的电流从而降低上的电压，保证输出不超过5V）；
2.6 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转换所需要的时间称为孔径时间。
2.7 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，可以采用带有保持器电路的采样器。当被测信号变化很慢时，若A/D转换器时间足够短，可以不加采样保持器。
2.8 一个8位A/D转换器，孔径时间为100。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？ 解：
2.9 试用8255A、AD574、LF398、CD4051和PC总线工业控制机接口设计出8路模拟量采集系统，请画出接口电路原理图，并编写相应8路模拟量数据采集程序。 答：原理图见书本上第36页（图2.25）。
数据采集程序如下：设8255A的地址为2C0H—2C3H，主过程已对8255A初始化，且已装填DS、ES（两者段基值相同），采样值村入数据段中的采样值缓冲区BUF。其8通道数据采集的程序见书本上第37（图2.26）。 AD574A PROC NEAR CLD
LEA DI , BUF
MOV BL , 00000000B // MOV CX , 8 ADC : MOV DX , 2C2H MOV AL , BL
OUT DX , AL NOP NOP
OR AL , 01000000B OUT DX , AL
AND AL , 10111111B OUT DX , AL MOV DX , 2C0H PULLING: IN AL , DX TEST AL , 80H JNZ PULLING MOV AL , BL
OR AL , 00010000B MOV DX , 2C2H OUT DX , AL
OR AL , 01000000B OUT DX , AL MOV DX , 2C0H IN AL , DX AND AL , 0FH MOV AH , AL INC DX
IN AL , DX STOSW INC BL LOOP ADC
MOV AL , 00111000B MOV DX ,2C2H OUT DX , AL RET ADC574A ENDP
2.10 采用DAC0832和PC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。
答：原理图见书本上第41页（图2.29）。
若DAC0832的片选地址为200H,则8位2 进制数6DH转换为模拟电压的接口程序为： MOV DX ， 200H MOV AL ， 6DH OUT DX ， AL HLT
2.12 请分别画出D/A转换器的单极性和双极性电压输出电路，并分别推出输出电压与输入数字两之间的关系式。
解：D/A转换器的单极性和双极性输出电路见书本上第44页（图2.33）。
为单极性输出，若D为输入数字量，为基准参考电压，且为n位D/A转换器，则有； 为双极性输出，可以推出：
2.
13 采用DAC0832、运放、CD4051等元件与PC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路模拟量输出的程序。 答：原理图见书本上第48页（图2.40）。
设8个输出数据存放在内存数据段BUF0—BUF7这8个连续单元中，主过程已经填装DS，输出子程序如下： DOUT PROC NEAR
MOV BX , OFFSET BUF NEXT: MOV AL , [BX] OUT DX , AL INC DX OUT DX , AL CALL DELAY INC AH DEC DX LOOP NEXT RET
DOUT ENDP
其中DELAY是一段延时程序。
第四章（常规及复杂控制技术）作业
4.1 数字控制器的连续化设计步骤是什么？ 答：1、设计家乡的连续控制器D（S） 2、选择采样周期T
3、将D（S）离散化为D（Z） 4、设计由计算机实现的控制算法 5、校验
4.2 某系统的连续控制器设计为
试用双线形变换法、前向差分法、后向差分法分别求出数字控制器D（Z），并分别给出三种方法对应的递推控制算法。
答：双线形变换法：由带入D（s）表达式中得到：
进一步利用得到：
所以：
前向差分法：将代入D（s）中得到：
所以：
后向差分法：将代入D（s）中得到：
所以：
微型计算机控制技术答案
