1、考試試形式:閉閉卷考試時間試時間:14周星期一上午10:0012:00考試試地點:待定考試題試題型：一、一、計計算題題（共30分，每小題題10分） 二、二、算法分析題題（16分） 三、三、程序設(shè)計題設(shè)計題（共14分） 四、四、參數(shù)參數(shù)分析題題（共10分） 五、五、實驗實驗題題（10分） 六、軟六、軟硬件綜綜合題題（共20分）答疑時間時間：13周星期四、星期五星期五答疑地點： F401 我們們回顧教學(xué)內(nèi)顧教學(xué)內(nèi)容是圍繞圖圍繞圖1.1開開展的微機(jī)控制技術(shù)圖圖1.1 1.1 典型微機(jī)控制系典型微機(jī)控制系統(tǒng)統(tǒng)原理原理圖圖 圖圖1.1 1.1 典型微機(jī)控制系典型微機(jī)控制系統(tǒng)統(tǒng)原理原理圖圖 顯顯示突出數(shù)碼

2、數(shù)碼管掃掃描顯顯示RS232通信A/D圍繞圍繞ADC0809及信號調(diào)號調(diào)理D/A圍繞圍繞DAC0832及信號調(diào)號調(diào)理線線性參數(shù)標(biāo)參數(shù)標(biāo)度變換變換解決決AD數(shù)數(shù)字量計計算模擬擬量干擾時擾時加低通濾濾波,修正后DA輸輸出得模擬擬量給給定模擬擬量-反饋饋模擬擬量獲獲得誤誤差PID控制,根據(jù)檢測檢測到的誤誤差計計算控制量改進(jìn)進(jìn)成不完全微分PID、積積分分離PID控制PID參數(shù)參數(shù)整定越限報報警程序設(shè)計設(shè)計控制實實物第2章習(xí)題講習(xí)題講解 2424題題：用：用8 8位位DACDAC芯片組成雙極性電壓輸出電路，芯片組成雙極性電壓輸出電路，其其參考電壓為參考電壓為+5V+5V, ,求對應(yīng)以下偏移碼的輸出電求對

3、應(yīng)以下偏移碼的輸出電壓：壓： （1 1）1000000010000000；（；（2 2）0100000001000000；（；（3 3）11111111111111 11；（；（4 4）0000000100000001；（；（5 5）0111111101111111；（；（6 6）1111111011111110。 解：雙極性電壓輸出的公式是解：雙極性電壓輸出的公式是 25625620NVVref1 1）10000000B10000000B，即，即N=128N=128，當(dāng)當(dāng)VREF=+5VVREF=+5V時，時，VOUT2=0VVOUT2=0V，輸出電壓輸出電壓0V0V2 2）01000000

4、B01000000B，即，即N=64N=64，當(dāng)當(dāng)VREF=+5VVREF=+5V時，時，VOUT2=-2.5VVOUT2=-2.5V，輸出電壓輸出電壓-2.5V-2.5V3 3）11111111B11111111B，即，即N=255N=255，當(dāng)當(dāng)VREF=+5VVREF=+5V時，時，VOUT2=4.961VVOUT2=4.961V，輸出輸出電壓電壓+4.961V+4.961V4 4）00000001B00000001B，即，即N=1N=1，當(dāng)當(dāng)VREF=+5VVREF=+5V時，時，VOUT2=-4.961VVOUT2=-4.961V，輸出輸出電壓電壓-4.961V-4.961V5 5）

5、01111111B01111111B，即，即N=127N=127，當(dāng)當(dāng)VREF=+5VVREF=+5V時，時，VOUT2=-0.0391VVOUT2=-0.0391V，輸出電壓輸出電壓-0.0391V-0.0391V6 6）11111110B11111110B，即，即N=254N=254，當(dāng)當(dāng)VREF=+5VVREF=+5V時，時，VOUT2=4.922VVOUT2=4.922V，輸出電壓輸出電壓4.922V4.922V 2525題題DAC0832DAC0832與與CPUCPU有幾種連接方式？它有幾種連接方式？它們在硬件接口及軟件程序設(shè)計方面有何不同？們在硬件接口及軟件程序設(shè)計方面有何不同？

6、答：答：1 1）DAC0832DAC0832與與CPUCPU的連接方式有的連接方式有3 3種，種，即雙緩沖方式、單緩沖方式和直通方式。即雙緩沖方式、單緩沖方式和直通方式。 2 2）它們在硬件接口和軟件程序設(shè)計有明）它們在硬件接口和軟件程序設(shè)計有明顯的不同顯的不同 ：雙緩沖方式時雙緩沖方式時8 8條數(shù)據(jù)線應(yīng)該連單片機(jī)條數(shù)據(jù)線應(yīng)該連單片機(jī)的地址數(shù)據(jù)復(fù)用線（的地址數(shù)據(jù)復(fù)用線（P0P0），外部控制信號接成），外部控制信號接成2 2組控組控制，制，ILEILE、WR1WR1、CSCS為第一組，為第一組， WR2WR2、XFERXFER為第二為第二組，軟件編程必須把數(shù)據(jù)先寫到第一組輸入鎖存、然組，軟件編程

7、必須把數(shù)據(jù)先寫到第一組輸入鎖存、然后再寫第二組完成數(shù)據(jù)從輸入鎖存送到后再寫第二組完成數(shù)據(jù)從輸入鎖存送到D/AD/A寄存器；寄存器；單緩沖方式時單緩沖方式時8 8條數(shù)據(jù)線應(yīng)該連單片機(jī)的地址數(shù)據(jù)復(fù)用條數(shù)據(jù)線應(yīng)該連單片機(jī)的地址數(shù)據(jù)復(fù)用線（線（P0P0），外部控制信號接成一個控制，如第一組），外部控制信號接成一個控制，如第一組控制則第二組直通或第一組直通則第二組控制，也可控制則第二組直通或第一組直通則第二組控制，也可以兩組用同樣的信號控制，軟件編程直接把數(shù)據(jù)寫一以兩組用同樣的信號控制，軟件編程直接把數(shù)據(jù)寫一次就可以。次就可以。直通方式時直通方式時8 8條數(shù)據(jù)線應(yīng)該連單片機(jī)的一個條數(shù)據(jù)線應(yīng)該連單片機(jī)的一

8、個8 8位口（如位口（如P P1 1口）或擴(kuò)展的口）或擴(kuò)展的8 8位數(shù)據(jù)輸出端口，位數(shù)據(jù)輸出端口，DAC0832DAC0832的外部的外部控制信號全部接成有效電平，軟件編程只要往該端口控制信號全部接成有效電平，軟件編程只要往該端口輸出數(shù)據(jù)即可。輸出數(shù)據(jù)即可。 3131題題A/DA/D轉(zhuǎn)換器的結(jié)束信號（設(shè)為轉(zhuǎn)換器的結(jié)束信號（設(shè)為EOCEOC）有什么作）有什么作用？根據(jù)該信號在用？根據(jù)該信號在I/OI/O控制中的連接方式，控制中的連接方式，A/DA/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換有幾種控制方式？它們各在接口電路和程序設(shè)計上有有幾種控制方式？它們各在接口電路和程序設(shè)計上有什么特點？什么特點？ 答：答：A/DA/D轉(zhuǎn)換器

9、的結(jié)束信號的作用是用以轉(zhuǎn)換器的結(jié)束信號的作用是用以判斷本次判斷本次A/A/D D轉(zhuǎn)換是否完成轉(zhuǎn)換是否完成。 常見的常見的A/DA/D轉(zhuǎn)換有以下幾種控制方式轉(zhuǎn)換有以下幾種控制方式查詢方查詢方式、中斷方式和軟件延時方式式、中斷方式和軟件延時方式。各自特點如下：各自特點如下：查詢方式查詢方式: EOC: EOC可以和任意可以和任意I/OI/O口連接，程序設(shè)計時，反口連接，程序設(shè)計時，反復(fù)判斷復(fù)判斷EOCEOC是否有效，直至是否有效，直至EOCEOC有效時，才讀數(shù)據(jù)。有效時，才讀數(shù)據(jù)。中斷響應(yīng)方式中斷響應(yīng)方式: EOC: EOC與計算機(jī)外部中斷相連，與計算機(jī)外部中斷相連，ADAD轉(zhuǎn)換結(jié)轉(zhuǎn)換結(jié)束后束后,

10、 ,發(fā)中斷申請發(fā)中斷申請, ,在中斷服務(wù)程序中讀取數(shù)據(jù)。在中斷服務(wù)程序中讀取數(shù)據(jù)。延時方式延時方式:EOC:EOC可不和可不和I/OI/O口連接，程序設(shè)計時，啟動轉(zhuǎn)口連接，程序設(shè)計時，啟動轉(zhuǎn)換后再延時大于換后再延時大于ADCADC轉(zhuǎn)換時間，然后讀取數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)換時間，然后讀取數(shù)據(jù)。 3131題題設(shè)某設(shè)某1212位位A/DA/D轉(zhuǎn)換器的輸入電壓為轉(zhuǎn)換器的輸入電壓為0+5V0+5V，求，求出當(dāng)輸入模擬量為下列值時輸出的數(shù)字量。出當(dāng)輸入模擬量為下列值時輸出的數(shù)字量。 (1)1.25V; (2)2V; (3)2.5V; (4)3.75V; (5)4V ; (6)5V(1)1.25V; (2)2V; (3)

11、2.5V; (4)3.75V; (5)4V ; (6)5V。 解：解：要領(lǐng)：由于逐次逼近型要領(lǐng)：由于逐次逼近型A/D A/D 轉(zhuǎn)換是在轉(zhuǎn)換是在 D/A D/A 基礎(chǔ)基礎(chǔ)上實現(xiàn)的，對于上實現(xiàn)的，對于1212位位A/DA/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換，D/AD/A的模擬電壓為的模擬電壓為5.040964096CREFREFNNVVV另一方面，另一方面，A/DA/D內(nèi)部比較器規(guī)定內(nèi)部比較器規(guī)定VCVCVX VX , , 且取整數(shù)，但不能等于且取整數(shù)，但不能等于40964096。 5.04096XNV5.04096XNV40965.0XVN 以以2V2V為例，對于為例，對于1212位位A/DA/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換，取整，取

12、整16381638，十六進(jìn)制，十六進(jìn)制662H662H。 240961638.45.0N 240961638.45.0N 3535題題. . 設(shè)被測溫度變化范圍為設(shè)被測溫度變化范圍為01200 01200 ，如果要求誤差，如果要求誤差不超過不超過0.4 0.4 ，應(yīng)選用分辨率為多少位的，應(yīng)選用分辨率為多少位的A/DA/D轉(zhuǎn)換器（設(shè)轉(zhuǎn)換器（設(shè)ADCADC的分辨率和精度一樣）？的分辨率和精度一樣）？ 解：假設(shè)采用解：假設(shè)采用n n位的位的A/DA/D轉(zhuǎn)換器，則轉(zhuǎn)換器，則A/DA/D的分辨的分辨率為率為n21，則基于溫度的分辨率應(yīng)該滿足，則基于溫度的分辨率應(yīng)該滿足4.0120021n顯然顯然3000

13、2n，因，因n n只能是整數(shù)，取只能是整數(shù)，取n=12n=12 應(yīng)選用分辨率為應(yīng)選用分辨率為1212位的位的A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器第7章習(xí)題講習(xí)題講解 1919題題. . 某計算機(jī)控制系統(tǒng)，如圖某計算機(jī)控制系統(tǒng)，如圖7.187.18所示。用所示。用一個音頻振蕩器接在輸入端，其數(shù)字濾波計算一個音頻振蕩器接在輸入端，其數(shù)字濾波計算公式為：公式為：y(k)=(1/16) x(k)+(15/16)y(k-1)y(k)=(1/16) x(k)+(15/16)y(k-1)，試編，試編寫一個計算寫一個計算y(k)y(k)的程序（的程序（答案應(yīng)該包括變量答案應(yīng)該包括變量說明部分、變量定義部分、初始化部分、說

14、明部分、變量定義部分、初始化部分、工作主循環(huán)中采樣后的濾波運算、迭代部工作主循環(huán)中采樣后的濾波運算、迭代部分，不考慮分，不考慮A/DA/D和和D/AD/A部分的編程部分的編程）。）。 解：解：1) 1) 用浮點變量用浮點變量ykTykT表示表示y(k)y(k)，用浮點變量，用浮點變量y ykT_TkT_T表示表示y(k-1)y(k-1)，用浮點變量，用浮點變量alfaalfa表示表示1/161/16，用，用浮點變量浮點變量yi_alfayi_alfa表示表示15/1615/16，用字符形變量，用字符形變量y_ky_kT T表示表示D/AD/A輸出值，用字符形變量輸出值，用字符形變量x_kTx_

15、kT表示表示A/A/D D采樣值。采樣值。 2)2)定義變量部分程序如下：定義變量部分程序如下：float ykT , ykT_T , alfa , yi_alfa ; float ykT , ykT_T , alfa , yi_alfa ; unsigned char x_kT , y_kT ; unsigned char x_kT , y_kT ; 3) 3)初始化部分程序如下：初始化部分程序如下：alfa = 1.0 / 16.0 ;alfa = 1.0 / 16.0 ;yi_alfa = 15.0 / 16.0 ;yi_alfa = 15.0 / 16.0 ;ykT_T = 0.0 ;

16、ykT_T = 0.0 ; 4) 4)工作主循環(huán)中采樣后的濾波運算及迭代部分程序工作主循環(huán)中采樣后的濾波運算及迭代部分程序如下：如下：ykT = alfa ykT = alfa * * (float) x_kT ; (float) x_kT ; ykT += yi_alfa ykT += yi_alfa * * ykT_T ; ykT_T ; if(ykT255.0) y_kT =255;if(ykT255.0) y_kT =255;else if(ykT0.0) y_kT = 0 ;else if(ykT0.0) y_kT = 0 ;else y_kT = (unsigned char) y

17、kT ;else y_kT = (unsigned char) ykT ; 5) 5)迭代部分程序如下：迭代部分程序如下：ykT_T=ykT;ykT_T=ykT; 2222題題、某梯度爐溫度變化范圍為、某梯度爐溫度變化范圍為0160001600，經(jīng)溫度，經(jīng)溫度變送器輸出電壓為變送器輸出電壓為15V15V，再經(jīng)，再經(jīng)ADC0809ADC0809轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換，ADCADC08090809的輸入范圍為的輸入范圍為05V05V，試計算當(dāng)采樣數(shù)值為，試計算當(dāng)采樣數(shù)值為9BH9BH時，所對應(yīng)的梯度爐溫度是多少？時，所對應(yīng)的梯度爐溫度是多少？ 解：由于測量下限解：由于測量下限00對應(yīng)溫度變送器輸出電壓為對應(yīng)溫

18、度變送器輸出電壓為1V1V，而而ADC0809ADC0809的輸入范圍為的輸入范圍為05V05V，故測量下限，故測量下限00對對應(yīng)應(yīng)ADC0809ADC0809的的A/DA/D轉(zhuǎn)換值是轉(zhuǎn)換值是256256* *(1.0/5.0)(1.0/5.0)取整，由取整，由于于256256* *(1.0/5.0)=51.2(1.0/5.0)=51.2，取，取N0=51N0=51，故利用如下公式，故利用如下公式進(jìn)行標(biāo)度變換。進(jìn)行標(biāo)度變換。 00mxNNNNAAmx其中其中N0=51N0=51，Nm=255Nm=255，Am=1600Am=1600 當(dāng)采樣數(shù)值為當(dāng)采樣數(shù)值為9BH9BH時，其十進(jìn)制數(shù)是時，其十

19、進(jìn)制數(shù)是155155，代入公式得，代入公式得 故當(dāng)采樣數(shù)值為故當(dāng)采樣數(shù)值為99H99H時對應(yīng)的梯度爐溫度是時對應(yīng)的梯度爐溫度是652.55652.55C C。 x155511600652.5525551A第8章習(xí)題講習(xí)題講解 1818題題. .已知某連續(xù)控制器的傳遞已知某連續(xù)控制器的傳遞D(s)=(1+0.17s)/0.085D(s)=(1+0.17s)/0.085s, s,欲用數(shù)字欲用數(shù)字PIDPID算法實現(xiàn)之，試分別寫出其相應(yīng)的位算法實現(xiàn)之，試分別寫出其相應(yīng)的位置型和增量型置型和增量型PIDPID算法輸出表達(dá)式。設(shè)采樣周期算法輸出表達(dá)式。設(shè)采樣周期T=0.T=0.2 2秒。秒。 答：由于答

20、：由于 顯然該控制是顯然該控制是PIPI控制。其比例系數(shù)控制。其比例系數(shù)KP=2.0KP=2.0，KI=KPKI=KP* *(T/TI)=2.353(T/TI)=2.353 則位置型輸出控制表達(dá)式為則位置型輸出控制表達(dá)式為 s17. 0112085. 012085. 0117. 0sssD kPkPkPIP kPkPkPIP則位置型輸出控制表達(dá)式為則位置型輸出控制表達(dá)式為其中其中 kPkPkPIP kEkPP0 . 2 1353. 2kPkEkPII增量型增量型PIPI控制輸出表達(dá)式為控制輸出表達(dá)式為 其中其中 kPkPkPIP 10 . 2kEkEkPP kEkPI353. 2 1919題題已知已知D1(s)=(1+0.15s)/0.05s,D2(s)=18+2s,T=1D1(s)=(1+0.15s)/0.05s,D2(s)=18+2s,T=1s, s,要求：要求：(1)(1)分別寫出與分別寫出與D1(s)D1(s)，D2(s)D2(s)相對應(yīng)的增量型相對應(yīng)的增量型P