【正文】 量輸入通道的任務(wù)是將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，能夠完成這一任務(wù)的器件，稱(chēng)為之模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog/Digital Converter，簡(jiǎn)稱(chēng)A/D轉(zhuǎn)換器或ADC)。此外，還希望切換速度快、噪音小、壽命長(zhǎng)、工作可靠。采樣保持器的作用：A/D轉(zhuǎn)換器完成一次A/D轉(zhuǎn)換總需要一定的時(shí)間。這樣，就需要在A/D轉(zhuǎn)換器之前加入采樣保持器。保持電容值小，則采樣狀態(tài)時(shí)充電時(shí)間常數(shù)小，即保持電容充電快，輸出對(duì)輸入信號(hào)的跟隨特性好，但在保持狀態(tài)時(shí)放電時(shí)間常數(shù)也小，即保持電容放電快，故保持性能差；反之，保持電容值大，保持性能好，但跟隨特性差。??？根據(jù)該信號(hào)在I/O控制中的連接方式，A/D轉(zhuǎn)換有幾種控制方式？它們?cè)诮涌陔娐泛统绦蛟O(shè)計(jì)上有什么特點(diǎn)？A/D轉(zhuǎn)換器的結(jié)束信號(hào)的作用是用以判斷本次AD轉(zhuǎn)換是否完成。?查詢(xún)法: EOC可以和任意I/O口連接，程序設(shè)計(jì)時(shí)，反復(fù)判斷EOC是否有效，直至EOC有效時(shí)，取數(shù)據(jù)。~1200oC,應(yīng)選用分辨為多少位的A/D轉(zhuǎn)換器？選擇依據(jù)：。本例給出用803DAC0809設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)例。采樣完一遍后停止采集。(1)D/A轉(zhuǎn)換器：模擬量輸出通道的核心是數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(Digital/Analog Converter,簡(jiǎn)稱(chēng)D/A轉(zhuǎn)換器或DAC)。(2)V/I變換：一般情況下，D/A轉(zhuǎn)換電路的輸出是電壓信號(hào)。許多標(biāo)準(zhǔn)化的工業(yè)儀表或執(zhí)行機(jī)構(gòu)，一般是采用0～10mA或4～20mA的電流信號(hào)驅(qū)動(dòng)的。CPU、AD、DA可任選。 圖中A/D轉(zhuǎn)換為查詢(xún)方式（2）寫(xiě)出圖中8255A的地址。G1 G2A G2B C B A 1 X Y6所以,8255A的地址是:F800H—FB00H(或:F8FFH—6BFFH)（3）畫(huà)出實(shí)現(xiàn)該A/D轉(zhuǎn)換的流程圖。要求：（1）.完成硬件設(shè)計(jì)答：（1）設(shè)計(jì)如圖所示。（3）分析通道5和通道12的通道地址（要求過(guò)程） A3 A10 0 五通道地址 1 1 十二通道地址第三章 人機(jī)交互接口技術(shù)在工業(yè)過(guò)程控制中，鍵盤(pán)有幾種？它們各有什么特點(diǎn)和用途？試說(shuō)明非編碼鍵盤(pán)掃描方法、原理及鍵值計(jì)算方法。光電耦合器由封裝在一個(gè)管殼內(nèi)的發(fā)光二極管和光敏三極管組成。試說(shuō)明固態(tài)繼電器、大功率場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)關(guān)及控制開(kāi)關(guān)有什么區(qū)別？它們分別用在什么場(chǎng)合？圖示小功率直流電機(jī)雙向控制原理，并說(shuō)明如何實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、剎車(chē)、滑行控制。 圖中，當(dāng)SW1和SW4閉合時(shí)，馬達(dá)正轉(zhuǎn)； 當(dāng)SW2和SW3閉合時(shí)，馬達(dá)反轉(zhuǎn)； 當(dāng)SW1和SW3或SW2和SW4閉合時(shí)，馬達(dá)剎車(chē)； 當(dāng)SWSWSW2和SW4都斷開(kāi)時(shí)，馬達(dá)滑行。？它由哪幾部分組成？微機(jī)順序控制方式是指以預(yù)先規(guī)定好的時(shí)間或條件為依據(jù)，按預(yù)先規(guī)定好的動(dòng)作次序順序地進(jìn)行工作。它包括系統(tǒng)控制器、輸入電路、輸入接口、輸出電路、輸出接口、檢測(cè)機(jī)構(gòu)、顯示與報(bào)警電路。(1)輸入裝置：一般指微機(jī)的輸入設(shè)備，如鍵盤(pán)。(2)微機(jī)：微機(jī)是MNC系統(tǒng)運(yùn)算和控制的核心。若為閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，則由位置檢測(cè)裝置輸出的反饋信息也送入微機(jī)進(jìn)行處理。在微機(jī)控制下，輸出裝置一方面顯示加工過(guò)程中的各有關(guān)信息，另一方面向被控生產(chǎn)機(jī)械輸出各種有關(guān)的開(kāi)關(guān)量控制信號(hào)(冷卻、啟、停等)，還向伺服機(jī)構(gòu)發(fā)出進(jìn)給脈沖信號(hào)等。其功能是將輸出裝置發(fā)出的進(jìn)給脈沖轉(zhuǎn)換成生產(chǎn)機(jī)械相應(yīng)部件的機(jī)械位移(線(xiàn)位移、角位移)運(yùn)動(dòng)。目前已有專(zhuān)門(mén)為數(shù)控裝置配套設(shè)計(jì)的各種機(jī)械，如各種數(shù)控機(jī)床，它們的機(jī)械結(jié)構(gòu)與普通機(jī)床有較大的區(qū)別。逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)的實(shí)質(zhì)是以階梯折線(xiàn)來(lái)逼近給定直線(xiàn)或圓弧曲線(xiàn)，最大逼近誤差不超過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的一個(gè)脈沖當(dāng)量（每走一步的距離，即步長(zhǎng)）。圓弧插補(bǔ)計(jì)算過(guò)程的步驟如下：(1)偏差判別(2)坐標(biāo)進(jìn)給(3)偏差計(jì)算(4)坐標(biāo)計(jì)算(5)終點(diǎn)判別！，起點(diǎn)O（0，0），終點(diǎn)A（4，6）。解：由題意可知xe=4,ye=6，F(xiàn)0=0，我們?cè)O(shè)置一個(gè)總的計(jì)數(shù)器Nxy,其初值應(yīng)為Nxy=|60|+|40|=10，則插補(bǔ)計(jì)算過(guò)程如表3—1所示。表3—1步數(shù)偏差判別坐標(biāo)進(jìn)給偏差計(jì)算終點(diǎn)判別起點(diǎn)F0=0Nxy=101F0=0XF1=F0ye=6Nxy=92F10+YF2=F1+xe=2Nxy=83F20+YF3=F2+xe=2Nxy=74F30XF4=F3ye=4Nxy=65F40+YF5=F4+xe=0Nxy=56F5=0XF6=F5ye=6Nxy=47F60+YF7=F6+xe=2Nxy=38F70+YF8=F7+xe=2Nxy=29F80XF9=F8ye=4Nxy=110F90+YF10=F9+xe=0Nxy=0，起點(diǎn)A（6，0），終點(diǎn)B（0，6）。解：插補(bǔ)計(jì)算過(guò)程如表3—2所示。下圖為插補(bǔ)過(guò)程中的走步軌跡。（1）說(shuō)明圖中芯片4N2復(fù)合管T的作用。（2）畫(huà)出此步進(jìn)電機(jī)單四拍、雙四拍以及四相八拍三種控制方式正向 ① 單四拍：步 位D7 D6 D5 D4 D3 D1 D C B A控制模型 雙四拍 03H2 1B、C通電1 1C、D通電1 09H ORG 2000HSTART：MOV A，80H ；8255初始化 MOV DPTR，2063H MOVX DPTR,A MOV A,01H ；A相通電 MOVX DPTR,A MOV A,03H ；B相通電 MOVX DPTR,A MOV A,05H ；C相通電 MOVX DPTR,A MOV A,07H ；D相通電 MOVX DPTR,A第六章 過(guò)程控制數(shù)據(jù)處理的方法？數(shù)字濾波克服了模擬濾波器的不足，它與模擬濾波器相比，有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：(1)數(shù)字濾波是用程序?qū)崿F(xiàn)的，不需要增加硬設(shè)備，所以可靠性高，穩(wěn)定性好；(2)數(shù)字濾波可以對(duì)頻率很低()的信號(hào)實(shí)現(xiàn)濾波，克服了模擬濾波器的缺陷；(3)數(shù)字濾波器可根據(jù)信號(hào)的不同，采用不同的濾波方法或?yàn)V波參數(shù)，具有靈活、方便、功能強(qiáng)的特點(diǎn)。（1）程序判斷濾波法：是根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，確定出相鄰兩次采樣信號(hào)之間可能出現(xiàn)得最大偏差。（3）算術(shù)平均值濾波法：它適用于一般的具有隨機(jī)干擾信號(hào)的濾波。（4）加權(quán)平均值濾波：可以提高濾波效果（5）滑動(dòng)平均值濾波法：采樣時(shí)間短，可以提高檢測(cè)速度（6）慣性濾波法：適用于慢速隨機(jī)變量的濾波（7）復(fù)合數(shù)字濾波：比單純的平均值濾波的效果要好、加權(quán)平均值濾波以及滑動(dòng)平均濾波三者的區(qū)別是什么？算術(shù)平均值法適用于對(duì)壓力、流量等周期脈動(dòng)信號(hào)的平滑，這種信號(hào)的特點(diǎn)是往往在某一數(shù)值范圍附近作上、下波動(dòng)，有一個(gè)平均值。對(duì)于一般流量，通常取N=12；若為壓力，則取N=4。但有時(shí)為了提高濾波效果，往往對(duì)不同時(shí)刻的采樣值賦以不同的加權(quán)因子。其算法為 其中。 滑動(dòng)平均值濾波法，依次存放N次采樣值，每采進(jìn)一個(gè)新數(shù)據(jù)，就將最早采集的那個(gè)數(shù)據(jù)丟掉，然后求包含新值在內(nèi)的N個(gè)數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值或加權(quán)平均值。這是因?yàn)樯a(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各種工藝參數(shù)量綱不同。這些參數(shù)A/D轉(zhuǎn)換后得到一系列的數(shù)碼，這些數(shù)碼的值并不一定等于原來(lái)帶有量綱的參數(shù)值，它僅代表參數(shù)值的大小，故必須把它轉(zhuǎn)換成帶有量綱的數(shù)值后才能運(yùn)算、顯示或打印輸出。標(biāo)度變換有各種不同類(lèi)型，它取決于被測(cè)參數(shù)測(cè)量傳感器的類(lèi)型，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇適當(dāng)?shù)臉?biāo)度變換方法，常用線(xiàn)性參數(shù)標(biāo)度變換。 計(jì)算：（1）當(dāng) AD574 的轉(zhuǎn)換結(jié)果為 610H 時(shí)，對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)溫度是多少？ （2）當(dāng)系統(tǒng)的溫度是40℃時(shí)，AD574 的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果是多少？第七章 數(shù)字PID及其算法??？試比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)。在這種位置型控制算法中，由于算式中存在累加項(xiàng)，因此輸出的控制量u(k)不僅與本次偏差有關(guān)，還與過(guò)去歷次采樣偏差有關(guān)，使得u(k)產(chǎn)生大幅度變化，這樣會(huì)引起系統(tǒng)沖擊，甚至造成事故。當(dāng)控制系統(tǒng)中的執(zhí)行器為步進(jìn)電機(jī)、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、多圈電位器等具有保持歷史位置的功能的這類(lèi)裝置時(shí)，一般均采用增量型PID控制算法。(2)為實(shí)現(xiàn)手動(dòng)——自動(dòng)無(wú)擾切換，在切換瞬時(shí)，計(jì)算機(jī)的輸出值應(yīng)設(shè)置為原始閥門(mén)開(kāi)度u0，若采用增量型算法，其輸出對(duì)應(yīng)于閥門(mén)位置的變化部分，即算式中不出現(xiàn)u0項(xiàng)，所以易于實(shí)現(xiàn)從手動(dòng)到自動(dòng)的無(wú)擾動(dòng)切換。，試寫(xiě)出相應(yīng)數(shù)字控制器的位置型和增量型控制算式，設(shè)采樣周期T=。通常保證在95%的系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程時(shí)間內(nèi)，采樣6次～15次即可。(3)從計(jì)算機(jī)的工作量和回路成本考慮，采樣周期T應(yīng)長(zhǎng)些，尤其是多回路控制時(shí)，應(yīng)使每個(gè)回路都有足夠的計(jì)算時(shí)間；當(dāng)被控對(duì)象的純滯后時(shí)間τ較大時(shí)，常選T=（1/4~1/8）τ。另外，若執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度較低，會(huì)出現(xiàn)這種情況，即新的控制量已輸出，而前一次控制卻還沒(méi)完成，這樣采樣周期再短也將毫無(wú)意義，因此T必須大于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)時(shí)間。擴(kuò)充臨界比例度法整定PID參數(shù)的步驟：(1)選擇一個(gè)足夠短的采樣周期T，例如被控過(guò)程有純滯后時(shí)，采樣周期T取滯后時(shí)間的1/10以下，此時(shí)調(diào)