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
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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
1A1
1A2
1A3
1A4
1A5
1A6
1A7
1A8
1Y1
1Y2
1Y3
1Y4
1Y5
1Y6
1Y7
1Y8
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
1
PC总线
*IOR(*RD)_
设片选端口地址为port
MOVDX,portMOVDPTR,PORT
MOVXA,@DPTR
INAL,DX
数字量输出接口
RESET
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
D8
Q1
Q2
Q3
Q4
Q5
Q6
Q7
Q8
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
1
输出信号
PC总线
(*WR)
MOVAL,DATAMOVA,DATA
MOVDX,portMOVDPTR,PORT
OUTDX,ALMOVX@DPTR,A
3.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。
M
P0.2
P0.1
P0.0
RD*
WR*
P0.7~P0.0
EA*ALE
P3.2
地
址
锁
存
器
译
码
器
OE
START
ALE
CLOCK
EOC
M
+
+
IN0
IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
A
B
C
F0H
答:
D0
D7
;;;
1
程序:
ORG0000H
MOVR0,#30H;数据区起始地址存在R0
MOVR6,#08H;通道数送R6
MOVIE,#84H;开中断
SETBIT1;外中断请求信号为下跳沿触发方式
MOVR1,#0F0H;送端口地址到R1
NEXT:
MOVX@R1,A;启动A/D转换
LOOP:
SJMPLOOP
INCR0
INCR1
DJNZR6,NEXT;8路采样未接受,则转NEXT
CLREX1;8路采样结束,关中断
END
中断服务程序:
ORG0003H;外中断1的入口地址
AJMP1000H;转中断服务程序入口地址
ORG1000H
MOVXA,@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
ORG0000H
MOVR1,#30H
MOVR2,#0F0H
A1:
MOVDPTR,R2
MOVX@DPTR,A
LOOP:
JNBP3.2,LOOP
MOVXA,@DPTR
MOV@R1,A
INCR2
INCR1
CJNER2,0F7H,A1
END
4.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:
MOVDX,1FF0H
OUTDX,AL;启动A/D转换
PUSHAX
PUSHBX
PUSHCX
STI
LOOP1:
JMPLOOP1
CLI
POPCX
POPBX
POPAX
LEADI,BUF;置数据存储区指针
MOVCL,4
SHRAX,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:
MOVDX,1FF2H;读高8位数据
INAL,DX
MOVAH,AL
MOVDX,1FF3H;读低4位数据
INAL,DX
RET
ORG0000H
MOVDPTR,#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A
PUSHA
PUSHB
PUSHC
ORG0013H;外部中断1入口地址
LJMPPINT1
SETBIT1
SETBEX1
LOOP1:
SJMPLOOP1
CLR
POPC
POPB
POPA
;感觉很麻烦的样子
MOVA,@R1;低4位送A
RRA
RRA
RRA
RRA
MOVR0,A
DECR1
MOVA,@R1;高8位送A
ANLA,0FH;屏蔽高4位
RLA
RLA
RLA
RLA
ORLA,R0;合并低8位
INCR1
MOV@R1,A;处理好后覆盖原低4位
DECR1
MOVA,@R1
ANLA,0F0H
RRA
RRA
RRA
RRA
MOV@R1,A
END
中断服务程序:
MOVR1,#30H;先设置个内存起始单元
MOVXA,@DPTR
MOV@R1,A
INCR1
INCDPTR;读取AD574低4位要改变引脚A0的电平
MOVXA,@DPTR
MOV@R1,A
RETI
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0-10mA,输出为0-5V,R1=100Ω,R2=500Ω
输入4-20mA,输出为1-5V,R1=100Ω,R2=250Ω
输出限流,保护运放
R1
R3
R2
R4
R5
C
I
V
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0~10mA,输出0~5V:
R1=200Ω,R3=100kΩ,R4=150kΩ
输入4~20mA,输出1~5V:
R1=200Ω,R3=100kΩ,R4=25kΩ
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:
P41
9.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。
100Ω
100KΩ
:
:
:
PA7
PA3
PA2
PA1
PA0
PB7
8255A
PB0
PC6
PC5
PC4
PC3
PC2
PC1
PC0
:
:
:
12/8*VL
STS
DB11BIPOFF
DB10
DB9
DB8PEFIN
DB7PEFOUT
DB010VIN
CE
CS*
R/C*AGND
DGNDA0
:
:
:
+5V
100Ω
:
:
:
PA7
PA3
PA2
PA1
PA0
PB7
8255A
PB0
PC6
PC5
PC4
PC3
PC2
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