微型计算机控制总结

第一篇：微型计算机控制总结

第一章

 控制：为达到规定的目标，对元件或系统的工作特性所进行的调节或操作。

 控制系统：是指由控制主体、控制客体和控制媒体组成的具有自身目标和功能的管理系

统。

 计算机控制系统：是应用计算机参与控制并借助一些辅助部件与被控对象相联系，以获

得一定控制目的而构成的系统。

 连续控制系统相比，计算机控制系统具有哪些特点？

 答：与连续控制系统相比，计算机控制系统具有以下特点：

(1)计算机控制系统是模拟和数字的混合系统。

(2)在计算机控制系统中，控制规律是由计算机通过程序实现的（数字控制器），修改一

个控制规律，只需修改程序，因此具有很大的灵活性和适应性。

(3)计算机控制系统能够实现模拟电路不能实现的复杂控制规律。

(4)计算机控制系统并不是连续控制的，而是离散控制的。

(5)一个数字控制器经常可以采用分时控制的方式，同时控制多个回路。

(6)采用计算机控制，如分级计算机控制、集散控制系统、计算机网络等，便于实现控

制与管理一体化，使工业企业的自动化程度进一步提

 计算机控制系统的组成：

硬件组成：计算机主机、操作台、通用外围设备、I/O接口与I/O通道、传感器。

软件组成：系统软件，应用软件。

 计算机在控制中的典型应用方式：1.操作指导控制系统2.直接数字控制系统3.监督计算

机控制系统4.分级计算机控制系统5.网络控制系统。

 工业控制机的特点：1.实时性2.高可靠性3.硬件配置的可装备可扩充性4.可维护性。 集散控制系统：又称为以微处理器为基础的分散型信息综合控制系统。

 智能控制系统：所谓智能控制系统就是驱动自主智能及其以实现其目标而而无需操作人

员干预的自动控制系统。

第二章

 I/O接口电路也简称接口电路。它是主机和外围设备之间交换信息的连接部件。

 I/O通道也称为过程通道。它是计算机和控制对象之间信息传送和变换的连接通道。 I/O接口、I/O通道作用：I/O接口和I/O通道都是为实现主机和外围设备之间信息交换

而设的器件，其功能都是保证主机和外围设备之间能方便、可靠、高效率的交换信息。 I/O信号的种类：1.数据信息（数据信息又可分为数字量、模拟量、开关量和脉冲量）2.状态信息3.控制信息。

 并行通信优缺点：其优点是传送速度快、信息率高。

 全双工方式：串行接口和外围设备间除公共地线外，有二根数据传输线，串行接口可以

同时输入和输出数据，计算机可同时发送和接收数据，这种串行传送方式就成为全双工方式。

 串行通信可分：1.全双工方式2.半双工方式3.同步通信4.异步通信。

 I/O控制方式：程序控制方式、中断控制方式、直接存储器存取方式。

 查询式I/O方式的优缺点：从理论上看，查询式比无条件传送方式可靠，接口电路简单，不占用中断输入线，同时查询程序也简单，易于设计调试。特别适用于多个按一定规律顺序工作的生产机械或生产过程的控制。

 中断控制I/O时应解决的问题：第一、保存现场和恢复现场；第二、正确判断中断源；

第三、实时响应；第四、按优先权顺序处理。

 中断优先级问题的解决：1.软件查询方式2.雏菊链法3.专用硬件方式。

 信号预处理装置一般包括标度变换器、滤波电路、线性化处理及电参量间的转换电路等。 采样定理：模拟/数字信号的转换过程中，当采样频率fs.max大于信号中最高频率fmax的2倍时，即：fs.max>=2fmax,则采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息，一般取2.56-4倍的信号最大频率。

 采样过程: 是用采样开关(或采样单元)将模拟信号按一定时间间隔抽样成离散模拟信号的过程。

 串行D／A转换器的基本工作原理：是先把数字量转换成一系列的脉冲，一个脉冲相当

于数字量的一个单位，再把每一个脉冲变成单位模拟量，然后将所有单位模拟量相加，从而得到和数字量成正比的总的模拟量输出。

 D/A转换器按工作方式分为并行和串型两种。

 分辨率：当输入数字量变化1时，输出模拟量变化的大小。

 稳定时间：是D/A转换器转换速率的量度，是指D/A转换器代码有满刻度值变化时，其

输出达到并保持在所给定的百分数误差范围内所需要的时间。

 A/D转化器种类：1.计数器式A/D转换器2.双积分式A/D转换器3.逐次逼近式A/D转换

器。

 A/D转换器的主要技术参数：1.分辨率2.量程3.转换精度4.转换时间5.工作温度范围。 串模干扰是叠加在被测信号上的干扰信号。

 抑制串模干扰的方法:

1、加输入滤波器

2、为避免干扰从传输导线窜入检测回路，可采

用带屏蔽层的双绞线或同轴电缆连接一次仪表和转换设备，屏蔽层应良好接地

3、在靠近传感器位置将被测信号进行前置放大，从而提高回路的信号噪声比。再利用逻辑器件的特性来抑制干扰。提高阈值电平可抑制低噪声干扰；采用低速逻辑器件或加电容器降低速度，可以抑制高频干扰

4、采用数字滤波技术。

第三章

 为什么用计算机来实现数字控制：1.数字控制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.具有灵活性4.采用计算机除实现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。

 模拟化设计方法：当系统的采样频率足够高时，采样系统的特性接近于连续变化的模拟

系统。

 离散化方法：

1、差分变换法

2、零阶保持器法

3、双线性变换法。

 PID：利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的系统。

 PID控制：PID控制是一种负反馈控制，特别适用于过程的动态性能良好而且控制要求

性能不太高的情况。

 PID增量算法：

 积分整量化误差：

 防止积分整量化误差的方法：1.扩大计算机运算的字长，提高精度计算2.当积分项

KIe(k)时，积分项单独累加，直到产生溢出。

 积分饱和：由于主要是积分项的存在，引起了而PID运算的“饱和”，因此，这种饱和称

为“积分饱和”。积分饱和增加了系统的调整时间和超调量，称为“饱和效应。

 不完全微分的PID算法：仿照模拟调节器的实际微分调节器，加入惯性环节，以克服完

全微分的缺点。

 二自由度PID控制：就是使目标值跟踪特性为最优的PID参数和使外扰抑制特性最优的PID参数，能分别独立地进行整定，使两特性同时达到最优。

 PID控制器参数对系统性能的影响：1.比例系数KP对系统性能的影响2.积分时间常数TI

对系统性能的影响3.微分时间常数TD 对系统性能的影响。

 采样周期：周期性采样控制系统中两次采样之间的时间间隔。

第四章

 最少拍无差系统：是指在典型的控制输入信号作用下能在最少几个采样周期内达到稳态

无静差的系统。

 波纹：在采样点之间的输出响应可能是波动的，这种波动称为波纹。

 振铃：大林把这种控制量以0.5的采样频率振荡现象

 怎样抑制振铃现象：大林算法提出一种简单的修正方法，以防止振铃现象，令数字控制

器中产生振铃现象的极点的因子中的z=1就可以消除振铃现象。

第五章

 模糊控制器：应用模糊语音变量按照人的思想工作的控制器。

 论域的确定输入输出量化，量化因子定义为Ke

第六章

 微型计算机控制系统设计一般可分为以下几个步骤：系统总体控制方案设计、微型计算

机选择、控制算法设计、硬件设计、软件设计、系统联调。

 软件的分类：1.系统软件2.应用软件

 应用程序的语言选择1.机器语言2.汇编语言3.高级语言。

 动态滤波

 静态滤波

第七章

 多微处理机系统：是指一个具有两个或多个微处理机并能相互进行通信以协同解决一个

大的给定问题的微机系统。

 多微处理机控制系统的优缺点：

优点：1.有较高的处理速度2.提高系统的可靠性3.系统便于扩充和修改4.实现复杂分散控制和管理一体化5.通过多微处理机实现并行处理，是开发超级计算机的重要途径

缺点：1.系统的结构形式和通信方案2.任务分割和开发并行性问题3.正确处理资源竞争和死锁问题4.提高系统可靠性和动态重组问题

 集散控制系统：它是随着现代大型工业生产自动化的发展和过程控制要求的日益复杂而

产生的综合控制系统。

 集散控制系统的优点：1.系统具有很高的可靠性2.系统功能全面，可实现控制和管理一

体化3.系统使用、操作方便4.性能、价格比好。

第八章

 工作可靠性：这是指系统在实际运行和执行任务时的可靠性。

 计算机控制系统的可靠性：在规定的工作条件下和规定的时间内，该系统正确完成规定

功能的能力。

 固有可靠性：由这一过程所决定的可靠性是系统的内在可靠性，称为系统的固有可靠性。 提高系统可靠性的途径：1.改进元、部件的可靠性2.降低使用应力水准3.简化系统结构

4.采用冗余设计5.是高维护技术。

 常见的耦合方式：阻容耦合、磁耦合、静电耦合。

2nbeae,Kec2mbecaec

第二篇：微型计算机控制总结

典型计算机控制系统组成：通用外围设备、主机及操作台、I/O接口电路、I/O通道、信号检测及变换、被控对象。

计算机控制系统特点：1）在结构上常规连续系统中均使用模拟部件而计算机控制系统是模拟和数字部件的混合系统2）连续系统中各处信号均为连续模拟信号，计算机系统中还有离散模拟、离散数字等多种信号形式3）计算机系统包含连续信号和数字信号需采用专门的理论来分析和设计4）计算机系统中控制规律用软件实现使系统具有很大灵活性和适应性

5）计算机控制系统中，一个控制器经常可采用分时控制的方式而同时控制多个回路6）采用计算机控制便于实现控制和管理一体化，使工业企业的自动化程度进一步提高。

计算机在控制中的典型应用方式：1）操作指导控制系统2）直接数字控制系统3）监督计算机控制系统4）分级计算机控制系统

I/O接口电路是主机与外围设备之间交换信息的连接部件。必要性：1）解决主机CPU和外围设备之间的时序配合和通信联络问题2）解决CPU和外围设备之间的数据格式转换和匹配问题3)解决CPU的负载能力和外围设备端口选择问题

I/O通道：是计算机和控制对象之间信息传送和变换的连接通道。I/O信号的种类：数据信息、状态信息、控制信息三类。数据信息：是主机和外围设备交换的基本信息。分为：数字量、模拟量、开关量、脉冲量。状态信息：外围设备通过接口向CPU提供的反映外围设备所处的工作状态的信息。控制信息：CPU通过接口传送给外围设备的。

计算机和外部的通信方式：1并行通信2串行通信1）全双工方式2）半双工方式3）同步通信4）异步通信

三种 I/O控制方式：程序控制方式、中断控制方式、直接存储器存取方式

程序控制I/O方式：CPU和外围设备之间的信息传送，实在程序控制下进行的。

中断控制I/O方式：当外围设备需要请求服务时，向CPU发出中断请求，CPU响应外围设备中断，停止执行当前程序，转去执行一个外围设备服务的程序，中断处理完毕，CPU又返回来执行原来的程序。

直接存储器存取方式：不经CPU，而在外设和存储器之间直接高速交换数据

I/O接口的编址方式：1）I/O接口与存储器统一编址2）I/O接口独立编址

I/O通道的主要任务是将由检测器件测取的各种参量变换成计算机所能接收的信息形式送入计算机。

I/O通道分为：模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量输入通道、数字量输出通道。模拟量输入通道组成：信号处理装置、采样单元、采样保持器、数据放大器、A/D转换器和控制电路等部分。

为什么加采样保持器：A/D转换器将模拟信号转换成数字量需要一定时间，完成一次A/D转换所需时间称为孔径时间，对随时间变化的模拟信号来说孔径时间决定了每一个采样时刻的最大转换误差。对于一定的转换时间tA/D,误差的百分数和信号频率成正比，为确保A/D转换的精度必须限制信号的频率范围。如被采样模拟信号的变化频率相对于A/D转换器的转换速度来说是较高的话，为了保证转换精度就要在A/D转换之前加上采样保持电路使在A/D转换期间保持输入模拟信号不变。

采样保持电路组成：输入缓冲放大器A1、模拟开关AS、模拟信号存储电容Ch、输出缓冲放大器A2

采样过程：是用采样开关将模拟信号按一定时间间隔抽样成离散模拟信号的过程

量化过程：用一组数码来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换成数字信号

模拟量输出通道组成：D/A转换器、输出保持器、多路切换开关、低通滤波电路和功放电路

进入I/O通道的干扰：串模干扰、共模干扰。串模干扰抑制方法：1）加输入滤波器2）

为避免干扰从传输导线窜入检测回路，采用带屏蔽层的双绞线或同轴电缆连接一次仪表和转换设备，屏蔽层应良好接地3）在靠近传感器位置将被测信号前置放大，从而提高回路的信号噪音比，再利用逻辑器件的特性来抑制干扰4）采用数字滤波技术。共模抑制干扰方法;1)采用共模抑制比高的、双端输入的运算放大器作被测信号的前置放大器，将有用的测量信号放大，使干扰信号受到抑制2）采用光耦合器或隔离变压器把各种模拟负载和数字信号源隔离开来，也就是把模拟地和数字地断开3)采用隔离放大器

离散化方法;差分变换法、零阶保持器法、双线性变换法。为什么加零阶保持器：由于计算机只能处理离散数字信号，因此输入信号必须经A/D转换器对e（t）进行采样得到e（t），然后需经过保持器H（s）将此离散信号变成近似e（t）的信号eh（t)，即eh（t)才等效于e（t），才能加到D（s）上去，所以D（z）近似D（s）求Z变换表达式时，应包括H（s）在内。

增量式PID控制算法与位置式PID控制算法比较有哪些优点：1）位置式算法每次输出与整个过去状态有关，容易产生较大积累误差，而增量式中只需计算增量，算式中不需要累加，对控制量计算的影响较小，获得比较好的控制效果2）由于计算机只输出控制增量，所以误动作时影响小，且必要时可用逻辑判断的方法去掉，对系统安全运行有利3）手动——自动切换时冲击比较小

积分整量化误差产生原因：在PID增量式算法中，积分项为Kie（k）。当采样周期T较小，而积分时间T1较大时，Kie（k）项很可能小于计算机的最低有效位，在运算时被计算机取整而舍掉，从而产生积分整量化误差。防止方法：1）扩大计算机运算的字长，提高计算精度2）当积分项Kie（k）＜时，积分项单独累加，直到产生溢出。

积分饱和原因：在数字PID控制系统中，当系统开、停或大幅度变动给定值时，系统输出会出现较大的偏差，经过积分项累积后可能使控制量u（k）＞umax或u（k）＜umin，此时，控制量并不能真正取得计算值，而只能取Umax或Umin，从而影响控制效果。由于主要是积分项的存在，引起了PID运算的饱和，因此这种饱和叫积分饱和。积分饱和增加了系统的调整时间和起调量，称为饱和效应，对系统不利。积分饱和的防止方法：积分分离法和遇限削弱积分法。

在许多工业生产过程中，由于物料或能量传输的延迟，常常存在着纯滞后现象。如何消除：

1、史密斯纯滞后补偿原理

2、带纯滞后补偿的数字控制器 史密斯纯滞后补偿原理：与D（s）并接一补偿环节Gp(s)(1-es)，用来补偿被控对象中的纯滞后部分，这个环节称,为预估器 整个纯滞后补偿器的传递函数：D(s)D(s)补偿后系统的闭1D(s)Gp(s)(1es)

环传递函数：（s）D(s)Gp(s)se 1D(s)Gp(s)

对最少拍控制系统设计的具体要求如下：准确性要求、快速性要求、稳定性要求

大林算法的设计原则：以大林算法为模型的数字控制器，使闭环系统的特性为具有时间滞后的一阶惯性环节，且滞后时间与被控对象的滞后时间相同。振铃现象：大林把这种控制量以1/2的采样频率振荡的现象称为振铃，这种振荡一般是衰减的。消除方法：令数字控制器中产生振铃现象的极点的因子中的z=1，就可消除振铃现象。

微型计算机控制系统设计的步骤：系统总体控制方案设计，微型计算机选择，控制算法设计，硬件设计，软件设计，系统联调。

软件分类：系统软件和应用软件。系统软件分：操作系统、语言加工系统、诊断系统。

语言加工系统分：编辑程序、编译程序、连接装配程序、调试程序、子程序库。应用软件分：控制程序、数据采集及处理程序、巡回检测程序、数据管理程序。应用程序的语言选择：机器语言、汇编语言、高级语言。结构化程序三种基本结构：顺序结构，选择。，循环。

数字滤波：数字滤波是通过一定的计算程序对信号作数字化的处理，以减少干扰在信号中的比重。数字滤波的算法分：算术平均值滤波、中值滤波、一阶滞后滤波、程序判断滤波。

线性化处理：在计算机控制系统中需要对一些非线性关系进行处理，通过一定的数据处理程序将非线性关系转化为线性关系。

多微处理机控制系统的定义：多机系统泛指多微处理器系统和多计算机系统。所谓多微处理机控制系统是指一个具有两个或多个微处理机并能相互进行通信以协同解决一个大的给定问题的微机系统。

多微处理机控制系统的优点：1）有较高的处理速度2）提高系统的可靠性3）系统便于扩充和修改4）实现复杂分散控制和管理一体化5）通过多微处理机实现并行处理，是开发超级计算机的重要途径。

多微处理机控制系统中应解决的问题：1）系统的结构形式和通信方案2）任务分割和开发并行性问题3）正确处理资源竞争和死锁问题4）提高系统可靠性和动态重组问题。

多微处理机控制系统的结构形式：紧耦合系统、松耦合系统和分级结构系统

紧耦合系统：耦合系统是指通过电信号连接在一起的系统，或者说是一个共享公共硬件资源的系统。紧耦合多处理机是通过一个共享的高速主存来实现处理机间更紧密的联系，各微处理机之间可在指令一级上实现并行处理。松耦合系统：每个微处理机有一个大容量的局部存储器，不同计算机间通信是通过一个消息传送系统交换消息来实现的。这种耦合程度很松，任务之间的交互作用很小，通常把它看成是一个分部系统。分级结构系统：分级结构呈树状结构，在这类结构中，各微处理机之间存在着较明显的层次关系

数据通信的四种方式：1）总线连接的通信方式2）调制-解调连接的通信方式3）用过程输入/输出装置连接的通信方式4）高速数据通道连接的通信方式。

内部总线：又称微型计算机总线，用于计算机系统内部模块与模块之间进行通信的总线。外部总线：又称通信总线，是用于计算机系统与系统之间或计算机系统与设备之间进行通信的总线。

总线优先级控制方法：

1、串联总线优先级控制

2、并联总线优先级控制

集散控制系统组成：监督计算机、高速数据通道、CRT操作站、数据采集器、基本控制器。

第三篇：微型计算机控制技术总结

微型计算机控制技术总结

随着科学技术的发展，人们越来越多的用计算机来实现控制。近年来，计算机技术、自动控制技术、检测与传感器技术、CRT显示技术、通信与网络技术和微电子技术的高速发展，给计算机控制技术带来了巨大的发展。然而，设计一个性能好的计算机控制系统是非常重要的。计算机控制技术这门课程是自动化、测控技术与仪器专业以及相关专业的一门专业课，主要讲述计算机控制系统的基本结构、基本原理，计算机控制系统的数学描述及设计方法，计算机控制系统软、硬件的设计方法与实现途径。主要是培养学生理论联系实际，从实际出发分析问题、研究问题和解决问题的能力，将学生所学知识系统化。

采用计算机进行控制的系统称为计算机控制系统，也称它为数字控制系统。若不考虑量化问题，计算机控制系统即为采样系统。进一步，若将连续的控制对象和保持器一起离散化，那么采样控制系统即为离散控制系统。所以采样和离散系统理论是研究计算机控制系统的理论基础。

随着科学技术的迅速发展，计算机控制技术的应用领域日益广泛，在冶金、化工、电力、自动化机床、工业机器人控制、柔性制造系统和计算机集成制造系统等工业控制方面已取得了令人瞩目的研究与应用成果，在国民经济中发挥着越来越大的作用。计算机控制技术的应用领域日益广泛，如在机械、冶金、化工、电力、建材等方面，已经取得了令人瞩目的研究与应用成果，并且在国民经济中发挥着越来越大的作用。计算机控制技术以自动控制理论和计算机技术为基础，自动控制理论的发展给计算机控制系统增添了理论工具，而计算机技术的发展为新型控制规律的实现、构造高性能的计算机控制系统提供了物质基础，两者的结合极大地推动了计算机控制技术的发展。

计算机控制系统主要由硬件和软件两大部分组成，而一个完整的计算机系统应由下列几部分组成：被控对象、主机、外部设备、外围设备、自动化仪表和软件系统。

而我们学习的课本《微型计算机控制技术》主要分为九章，这些章节主要讲述了计算机控制系统的概述，典型形式等，主要让我们对计算机控制系统有了初步的入门知识；计算机控制系统的硬件设计技术，讨论了输入输出接口与过程通道的硬件和软件设计；数字控制技术讨论了数字程序控制技术，重点介绍了逐点比较法插补原理和步进电机控制技术；常规复杂控制技术，主要学习数字控制器的连续化设计技术、数字控制器的离散化设计技术以及相关的各类控制算法，了解了常规及复杂控制技术；现代控制技术，主要介绍了采用状态空间的输出反馈设计法、极点配置设计法、最优化设计法；先进控制技术，控制技术中的模糊控制技术、神经网络控制技术、专家控制技术和预测控制技术；计算机控制系统软件的设计，计算机控制系统的应用程序设计与实现技术，重点放在数据处理、数字控制器的工程实现以及软件抗干扰技术；分布式测控网络技术，学习了分散型测控网络技术，讲述了通信网络技术、DCS控制技术，另外还学习了现场总线技

术；计算机控制系统的设计与实现，计算机控制系统的设计。

另外本课程还开设了实验课程，让我们在学习理论的同时有了一个实践的机会，不仅巩固了理论知识，而且使所学知识得到了验证。

在经过一个学期的时间后，我们也将这门课和这么课的课程设计圆满的结束了。学完这门课后，自己还是有一点心得体会。这门课是一门实践性与理论性很强的技术课程，它要求有较强的编程、操作及理论、算法分析能力。学习的重点是理解各种控制系统的工作原理，理解掌握不同控制系统的算法，要学会自己设计控制器。通过本课程的学习，使自己掌握计算机控制系统的基本设计方法。使自己在学完微机原理及应用的基础上，掌握了输入输出接口电路设计方法；进而学习了将生产现场各种物理量引入计算机中的方法。通过学习典型计算机控制系统设计，提高了计算机控制系统设计的能力。在学习的过程中会遇到很多的比较难得问题，这就需要自己及时的向同学和老师寻求帮助，我觉得遇到问题能够及时的解决，这对自己是很有帮助的。因为自己遇到的问题很可能牵扯到其他的知识点，只有将自己的难题及时的得到解决，才会使自己的学习更加的顺畅。还有就是在上课的时候注意听讲老师所提到的知识点，遇到重要的点后要及时的做好笔记。在上完课的时候要及时的拿出笔记进行巩固所学到的知识。

丁老师在本课程的教学中，注重与同学之间的交流，在上课的过程中能及时的解决问题，有时上课时会提问一些问题来了解同学们的掌握情况，还有就是能及时的鞭策学生去好好的学习，在此要感谢授课老师丁健老师的辛勤教导，虽然自己学的可能并不好，但相信自己所学到的知识对自己还是有很大帮助的，非常感谢丁老师！

第四篇：微型计算机控制技术重点总结

1、微机控制系统的发展趋势主要集中在综合自动化、网络化、虚拟化、绿色化和智能控制系统几个方面。2．在计算机控制系统中，常采用的I/O控制方式有程序控制方式、中断控制方式和DMA。3．外部设备与CPU之间交换的信息按功能通常分为：数据信息、状态信息和控制信息。4． DAC0832的工作方式可分为直通方式、单缓冲方式和双缓冲方式。

2、A/D转换器与微机的数据交换方式有：程序查询、定时方式和中断方式。6.进入I/O通道的干扰按其对电路的作用形式分为串模干扰、共模干扰。7．一个基本DCS系统应包含四个组成部分：现场控制站、操作员站、工程师站和系统网络8．计算机控制系统的研制过程一般可分为四个阶段：准备阶段、设计阶段、仿真及调试阶段、现场试运行阶段。

计算机控制系统由哪几部分组成？按功能分类有哪几种？计算机控制系统结构可分为硬件和软件两大部分。硬件是指计算机本身及其外围设备，一般包括中央处理器、内存储存、磁盘驱动器、各种接口电路、以A/D转换和D/A转换为核心的模拟量I/O通道、数字量I/O通道以及各种显示、记录设备、运行操作台等。系统软件是指由计算机的制造厂商提供的，用来管理计算机本省的资源、方便用户使用计算机的软件。按功能分为：操作指导控制系统，直接数字控制系统，监督计算节控制系统和分级计算机控制系统。

什么是接口？计算机控制系统中为什么要有接口电路？I/O口的控制方式有哪几种？

I/O接口电路也简称接口电路。它是主机和外围设备之间交换信息的连接部件。它在主机和外围设备之间的信息交换中起着桥梁和纽带作用。IO口实现主机和外围设备之间信息交换而设的器件，保证主机和外围设备之间能方便、可靠、高效率的交换信息。I/O控制方式

1、程序控制方式

2、中断控制方式

3、直接存储器存取方式。

采样保持器有什么作用？是否所有的输入通道都需要加采样保持器？为什么？

采样保持器的作用：A/D转换器完成一次A/D转换总需要一定的时间。在进行A/D转换时间内，希望输入信号不再变化，以免造成转换误差。这样，就需要在A/D转换器之前加入采样保持器。对于输入信号变化很慢，如温度信号；或者A/D转换时间较快，使得在A/D转换期间输入信号变化很小，在允许的A/D转换精度内，就不必再选用采样保持器。

什么是共模干扰和串模干扰？如何抑制？共模干扰是在电路输入端相对公共接地点同时出现的干扰，也称为共态干扰、对地干扰、纵向干扰、同向干扰等。共模干扰主要是由电源的地、放大器的地以及信号源的地之间的传输线上电压降造成得。消除共模干扰的方法有以下几种:变压器隔离；光电隔离；浮地屏蔽；采用具有高共模抑制比的的仪表放大器作为输入放大器。串模干扰就是指串联叠加在工作信号上的干扰，也称之为正态干扰、常态干扰、横向干扰等。消除串模干扰的方法有以下几种：在输入回路中接入模拟滤波器；使用双积分式A/D转换器；采用双绞线作为信号线；电流传送，数字滤波与模拟滤波相比有什么特点？数字滤波克服了模拟滤波器的不足，它与模拟滤波器相比，有以下几个优点：(1)数字滤波是用程序实现的，不需要增加硬设备，所以可靠性高，稳定性好；(2)数字滤波可以对频率很低(如0.01Hz)的信号实现滤波，克服了模拟滤波器的缺陷；(3)数字滤波器可根据信号的不同，采用不同的滤波方法或滤波参数，具有灵活、方便、功能强的特点。简述集散控制系统的基本结构和各层的主要功能？答：操作员站（完成人机界面的功能），现场控制站（是DCS的核心，系统主要的控制功能由他完成），工程师站（对DCS进行应用组态），服务器及其他功能站（完成监督控制层的工作），系统网络（是连接系统各个站的桥梁）现场总线的优点？节省硬件数量和投资，节省安装费用，节省维护开销，用户具有高度的系统集成主动权，提高了系统的准确性和可靠性简述微型计算机控制系统设计的一般步骤？答：控制系统的总体方案，系统的硬件设计，控制算法的确定，控制系软件的设计，系统调试设计微型计算机控制系统总体方案时，应该考虑哪些问题？答：确定系统的任务与控制方案，确定系统的构成方式，检测元件选择，执行机构选择，软硬件功能划分，其他方面如人机界面、总体方案的合理性经济性可靠性以及可行性的论证。

数字控制器和模拟调节器相比较有什么优点？数字控制器采用软件编程，能够实现复杂控制算法和灵活多样的控制规律，通过选择不同的控制程序即可实现控制参数的修改和控制方式的改变，从而方便调节品质的改善。计算机具有分时控制能力，可实现多回路控制，可用一台计算机对不同的回路实现不同的控制。最少拍系统设计要求是什么？准确性：对典型的输入参考信号，在系统达到稳定后采样时刻的输出值能准确跟踪输入信号，不存在静差；快速性：在各种使系统在有限拍内达到稳定的设计中，系统准确跟踪输入信号所需的采样周期应为最少；物理可实现性：数字控制器D(z)必须在物理上是可实现的；稳定性：闭环系统必须是稳定的。

某连续控制器设计为Ds

1T1s1T2s

试用双线形变换法、前向、后向差分法分别求取数字控制器D(Z)。

2T2T

z1

双线形变换法：把s

2T



z1z1

代入，则DzDz|

s

1T1

2Tz1z1



1T2

T2T1zT-2T1

z1



z1T2T2zT2T2

z1

前向差分法：把z

z-1T

代入，则DzDs|

s

z1T



1T1s1T2s

1T11T2

z1

T1zTT1T



z1T2zTT2Tz1

T1zTT1

Tz

z1T2zTT2Tz

后向差分法：把s

z1Tz

代入，则DzDs|

s

z1Tz



1T1s1T2s

1T11T24、设计8路模拟量采集系统。

MOVR0，#30H

；设立数据存储区指针

；设置8路采样计数值

；CPU开放中断SETBEX0；允许外部中断0中

MOVR2，#08HSETBEA断

SETBIT0；设置外部中断0为边沿触发方式

MOVDPTR，#FEF8H；送入口地址并指向IN0

LOOP：MOVX@DPTR，A；启动A/D转换，A的值无意义 HERE：SJMPHERE；等待中断

MOVXA，@DPTR；读取转换后的数字量MOV@R0，A；存入片内RAM单元INCDPTRINCR0DJNZR2，INT0CLREACLREX0RETI

；指向下一模拟通道 ；指向下一个数据存储单元 ；8路未转换完，则继续 ；已转换完，则关中断 ；禁止外部中断0中断 ；中断返回

INT0：MOVX@DPTR，A；再次启动A/D转换

第五篇：微型计算机控制技术复习总结

1.a/d转换器工作原理：A/D转换器是用来通过一定的电路将模拟量转变为数字量。模拟量可以是电压、电流等电信号，也可以是压力、温度、湿度、位移、声音等非电信号。但在A/D转换前，输入到A/D转换器的输入信号必须经各种传感器把各种物理量转换成电压信号。A/D转换后，输出的数字信号可以有8位、10位、12位和16位等。

2.D/A转换器工作原理D/A转换器输入的数字量是由二进制代码按数位组合起来表示的，任何一个n位的二进制数，均可用表达式

DATA=D020+D121+ D222+…… +Dn-12n-1来表示。其中Di=0或1(i=0,1…n-1)；20，21，…2n-1分别为对应数位的权。

在D/A转换中，要将数字量转换成模拟量，必须先把每一位代码按其“权”的大小转换成相应的模拟量，然后将各分量相加，其总和就是与数字量相应的模拟量，这就是D/A转换的基本原理。

3.光电隔离器工作原理作用;由GaAs红外发光二极管和光敏三极管组成，当发光二极管有正向电流通过时，即产生红外光，光敏三极管接受光照后导通。而当该电流撤去时，发光二极管熄灭，三级管随即截止，利用这种特性即可达到开关控制的目的。由于该器件是通过电-气-电的转换来实现对输出设备进行控制，它在过程通道中实现了输入和输出在电气上的完全隔离，从而起到隔离作用。4双向可控硅原理；1.可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成当阳极A加上正向电压时，BG1和BG2管均处于放大状态。此时，如果从控制极G输入一个正向触发信号，BG2便有基流ib2流过，经BG2放大，其集电极电流ic2=β2ib2。因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连，所以ib1=ic2。此时，电流ic2再经BG1放大，于是BG1的集电极电流ic1=β1ib1=β1β2ib2。这个电流又流回到BG2的基极，表成正反馈，使ib2不断增大，如此正向馈循环的结果，两个管子的电流剧增，可控硅使饱和导通。

由于BG1和BG2所构成的正反馈作用，所以一旦可控硅导通后，即使控制极G的电流消失了，可控硅仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作用，没有关断功能，所以这种可控硅是不可关断的。

5，锁存器的功能；锁存器(Latch)是一种对脉冲电平敏感的存储单元电路，它们可以在特定输入脉冲电平作用下改变状态。锁存，就是把信号暂存以维持某种电平状态。锁存器的最主要作用是缓存，其次完成高速的控制其与慢速的外设的不同步问题，再其次是解决驱动的问题，最后是解决一个 I/O 口既能输出也能输入的问题。

6，多路开关和反多路开关灯的作用及特点；多路开关（把多个模拟量参数分时的接通，常用于多路参数共用于一台A/D转换器的系统，即完成多到一的转换）反多路开关（把经计算机处理，且由D/A转换器转换成的模拟信号按照一定的顺序输出到不同的控制回路中，即完成一到多的转换）特点答：半导体多路开关的特点是：

（1采用标准的双列直插式结构，尺寸小，便于安排 2 直接与TTL（或CMOS）电平相兼容3 内部带有通道选择译码器，使用方便4 可采用正或负双极性输入5 转换速度快6 寿命长，无机械磨损7 接通电阻低一般小于100Ω，有的可达几欧姆8 断开电阻高，通常达到109Ω以上 7，多位LED显示器显示方法有哪两种？两种显示都需要解决的问题是什麽？ 怎样解决？

答：一种是动态显示【微型计算机定时对显示器件进行扫描】，另一种是静态显示【微型计算机一次输出显示模型后，保持该显示结果】。两种显示方式都需要解决的问题是将待显示的字符变成LED显示码，即译码。可以用硬件译码器实现，也可以用软件程序完成。

8，LCD显示屏驱动方式：直接驱动和多极驱动

9，共阴共阳LED数码管：共阴数码DIN段码SEGA-SEGG位选码DIG7-DIG0；段选码到8155A口，位选码到8155B口。

10，电机的转速控制：直流电机调速原理，通过改变电机电枢电压接通时间与通电周期的比值来控制电机速度。

11步进电机的运转控制：步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收

到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转

是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机的转子上没有绕组，而是由40个矩形小齿均匀分布在圆周上，相邻之间的夹角为9°，当某组绕

组通电时，对应的磁极就会产生磁场，并与转子形成磁路，若此时定子的小齿与转子的小齿没有对

齐，则在磁场的作用下，转子转动一定的角度，使转子齿和定子齿对齐，由此可见，错齿是促进步

进电机旋转的根本原因。.12.步进电机定位精度控制：控制步进电机步数。步进电机变速控制：改变控制方法，均匀改变脉

冲时间间隔，采用定时器

13.DDC和SCC系统工作原理如何？它们之间有何区别和联系？直接数字控制系统(DDC系统)：系统

就是通过检测元件对一个或多个被控参数进行巡回检测，经输入通道送给微机，微机将检测结果与

设定值进行比较，再进行控制运算，然后通过输出通道控制执行机构，使系统的被控参数达到预定的要求。DDC系统是闭环系统，是微机在工业生产过程中最普遍的一种应用形式。计算机监督控制

系统(SCC系统)：SCC系统比DDC系统更接近生产变化的实际情况，因为在DDC系统中计算机只是

代替模拟调节器进行控制，系统不能运行在最佳状态，而SCC系统不仅可以进行给定值控制，并且

还可以进行顺序控制、最优控制以及自适应控制等。SCC是操作指导控制系统和DDC系统的综合与

发展

13.ADC0809转换原理：含8位AD转换器、8路多路开关以及与微型计算机兼容的控制逻辑的CMOS

组件，AD转换器内部有一个高阻抗斩波稳定比较器，一个带模拟开关树组的256电阻分压器，以

及一个逐次逼近型寄存器，8路的模拟开关的通断由地址锁存器和译码器控制，可以在8个通道中

任意访问一个单边的模拟信号。EOC：转换结束信号，当AD转换结束后，发出一个正脉冲，表示

AD转换完毕，此信号可用作AD转换是否结束的检测信号，或向CPU申请中断的信号。

14.PID控制：根据偏差的比例(P)、积分(I)、微分(D)进行控制，是控制系统中应用最为广泛的一

种控制规律。

比例控制的作用：能迅速反应误差,从而减小误差,但比例控制不能消除稳态误差,Kp的加大，会引

起系统的不稳定。

积分控制的作用：只要系统存在误差，积分控制作用就不断的积累，输出控制量以消除误差，只要

有足够的时间，积分控制将能完全消除误差，积分作用太强会使系统超调加大，甚至使系统出现振

荡。

微分控制的作用：可以艰险超调量，克服振荡，使系统的稳定性提高，同时加快系统的动态响应速

度，减小调整时间，改善系统的动态性能。

15．常用的数字滤波器有哪几种，各自的优缺点

程序判断滤波 ：detE确定不太灵活，因为不能根据现场的情况不断更换新值，不能反映采样点数

大于3的各采样值受干扰的情况

中值滤波 ：对于克服偶然因素引起的波动干扰，或者采样器本身的不稳定所引起的脉动干扰较为

有效 只适用于物理变化相对较缓慢的工作场合算数平均值滤波 ：对电压、流量等周期脉动的参数采样值进行平滑加工，所测数据相对稳定。不

适宜用于克服随机（脉冲性）干扰

加权平均值滤波：可以根据需要突出信号的某一部分，抑制信号的另以部分。

滑动平均值滤波：对周期性干扰有良好的抑制作用平滑度高灵敏度低，对偶然出现的脉冲性干扰抑

制作用差，很难消除由于脉冲干扰引起的采样值的误差，因此不适用于脉冲干扰比较严重的场合低通滤波：可以消除高频干扰对测量精度的影响

复合数字滤波：可用于既有脉动干扰又有脉冲干扰的环境

16.量程自动转换： 为了放大不同的信号，减少硬件设备，已经研制出可编程增益放大器，简称

PGA,它是一种通用性很强的放大器其放大倍数可以根据需要用程序进行控制，采用这种放大器，可通过程序调节放大倍数，使A/D转换器满量程信号达到均一化，因而大大提高测量精度

可编程自动放大器有两种：组合型PGA 集成PGA

17．.DAC0832的结构组成及每部分功能：具有两级输入数据缓冲器和一个R-2R T型电阻网络。

在使用时可以通过对控制管脚的不同设置而决定是采用双缓冲、单缓冲、直通。D7-D0：数据输

入线，TLL电平，D7最高位。ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效。CS：片选

信号输入线，低电平有效。WR1：为输入寄存器的写选通信号。当WR1为低电平时，将输入

数据传送到输入锁存器；当WR1为高电平时，输入锁存器中的数据被锁存；只有当ILE为高

电平时且CS和WR1同时为低电平时，方能将锁存器中的数据进行更新。XFER：数据传送控

制信号输入线，低电平有效；该信号和WR2信号联合使用构成第二级输入锁存控制。WR2：

为DAC寄存器写选通输入线，低电平有效。该信号与XFER信号配合，可使锁存器中的数据

传送到DAC寄存器中进行转换。Iout1:DAC电流输出1。当输入全为1时Iout1最大，输入

全为0时，为最小值。Iout2:DAC 电流输出2。其值与Iout1之和为一常数，采用单极性输

入时，Iout2常常接地。Rfb:反馈信号输入线,为外部运算放大器提供一个反馈电压。VCC:电

源输入线(+5v~+15v)。VREF:参考电压输入线(-10v~+10v)，要求外接一精密电板。AGND:

模拟地,摸拟信号和基准电源的参考地；DGND:数字地,两种地线在基准电源处共地比较好，一般情况下，这两种地最后终有一点连在一起，以提高抗干扰的能力。

18.按键处理方式：按键的确认：通过检测电平状态（高或低），便可确认按键是否已被按下。

重键和连击的处理：通常是单键按下有效，多键同时按下无效的原则（若系统设有复合键，应该另当别论），为排除重建的影响，编制程序时，可以将键的释放作为按键的结束，等键

释放点评后再转去执行相应的功能程序，以防止一次击键多次执行的错误发生。按键防抖动

技术：为了使CPU对一次按键动作只确认一次，必须排除抖动的影响（硬件防抖技术：滤波

防抖电路、双稳态防抖电路；软件防抖动）

19.数字滤波几种方法的特点及区别：1程序判断滤波（根据生产经验，确定出相邻两次采样

信号之间可能出现的最大偏差△Y，若超过此偏差值，则表明该输入信号是干扰信号，应该

去掉，若小于此偏差值，则可将该信号作为本次采样值，分为限幅滤波和限速滤波）、2算

术平均值滤波（把一个采样周期内的N次采样值相加，然后再把所得的和除以采样次数N，得到该周期的采样值，为了提高计数精度，采用3字点浮点运算）、3加权平均值滤波（将

各采样值取不同的比例，然后再相加，一般采样次数越靠后，取得比例越大，这样可以增加

新的采样值在平均值中所占的比例，可以根据需要突出信号的某一部分来抑制信号的另一部

分）、4滑动平均值滤波（即先在RAM中建立一个数据缓冲区，依顺序存放N个采样数据，每采进一个新数据，就将最早采集的那个数据丢掉，而后求包括新数据在内的N个数据的算

术平均值或加权平均值，这样，每进行一次采样，就可计算出一个新的平均值，从而加快了

数据处理的速度）、5RC低通数字滤波（仿照模拟系统RC低通滤波器的方法，用数字形式

实现低通滤波）、6复合数字滤波（为提高滤波效果，把两种或两种以上有不同功能的数字

滤波器组合起来。算术和加权只能对周期性的脉冲采样值进行平滑加工，对于随机的脉冲干

扰，无法消除，复合数字把采样值先按从大到小的顺序排列起来，然后将最大值和最小值去

掉，再把余下的部分求和并取平均值）。