计算机控制作业答案

发布 2023-05-16 07:30:28 阅读 3511

第一章作业。

课本(p.12)题2.计算机控制系统由哪几部分组成?请画出计算机控制系统的组成框图。

答:计算机控制系统由计算机主机系统、模拟量输入输出接口、数字量输入输出接口、键盘显示接口、打印接口和通信接口等部分组成。

课本(p.12)题4. 实时、**方式和离线方式的含义是什么?

在计算机控制系统中,生产过程和计算机直接连接,并受计算机控制的`方式称为**方式或联机方式;生产过程不和计算机直接连接,且不受计算机控制,而是靠人进行联系并做相应操作的方式称为离线方式或脱机方式。

所谓实时,是指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内完成,亦即计算机对输入信息,以足够快的速度进行控制,超出了这个时间,就失去了控制的时机,控制也就失去了意义。实时地概念不能脱离具体的过程,一个**的系统不一定是一个实时系统,但一个实时控制系统必定是**系统。

补充题1. 两种usb口的特点及区别?通用指标,传输模式,usb器件,硬件接口。

答:两种usb的特点:

1)usb接口支持设备的热插拔功能,采用菊花式的连接。

2)usb有2电源线(5v),2数据线,采用差分信号传输,可为连接在其上的设备提供5v电压/100ma电流的供电,最大可提供500ma的电流。

3)一个usb控制器可以连接多达127个外设,而两个外设间的距离(线缆长度)可达5米。

两种usb的区别:协议不同,usb1.1传输速率是12mbps,usb2.0传输速率是480mbps.

补充题2. 光驱、硬盘、软驱的总线形式。

答:1)光驱:ide,ata/atapi,scsi,usb,内部并行总线。

2)硬盘:ide,sata,scsi,内部并行总线。

3)软驱:软驱分内置和外置两种,内置软驱使用专用的fdd接口,而外置软驱一般用于笔记本电脑,使用usb接口。

补充题3. ic、spi、sci总线的特点?

答:1)ic总线由数据线sda与时钟线scl两条线构成通信线路,既可以发送数据也可以接收数据,在cup与被控ic之间,ic与ic之间都可以进行双向传送,最高传输速度为400kbps.

2)spi是一个环形总线结构,是一种标准的四线同步双向串行总线,在sck的控制下,两个双向移位寄存器进行数据交换,可以同时发出和接收串行数据。

3)sci是一种通用异步通信接口uart. sci模块采用标准非归零(nrz)数据格式,能够实现多cpu之间或同其他具有兼容数据格式sci端口的外设进行数据通信。

第二章作业。

pc总线。pc总线共有62条信号线,用双列插槽连接,分a面(元件面)和b面。pc总线实际上是8088cpu核心电路总线的扩充与重新驱动。

pc总线共有8条数据线、20条地址线(寻址空间为1mb)、总线时钟频率为4mhz、总线最大传输速率为4mb/s、最大负载能力为8个、采用半同步的工作方式。

cpu在与i/o设备进行数据交换时存在以下问题:

1)速度不匹配。i/o设备速度一般比cpu慢许多,因种类不同,它们之间的速度差异很大,例如硬盘与打印机。

2)时序不匹配。各个i/o设备都有自己的定时控制电路,以自己的速度传输数据,无法与cpu的时序取得统一。

3)信息格式不匹配。存储和处理信息的格式不同,如串行和并行、二进制、ascii码和bcd码等。

4)信息类型。信号类型不同,数字、模拟,处理不同。

因此i/o设备一般不和微机内部直接相连,必须通过i/o接口,解决计算机与外部设备连接时存在的各种矛盾。

补充题1. 指出rs-232、rs-485、usb等总线的特点。

答:1) rs-232的特点:全双工数据传输,单端输入输出,有地线、发送和接受三条线即可实现数据传输,传输速率20kb/s,传输距离限于15m,采用单端驱动和接收电路。

采用负逻辑高电平为(-5--15v),低电平为(5-15v),电源电压为+15v或+12v.

2) rs-485的特点:半双工工作方式,差分信号传输,传输距离为几十米到上千米,速率10mbit/s,采用屏蔽双绞线传输。可连接32个设备。

电平逻辑“1”以两线间的电压差为(+2—6v)表示;逻辑“0”以两线间的电压差为(-2—6v)表示,外接电源电压一般为5v.

3) usb即插即用,菊花式连接,有2电源线(5v),2数据线,而两个外设间的距离(线缆长度)可达5米,差分信号传输, 可外接127个设备。

补充题2. 概要描述计算机系统如何通过pci端口对外部设备进行控制,指出地址范围。

答:信号输入时:首先外设作为中断源(int a# ~ int h#引脚是低电平有效的中断请求线)申请中断,在clk的上升沿到来时,系统采样ad0~ad31,把信号送到微处理器,触发中断。

接着c/bej~ c/be0配置i/o读写,在frame低电平时,传送数据存储地址,frame高电平且trdy低电平时,开始读取数据。

信号输出时:首先c/bej~ c/be0配置存储器读及i/0写,接着frame高电平且irdy低电平时,开始写数据。

i/o口地址空间分为两部分,把1024个端口的前246个(000h—0ffh)专用系统板上的i/o接口芯片使用,后768个(100h—3ffh)为i/o接口扩展卡使用。

补充题3. 简要归纳isa、pci和std三种端口的特点。

答:isa:有98根信号线,数据线宽16位,地址线宽24位,总线时钟8mhz,中断源为边沿触发,数据传输速度为16mb/s。

pci:64位总线(3.3v)或者32位(5v),最高总线频率为33.3mhz/66mhz,数据传输速度为80mb/s,(最高传输速度为133mb/s),支持10个外设。

std:公共母板结构,56根信号线,是8/16位总线标准,有8/16条数据线,16/24地址线,22条控制线。

补充题4. 7与74l的驱动是多少?它们有什么不同的特点和应用?

答: 74ls244是一个8个通道单向传输的三态门缓冲器,灌电流可以达到50ma 。按at89c51上拉电阻10k来计算,5/10000=0.

5ma,74ls244最多可以驱动100个i/o口。

74ls273是8通道单向的锁存器,不仅可以作为驱动器,还有存储的功能,灌电流可以达到25ma。

补充题5. 图2-16中的vd的作用是什么?如果将k接在三极管e极有什么缺点?

答 ① 因继电器线圈呈电感性,为了克服三极管断开时继电器线圈反电势,所以线圈两端必须加装续流二极管d,以保护三极管。

如将继电器线圈接在三极管e极的话,电路形成负反馈,使得线圈无法工作在最大导通电压状态;另外由于电路形成负反馈,会影响导通速度;

如将继电器线圈接在三极管e极,反向冲击会影响到基极电流。

课本(p.74)题2. 采用74ls244和74ls273与pc/isa总线工业控制机接口,设计8路数字(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:利用74ls244作为开关量的输入,一端接外部开关量信号输入,一端接到pc的8位数据线,利用74ls273作为开关量的输出,一端接到pc的8位数据线,一端接开关量信号输出。片选端口地址为 port1,输出片选端口地址为 port2。

输入程序 : mov dx, port1

in al, dx

输出程序: mov al, data

mov dx, port2

out dx, al

课本(p.74)题3. 用8位a/d转换器adc0809与pc/isa总线工业控制机接口,实现8位模拟量采集。请画出接口原理图,并设计出8路模拟量的数据采集程序。

程序:movx a,@dptr ;读取转换后的数字量

mov @r0,a存入片内ram 单元

inc dptr指向下一模拟通道。

inc r0指向下一个数据存储单元。

这是一种不完全地址译码方式.如果增加地址译码器,将p2.7/a15线改为高位地址译码器的输出线,就可以形成完全译码。

图l中的p2.7/a15线作为整个ai~0809芯片的片选线.当p2.7/a15=0时,或非门敞开,允许写信号通过,将单片机负的写脉冲转换为adc0809所需要的正脉冲,以选中ai~0809某一通道并启动转换.

课本(p.75)题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:(1)保存即将转换的信号,避免某些随时间变化较快的信号在转换时发生变化,提高转换精度,或者模拟量输入信号的频率范围。

2)不是所有的模拟量输入通道中都需要采样保持器,当被测信号变化缓慢时,若a/d转换器转换时间足够短,可以不加采样保持器。

课本(p.75)题8. 一个8位a/d转换器,孔径时间为100us,如果要求转换误差在转换器的精度0.4%,求允许转换的正弦模拟信号的最大频率是多少?

答: ×100}=\frac×100}=6.4hz', altimg': w': 471', h': 47'}]

补充题6. 简述电气干扰信号的**与传播途径,并说明常用抗干扰措施。

(1). 干扰的**: 外部干扰环境:

主要是空间电或磁的影响,环境温度、湿度等气象条件也是外来干扰。内部干扰:是由系统的结构布局、制造工艺所引入的。

有分布电容、分布电感引起的耦合感应,电磁场辐射感应,长线传输造成的波反射;多点接地造成的电位差引入的干扰;装置及设备中各种寄生振荡引入的干扰以及热噪声、闪变噪声、尖峰噪声等引入的干扰;甚至元器件产生的噪声等。

2). 干扰的传播途径:干扰传播的途径主要有三种:静电耦合,磁场耦合,公共阻抗耦合。

3). 常用的抗干扰措施:

对串模干扰的抑制。

输入低通滤波(滤除高频干扰)

双积分a/d转换(尖峰型串模干扰,工频干扰 )

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