计算机控制技术复试面试(二)

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计算机控制技术复试面试(二)

2024-01-28 21:18| 来源: 网络整理| 查看: 265

接口与通道 过程输入/输出通道概述 1.类型及功能 过程输入/输出通道分为模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量(开关量)输入通道、数字量(开关量)输出通道。过程输入/输出通道是计算机和工业生产过程相互交换信息的桥梁。

交换的信息类型有数据信息、状态信息和控制信息。

2.编址方式 直接编址

将过程通道等同于端口,直接接收主机地址总线编址,从而有过程通道与存储器独立编址、过程通道与存储器统一编址。

间接编址

通过接口对过程通道进行编址,此时通道地址不与地址总线直接相连,通道的寻址通过端口提供寻址向量来实现。

模拟量输入通道 1.结构 模拟量输入通道的任务是对过程量(即模拟量)进行变换、放大、采样和A/D转换,使其变为二进制数字量并输入到计算机。模拟量输入通道一般由信号调理、多路模拟开关、前置放大器、采样保持器、A/D转换器、接口逻辑电路等组成。

传感变送器:将过程量转换为电信号。 信号调理:将现场传送来的电流信号转换为电压信号。 多路模拟开关:将多路模拟信号按要求分时输出。 前置放大器:对微弱的电信号进行放大。 采样保持器:对模拟信号进行采样,在A/D转换期间对采样信号进行保持。 A/D转换器:将模拟信号转换为二进制数字量。 接口逻辑电路:实现通道各环节在逻辑和时序上的协调。

多路转换器 多路开关类型 触点式开关电子式开关 多路开关连接方式 单端解法 抑制共模干扰能力较弱,适合于高电平信号场合。差动解法 共模干扰抑制能力强,一般用于低电平输入,现场干扰严重,信号源与多路开关距离较远的场合,或者输入信号有各自独立的参考电压场合。伪差动接法 可抑制信号源和多路开关所具有的共模干扰,适合于距离较近的场合。 采样保持器

保持电容对采样保持电路的技术性能指标至关重要:大电容可使系统得到较高精度,但采样时间较长;小电容可提高采样频率,但精读较低。

A/D转换器 主要性能指标 分辨率转换时间线性误差量程精度输出逻辑电平工作温度范围对基准电源的要求 主要类型 逐次逼近式A/D转换器 二分搜索、反馈比较、逐次逼近。双斜积分式A/D转换器 2.ADC0809

8位、主次逼近式。

模拟量输出通道

模拟量输出通道的任务是把微机输出的数字量转换为模拟量,主要通过D/A转换器来完成。

1.结构 独立D/A转换器

优点:转换速度快、工作可靠、每条通道相互独立。 缺点:成本高。

共用D/A转换器

分时工作,只适用于通道数量多且速率要求不高的场合,可靠性差。

D/A转换器的性能指标和A/D转换器基本相同。

2.DAC0832

8位,价格低廉、接口简单、转换控制容易。

输出方式

在这里插入图片描述

3.DAC1210

12位。

模拟量输出通道的设计需要考虑哪些问题?

输出的形式。电压输出、电流输出还是频率输出等,进而考虑采用什么样的转换电路。输出范围。如电压输出,输出电压是单极性还是双极性,多少伏等等。要求的分辨率、精度和线性度,考虑采用什么D/A转换器。与CPU之间的接口。串行还是并行。应用场合、环境、干扰等。是否需要采用CMOS芯片?是否需要光电隔离?参考电压的类型。速度是否满足要求。是否需要调零和校准电路。 开关量输入通道

开关量输入通道又称为数字量输入通道,将双值逻辑的开关量(数字量)变换为计算机能够接收的数字量。

过程开关量的形式和变换

过程开关量(数字量)分为三种:机械有触点开关量、电子无触点开关量和非电量开关量。

机械有触点开关量

有三种变换方法:

控制系统自带电源方式外接电源方式恒流源方式 波形整形

波形整形的目的是使逻辑信号变为较理想的电信号,并提高抗干扰能力。 波形整型包括:

触点消抖脉冲定宽消除毛刺 电平转换

在计算机控制系统中,CPU一般只接受TTL电平信号;当开关量变换后的信号为非TTL电平时,需要进行电平转换。 电平转换可采用光电隔离、晶体管或CMOS-TTL电平变换芯片,其中光电隔离抗干扰性能好,但反应速度慢,采用晶体管或CMOS-TTL电平变换芯片则速度较快。

开关量输出通道

开关量输出通道将计算机输出的数字量控制信号传递给开关型或脉冲型执行机构。 开关量输出通道与计算机之间的接口可以采用:

对于单片机,由于其本身带有具有锁存功能的I/O口,无须加接口电路。采用通信集成可编程输入/输出接口芯片。采用通用逻辑芯片。 面试(简答)题 什么是过程通道?过程通道有哪些?

过程通道是在计算机和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道。  按信息传递的方向来分,过程通道可分为输入过程通道和输出过程通道;按所传递和交换的信息来分,过程通道又可分为数字量过程通道和模拟量过程通道。

数字量过程通道由哪些部分组成?各部分的作用是什么?

数字量过程通道包括数字量输入通道和数字量输出通道。  数字量输入通道主要由输入缓冲器、输入调理电路、输入地址译码电路、并行接口电路和定时计数电路等组成。数字量输出通道主要由输出锁存器、输出驱动电路、输出口地址译码电路等组成。其中:输入调理电路将来自控制装置或生产过程的各种开关量,进行电平转换,将其通断状态转换成相应的高、低电平,同时还要考虑对信号进行滤波、保护、消除触点抖动,以及进行信号隔离等问题。

简述两种硬件消抖电路的工作原理。

采用积分电路的硬件消抖电路,首先利用积分电路将抖动的高频部分滤出,其次利用施密特触发器整形。  采用RS触发器的硬件消抖电路,主要是利用RS触发器的保持功能实现消抖。

模拟量输入通道由哪些部分组成?各部分的作用是什么?

模拟量输入通道一般由I/V变换、多路转换器、采样保持器、A/D转换器、接口及控制逻辑电路组成。

I/V变换:提高了信号远距离传递过程中的抗干扰能力,减少了信号的衰减。多路转换器:用来切换模拟电压信号的关键元件。采样保持器: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。A/D转换器:将模拟量转换成数字量。 对理想多路开关的要求是什么?

理想的多路开关其开路电阻为无穷大,其接通时的导通电阻为零。此外,还希望切换速度快、噪音小、寿命长、工作可靠。

采样保持器有什么作用?试说明保持电容的大小对数据采集系统的影响。

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。  保持电容对数据采集系统采样保持的精度有很大影响。保持电容值小,则采样状态时充电时间常数小,即保持电容充电快,输出对输入信号的跟随特性好,但在保持状态时放电时间常数也小,即保持电容放电快,故保持性能差;反之,保持电容值大,保持性能好,但跟随特性差。

在数据采样系统中,是不是所有的输入通道都需要加采样保持器?为什么?

不是,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。

A/D转换器的结束信号有什么作用?根据该信号在I/O控制中的连接方式,A/D转换有几种控制方式?它们在接口电路和程序设计上有什么特点?

A/D转换器的结束信号的作用是用以判断本次AD转换是否完成。  常见的A/D转换有以下几种控制方式,各自特点如下:

延时等待法:EOC可不和I/O口连接,程序设计时,延时大于ADC转换时间后,取数据。保持等待法:EOC与READY相连,EOC无效时,自动插入等待状态。直至EOC有效时,取数据。查询法: EOC可以和任意I/O口连接,程序设计时,反复判断EOC是否有效,直至EOC有效时,取数据。中断响应法: EOC与外部中断相连,AD转换结束后,发中断申请,在中断服务程序中取数据。 模拟量输出通道由哪几部分组成?各部分的作用是什么?

模拟量输出通道一般由接口电路、D/A转换器、功率放大和V/I变换等信号调理电路组成。

D/A转换器:将数字量转换成模拟量。V/I变换:一般情况下,D/A转换电路的输出是电压信号。在计算机控制系统中,当计算机远离现场,为了便于信号的远距离传输,减少由于传输带来的干扰和衰减,需要采用电流方式输出模拟信号。因此,需要将模拟电压信号通过电压/电流(V/I)变换技术,转化为电流信号。


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