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文档介绍
第一章计算机控制系统概述
解答：由计算机参与并作为核心环节的自动控制系统， 被称为计算机控制系统。与模拟系统
相比，计算机控制系统具有设计和控制灵活， 能实现集中监视和操作， 能实现综合控制，可
靠性高，抗干扰能力强等优点。例如，典型的电阻炉炉温计算机控制系统，如下图所示：
炉温计算机控制系统工作过程如下： 电阻炉温度这一物理量经过热电偶检测后， 变成电
信号（毫伏级），再经变送器变成标准信号（1-5V或4-20mA）从现场进入控制室；经 A/D 转换器采样后变成数字信号进入计算机， 与计算机内部的温度给定比较，得到偏差信号，该
信号经过计算机内部的应用软件，即控制算法运算后得到一个控制信号的数字量，再经由 D/A转换器将该数字量控制信号转换成模拟量； 控制信号模拟量作用于执行机构触发器， 进
而控制双向晶闸管对交流电压 （220V）进彳T PWM调制，达到控制加热电阻两端电压的目的；
电阻两端电压的高低决定了电阻加热能力的大小， 从而调节炉温变化，最终达到计算机内部
的给定温度。
由于计算机控制系统中， 数字控制器的控制算法是通过编程的方法来实现的， 所以很容
易实现多种控制算法，修改控制算法的参数也比较方便。还可以通过软件的标准化和模块化， 这些控制软件可以反复、 多次调用。又由于计算机具有分时操作功能， 可以监视几个或成十
上百个的控制量，把生产过程的各个被控对象都管理起来， 组成一个统一的控制系统，便于
集中监视、集中操作管理。计算机控制不仅能实现常规的控制规律， 而且由于计算机的记忆、
逻辑功能和判断功能，可以综合生产的各方面情况，在环境与参数变化时，能及时进行判断、 选择最合适的方案进行控制，必要时可以通过人机对话等方式进行人工干预， 这些都是传统
模拟控制无法胜任的。在计算机控制系统中，可以利用程序实现故障的自诊断、 自修复功能，
使计算机控制系统具有很强的可维护性。 另一方面，计算机控制系统的控制算法是通过软件
的方式来实现的，程序代码存储于计算机中， 一般情况下不会因外部干扰而改变， 因此计算
机控制系统的抗干扰能力较强。因此，计算机控制系统具有上述优点。
计算机控制系统由哪几部分组成？各部分的作用如何？
解答：计算机控制系统典型结构由数字控制器、 D/A转换器、执行机构和被控对象、测量变
送环节、采样开关和 A/D转换环节等组成。
被控对象的物理量经过测量变送环节变成标准信号（ 1-5V或4-20mA）;再经A/D转换
器采样后变成数字信号进入计算机，计算机利用其内部的控制算法运算后得到一个控制信号 的数字量，再经由D/A转换器将该数字量控制信号转换成模拟量； 控制信号模拟量作用于执
行机构触发器，进而控制被控对象的物理量，实现控制要求。
应用逻辑器件设计一个开关信号经计算机数据总线接入计算机的电路图。
解答:
DI 74LS244
《D3
.D2
。
解答:
恰号
信号 变权器
破
筐
对
多路槿拟开美
卢
接
口
4.：
电路
前胃
段丈也路
模拟量输入通道组成与结构图
设计一个计算机总线接口至一个 4~20mA模拟信号输出的结构框图。
解答：
总线接口
多路模拟
4rdm ”府心信
号输出
开关
简述并举例说明内部、外部和系统总线的功能。
解答：内部总线指计算机内部各外围芯片与处理器之间的总线， 用于芯片一级的互连，是微
处理器总线的延伸，是微处理器与外部硬件接口的通路，图
统内所用的并行总线。内部并行总线通常包括地址总线、数据总线和控制总线三类。
微 处 理 器
输入接 口电路
.地址总线
数据总线
1j<
:控制总线
存储器
输出接 口电路
输入设备
输出设备
系统总线指计算机中各插件板与系统板之间的总线（如 Multibus总线、STD总线、PC
总线），用于插件板一级的互连，为计算机系统所特有，是构成计算机系统的总线。由于微 处理器芯片总线驱动能力有限，所以大量的接口芯片不能直接挂在微处理器芯片上。同样， 如果存储器芯片、I/O接口芯片太多，在一个印刷电路板上安排不下时，采用模块化设计又 增加了总线的负
解答：由计算机参与并作为核心环节的自动控制系统， 被称为计算机控制系统。与模拟系统
相比，计算机控制系统具有设计和控制灵活， 能实现集中监视和操作， 能实现综合控制，可
靠性高，抗干扰能力强等优点。例如，典型的电阻炉炉温计算机控制系统，如下图所示：
炉温计算机控制系统工作过程如下： 电阻炉温度这一物理量经过热电偶检测后， 变成电
信号（毫伏级），再经变送器变成标准信号（1-5V或4-20mA）从现场进入控制室；经 A/D 转换器采样后变成数字信号进入计算机， 与计算机内部的温度给定比较，得到偏差信号，该
信号经过计算机内部的应用软件，即控制算法运算后得到一个控制信号的数字量，再经由 D/A转换器将该数字量控制信号转换成模拟量； 控制信号模拟量作用于执行机构触发器， 进
而控制双向晶闸管对交流电压 （220V）进彳T PWM调制，达到控制加热电阻两端电压的目的；
电阻两端电压的高低决定了电阻加热能力的大小， 从而调节炉温变化，最终达到计算机内部
的给定温度。
由于计算机控制系统中， 数字控制器的控制算法是通过编程的方法来实现的， 所以很容
易实现多种控制算法，修改控制算法的参数也比较方便。还可以通过软件的标准化和模块化， 这些控制软件可以反复、 多次调用。又由于计算机具有分时操作功能， 可以监视几个或成十
上百个的控制量，把生产过程的各个被控对象都管理起来， 组成一个统一的控制系统，便于
集中监视、集中操作管理。计算机控制不仅能实现常规的控制规律， 而且由于计算机的记忆、
逻辑功能和判断功能，可以综合生产的各方面情况，在环境与参数变化时，能及时进行判断、 选择最合适的方案进行控制，必要时可以通过人机对话等方式进行人工干预， 这些都是传统
模拟控制无法胜任的。在计算机控制系统中，可以利用程序实现故障的自诊断、 自修复功能，
使计算机控制系统具有很强的可维护性。 另一方面，计算机控制系统的控制算法是通过软件
的方式来实现的，程序代码存储于计算机中， 一般情况下不会因外部干扰而改变， 因此计算
机控制系统的抗干扰能力较强。因此，计算机控制系统具有上述优点。
计算机控制系统由哪几部分组成？各部分的作用如何？
解答：计算机控制系统典型结构由数字控制器、 D/A转换器、执行机构和被控对象、测量变
送环节、采样开关和 A/D转换环节等组成。
被控对象的物理量经过测量变送环节变成标准信号（ 1-5V或4-20mA）;再经A/D转换
器采样后变成数字信号进入计算机，计算机利用其内部的控制算法运算后得到一个控制信号 的数字量，再经由D/A转换器将该数字量控制信号转换成模拟量； 控制信号模拟量作用于执
行机构触发器，进而控制被控对象的物理量，实现控制要求。
应用逻辑器件设计一个开关信号经计算机数据总线接入计算机的电路图。
解答:
DI 74LS244
《D3
.D2
。
解答:
恰号
信号 变权器
破
筐
对
多路槿拟开美
卢
接
口
4.：
电路
前胃
段丈也路
模拟量输入通道组成与结构图
设计一个计算机总线接口至一个 4~20mA模拟信号输出的结构框图。
解答：
总线接口
多路模拟
4rdm ”府心信
号输出
开关
简述并举例说明内部、外部和系统总线的功能。
解答：内部总线指计算机内部各外围芯片与处理器之间的总线， 用于芯片一级的互连，是微
处理器总线的延伸，是微处理器与外部硬件接口的通路，图
统内所用的并行总线。内部并行总线通常包括地址总线、数据总线和控制总线三类。
微 处 理 器
输入接 口电路
.地址总线
数据总线
1j<
:控制总线
存储器
输出接 口电路
输入设备
输出设备
系统总线指计算机中各插件板与系统板之间的总线（如 Multibus总线、STD总线、PC
总线），用于插件板一级的互连，为计算机系统所特有，是构成计算机系统的总线。由于微 处理器芯片总线驱动能力有限，所以大量的接口芯片不能直接挂在微处理器芯片上。同样， 如果存储器芯片、I/O接口芯片太多，在一个印刷电路板上安排不下时，采用模块化设计又 增加了总线的负
《计算机控制系统》课后题答案-刘建昌等科学出版社(二) 来自淘豆网www.taodocs.com转载请标明出处.
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