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南昌航空大学20122013学年第二学期期末考试答案课程名称：计算机控制技术 闭卷 B卷 120分钟题号一二三四五六合计满分201516221512100实得分评阅人 得分班级- 学号- 姓名- 重修标记一、计算题（共20分，每小题10分）1、用8位DAC芯片组成基本的单极性电压输出电路，其参考电压为+5V，求对应以下偏移码的输出电压：（1）01000000B；（2）11111110B。解：单极性电压输出的公式是 (2分)1）01000000B，即N=64，当VREF=+5V时，VOUT=-1.25V，输出电压-1.25V (4分)2）11111110B，即N=254，当VREF=+5V时，VOUT=-4.961V，输出电压-4.961V (4分)2、设ADC0809的参考电压为5V，求出当输入模拟量为下列值时输出的十六进制数字量。（1）4V; （2）5V解：Vref=5V，ADC0809是8位A/D转换，有 , 且取整数，但不能等于256。 (2分)(1) Vx=4V，则，取整数，故N=204=CCH (4分)(2) Vx=5V，则 (4分)评阅人 得分二、扫描显示理解题（共15分）图1所示电路是某8位扫描显示电路的部分电路，针对STC89C52单片机，采用大系统扩展总线，晶体频率24MHz，期望扫描显示且扫描周期20ms，规定使用T0定时中断并且在中断服务程序执行扫描显示，问：(1) 写出时间常数计算过程，然后编写对T0进行初始化的程序。(2) 定量分析各个端口地址(规定未用地址取1)；(3)根据经验，没有闪烁感的扫描显示周期为多少？图1 某8位扫描显示电路的部分电路原理图答：(1)扫描周期20ms，意味着在1个扫描周期中每位显示2.5ms，采用定时器T0中断，在中断服务程序中进行对应位的显示，故定时器T0的定时时间常数为：或 (3分)初始化程序为：void T0_init(void) TMOD=0x01; TH0=0xec; TL0=0x78; EA=1; ET0=1; TR0=1; (4分)(2) 图1中使用了8位的段码端口和8位的位码端口，采用线选法锁存数据，段码端口地址由写信号/WR和地址线A10，位码端口地址由写信号/WR和地址线A9，其余地址线无效，我们假设为1。故显示段码端口地址为1111,1011,1111,1111B，即0xFBFF，进行写操作，即可输出显示段码，锁存于U4这个8位锁存器中。显示位码端口地址为1111,1101,1111,1111B，即0xFDFF，进行写操作，即可输出显示段码，锁存于U5这个8位锁存器中。 (6分)(3)没有闪烁感的扫描显示周期为25ms（24ms、26 ms或27ms）。 (2分)答案在24以下要扣1分，答案在27以上要扣2分评阅人 得分三、硬件电路连线及程序填空题（共16分）图2所示电路是51系列兼容的AT89S52单片机与D/A转换芯片DAC0832的接口电路，已经有部分引脚通过网络标号进行了连接。1）完成图2中未连接的信号线，要求单片机工作在大系统，但不扩展完整地址总线，采用线选法决定端口地址，DAC0832工作在双缓冲方式，写0DFFFH端口为将D/A数据存入8位数据锁存器，写0EFFFH端口为将8位数据锁存器的数据存入8位DAC寄存器（提示：未用地址均设为1）；2）填空完成下列D/A转换的子程序。图2 DAC0809与AT89S52单片机的接口电路常数和变量定义部分程序#define DA1 XBYTE 0xDFFF /8位DA数据锁存器端口地址定义#define DA2 XBYTE 0xEFFF /8位DAC寄存器端口地址定义int DA_kT; /控制量存放整型变量定义D/A工作部分程序void DAC(void) DA_kT += 128; /双极性输出时0电压DA值平移到128 if( DA_kT255 ) DA1=255; /正饱和时最大偏移码输出到数据锁存器 else if( DA_kT0 ) DA1=0; /负饱和时最小偏移码输出到数据锁存器 else DA1=(uchar)DA_kT ;/控制量直接输出到数据锁存器 DA2=0x00; /DA数据锁存器存放数据送DAC寄存器每空2分 (8分)答：标注网络标号后的连线图如图2所示。 1线1分(8分)具体包括A13、/WR、VCC、A12、/WR、Iout2、Iout1、VOUT。评阅人 得分四、算法分析题（共22分，1小题10分，2小题12分）1、已知电压随动系统给定下限值-11.08V，对应A/D转换值为0x10；给定上限11.32V，对应A/D转换值为0xee。问如果A/D值为0x89，对应给定电压为多少伏？解： (6分)故A/D值为0x89时对应给定电压为1.129伏。 (4分)用其他方法，只要过程合理也可2、已知某连续控制器的传递D(s)=(1+0.15s)/0.05s，要求：(1)具体是哪种控制器？参数是多少？(2)欲用数字PID算法实现之，试写出其相应的位置型PID算法输出表达式。设采样周期T=0.2s。答：(1)由于，显然该控制器是PI控制。控制参数Kp=3.0，Ti=0.15秒。 (4分)(2)其数字PID控制的比例系数KP=3.0，KI=KP*(T/TI)=4.0 (2分)则位置型输出控制表达式为或者 或者 (6分)评阅人 得分五、程序设计和程序填空题（15分）试用C51设计位置型不完全微分PID子程序，假设已经定义的变量和参数如表1所示，要求该子程序包含迭代操作，并且说明资源占用和运算量情况。表1 PID控制中使用的资源情况定义说明float e_kT , e_kT_T;误差有关量定义float p_P_kT , p_I_kT , p_D_kT , p_I_kT_T , p_D_kT_T , p_kT;控制有关量定义float Kp , Ki , Kd , alfa;参数有关定义答：编写程序如下：void PID(void) (1分) p_P_kT=Kp*e_kT; (1分) p_I_kT=p_I_kT_T+Ki*e_kT; (1分) p_D_kT=Kd*(e_kT-e_kT_T); (1分) p_D_kT+=alfa*p_D_kT_T; (1分) p_kT=p_P_kT+p_I_kT+p_D_kT; (1分) e_kT_T=e_kT; (1分) p_I_kT_T=p_I_kT; (1分) p_D_kT_T=p_D_kT; (1分)资源占用情况：变量8个具体为：e_kT , e_kT_T , p_P_kT , p_I_kT , p_D_kT , p_I_kT_T , p_D_kT_T , p_kT。(2分)常量4个，具体为：Kp , Ki , Kd , alfa。 (2分)运算量情况：乘法4次，加法4次，减法1次，移位3次。 (2分)评阅人 得分六、测试实验题（12分）图3所示照片是某种PID改进算法控制得到的波形照片反色后的图片，水平方向每小格5个数据刷新点，数据刷新周期是8ms，试从图3的曲线测量出上升时间、峰值时间、调节时间、最大超调量、振荡次数、稳态误差。图3 某种PID改进算法控制得到的波形照片反色后的图片答：画出坐标见图。(6分)上升时间4.5小格，tr=4.5*5*0.008=0.18秒 (1分)峰值时间8小格，tp=8*5*0.008=0.32秒 (1分)按照=5%的定义，调节时间27小格，tS=27*5*0.008=1.08秒 (1分)最大超调量3小格，P=3/4.1=73.2% (1分)振荡次数N=2 (1分)稳态误差ess=0 (1分)允许有一定的误差，例如调节时间27小格，tS=34*5*0.008=1.36秒振荡次数N=2.5也可以第 9 页 共 9 页
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