测控系统原理与设计重点题型

1.行扫描法

该图为4×8矩阵键盘与单片机接口电路。8155的端口C 工作于输出方式，用于行扫描。端口A工作于输入方式，用来读入列值。由图可知，8155的命令/ 状态寄存器、端口A、端口B和端口C的地址分别为0100H、0101H、0102H和0103H。 采用编程扫描工作方式的行扫描法步骤如下：

(1) 判是否有键按下。实现方法：使端口 C所有的行输出均为低电平，然后从端口A读入列值。如果没有键按下，读入值应为FFH，如果有键按下，则不为FFH。

(2) 若有键按下，则延时10ms，再判断是否确实有键按下。

(3) 若确实有键按下，则求出按下键的键值。其实现方法是对键盘进行逐行扫描。即先令PC0为0，读入列值，若列值等于FFH，说明该行无键按下，再令PC1为0，对下一行进行扫描；若列值不等于FFH，说明该行有键按下，求出其键值。求键值时要设置行值寄存器和列值寄存器。每扫完一行，若无键按下，则行值寄存器加上08H；若有键按下，行值寄存器保持原值，转而求相应的列值。求列值的方法是，将列值右移，每移位一次列值寄存器加1，直至移出位为低电平为止。最后将行值和列值相加即得键值。若需要十进制键值，可进行DAA修正。

(4) 为保证按键每闭合一次CPU只做一次处理，程序需等闭合的键释放后再对其做处理 设计举例3

设计LED静态显示接口电路及显示程序。要求显示器接口电路完成一位极性和3位十进制数字的显示，并根据小数点状态信息点亮相应位的小数点。主机采用8031，并用74LS244为总线驱动器，74LS273作为锁存器，74LS138作为地址译码

设8031片内RAM的30H至34H为显示缓冲区，共五个单元。30H单元是小数点状态信息存储单元，低4位每一位分别对应相应位显示器的小数点，如果为1点亮该点小数点。31H单元存放极性码，0A表示正，0B表示负，其对应的段码位FFH（显示空白）和BFH（显示“-“）存放于表中SEG+10和SEG+11单元中。32H至34H顺序存放从高位到低位被显示的3位十进制数字。 设计举例4

设计LED动态扫描显示接口电路及显示程序。主机采用8031,8155作为接口芯片，6位LED显示，显示缓冲区为30H~35H,利用软件译码的方法求出待显示数对应的段码，各位从左到右依次进行显示，每位数码管显示3~5ms，显示完一位后，再重复上述过程，得到连续的显示效果

5、 模拟量输入通道设计 对数据采集系统的几个要求：

1、能够采集8个模拟量，即有8个输入通道

2、系统的分辨率为12位，即要求12位A/D转换 3、单极性工作方式，电压范围0~10V 4、转换速度≤25μs 5、系统采用查询方式进行数据输入 PA78通道模拟量输入电路原理图 PA3+5V100Ω12/8VLOGICSTSBIFOFFD11REFIND8REFOUTD7D0CECSR/CAD574A10VINAGNDDGNDA0+12V100KΩ100KΩ-12V100Ω+15V548+15VSmVDD-15VVEEV0

PC总线8255APA0PB7PB0PC6PC5PC4PC3PC2PC1PC0

13LF39876CHCD4051S0INHCBAVSSS7-15VV717、测量数据处理包括哪些？ 零位和灵敏度的误差校正；量程自动切换；超限自动报警；标度变换；非线性校正算法；数字滤波 18、灵敏度误差、零位误差？

图 3-19 8路12位A/D转换模板电路“零位误差”x0――输入y为零时的输出；“灵敏度误差”指实际灵敏度k与标称灵敏度k0的偏差 19、软件校正方法？

20、量程自动切换（为什么、实现）

原因1、使测量过程自动迅速地选择在最佳量程上；2、既能防止数据溢出和系统过载，又能保证一定的测量精度。 实现：

21、标度变换（为什么）；软件实现方法计算题

原因：为能从显示器上直接读取带有被测量量纲的数值所进行必要的变换

计算题：某微机化温度测量仪表的量程为100～900℃，利用单片机803l和ADC0809进行A／D转换。在某一时刻计算机采样并经过数字滤波后的数字量为０CDH，求此时对应的温度值是多少?(设仪表的量程是线性的)

Ni?NL?(Di?DL)NH?NL900?100?100?205??743.1(?C)DH?DL255?022、数字滤波类型（3种）？以及原理？

1、限幅滤波：比较本次采样值和上一次采样值，如果它们的差值未超过允许的最大偏差值，则认为本次采样值有效而保留。如果它们的差值超过允许的最大偏差值，则认为本次采样值无效而用上一次采样值替代

2、中位值滤波：对某一被测参数连续采样n次(一般n取奇数)，然后把n次采样值按大小排列，取中间值为本次采样值。 3、平均滤波（去极值平均滤波）：连续采样N次，去掉一个最大值，去掉一个最小值，再求余下N-2个采样值的平均值 23、什么叫PID？ 比例积分微分调节

24、位置式与增量式公式以及优缺点？计算题

位置式：u(k)?Kpe(k)?Ki?e(j)?Kd?e(k)?e(k?1)?

j?0k增量式：?u(k)??TT?Kp?[e(k)?e(k?1)]?e(k)?d[e(k)?2e(k?1)?e(k?2)]?

TiT??优缺点： 位置式

1、积分项

?e(j)（计算繁琐，占内存太多。）

j?1k2、其输出与阀位一一对应，故称：位置式（能准确定位，但误动作危害大） 3、每次输出需要计算阀的绝对位置 增量式

1、 每次都在上一阀位计算增量，故称：增量式。 2、 数据存储所需空间少（保存3个采样值）

3、 误动作危害少。不易引起积分饱和。手/自动切换方便。 计算题

5-1 设有一温度控制系统，温度测量范围是0-600℃.温度采用PID控制，控制指标450±2℃ 已知比例系数Kp=4，积分时间Ti=60s,微分时间TD=5S,采样周期T=5s,当测量值c（n）=448 C(n-1)=449,c(n-2)=452时，计算增量输出△u(n).若u(n-1)=1860,计算u(n)?

KI?KPT51?4??TI603，

KD?KPTD15?4??12T5，

e(n)?r?c(n)?450?448?2，

e(n?1)?r?c(n?1)?450?449?1，

e(n?2)?r?c(n?2)?450?452??2，

1?u(n)?4?(2?1)??2?12??2?2?1?(?2)???193u(n)?u(n?1)??u(n)?1860?(?19)?1841

25、不完全PID改进（不完全微分法、抗饱和积分法）计算题

，

（举例）某温度控制系统，温度量程为0至1275℃，A/D转换为8位，并采用8位字长定点运算。设KP=1,T=1S,TI=10s,e(k)=50℃

?uI(k)?KPT1255e(k)?(?50)?1 TI10127526、无扰动切换？如何对位平衡操作？

1、无平衡无扰切换的要求：在进行手动到自动或自动到手动的切换之前，无须由人工进行手动输出控制信号与自动输出控制信号之间的对位平衡操作，就可以保证切换时不会对执行机构的现有位置产生扰动。

2、无平衡无扰切换的措施：在手动(SM或HM)状态下，应使给定值(CSV)跟踪被控量(CPV)，同时也要把历史数据，如e(n-1)和e(n-2)清零，还要使u(n-1)跟踪手动控制量(MV或VM)。

从输出保持状态或安全输出状态切向正常的自动工作状态时，可采取类似的措施。 27、自检方式？自检算法？

自检方式：开机自检、周期性自检、键盘自检

自检算法：ROM或EPROM自检、RAM自检、总线的自检、显示器与键盘的自检 28、噪声形成要素以及抑制？ 噪声源、敏感接受电路、耦合通道

降低噪声源的强度、使接收电路对噪声不敏感、抑制或切断噪声源与接收电路间的耦合通道 29、噪声耦合方式？

静电耦合、电磁耦合、漏电流耦合、公共阻抗耦合 30、噪声的干扰模式原因及抑制？ 31、硬件抗干扰：接地方式

串联单点接地、并联单点接地（低频）；并联多点接地（高频）

32、屏蔽技术类型？ 静电屏蔽、电磁屏蔽、磁屏蔽