当前位置：首页 > 微型计算机控制技术资料潘新民第二版
(1)数字滤波是用程序实现的，不需要增加硬设备，所以可靠性高，稳定性好；
(2)数字滤波可以对频率很低(如0.01Hz)的信号实现滤波，克服了模拟滤波器的缺陷；
(3)数字滤波器可根据信号的不同，采用不同的滤波方法或滤波参数，具有灵活、方便、功能强的特点。
4.常用的数字滤波方法有几种？它们各自有什么特点？ 常用的数字滤波方法有7种。
（1）程序判断滤波法：是根据生产经验，确定出相邻两次采样信号之间可能出现得最大偏差。
（2）中值滤波法：它对于去掉偶然因素引起的波动或采样器不稳定而造成的误差所引起的脉动干扰比较有效。
（3）算术平均值滤波法：它适用于一般的具有随机干扰信号的滤波。它特别适合于信号本身在某一数值范围附近作上下波动的情况。 （4）加权平均值滤波：可以提高滤波效果
（5）滑动平均值滤波法：采样时间短，可以提高检测速度 （6）惯性滤波法：适用于慢速随机变量的滤波
（7）复合数字滤波：比单纯的平均值滤波的效果要好
5.算术平均值滤波、加权平均值滤波以及滑动平均滤波三者的区别是什么？ 算术平均值法适用于对压力、流量等周期脉动信号的平滑，这种信号的特点是往往在某一数值范围附近作上、下波动，有一个平均值。这种算法对信号的平滑程度取决于平均次数N，当N较大时平滑度高，但灵敏度低；当N较小时，平滑度低，但灵敏度高，应该视具体情况选取N值。对于一般流量，通常取N=12；若为压力，则取N=4。 在算术平均滤波中，N次采样值在结果中所占的比重是均等的，即每次采样值具有相同的加权因子1/N。但有时为了提高滤波效果，往往对不同时刻的采样值赋以不同的加权因子。这种方法称为加权平均滤波法，也称滑动平均或加权递推平均。其算法为
其中。
0?ai?i1?0n?1Yn??aiXn?ii?0n?1?ai?1加权因子选取可视具体情况决定，一般采样值愈靠后，赋予的比重越大，这样可增加新的采
样值在平均值中的比例，系统对正常变化的灵敏性也可提高，当然对干扰的灵敏性也稍大了些。
滑动平均值滤波法，依次存放N次采样值，每采进一个新数据，就将最早采集的那个数据丢掉，然后求包含新值在内的N个数据的算术平均值或加权平均值。
6.计算机控制系统的常用接地方法是什么？ （1）一点接地和多点接地 （2）模拟地和数字地的连接 （3）主机外壳接地 （4）多机系统的接地
7.微机常用的直流稳压电源由哪些部分组成？各部分的作用是什么？
微机常用的直流稳压电源如图6—1所示。该电源采用了双隔离、双滤波和双稳压措施，具
有较强的抗干扰能力，可用于一般工业控制场合。
图6—1 抗干扰直流稳压电源示意图 （1）隔离变压器
隔离变压器的作用有两个：其一是防止浪涌电压和尖峰电压直接窜入而损坏系统；其二是利用其屏蔽层阻止高频干扰信号窜入。 （2）低通滤波器
各种干扰信号一般都有很强的高频分量，低通滤波器是有效的抗干扰器件，它允许工频50Hz电源通过，而滤掉高次谐波，从而改善供电质量。 （3）交流稳压器
交流稳压器的作用是保证供电的稳定性，防止电源电压波动对系统的影响。 （4） 电源变压器
电源变压器是为直流稳压电源提供必要的电压而设置的。为了增加系统的抗干扰能力，电源变压器做成双屏蔽形式。 （5）直流稳压系统
直流稳压系统包括整流器、滤波器、直流稳压器和高频滤波器等几部分，常用的直流稳压电路如图6—2所示。
图6—2 直流稳压系统电路图
一般直流稳压电源用的整流器多为单相桥式整流，直流侧常采用电容滤波。图中C1为平滑滤波电容，常选用几百～几千μF的电解电容，用以减轻整流桥输出电压的脉动。C2为高频滤波电容，常选用0.01～0.1μF的瓷片电容，用于抑制浪涌的尖峰。作为直流稳压器件，现在常用的就是三端稳压器78XX和79XX系列芯片，这类稳压器结构简单，使用方便，负载稳定度为15mV，具有过电流和输出短路保护，可用于一般微机系统。三端稳压电源的输出端常接两个电容C3和C4，C3主要起负载匹配作用，常选用几十～几百μF的电解电容；C4中抗高频干扰电容，常选取0.01～0.1μF的瓷片电容。
第七章 总线技术 习题及参考答案
1.何谓总线？总线有什么功能？总线标准是怎样形成的？
总线是一组信号线的集合。这些线是系统的各插件间(或插件内部芯片间)、各系统之间传送规定信息的公共通道，有时也称数据公路，通过它们可以把各种数据和命令传送到各自要去的地方。
在微型计算机的硬件设计中，许多厂商设计和提供了许多具有不同功能的插件(亦称“模板”)。用户为了构成计算机应用系统，希望这些模板能互相兼容。这种兼容是指插件的尺寸、插座的针数及类型、插针的逻辑定义、控制插件工作的时序及电气特性等相同。也就是说为了使插件与插件间、系统与系统间能够正确连接，就必须对连接各插件或各系统的基础——总线，制定出严格的规约，即总线标准，为各厂商设计和生产插件模块提供统一的依据。因此，采用同一总线标准的不同厂家的插件模块，就可以组成可正常工作的系统。
2.试述总线的分类、各类总线间的关系。
a.根据总线不同的结构和用途，总线有如下的几种类型： （1）专用总线
我们将只实现一对物理部件间连接的总线称为专用总线。专用总线的基本优点是其具有较高的流量，多个部件可以同时发送或接受信息，几乎不会出现总线争用的现象。在全互连或部分互连以及环形拓扑结构中使用的总线就是专用总线。 （2）非专用总线
非专用总线可以被多种功能或多个部件所共享，所以也称之为共享总线。每个部件都能通过共享总线与接在总线上的其他部件相连，但在同一时刻，却只允许2个部件共享通信，其他部件间的通信要分时进行，因此准确地应称之为分时共享总线。 b.根据总线的用途和应用环境，总线可以有如下几种类型： （1）局部总线
局部总线又称为芯片总线。它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，如图所示。它是构成中央处理机或子系统内所用的总线。局部总线通常包括地址总线、数据总线和控制总线三类。
（2）系统总线
系统总线又称内总线和板线总线，即微型计算机总线，用于各单片机微处理机之间、模块之间的通信，可用于构成分布式多机系统，如Multibus总线、STD总线、VME总线、PC总线等。一般微型机系统总线如图所示。 （3）外总线
外总线又称为通信总线，用于微处理机与其他智能仪器仪表间的通信。外总线通常通过总线控制器挂接在系统总线上，外总线如图所示。
常用的外总线有：连接智能仪器仪表的IEEE-488通用接口总线；RS-232C和RS-422串行通信总线等。
3.根据总线传送信号的形式，总线又可分为两种。 （1）并行总线
如果用若干根信号线同时传递信号，就构成了并行总线。并行总线的特点是能以简单的硬件来运行高速的数据传输和处理。 （2）串行总线
串行总线是按照信息逐位的顺序传送信号。其特点是可以用几根信号线在远距离范围内传递数据或信息，主要用于数据通信。
3.简述STD总线的特点。
STD总线在工业控制中广泛采用，是因为它有以下特点： (1)小板结构，高度模块化。
(2)严格的标准化，广泛的兼容性。
(3)面向I/O的开放式设计，适合工业控制应用。 (4)高可靠性。
4.简述RS—232C总线的特点。
微机系统中最常用的串行接口标准，用于实现计算机与计算机之间、计算机与外设之间的同步或异步通讯。通讯距离可达15m，传输数据的速率可任意调整，最大可达20Kb/s。
5.什么是现场总线？有哪几种典型的现场总线？它们的特点是怎样的？ 现场总线是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线，它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。所以现场总线既是通信网络，又是自控网络。 下面是几种典型的现场总线。
（1）CAN(Control Area Network)控制器局域网络
控制器局域网络CAN是由德国Bosch公司的为汽车的监测和控制而设计的，逐步发展到用于其它工业领域的控制。CAN已成为国际标准化组织ISO 11898标准。CAN具有如下特性： (a)通信速率为5Kbps/10km,1Mbps/40m,节点数110个，传输介质为双绞线或光纤等。 (b)采用点对点、一点对多点及全局广播几种方式发送接收数据。
(c)可实现全分布式多机系统且无主、从机之分，每个节点均主动发送报文，用此特点可方便地构成多机备份系统。
(d)采用非破坏性总线优先级仲裁技术，当两个节点同时向网络发送信号时，优先级低的节点主动停止发送数据，而优先级高的节点可不受影响地继续发送信息；按节点类型分成不同的优先级，可以满足不同的实时要求。
(e)支持三类报文帧：数据帧、远程帧、超载帧。采用短帧结构，每帧有效字节数为8个。这样传输时间短，受干扰的概率低，且具有较好的检错效果。
(f)采用循环冗余校验CRC(Cyclic Redundancy Check)及其它检错措施，保证了极低的信息出错率。
(g)节点具有自动关闭功能，当节点错误严重时，则自动切断与总线的联系，这样不影响总线正常工作。 (h)CAN单片机：Motorola公司生产带CAN模块的MC68HC05x4，Philips公司生产82C200，Intel公司生产带CAN模块的P8XC592。
(j)CAN控制器：Philips公司生产的82C200，Intel公司生产的82527。
(k)CAN I/O器件：Philips公司生产的82C150，具有数字和模拟I/O接口。（2）LONWORKS(Local Operating Network)局部操作网络
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