机械系统控制技术思考题汇总.docx
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机械系统控制技术思考题汇总
第1章机械系统控制技术概论
思考题：
1、简述机电一体化的基本概念。
机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感器检测技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置和布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并保证整个系统最优化运行的系统工程技术。
由此而产生的功能系统，称为机电一体化系统或机电一体化产品。
2、机电一体化的机械系统的组成包括：
、、、和。
执行机构驱动元件检测元件计算机机体
3、机电一体化的机械系统的评价基本指标包括：
、和。
运动参数指标动力参数指标表征运动参数和动力参数的品质指标
4、机械系统实现机电一体化的方法包括：
、和。
取代法融合法组合法
5、阐述组合法实现机电一体化的基本原理。
在融合法的基础上，将功能部件或模块。
像搭积木一样，根据不同的工作要求，组合成不同的机电一体化的机械产品。
如设计机器人。
可以将机器人的关节驱动元件、检测元件和控制器做成一个驱动功能模块。
根据所设计的机器人的运动的轴数要求，选用和其轴数相同数量的驱动功能模块，就可以实现机器人的动作要求，这一方法可以缩短产品的设计和研制周期，节约工装设备费用，保证精度．而且便于使用和维修。
第2章工业控制计算机
思考题：
1、简述工业现场计算机控制的特点和要求。
①高可靠性，以适应工业现场十分恶劣和复杂的工作条件；
②具有实时响应处理能力，以满足工业生产过程实时控制要求；
③有丰富的可和工业生产现场信号相连接的专业接口；
④控制系统结构应能组配灵活，易于扩展；
⑤有先进的系统软件和使用软件，便于开发。
2、计算机总线是、按总线的规模、用途及使用场合，总线可分为、和三类。
计算机模块间传递信息的通道片总线内总线外总线
3、外总线又称通信总线，用于各间的通讯，如串行接口总线
和之间的通信，如IEEE—488总线。
微机系统RS-232C微机和其他系统
4、总线的性能指标包括：
、、、、和。
总线宽度标准传输率时钟同步和异步信号线数数据总线和地址总线的多路复用和非多路复用负载能力
5、几种工业标准总线包括：
、和。
STDIBM—PC／XTPCl
6、阐述工业PC的特点？
专门为工业过程控制现场设计的工业PC机和普通微机相比，有以下特点：
（1）工业PC总线设计支持80286，80386，80486模块化CPU卡和所有的IBM—PC／XT／AT总线接口板。
（2）所有卡（CPU卡、CRT卡、磁盘控制卡和I／O接口卡）采用高度集成芯片，以减少故障率，并均为模块化、插板式，以便安装、更换和升级换代。
所有的卡使用专用的固定架将插板压紧，防止震动引起的接触不良。
（3）和IBM—PC／XT／AT个人计算机完全兼容，可利用其所有软件资源，方使用户开发。
（4）采用和PC／AT总线兼容的无源底板。
它使用带有电源层和地的4层电路板，有效地提高了系统的抗干扰能力。
无源底板带有4，6，8，12，14或20槽，可插入PC／XT或PC／AT总线模板。
（5）机箱采用19”全钢机架，符合EIA—R5310C国际标准，可防止电磁干扰；采用150w-350w带除少过滤器的工业开关电源，具有足够的负载驱动能力。
机箱内有冷却风扇系统，安装有两个风扇，采用空气正压技术，一个为电源冷却风扇，进风口有空气过滤器；另一个为机箱内部流通风扇，使机箱内部为正压，防止灰尘和污物进入机箱。
软盘驱动器安装采用橡皮缓冲防震，并有防尘门。
（6）可内装RAM／ROM电子盘卡以取代机械磁盘，使PC机在工业环境下的操作具有高速、高可靠性、上电自动启动的功能。
板上带有镍镉电池，可保存数据2年。
（7）采用带保护膜的标准101键盘，适合在工业环境下使用。
工业PC外观图及内部结构团见图2．3—1。
7、工业控制组态软件（特点）？
（1）基于Windows环境使用软件提供了一个基于图形、鼠标驱动的系统，使用非常方便。
（2）和硬件紧密配合Genie软件包通过内置的驱动程序文持研华公司全系列I／O数据采集卡、ADAM4000系列远程模块。
（3）开放性Genic软件2.0之后的版本提供了开放性结构，用户可通过自行编写动态连接库（DLL）的方法在策略编辑器中加入自己的功能模块，用户接口函数简单，对用户编程水平要求不高。
（4）汉化和价格优势Genie软件全面汉化，适用国内市场，且价格和其他公司工控组态软件相比具有很大优势。
8、工业控制组态软件（功能）？
（1）数据采集
（2）动态显示
（3）实时计算
（4）过程控制
（5）数据记录
（6）通讯功能
（7）报警功能
（8）开放结构
第3章1、单片机原理
思考题：
1、单片微机（SingIeChipMicroComputer）简称单片机，是将、、、和全部集成在一个硅片上。
CPURAMROM（EPROM）定时器／计数据I／O接口
2、MCS-51中央处理器（CPU）包括：
和部件。
运算部件控制
3、运算部件以算术ALU为核心，包含ACC（简称A）、B寄存器、暂存器、标志寄存器PSW等许多部件，它能实现算术运算、逻辑运算、位运算、数据传输等处理。
逻辑运算单元累加器
4、试分析下面指令执行后，累加器A，标志位C、AC、OV、P的值？
MOVA，#67H
ADDA，#59H
解：
加法运算过程如下：
67H=01100111B58H=01011001B
01100111B
+01011001B
11000000=0C0H
则执行后累加器A中的值为0BFH，由相加过程得C=0、AC=1、OV=0、P=0。
5、控制部件包括哪些部分？
如何运行？
控制部件是单片机的控制中心，它包括定时和控制电路、指令寄存器、指令译码器、程序计数器PC、堆栈指针SP、数据指针DPTR以及信息传送控制部件等。
它先以振荡信号为基准产生CPU的时序，从ROM中取出指令到指令寄存器，然后在指令译码器中对指令进行译码，产生指令执行所需的各种控制信号，送到单片机内部的各功能部件，指挥各功能部件产生相应的操作，完成对应的功能。
6、MCS-51单片机存储器结构和一般微机的存储器结构不同，分为程序存储器和数据存储器。
程序存储器存放、和。
数据存储器用作及。
ROMRAM程序固定常数数据表格工作区存放数据
7、MCS-51单片机的程序存储器，从物理结构上分为和程序存储器，而对于片内程序存储器，在MCS-51系列中，不同的芯片各不相同，8031和8032内部没有ROM，8051内部有4KBROM，8751内部有4KBEPROM，8052内部有8KBROM，8752内部有8KBEPROM。
片内片外
8、对于内部没有ROM的8031和8032，工作时只能扩展外部ROM，最多可扩展64K，地址范围为。
0000H—FFFFH
9、对于内部有ROM的芯片，根据情况外部可以扩展ROM，但内部ROM和外部ROM共用存储空间，其中，片内程序存储器地址空间和片外程序存储器的低地址空间重叠。
51子系列重叠区域为。
64K0000H—0FFFH
10、程序存储器的7个特殊地址，包括：
复位地址、外部中断0、定时/计数器0、外部中断1、定时/计数器1、
串行口和定时/计数器2（仅52子系列有）002BH。
0000H0003H000BH0013H001BH0023H
11、从物理结构上分为数据存储器和数据存储器。
对于51子系列，片内数据存储器RAM有字节，编址为；除了RAM块外，还有特殊功能寄存器（SFR）块，编址为。
片内片外12800H—7FH80H—FFH
12、片内数据存储器按功能分成以下几个部分：
组区、区、
区，其中还包含。
工作寄存器位寻址一般RAM堆栈区
13、堆栈是按的原则进行管理的一段存储区域。
MCS-51单片机中，堆栈是用片内数据存储器的一段区域，在具体使用时应避开工作寄存器、位寻址区，一般设在以后的单元，如工作寄存器和位寻址区未用，也可开辟为堆栈。
先入后出、后入先出2FH
14、CPU专用寄存器包括哪些？
累加器A（E0H），寄存器B（F0H），程序状态寄存器PSW（D0H），堆栈指针SP（81H），数据指针DPTR（82H、83H）。
15、64K的程序存储器和64K的片外数据存储器地址空间都为0000H—0FFFFH，地址空间是重叠的，它们如何区分呢？
EA为片外程序存储器选用端。
该引脚低电平时，选用片外程序存储器，高电平或悬空时选用片内程序存储器。
16、P0口是一个三态双向口，可作为分时复用口，也可作为通用的
接口。
它包括一个输出锁存器、两个三态缓冲器、输出驱动电路和输出控制电路组成。
地址／数据I/O
17、当P0口作通用I/O接口时，应注意以下两点：
（1）在输出数据时，由于V2截止，输出级是漏极开路电路，要使“1”信号正常输出，必须外接。
（2）P0口作为通用I/O口输入使用时，在输入数据前，应先向P0口写“”。
上拉电阻1
18、P1口是准双向口，它只能作通用接口使用。
I/O
19、P2口也是准双向口，它有两种用途：
通用I/O接口和地址线。
高8位
20、P3口除了作为准双向通用I/O口使用外，它的每一根线还具有功能。
第二种
P3口
第二功能
P3.0
RXD串行口输入端
P3.1
TXD串行口输出端
P3.2
INT0外部中断0请求输入端，低电平有效
P3.3
INT1外部中断1请求输入端，低电平有效
P3.4
T0定时/计数器0外部计数脉冲输入端
P3.5
T1定时/计数器0外部计数脉冲输入端
P3.6
WR外部数据存储器写信号，低电平有效
P3.7
RD外部数据存储器读信号，低电平有效
21、片外总线结构
一．地址总线
地址总线宽度为位，寻址范围都为KB。
由口经地址锁存器提供低8位（A7~A0），口提供高8位（A15~A8）而形成。
可对片外程序存储器和片外数据存储器寻址。
1664P0P2
二．数据总线
数据总线宽度为8位，由口直接提供。
P0
三．控制总线
控制总线由第二功能状态下的P3口和4根独立的控制线RST、EA、ALE和PSEN组成。
22、PSEN（29脚）：
片外程序存储器读选通信号输出端，电平有效。
低
23、ALE/PROG（30脚）：
信号输出端。
ALE在每个机器周期内输出两个脉冲。
地址锁存
24、VCC（40脚）：
接+5V电源端；VSS（20脚）：
接+5V电源端。
正地
25、程序单步执行方式？
是指在外部单步脉冲的作用下，使单片机一个单步脉冲执行一条指令后就暂停下来，再一个单步脉冲再执行一条指令后又暂停下来。
它通常用于调试程序、跟踪程序执行和了解程序执行过程。
26、什么是指令周期？
计算机取一条指令至执行完该指令需要的时间称为指令周期，不同的指令，指令周期不同。
单片机的指令周期以机器周期为单位。
MCS-51系列单片机中，大多数指令的指令周期由一个机器周期或两个机器周期组成，只有乘法、除法指令须要4机器周期指令。
27、什么是机器周期？
机器周期是单片机的基本操作周期，每个机器周期包含S1、S2、、S6，6个状态，每个状态包含2拍P1和P2，每一拍为一个时钟周期（振荡周期）。
因此，一个机器周期包含12个时钟周期。
依次可表示为S1P1、S1P2、S2P1、S2P2、…、S6P1、S6P2。
第3章2、单片机汇编程序设计
思考题：
1、MCS-51系列单片机指令系统功能强、指令短、执行快。
从功能上可分成五大类：
指令、指令、指令、指令和指令。
数据传送算术运算逻辑操作控制转移位操作。
2、MCS-51单片机的寻址方式按操作数的类型，可分为数的寻址和指令寻址，数的寻址有：
寻址、寻址、寻址和寻址，指令的寻址有寻址和寻址。
常数寻址（立即寻址）寄存器数寻址（寄存器寻址）存储器数寻址（直接寻址方式、寄存器间接寻址方式、变址寻址方式）位寻址
绝对寻址和相对寻址
3、指出哪个是常数寻址（立即寻址）、寄存器数寻址（寄存器寻址）、存储器数寻址（直接寻址方式、寄存器间接寻址方式、变址寻址方式）和位寻址，指令的寻址有绝对寻址和相对寻址？
MOVA，#20H
MOVA，R0
MOVA，20H
MOVA，P0
MOVA，@R1
MOVCA，@A+DPTR
4、片内RAM和片外RAM的低端256字节都可以用R0和R1作指针访问，它们之间用什么指令来区别？
对于片内RAM和片外RAM的低端256字节都可以用R0和R1作指针访问，它们之间用指令来区别。
片内RAM访问用MOV指令，片外RAM访问用MOVX指令。
5、特殊功能寄存器名称实际上是特殊功能寄存器单元的地址。
符号
6、变址寻址是指操作数的地址由基址寄存器的地址加上变址寄存器的地址得到。
在MCS-51系统中，它是以数据指针寄存器或程序计数器PC为基址，累加器为变址，两者相加得存储单元的地址，所访问的存储器为存储器。
DPTRA程序
7、位寻址是指操作数是进制位的寻址方式。
二
8、指令寻址的相对寻址时，目的地址=当前PC+rel=转移指令的地址+转移指令的+rel。
字节数
9、数据传送指令有29条，是指令系统中数量最多、使用也最频繁的一类指令。
这类指令可分为三组：
指令、指令、指令。
普通传送数据交换堆栈操作
10、普通传送指令以助记符MOV为基础。
分成数据存储器传送指令、数据存储器传送指令和存储器传送指令。
片内片外程序
11、片内数据存储器传送指令MOV，指令格式：
MOV目的操作数，源操作数。
其中：
源操作数可以为A、Rn、@Ri、direct、#data，目的操作数可以为A、Rn、@Ri、direct，组合起来总共16条，按目的操作数的寻址方式划分为五组，请写出分析16条语句的含义？
（1）以A为目的操作数
MOVA，Rn；A←Rn
MOVA，direct；A←（direct）
MOVA，@Ri；A←（Ri）
MOVA，#data；A←#data
（2）以Rn为目的操作数
MOVRn，A；Rn←A
MOVRn，direct；Rn←（direct）
MOVRn，#data；Rn←#data
（3）以直接地址direct为目的操作数
MOVdirect，A；（direct）←A
MOVdirect，Rn；（direct）←Rn
MOVdirect，direct；（direct）←（direct）
MOVdirect，@Ri；（direct）←（Ri）
MOVdirect，#data；（direct）←#data
（4）以间接地址@Ri为目的操作数
MOV@Ri，A；（Ri）←A
MOV@Ri，direct；（Ri）←（direct）
MOV@Ri，#data；（Ri）←#data
（5）以DPTR为目的操作数
MOVDPTR，#data16；DPTR←#data16
12、源操作数和目的操作数中的Rn和@Ri不能相互配对。
如不允许有“MOVRn，Rn”，“MOV@Ri，Rn”这样的指令，在MOV指令中，不允许在一条指令中同时出现寄存器，无论它是寄存器寻址还是寄存器寻址。
工作间接
13、在MCS-51系统中只能通过和片外数据存储器进行数据传送，访问时，只能通过@Ri和@DPTR以方式进行。
累加器A间接寻址
14、应注意查表指令的长度为1个字节，当前程序计数器PC的值应为查表指令的地址加。
1
15、写出完成下列功能的程序段。
（1）将R0的内容送R6中
程序为：
MOVA，R0
MOVR6，A
（2）将片内RAM30H单元的内容送片外60H单元中
程序为：
MOVA，30H
MOVR0，#60H
MOVX@R0，A
（3）将片外RAM1000H单元的内容送片内20H单元中
程序为：
MOVDPTR，#1000H
MOVXA，@DPTR
MOV20H，A
（4）将ROM2000H单元的内容送片内RAM的30H单元中
程序为：
MOVA，#0
MOVDPTR，#2000H
MOVCA，@A+DPTR
MOV30H，A
16、若入栈保存时入栈的顺序为：
PUSHA
PUSHB
则出栈的顺序为：
POPB
POPA
17、试把存放在R1R2和R3R4中的两个16位数相加，结果存于R5R6中。
处理时，R2和R4用一般的加法指令ADD，结果放于R6中，R1和R3用带进位的加法指令ADDC，结果放于R5中，程序如下：
CLRC
MOVA，R2
ADDA，R4
MOVR6，A
MOVA，R1
ADDCA，R3
MOVR5，A
18、求R3←R2-R1。
程序为：
MOVA，R2
CLRC
SUBBA，R1
MOVR3，A
19、ADD和ADDC指令在执行时要影响CY、AC、OV和P标志位。
而INC指令除了INCA要影响标志位外，对其它标志位都没有影响。
P
20、乘法指令MULAB执行后将影响和标志，CY复位，对于OV：
当积大于255时（即B中不为0），OV为1；否则，OV为0。
CYOV
21、除法指令DIVAB执行后将影响和标志，一般情况CY和OV都清0，只有当B寄存器中的除数为0时，CY和OV才被置1。
CYOV
22、十进制调整指令DAA的调整过程为：
（1）若累加器A的低四位为十六进制的A~F或辅助进位标志AC为1，则累加器A中的内容作加调整。
06H
（2）若累加器A的高四位为十六进制的A~F或进位标志CY为1，则累加器A中的内容作加调整。
60H
23、在使用中，逻辑和用于实现对指定位清，其余位不变；逻辑或用于实现对指定位置，其余位不变；逻辑异或用于实现指定位，其余位不变。
01取反
24、写出完成下列功能的指令段。
1．对累加器A中的1、3、5位清0，其余位不变
ANLA，#11010101B
2．对累加器A中的2、4、6位置1，其余位不变
ORLA，#01010100B
3．对累加器A中的0、1位取反，其余位不变
XRLA，#00000011B
25、在MCS-51系统中，只能对累加器A中的内容进行清零和求反，如要对其它的寄存器或存储单元进行清零和求反，则须放在累加器进行，运算后再放回原位置。
A
26、写出对R0寄存器内容求反的程序段。
程序为：
MOVA，R0
CPLA
MOVR0，A
27、若累加器A中的内容为10001011B，CY=0，则执行RLCA指令后累加器A中的内容为，CY=。
00010110B1
28、长转移指令LJMPaddr16；PC←addr16执行时直接将该16位地址送给程序指针，程序无条件地转到16位目标地址指明的位置去。
指令中提供的是16位目标地址，所以可以转移到64KB程序存储器的任意位置，故得名为“”。
该指令不影响标志位，使用方便。
缺点是：
执行时间长，字节数多。
PC长转移
29、若AJMP指令地址为3000H。
AJMP后面带的11位地址addr11为123H，则执行指令AJMP指令的PC值？
addr11后转移的目的位置是多少？
AJMP指令的PC值加2=3000H+2=3002H=00110B
指令中的addr11=123H=B
转移的目的地址为0011000100100011B=3123H
30、在2100H单元有SJMP指令，若rel=5AH（正数），则转移目的地址为215CH（向后转）；若rel=F0H（负数），则转移目的地址为2012H（向前转）。
用汇编语言编程时，指令中的相对地址rel往往用目的位置的标号（符号地址）表示。
机器汇编时，能自动算出相对地址值；但手工汇编时，需自己计算相对地址值rel。
rel的计算方法如下：
rel=目的地址－（SJMP指令地址＋２）
如目的地址等于2013H，SJMP指令的地址为2000H，则相对地址rel为。
11H
31、在单片机程序设计中，通常用到一条SJMP指令：
，该指令的功能是在自己本身上循环，进入等待状态。
其中符号$表示转移到本身，它的机器码为80FEH。
在程序设计中，程序的最后一条指令通常用它，使程序不再向后执行以避免执行后面的内容而出错。
SJMP$
32、编写程序能根据累加器A的值0、2、4、6转移到相应的TAB0~TAB6分支去执行（并写出注解）。
MOVDPTR，#TABLE；表首地址送DPTR
JMP@A+DPTR；根据A值转移
TABLE：
AJMPTAB0；当（A）=0时转TAB0执行
AJMPTAB2；当（A）=2时转TAB2执行
AJMPTAB4；当（A）=4时转TAB4执行
AJMPTAB6；当（A）=6时转TAB6执行
33、条件转移指令有三种：
条件转移指令、转移指令、转移指令。
累加器A判零比较减1不为零
34、把片外RAM的30H单元开始的数据块传送到片内RAM的40H开始的位置，直到出现零为止。
片内、片外数据传送以累加器A过渡。
每次传送一个字节，通过循环处理，直到处理到传送的内容为0结束。
程序如下：
MOVR0，#30H
MOVR1，#40H
LOOP：
MOVXA，@R0
MOV@R1，A
INCR1
INCR0
JNZLOOP
SJMP$
35、比较转移指令用于对两个数作比较，并根据比较情况进行，比较转移指令有四条。
转移
36、在MCS-51系统中，通常用指令来构造循环结构，实现重复处理。
DJNZ
37、统计片内RAM中30H单元开始的20个数据中0个数，放于R7中。
用R2作循环变量，最开始置初值为20；作R7作计数器，最开始置初值为0；用R0作指针访问片内RAM单元，最开始置初值为30H；用DJNZ指令对R2减1转移进行循环控制，在循环体中用指针R0依次取出片内RAM中的数据，判断，如为0，则R7中的内容加1。
程序：
MOVR0，#30H
MOVR2，#20
MOVR7，#0
LOOP：
MOVA，@R0
CJNEA，#0，NEXT
INCR7
NEXT：
INCR0
DJNZR2，LOOP
38、长调用指令LCALLaddr16执行过程？
（PC）←（PC）+3
（SP）←（SP）+1
（SP）←（PC）7～0
（SP）←（SP）+1
（SP）←（PC）15～8
（PC）←addr16
该指令执行时，先将当前的PC（指令的PC加指令的字节数3）值压入堆栈保存，入栈时先低字节，后高字节。
然后转移到指令中ad
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