第三章组合逻辑电路 第一节重点与难点 一、重点： 1.组合电路的基本概念 组合电路的信号特点、电路结构特点以及逻辑功能特点。 2.组合电路的分析与设计 组合电路分析是根据已知逻辑图说明电路实现的逻辑功能。 组合电路设计是根据给定设计要求及选用的器件进行设计，画出逻辑图。如果选用小规模集成电路SSI，设计方法比较规范且容易理解，用SSI设计是读者应掌握的最基本设计方法。由于设计电路由门电路组成，所以使用门的数量较多，集成度低。 若用中规模集成电路MSI进行设计，没有固定的规则，方法较灵活。 无论是用SSI或MSI设计电路，关键是将实际的设计要求转换为一个逻辑问题，即将文字描述的要求变成一个逻辑函数表达式。 3.常用中规模集成电路的应用 常用中规模集成电路有加法器、比较器、编码器、译码器、数据选择器和数据分配器等，重要的是理解外部引脚功能，能在电路设计时灵活应用。 4.竞争冒险现象 竞争冒险现象的产生原因、判断是否存在竞争冒险现象以及如何消除。 二、难点： 1.组合电路设计 无论是用SSI还是用MSI设计电路，首先碰到的是如何将设计要求转换为逻辑问题，得到明确的真值表，这一步既是重点又是难点。总结解决这一难点的方法如下： （1）分析设计问题的因果关系，分别确定输入变量、输出变量的个数及其名称。 （2）定义逻辑变量0、1信号的含义。无论输入变量、输出变量均有两个状态0、1，这两个状态代表的含义由设计者自己定义。 （3）再根据设计问题的因果关系以及变量定义，列出真值表。 2.常用组合电路模块的灵活应用 同样的设计要求，用MSI设计完成后，所得的逻辑电路不仅与所选芯片有关，而且还与设计者对芯片的理解及灵活应用能力有关。读者可在下面的例题和习题中体会。 3.硬件描述语言VHDL的应用 VHDL的应用非常灵活，同一个电路问题可以有不同的描述方法，初学者可以先仔细阅读已有的程序实例，再自行设计。 三、考核题型与考核重点 1.概念与简答 题型1为填空、判断和选择； 题型2为叙述基本概念与特点。 建议分配的分数为3～6分。 2.综合分析与设计
} 第一章 1、计算机控制系统是由哪几部分组成的画出方框图并说明各部分的作用。 答:计算机控制系统由工业控制机、过程输入输出设备和生产过程三部分组成；框图P3。 1）工业控制机主要用于工业过程测量、控制、数据采集、DCS操作员站等方面。 2）PIO设备是计算机与生产过程之间的信息传递通道，在两者之间起到纽带和桥梁的作用。 3）生产过程就是整个系统工作的各种对象和各个环节之间的工作连接。 2、计算机控制系统中的实时性、在线方式与离线方式的含义是什么为什么在计算机控制系统中要考虑实时性 （1）实时性是指工业控制计算机系统应该具有的能够在限定时间内对外来事件做出反应的特性；在线方式是生产过程和计算机直接相连，并受计算机控制的方式；离线方式是生产过程不和计算机相连，并不受计算机控制，而是靠人进行联系并作相应操作的方式。 . （2）实时性一般要求计算机具有多任务处理能力，以便将测控任务分解成若干并行执行的多个任务，加快程序执行速度；在一定的周期时间对所有事件进行巡查扫描的同时，可以随时响应事件的中断请求。 3.计算机控制系统有哪几种典型形式各有什么主要特点 （1）操作指导控制系统（OIS） 优点：结构简单、控制灵活和安全。 缺点：由人工控制，速度受到限制，不能控制对象。 （2）直接数字控制系统(DDC) （属于计算机闭环控制系统） 优点：实时性好、可靠性高和适应性强。 （3）监督控制系统（SCC） - 优点：生产过程始终处于最有工况。 （4）集散控制系统 优点：分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。 （5）现场总线控制系统 优点：与DOS相比降低了成本，提高了可靠性。 （6）PLC+上位系统 优点：通过预先编制控制程序实现顺序控制，用PLC代替电器逻辑，提高了控制是现代灵活性、功能及可靠性。 } 第二章 1、什么是工业控制计算机它们有哪些特点 答：工业控制计算机是将PC机的CPU高速处理性能和良好的开放式的总线结构体系引入到控制领域，是工业自动化设备和信息产业基础设备的核心。 特点如下： 可靠性高；实时性好；环境适应性强；模块化设计，完善的I/O通道；系统扩充性好；系统开放性好；控制软件包功能强。
()()() ∑∑==-=-+ m r r n k k r n x b k n y a n y 0 1 5-1 什么是离散控制系统，它有什么特点？它是如何组成的。 答：由离散的变量构成或将连续的变量离散成离散变量而构成的控制系统就是离散控制系统。 离散控制系统的特点：它的结果可分为两部分，一部分结果可直接用连续系统的相应结果导出，另一部分则是离散控制系统所特有的。 离散控制系统的组成：输入变量，状态变量和输出变量。 5-2 什么是Z 变换及反Z 变换，我们主要利用它干什么？ Z 变换: 对采样函数x *(t)作拉氏变换，再引入一个新的复变量z ，即可得到采样函数的Z 变换。记作 : )]([)(*t x Z z X = 一般，采样函数的变量直接用k 表示，即x(k)=x(kT),这样 k k k k z x z k x t x Z z X -∞ =-== =∑0 * )()]([)( Z 反变换： 由X(z)求出脉冲序列（即采样函数x *(t)），称为Z 反变换。 可分别记作 1 -Z ［X(z) ］= x *(t) 脉冲序列 1 -Z ［X(z) ］= x(k) 数值序列 它的作用：可用它来演算或直接分析离散控制系统。 5-3 什么是差分方程，我们主要利用它干什么？ 答：对采样系统进行分析研究时，首先也要建立它的数学模型。连续系统用微分方程来描述，采样系统不能用微分方程来描述，而只能用差分方程来描述。差分方程的一般形式： 5-4 什么是脉冲传递函数，我们主要利用它干什么？ 脉冲传递函数：定义：在初始条件为零情况下，环节或系统输出脉冲序列的Z 变换)(z C 与输入脉冲序列的z 变换)(z R 之比称为脉冲传递函数，即
第一章： 1.1什么是计算机控制系统？它由哪几部分组成？ 硬件由主机、外设、输入输出通道、检测元件和执行机构组成，软件则由系统软件和应用软件两部分组成。 1.2计算机控制系统怎么分类，按功能分为几类？ 可以按系统的功能、控制规律或控制方式等分类。按功能分类可以分为一下几类： 操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统1.4计算机控制系统的发展趋势主要表现在哪几个方面？ 1）以工业PC为基础的低成本工业控制自动化将成为主流； 2）PLC在向微型化、网络化、PC化和开放性方向发展； 3）面向测管一体化的DCS系统； 4）控制系统正在向现场总线（FCS）方向发展。 计算机控制系统的发展在经历了基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统以及集散控制系统(DCS)后，将朝着现场总线控制系统(FCS)的方向发展。 第二章： 2.1单片机检查判断A/D转换结束的方法 程序延时方式（同步方式） 通过查阅手册了解A/D转换一个数据所需时间，在CPU启动A/D转换之后，执行一个固定延时程序，延时应大于或等于A/D的转换时间，然后CPU再读取A/D的转换结果程序查询方式 转换完成EOC信号通过并行端口，送入CPU。 在CPU启动A/D转换之后 CPU不断查询A/D的转换结束信号 一旦该信号有效，CPU读取A/D转换结果 中断方式 用A/D转换结束信号向微机系统发出中断申请，CPU采用中断方式读取A/D转换结果。 2.2逐次逼近式A/D转换
注释：每一次的相加或者相减均为上一个数据的1/2的值，若V0
直接数字频率合成知识点汇总（原理_组成_优缺点_实现） 直接数字频率合概述DDS同DSP（数字信号处理）一样，也是一项关键的数字化技术。DDS是直接数字式频率合成器（Direct Digital Synthesizer）的英文缩写。DDS 是从相位概念出发直接合成所需要波形的一种新的频率合成技术。 直接数字频率合成是一种新的频率合成技术和信号产生的方法，具有超高速的频率转换时间、极高的频率分辨率分辨率和较低的相位噪声，在频率改变与调频时，DDS能够保持相位的连续，因此很容易实现频率、相位和幅度调制。此外，DDS技术大部分是基于数字电路技术的，具有可编程控制的突出优点。因此，这种信号产生技术得到了越来越广泛的应用，很多厂家已经生产出了DDS专用芯片，这种器件成为当今电子系统及设各中频率源的首选器件。 直接数字频率合成原理工作过程为： 1、将存于数表中的数字波形，经数模转换器D/A，形成模拟量波形。 2、两种方法可以改变输出信号的频率： （1）改变查表寻址的时钟CLOCK的频率，可以改变输出波形的频率。 （2）、改变寻址的步长来改变输出信号的频率.DDS即采用此法。步长即为对数字波形查表的相位增量。由累加器对相位增量进行累加，累加器的值作为查表地址。 3、D/A输出的阶梯形波形，经低通（带通）滤波，成为质量符合需要的模拟波形。 直接数字频率合成系统的构成直接数字频率合成主要由标准参考频率源、相位累加器、波形存储器、数/模转换器、低通平滑滤波器等构成。其中，参考频率源一般是一个高稳定度的晶体振荡器，其输出信号用于DDS中各部件同步工作。DDS的实质是对相位进行可控等间隔的采样。 直接数字频率合成优缺点优点：（1）输出频率相对带宽较宽 输出频率带宽为50%fs（理论值）。但考虑到低通滤波器的特性和设计难度以及对输出信号杂散的抑制，实际的输出频率带宽仍能达到40%fs。 （2）频率转换时间短
智慧树知到《计算机控制技术》章节测试含答 案 智慧树知到《计算机控制技术》章节测试含答案绪论单元测试 1.计算机控制技术是实现自动化的主要方法和手段。A :对B: 错答案： 【对】 第一章单元测试 1.自动控制系统是指在没有人参与的情况下，通过控制器使 生产过程自动地按照预定规律运行的系统。（）A:错B:对答案: 【对】 2.操作指导控制系统的最大优点是：结构简单，控制灵活和 安全。（）A:对B:错答案： 【对】 3.直接数字控制的特点是：闭环结构，控制的实时性好，可 以控制多个回路或对象。（）A:错B:对答案： 【对】 4.在现代工业屮，计算机控制系统的工作原理的基本步骤是 O o A :实时控制输出B:实时控制决策C:实时数据采集D:实时数据传输答案： 【实时控制输出；实时控制决策；实时数据采集】
5.在现代工业屮，计算机控制系统由计算机和两大部分组 成。（）A:过程通道B:外部设备C:生产过程D:被控对象答案: 【生产过程】 &微型计算机控制系统的硬件由（）组成。A :主机B:输入输出通道C:测量变送与执行机构D:外部设备答案： 【主机；输入输出通道；测量变送与执行机构；外部设备】 7.计算机控制系统主要有六类，分别是直接数字控制系统.操 作指导控制系统?计算机监督控制系统.（）.现场总线控制系统. 综合自动化系统。O A:计算机集成制造系统B:数控系统C:分布式控制系统D:计算机集成过程系统答案： 【计算机集成制造系统】 8.分布式控制系统DCS包括（）,形成分级分布式控制。A : 集屮监控级B:现场设备级C:过程控制级D:综合管理级答案：【集屮监控级；现场设备级；过程控制级；综合管理级】 9.分布式控制系统DCS的最大优点是：结构简单，控制灵活和安全。（）A:错B:对答案： 【错】 10.计算机监督控制系统（SCC）中，SCC计算机的作用是 （）o A :当DDC计算机出现故障时，SCC计算机也无法工作B:按照一定的数学模型计算给定植并提供给DDC计算机C:接收测量值和管 理命令并提供给DDC计算机D:SCC计算机与控制无关答案：【按照一定的数学模型计算给定植并提供给DDC计算机】
第五章（时序逻辑电路）作业 1、时序逻辑电路如图5-1所示，试分析该电路的逻辑功能。要求：写出电路的激励方程、状态方程和状态转换表，画出电路的状态转换图，并说明电路能否自启动。 图5-1 时序逻辑电路 答案:同步四进制减法计数器。能自启动。 2、试用文字语言描述图5-2所示状态图的状态变化情况，并写出其相应的状态转换表。
. A B C D 0/1 0/0 0/0 0/01/0 1/0 1/0 1/1 . . . . 图5-2 状态图 解： 状态A ：如果输入为0，转移到状态A ，输出0 如果输入为1，转移到状态B ，输出0 状态B ：如果输入为0，转移到状态A ，输出0 如果输入为1，转移到状态C ，输出0 状态C ：如果输入为0，转移到状态A ，输出0 如果输入为1，转移到状态D ，输出0 状态D ：如果输入为0，转移到状态A ，输出0 如果输入为1，转移到状态D ，输出1 该状态为梅里状态机。 3、图5-3所示的是5位右移寄存器与输入信号DATA 、时钟CLK 的波形图，设寄存器初始状态为00000，试画出寄存器输出Q 4~Q 0的波形图。 11 01 0DATA CLK DATA CLK . . 0123 4 . . 图5-3 5位右移寄存器与DATA 、CLK 的波形图 4、试用JK 触发器设计一个同步八进制计数器，其状态S 0、S 1…S 7的编码分别为000、001、011、010、110、111、101、100。
答案: J3= Q2___Q1 J2= ___Q3Q1 J1= Q3⊕___Q2 K3= ___Q2___Q1 K2= Q3Q1 K1= Q3⊕Q2 5、试用上升沿JK触发器构成异步3位二进制加法计数器，要求画出逻辑电路图，以及计数器输入时钟CLK与JK触发器输出端Q2~Q0的波形图。 6、图5-4所示为异步4位二进制加法计数器74LS293组成的计数器电路，试说明该计数电路是多少进制计数器，并说明复位信号RESET的有效电平， . . 图5-4 74LS293组成的计数器电路 解：RESET有效电平为低电平。 该计数器是13进制计数器。 7、试用74LS161连接成计数长度M=8的计数器，可采用几种方法？并画出相应的接线图。
毕业设计（论文）开题报告 题目基于FPGA的直接数字频率合成 专业名称通信工程 班级学号09042138 学生姓名周忠 指导教师刘敏 填表日期2013 年 1 月8 日
一、选题的依据及意义： 直接数字频率合成器（Direct Digital Frequency Synthesizer）是一种基于全数字技术，从相位概念出发直接合成所需波形的一种频率合成技术。其电路系统具有较高的频率分辨率，可以实现快速的频率切换（<20ns）,频率分辨率高（0.01HZ）,频率稳定度高，输出信号的频率和相位可以快速程控切换，输出相位可连续，可编程以及灵活性大等优点。DDS技术很容易实现频率、相位和幅度的数控调制，广泛用于接收本振、信号发生器、仪器、通信系统、雷达系统等，尤其适合调频无线通信系统 本课题使用可编程器件实现直接数字频率合成设计，它比传统的数字频率合成方式有着显著的优越性，与传统的频率合成器相比，DDS具有低成本、低功耗、高分辨率和快速转换时间等优点，广泛使用在电信与电子仪器领域，是实现设备全数字化的一个关键技术。 二、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）： 直接数字频率合成(DDS)技术是第三代频率合成技术。20世纪70年代以来，随着数字集成电路和电子技术的发展，出现了一种新的合成方法——直接数字频率合成。它从相位的概念出发进行频率合成，采用了数字采样存储技术，具有精确的相位，频率分辨率，快速的转换时间等突出优点，是频率合成技术的新一代技术。直接数字频率合成作为新一代数字频率技术发展迅速，并显示了很大的优越性，已经在军事和民用领域得到广泛的应用，例如在雷达（捷变频雷达、有源相控雷达、低截获概率雷达）、通信（跳频通信、扩频通信）、电子对抗（干扰和反干扰）、仪器和仪表（各种合成信号源）、任意波形发生器、产品测试、冲击和振动、医学等方面的应用。 DDS技术作为一项具有广泛前景和生命力的频率合成技术，越来越受到人们的重视。随着微电子技术的飞速发展，国外一些大公司Qualcomm、ADI等竞相推出DDS芯片，来满足设计人员的要求。许多性能优良的DDS产品不断的推向市场。 Qualcomm公司推出了DDS系列Q2220Q2230等其中Q2368的时钟频率
第五章习题 1．题图5-1所示电路是用两片555构成的脉冲发生器，试画出Y 1和Y 2两处的输出波形，并标注主要参数（参数只需估算）。 题图5-1 2．题图5-2所示的555定时器构成的单稳态触发器及输入v I 的波形，求： （1）输出信号v O 的脉冲宽度T W ； （2）对应v I 画出v C 、v O 的波形，并标明波形幅度。 v I /V CC /3 v I v O 题图5-2 3．由555定时器组成的多谐振荡器如图5-3所示，已知V DD =12V 、C =0.1μF 、R 1=15k Ω、 R 2=22k Ω。试求：（1）多谐振荡器的振荡周期；（2）画出的v C 和v O 波形。 题图5-3 4．由555定时器、3位二进制加计数器、理想运算放大器A 构成如题图5-4所示电路。设计数器初始状态为000，且输出低电平V OL =0 V ，输出高电平V OH =3.2 V ，R d 为异步清零端，高电平有效。 （1）说明虚框（1）、（2）部分各构成什么功能电路？（2）虚框（3）构成几进制计器？ （3）对应CP 画出v O 波形，并标出电压值。 题图5-4 5．用集成芯片555构成的施密特触发器电路及输入波形i v 如题图5-5所示，要求： （1）求出该施密特触发器的阈值电压V T ＋、V T －；（2）画出输出v o 的波形。 题图5-5 6．用集成定时器555构成的电路及可产生的波形如题图5-6（a ）、（b ）所示，试回答： （1）该电路的名称；（2）指出（b ）图中v C 波形是1～8引脚中，哪个引脚上的电压波形； （3）求出矩形波的宽度t W 。
第三章（组合逻辑电路）作业及答案 1、写出图3-1所示组合逻辑电路中输入输出的逻辑关系式和真值表。 图3-1：组合逻辑电路逻辑图 解：（1）C A A AC B A Y +=++=1 （2）D B C B A CD B A CD B A D BD CD A B A Y ++=++=+=++=）（ 2 2、试分析图3-2所示组合逻辑电路，写出其逻辑函数表达式。若设S 1﹑S 0为功能控制信号，A ﹑B 为输入信号，L 为输出，说明当S 1﹑S 0取不同信号值时，电路所实现的逻辑功能。 图3-2：组合逻辑电路逻辑图 3、试用与门、或门和非门，或者与门、或门和非门的组合来实现如下各逻辑函数关系，画出相应的逻辑电路图。 （1）1 Y AB BC =+ A B S 1 S =1 =1 & =1
（2）2Y A C B =+（） （3）3Y ABC B EF G =++（） & & 1 ≥Y1. 1 A B C . & 1 ≥Y2 . 1 A B C & 1 ≥1 ≥& & 1 A B C . E F G .Y3 . . . 4、试用门电路设计4线-2线优先编码器，输入、输出信号都是高电平有效，要求任一按键按下时，G S 为1，否则G S =0；还要求没有按键按下时，E O 信号为1，否则为0。
5、试用逻辑门电路设计一个2选1数据选择器，输入信号为A、B，选择信号为S，输出信号为Y，要求写出真值表、逻辑函数表达式和画出逻辑电路图。 6、某公司3条装配线各需要100kW电力，采用两台发电动机供电，一台100kW，另外一台是200kW，3条装配线不同时开工，试设计一个发电动机控制电路，可以按照需求启动发电动机以达到节电的目的。
第4章数字频率合成器的设计 随着通信、雷达、宇航和遥控遥测技术的不断发展，对频率源的频率稳定度、频谱纯度、频率范围和输出频率的个数提出越来越高的要求。为了提高频率稳定度，经常采用晶体振荡器等方法来解决，但它不能满足频率个数多的要求，因此，目前大量采用频率合成技术。 频率合成是通信、测量系统中常用的一种技术,它是将一个或若干个高稳定度和高准确度的参考频率经过各种处理技术生成具有同样稳定度和准确度的大量离散频率的技术。频率合成的方法很多，可分为直接式频率合成器、间接式频率合成器、直接式数字频率合成器( DDS)。直接合成法是通过倍频器、分频器、混频器对频率进行加、减、乘、除运算，得到各种所需频率。该方法频率转换时间快(小于100ns)，但是体积大、功耗大，目前已基本不被采用。 锁相式频率合成器是利用锁相环（PLL）的窄带跟踪特性来得到不同的频率。该方法结构简化、便于集成，且频谱纯度高，目前使用比较广泛。 直接数字频率合成器（Direct Digital Frequency Synthesis简称：DDS）是一种全数字化的频率合成器，由相位累加器、波形ROM，D/A转换器和低通滤波器构成，DDS技术是一种新的频率合成方法，它具有频率分辨率高、频率切换速度快、频率切换时相位连续、输出相位噪声低和可以产生任意波形等优点。但合成信号频率较低、频谱不纯、输出杂散等。 这里将重点研究锁相式频率合成器。本章采用锁相环，进行频率
合成器的设计与制作。 4.1 设计任务与要求 1．设计任务：利用锁相环，进行频率合成器的设计与制作 2．设计指标： （1）要求频率合成器输出的频率范围f0为1kHz～99kHz； （2）频率间隔 f 为1kHz； （3）基准频率采用晶体振荡频率，要求用数字电路设计，频率稳定度应优于10－4； （4）数字显示频率； （5）频率调节采用计数方式。 3.设计要求： （1）要求设计出数字锁相式频率合成器的完整电路。 （2）数字锁相式频率合成器的各部分参数计算和器件选择。 （3）画出锁相式数字频率合成器的原理方框图、电路图 （4）数字锁相式频率合成器的仿真与调试。 4．制作要求： 自行装配和调试，并能发现问题解决问题。测试主要参数：包括晶体振荡器输出频率；1/M分频器输出频率；1/N可编程分频器的测试；锁相环的捕捉带和同步带测试。 5．课程设计报告要求。 写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。 6．答辩要求
第三章 组合逻辑电路 根据组合逻辑电路的不同特点，数字电路分成：组合逻辑电路（组合电路） 时序逻辑电路（时序电路） 组合逻辑电路的特点：任意时刻的输出仅仅取决于该时刻的输入，与电路原来状态无关。 ()n i i A A A f F Λ21，=（i =1，2，…m ） 3.1组合逻辑电路的分析 组合逻辑电路的分析方法：1）由逻辑图写出各输出端的逻辑表达式 2）化简和变换各逻辑表达式 3）列真值表 4）分析确定功能 例： C B A L ⊕⊕= 3.1.1 分析加法器 半加器真值表 (1)1位加法器 1）半加器 不考虑由低位进位来的加法器 B A A S ⊕== A B B
AB Co = 2）全加器 考虑低位进位的加法器 CI B A CI AB CI B A BCI A S +++= 全加器真值表 CI B B A CI A CO ++= S “奇数个1时，S 为1”CI “两个以上1时，CI 为1” A (2)多位加法器 1、并行相加串行进位的加法器 例如：四位二进制数A 3 A 2A 1A 0和B 3 B 3 B 3 B 3相加 CI CO Σ CI CO Σ CI CO Σ CI CO Σ CO S 1 S 0 S 2 S 3 A 0B 0 A 1 B 1 A 2 B 2 A 3 B 3 每位进位信号作为高位的输入信号――串行进位 故任一位的加法运算必须在低一位的运算完成后才能进行――速度慢 2、超前进位 00011011 0 1 A B CI 01011 1 00011011 0 1 A B CI 00100 1 1 1
每位的进位只由加数和被加数决定，而与低位的进位无关。 1-⊕⊕=i i i i C B A S ()1-⊕+=i i i i i i C B A B A C 3.1.2 分析数据选择器 数据分配器：将公共数据线上的信号送往不同的通道 数据选择器：将不同通道的信号送往公共数据线 74LS153为例：通过给定不同的地址代码，即可从4个输入数据中选出所要得输出 函数式：()()()()[] 01130112011101101A A D A A D A A D A A D Y +++= 总结：1、数据选择器可将多通道输入的数据有选择的传送到输出端 2、数据选择器还可作为一般的逻辑函数产生器，一个2n 选一的数据选择器可以产生n 或少于n 个输入变量的逻辑函数 3、构成逻辑函数产生器的关键是确定常量输入端的逻辑值。可由导出的最小项或真值表获得。 3.1.3 分析多路分配器 D A A D 010= D A A D 011= D A A D 012= A A D 013= A A D 3.1.4 分析数值比较器 (1)1位数值比较器 两个数AB 比较（A >B ，A 计算机控制技术复习资料
第一章 1．典型的工业生产过程分类及例子。 连续过程（液位控制系统）、离散过程（仓库的产品）、批量过程（数控机床）。 2．计算机控制系统的工作原理（三个实时的）。 实时数据采集、实时控制决策、实时控制输出。 3．实时、在线、离线的含义及关系。 实时：是指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内完成，亦即计算机对输入信号，以足够快的速度进行控制，超出了这个时间，就失去了控制的时机，控制失去也就意义。 在线：生产过程和计算机直接相连，并接受计算机控制的方式。 离线：生产过程不和计算机相连，且不受计算机控制，而是靠人进行联系并做相应操作的方式。 4．常用的计算机控制系统主机。 可编程序控制器、工控机、单片机、DSP、智能调节器。 5．计算机控制系统的典型形式有哪几种，分别属于离线还是在线。 离线：操作指导控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统 在线：直接数字控制系统、监督控制系统、综合自动化系统 6．DCS、FCS分别指的是什么。 DCS：集散控制系统（采用分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调）FCS：现场总线控制系统（“操作站---控制站---现场仪表”三层结构） 7．工控机硬件组成中系统支持板的功能。 ①监控定时器；②电源掉电检测；③保护重要数据的后备存储器体；④实时日历时钟。 8．什么是总线、内部总线、外部总线，及常用的内、外部总线有哪些。 总线：一组信号线的集合，使计算机内部各部分之间以及不同的计算机之间建立信号联系，进行信息传送和通信。 内部总线：计算机内部功能模板之间进行通信的总线，他是构成完整的计算机系统的内部信息枢纽。（数据总线、地址总线、控制总线、电源总线） 外部总线：计算机和计算机之间或计算机与其他职能设备之间进行通信的连线。 （RS-232C、USB串行总线） 习题：1.1什么是计算机控制系统？工作原理？ 计算机控制系统就是利用计算机来实现生产过程自动控制的系统。 ①实时数据采集；②实时控制决策；③实时控制输出。
电子线路课程设计直接数字频率合成器 学号： 姓名： 2011年11月
摘要 本篇论文主要讲了用eda设计dds。用quartus 软件模拟仿真电路，并下载到芯片。使电路能输出正余弦波，并可调节频率和相位。并在这基础上进行一部分扩展，如能输入矩形三角形波。 关键词eda设计 dds quartus Abstract: This report introduces the EDA design is completed with Direct Digital Synthesis DDS process. This design uses DDS QuartusII 7.0 software design, and downloads SmartSOPC experimental system hardware. Key word eda design dds quartus
目录 设计要求 (4) 方案论证 (4) 各子模块设计原理 (6) 调试，仿真及下载 (12) 结论 (13)
一．设计要求 基本要求： 1、利用QuartusII软件和SmartSOPC实验箱实现DDS的设计； 2、DDS中的波形存储器模块用Altera公司的Cyclone系列FPGA芯片中的RAM 实现，RAM结构配置成212×10类型； 3、具体参数要求：频率控制字K取4位；基准频率fc=1MHz,由实验板上的系统时钟分频得到； 4、系统具有使能功能； 5、利用实验箱上的D/A转换器件将ROM输出的数字信号转换为模拟信号，能够通过示波器观察到正弦波形； 6、过开关（实验箱上的Ki）输入DDS的频率和相位控制字，并能用示波器观察加以验证； 提高部分： 1、通过按键（实验箱上的Si）输入DDS的频率和相位控制字，以扩大频率控制和相位控制的范围；(注意：按键后有消颤电路) 2、能够同时输出正余弦两路正交信号； 3、在数码管上显示生成的波形频率； 4、充分考虑ROM结构及正弦函数的特点，进行合理的配置，提高计算精度； 5、设计能输出多种波形（三角波、锯齿波、方波等）的多功能波形发生器； 6、基于DDS的AM调制器的设计； 7、自己添加其他功能。 二、方案论证 直接数字频率合成器（Direct Digital Frequency Synthesizer）是一种基
第3章 [题3.1] 分析图P3.1电路的逻辑功能，写出Y 1、、Y 2的逻辑函数式，列出真值表，指出电路完成什么逻辑功能。 [解] BC AC AB Y BC AC AB C B A ABC Y ++=+++++=21)( B 、 C 为加数、被加数和低位的进位，Y 1为“和”，Y 2为“进位”。 [题3.2] 图P3.2是对十进制数9求补的集成电路CC14561的逻辑图，写出当COMP=1、Z=0、和COMP=0、Z=0时，Y 1～Y 4的逻辑式，列出真值表。
[解] （1）COMP=1、Z=0时，TG 1、TG 3、TG 5导通，TG 2、TG 4、TG 6关断。 3232211 , ,A A Y A Y A Y ⊕===， 4324A A A Y ++= （2）COMP=0、Z=0时， Y 1=A 1， Y 2=A 2， Y 3=A 3， Y 4=A 4。 COMP =0、Z=0的真值表从略。 [题3.3] 用与非门设计四变量的 多数表决电路。当输入变量A 、B 、C 、D 有3个或3个以上为1时输出为1，输入为其他状态时输出为0。 [解] 题3.3的真值表如表A3.3所示，逻辑图如图A3.3所示。 ABCD D ABC D C AB CD B A BCD A Y ++++= BCD ACD ABC ABC +++= B C D A C D A B D A B C ???=
[题3.4] 有一水箱由大、小两台泵M L 和M S 供水，如图P3.4所示。水箱中设置了3个水位检测元件A 、B 、C 。水面低于检测元件时，检测元件给出高电平；水面高于检测元件时，检测元件给出低电平。现要求当水位超过C 点时水泵停止工作；水位低于C 点而高于B 点时M S 单独工作；水位低于B 点而高于A 点时M L 单独工作；水位低于A 点时M L 和M S 同时工作。试用门电路设计一个控制两台水泵的逻辑电路，要求电路尽量简单。 [解] 题3.4的真值表如表A3.4所示。 真值表中的C B A 、C B A 、C B A 、C AB 为约束项，利用卡诺图图A3.4(a)化简后得到： C B A M S +=， B M L =（M S 、M L 的1状态表示工作，0状态表示停止）。 逻辑图如图A3.4(b)。
第一章计算机控制系统概述 1、计算机控制系统的概念是什么 计算机控制系统是以计算机技术、控制理论及自动化技术相结合并应用于工业生产过程的结果，是以自动控制理论为基础，以计算机为手段的控制系统。 2、计算机系统由哪些部分组成并画出方框图。 计算机控制系统由计算机、外部设备、操作台、输入通道、输出通道、检测装置、执行机构、被控对象以及相应的软件组成。 3、计算机控制系统的主要性能指标有哪些 稳定性/动态指标/稳态指标/能控性与能观性 4、计算机控制系统的主要特点有哪些 各项连续控制系统计算机控制系统 信号形式都是模拟信号模拟信号、数字信号皆有 控制规律实现由模拟电路实现由计算机通过程序实现 控制形式整个过程始终连续控制整个过程始终离散控制 控制器作用一个控制器控制一个回路一个控制器分时控制多个回路 功能强度简单控制具有丰富的指令系统和很强的逻辑判断功能 自动化程度自动化程度低便于实现控制与管理的一体化 5、计算机控制系统是怎样分类的按功能和控制规律可分为几类 一、按控制系统的功能及结构特点分类 ①操作指导控制系统 ②直接数字控制系统DDC ③监督控制系统 SCC ④计算机分级控制 ⑤集散控制系统 DCS ⑥现场总线控制系统FCS
二、按控制规律分类 ①程序和顺序控制 ② PID控制 ③最少拍控制 ④复杂规律的控制 ⑤智能控制 第二章离散控制系统及Z变换分析法 1、计算机控制系统的信号形式有哪些 连续模拟信号:时间与幅值上均连续，如 r(t)、y(t)、u(t) 离散模拟信号:时间是离散的，幅值上连续，如y*(t)、u*(t) 离散数字信号:时间离散的，幅值为数字量，如y(kT)、u(kT) 2、香农(Shannon)采样定理是如何描述的 一个连续时间信号f(t)，设其频带宽度是有限的，其最高频率为ωmax(或fmax)，如果在等间隔点上对该信号f(t)进行连续采样，为了使采样后的离散信号f *(t)能包含原信号f(t)的全部信息量。则采样角频率只有满足下面的关系： ωs≥2ωmax 采样后的离散信号f *(t)才能够无失真地复现f(t)。否则不能从f *(t)中恢复f(t)。其中，ωmax是最高角频率，ωs是采样角频率。它与采样频率fs、采样周期T的关系为： 3、简述信号的恢复过程。零阶保持器的作用是什么其传递函数形式是什么 零阶保持器作用：将前一个采样时刻的采样值f(kT)恒定地保持到下一个采样时刻(k+1)T。也就是说在区间[ kT，(k+1)T ]内零价保持器的输出为常数。 零阶保持器的传递函数 设零阶保持器在(t)作用下的脉冲响应h(t)，而h(t)又可以看成单位阶跃函数1(t)与1(t-T)的迭加即：h(t)=1(t)-1(t-T)。 取拉氏变换，得零阶保持器的传递函数: 4、掌握常用信号的Z变换
第五章正文中 5-2 表达式 JK 触发器的特性方程 好像写错了。 习 题 一、填空题 1. 1个触发器可以记忆1位二进制信息，l 位二进制信息有0和1两种状态。 2. 触发器功能的表示方法有特性表、特性方程 和状态转换图。 3. JK 触发器的特性方程是1n n n Q JQ K Q +'=+。 4. 主从JK 触发器克服了同步JK 触发器的空翻问题，但其本身存在一次变化问题。 5. 触发器在输入信号发生变化前的状态称为 现态 ，用n Q 表示，而输入信号发生变化后触发器所进入的状态称为 次态 ，用1+n Q 表示。 6. 按逻辑功能来划分，触发器还可以分为RS 触发器、 JK 触发器、 D 触发器和T 触发器等四种类型。 7. 维持阻塞D 触发器是在时钟信号CLK 的上升沿触发，其特性方程为D =+1n Q 。 8. n 个触发器可以记忆2n 种不同的状态。 9.T 触发器的特征方程是n Q T ⊕=+1n Q 。当CLK 有效时，若T =0，则T 触发器的输出状态为n Q 。 10. 当CLK 无效时，D 触发器的状态为n Q ；当CLK 有效时，D 触发器的状态为D 。 二、分析与设计题 1. 画出题图5.1所示由与非门组成的基本触发器输出端Q 、Q '的电压波形，输入端S '、 R '的电压波形如图中所示。 S R Q Q ' S R
题图5.1 解：电压波形如图 S R Q 2. 画出题图5.2所示由或非门组成的基本触发器输出端Q 、Q '的电压波形，输入端R 、 S 的电压波形如图中所示。 R S Q Q ' R S 题图5.2 解：电压波形如图 R S Q 3. 在题图5.3所示的电路中，若CLK 、R 、S 的电压波形如图中所示，试画出输出端Q 、Q '所对应的电压波形，设触发器的初始状态Q =0。 S R Q Q ' S R CLK 题图5.3
摘要 多功能信号发生器是信号发生器中的一种，广泛应用于电子测量、电力工程、物矿勘探、医疗、振动分析、声学分析、故障诊断及教学科研等多方面，是工程师进行产品研发和生产的必备仪器之一。它的主要功能是为待测设备提供稳定、可靠并可以人工调节和控制的信号源。 本文采用由美国学者J.TierncyC.M.Rader和B.Gold1971年提出来的直接数字频率合成（DDS）方法，在CPLD可编程逻辑器件利用VHDL编写波形发生程序，实现多功能信号发生器。 本课题设计的多功能信号发生器利用CPLD可在线编程的特点、DDS的原理，可以实现多种频率、相位的方波、正弦波、三角波、锯齿波，甚至任意波形。在输出端接入可编程运放后，还能实现多种幅值的波形。 关键词：多功能信号发生器 DDS 可编程逻辑器件 VHDL 数字系统设计
Abstract The multi-function signal take place the machine to is in the signal occurrence machine a kind of, being apply in the electronics to measure extensively, the electric power engineering, the thing mineral 勘 explore, medical treatment, vibration analysis, the voice learns analysis, breaks down to examine a patient and the teaching research etc. is various, is one of the essential instruments that the engineer carries on the product development and produce.Its main function is for treat to measure the equipments to provide the stability, the credibility is also can with the signal of artificial regulate and control source. The direct numerical frequency that this literary grace use to be put forward by the American scholar J.TierncyC.M.Rader and B.Gold1971 year synthesize( DDS) the method, making use of the VHDL plait to write a form occurrence procedure in the CPLD programmable logic machine piece, carrying out the multi-function signal occurrence machine. Multi-function signal the occurrence machine of this topic design make use of CPLD can on-line plait distance of principle of characteristics, DDS, can carry out various frequencies, mutually the square wave, sine wave, triangle wave, the teeth of a saw wave of, even arbitrarily a form.After exportation carry connect to go into the programmable luck to put, can still carry out a form for be worth of various. Keywords:Multi-functional signal generator DDS CPLD VHDL The design of digital system