二、简答（60分）
1、画出一般模拟信号检测系统的组成框图，并说明对信号调制的作用。
答：典型模拟信号检测系统框图如图所示。
将直流或频率较低的缓变信号变成频率比较高的交流信号过程称为调制，调制过程
是利用频率较低的信号控制一个频率较高的信号，使频率较高信号的某些特征随着低频信号变化而变化。
接口电路 转换电路 滤波器 传感器 基本测量电路 调制器 放大器 解调器 2、与模拟滤波器相比，数字滤波器的优点是什么？
答：数字滤波器与模拟滤波器相比具有如下优点：①数字滤波器是计算机的运算过程，
不需要额外的硬件设备，不存在阻抗匹配问题，可靠性高，稳定性好；②可以对频率很低或很高的信号实现滤波；③可根据信号的不同，采用不同的滤波方法或滤波参数，应用灵活、方便、功能强。
3、试画出光电信号的采集及整形电路，并说明工作原理，画波形。
答：光电脉冲传感器由发光二极管和光电三极管组成，发光二极管产生恒定的光
线，通过光删射入光电三极管。根据光电三极管的特性，可以利用简单的共射极电路或共集电极电路将三极管的电流转换成电压输出，图（a）为一射极输出的转换电路。
(a)光电转换、脉冲整形电路 (b)波形图
图光电脉冲信号拾取及整形原理
由于光电检测的光栅在条纹交替时，会出现一个过度状态，使光电三极管的输出产
生抖动现象，如图（b）。为了消除这种抖动，需要对三极管的输出进行整形处理，这种处理通常利用斯密特触发器进行。
4、直流伺服电动机电枢控制时，始动电压指什么？
答：从直流伺服电动机调节特性我们看到，M一定时，控制电压Ua高时，转速n也高，两者成正比关系。当n=0时，不同转矩M需要的控制制电压Ua也不同。如M?M1时，Ua?U1说明当控制电压Ua?U1时，电动机才能转起来，称U1为始动电压。M不同，始动电压不同，M大的始动电压也大。当电动机理想空载时，只要有信号电压Ua，电动机自然转动。
5、在步进电动机中，什么叫三相单三拍运行？三相双三拍运行；它们各有何特点？
答：步进电机的工作方式是以转动一个齿距所用的拍数来表示的。拍数实际上就是转
动一个齿距所需的电源电压换相次数，电机采用的三相单三拍方式，“单”指每拍只有一相绕组通电。除了单三拍外，还可以有双三拍，即每拍有两相绕组通电，通电顺序为AB—BC—CA—AB，步距角与单三拍相同。但是，双三拍时，转子在每一步的平衡点受到两个相反方面的转矩而平衡，振荡弱，稳定性好。
6、简述步进电动机的工作原理
答：步进电动机是一种将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的控制电动机。通
俗地讲，就是在这种电动机上外加一个脉冲信号，它就运动一步。正因为它的运动形式是步进式的，故称为步进电动机。步进电动机的输入是脉冲信号，从主绕组内的电流来看，既不是通常的正弦电流，也不是恒定的直流，而是脉冲的电流，所以步进电动机有时也称作脉冲马达。
7、画图说明PWM电动机调速的工作原理？
答：它的基本原理是：利用大功率晶体管的开关作用，将直流电源电压转换成一定频
率（例如2000HZ）的方波电压，加在直流电动机的电枢上，通过对方波脉冲宽度的控制，改变电枢的平均电压，从而调节电机的转速，即“脉宽调制”的原理。
8、LED显示技术中的译码器有什么不同？
答：显示译码器是以LED的对应段码为输出的，针对LED的共阳、共阴极之分应选择对应的显示译码器，根据显示方式不同有静态显示和动态显示之分。
9、计算机控制系统的组成和特点是什么？
答：主要由中央处理单元、存储器、I/O子系统、人机接口、系统支持功能等组成，
以高可靠性、实时性、低功耗为其显著特征。
10、MCS—51单片机有哪些信号需要芯片引脚以第二功能的方式提供？
答：P3的8条口线都定义有第二功能，并且应用的最多。P3口线的第二功能见表。
表 P3口线的第二功能
口线 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 第二功能 RXD TXD INT0 INT1 T0 T1 WR RD 信号名称 串行数据接收 串行数据发送 外部中断0申请 外部中断1申请 定时器/计数器0计数输入 定时器/计数器1计数输入 外部RAM写选通 外部RAM读选通
复习题三
一、名词解释：（40分） 1、A/D转换
答：A / D转换是从模拟量到数字量的转换，它是信息采集系统中模拟放大电路和CPU
的接口。
2、 续流二极管
答：为了使晶闸管在电源电压降到0时能及时关断（也为了负载上不出现负电压），可以在感性负载二端并联一个二极管，称为续流二极管 3、 保护地线
答：为了保护人身和设备的安全，免遭雷击、漏电、静电等危害，这类地线称为保护地线，应与真正大地连接。 4、 屏蔽地线
答：为了屏蔽电磁干扰等而采用的屏蔽电缆的接地端，称为屏蔽地线。 5、 系统地线
答：通常指机电一体化系统中弱电设备的接地和屏蔽地线的总称。 6、 数字地
答：数字信号的零电位点。 7、 模拟地
答：模拟信号的零电位点。
8、机电一体化技术
答：机电一体化技术是以电子技术特别是微电子技术为主导的多种新兴技术与机械技
术交叉、融合而成的综合性高新技术，是工程领域不同种类技术的综合及集成，是一个技术群的总称，它包括机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、电力电子技术、伺服驱动技术以及系统总体技术等。
二、简答（60分）
1、机器人有哪些主要机能？
答：从机器人的研究发展情况来看，机器人应具有运动机能、思维控制机能和检测机能三大机能，如图所示。
机器人 运动机能 思维控制机能 检测机能 操作抓取机能 行走机能 逻缉判断机能 自适应机能 学习机能 识别机能 动作智能 机能 示教再现机能 声光味 检测 机能 位置检测机能 速度检测机能 力及 力矩检测机能 图 机器人机能
2、机器人有哪些组成要素？
答：机器人一般由机械系统、驱动系统、控制系统，检测传感系统和人工智能系统等组成：
① 机械系统。执行系统是完成抓取工件（或工具）实现所需运动的机械部件，包括手部、腕部、臂部、机身以及行走机构。
② 驱动系统。驱动系统的作用是向执行机构提供动力。
③ 控制系统。控制系统是机器人的指挥中心，它控制机器人按规定的程序运动。 ④ 检测传感系统。它主要检测机器人机械系统的运动位置、状态，并随时将机械系统的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使机械系统以一定的精度达到设定的位置状态。
⑤ 人工智能系统。该系统主要赋予机器人自动识别、判断和适应性操作。
3、机电一体化产品的主要性能指标有哪些？如何根据使用要求来确定产品的性能指
标？
答：产品的使用要求包括功能性要求、经济性要求和安全性要求等，产品的性能指标应根据这些要求及生产者的设计和制造能力、市场需求等来确定。
（1）功能性要求
①功能范围。② 精度指标。③ 可靠性指标。④ 维修性指标。 （2）经济性要求
① 购置费用。② 使用费用。
（3）安全性要求
安全性要求包括对人身安全的要求和对产品安全的要求。
4、什么是机电一体化总体设计？