计算机控制术实验指导.doc

计 算 机 控 制 技 术 实 验 指 导 书(二) 仇国庆 李学勤 郭鹏 编著 重庆邮电大学自动化学院 专业实验中心 2006.12 实验一、过程通道和数据采集处理实验 为了实现计算机对生产过程或现场对象的控制，需要将对象的各种测量参数按要求转换成数字信号送入计算机；经计算机运算、处理后，再转换成适合于对生产过程进行控制的量。所以在微机和生产过程之间，必须设置信息的传递和变换的连接通道，该通道称为过程通道。它包括模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量输入通道、数字量输出通道。 模拟量输入通道：主要功能是将随时间连续变化的模拟输入信号变换成数字信号送入计算机，主要有多路转化器、采样保持器和 A/D 转换器等组成。 模拟量输出通道：它将计算机输出的数字信号转换为连续的电压或电流信号，主要有D/A 转换器和输出保持器组成。 数字量输入通道：控制系统中，以电平高低和开关通断等两位状态表示的信号称为数字量，这些数据可以作为设备的状态送往计算机。 数字量输出通道：有的执行机构需要开关量控制信号 (如步进电机)，计算机可以通过 I/O接口电路或者继电器的断开和闭合来控制。 输入与输出通道 本实验主要介绍以 A/D 和 D/A 为主的模拟量输入输出通道，A/D 和 D/A 的芯片非常多，这里采用的是最常用的 ADC0809 和 TLC7528。 实验目的 1．学习 A/D 转换器原理及接口方法，并掌握 ADC0809 芯片的使用 3．学习 D/A 转换器原理及接口方法，并掌握 TLC7528 芯片的使用 实验设备 PC 机一台，TD-ACC+实验系统一套，i386EX 系统板一块 实验内容 1．编写实验程序，将－5V ~ +5V 的电压作为 ADC0809 的模拟量输入，将转换所得的 8位数字量保存于变量中。 2．编写实验程序，实现 D/A 转换产生周期性三角波，并用示波器观察波形 实验原理 1．A/D 转换实验 ADC0809 芯片主要包括多路模拟开关和 A/D 转换器两部分，其主要特点为：单电源供电、工作时钟 CLOCK 最高可达到 1200KHz、8 位分辨率，8 个单端模拟输入端，TTL 电平兼容等，可以很方便地和微处理器接口。TD-ACC+教学系统中的 ADC0809 芯片，其输出八位数据线以及 CLOCK 线已连到控制计算机的数据线及系统应用时钟 1MCLK (1MHz)上。其它控制线根据实验要求可另外连接 (A、B、C、STR、/OE、EOC、IN0～IN7)。根据实验内容的第一项要求，可以设计出如图1-1 所示的实验线路图。 图1－1 上图中，AD0809的启动信号“STR”是由控制计算机定时输出方波来实现的。“OUT1”表示386EX 内部 1＃定时器的输出端，定时器输出的方波周期＝定时器时常。图中ADC0809芯片输入选通地址码A、B、C为“1”状态，选通输入通道IN7；通过单次阶跃单元的电位器可以给A/D转换器输入－5V ~ +5V的模拟电压；系统定时器定时1ms输出方波信号启动A/D转换器，并将A/D转换完后的数据量读入到控制计算机中，最后保存到变量中。 参考流程： 实验步骤与结果： (1) 打开联机操作软件，参照流程图，在编辑区编写实验程序。检查无误后编译、链接。 (2) 按图1-1 接线 (注意：图中画“o”的线需用户自行连接)，连接好后，请仔细检查，无错误后方可开启设备电源。 (3) 装载完程序后，系统默认程序的起点在主程序的开始语句。用户可以自行设置程序起点，可先将光标放在起点处，再通过调试菜单项中设置起点或者直接点击设置起点图标，即可将程序起点设在光标处。 (4) 加入变量监视，具体步骤为：打开“设置”菜单项中的“变量监视”窗口或者直接点击“变量监视”图标，将程序中定义的全局变量“AD0～AD9”加入到变量监视中。在查看菜单项中的工具栏中选中变量区或者点击变量区图标，系统软件默认选中寄存器区，点击“变量区”可查看或修改要监视的变量。 (4) 在主程序 JMP AGAIN 语句处设置断点。具体操作为：先将光标置于要设断点的语句，然后在调试菜单项中选择“设置断点/删除断点(B)”或者直接点击“设置断点/删除断点”图标，即可在本语句设置或删除断点。 (5) 打开虚拟仪器菜单项中的万用表选项或者直接点击万用表图标，选择“电压档”用示波器单元中的“CH1”表笔测量图1-1 中的模拟输入电压“Y”端，点击虚拟仪器中的“运行”按钮，调节图 1-1 中的单次阶跃中的电位器，确定好模拟输入电压值。 (6) 做好以上准备工作后，运行程序(打开“调试”菜单项中的“运行到断点/运行”或者点击“运行到断点/运行”图标)，程序将在断点处停下，查看变量“AD0～AD9”的值，取平均