《计算机控制系统实验》指导书新编xu[].docVIP

目 录 目 录 1 实验一 数据输入输出通道 2 实验二 信号采样与保持 5 实验三 数字PID控制 7 实验四 直流电机闭环调速控制 9 实验五 温度闭环数字控制 11 实验六 最少拍控制器的设计与实现 13 附录 …………………………………………………………………………… …. 15 实验一 数据输入输出通道 实验目的： 学习A/D转换器原理及接口方法，并掌握ADC0809芯片的使用。 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： 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。 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： 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，其主要特点是：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。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)。 实验线路图1-1为： 图1-1 A/D转换实验接线图 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＝定时器时间常数。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： 图1-2 A/D转换参考程序流程 实验步骤： 打开联机操作软件，在编辑区编写实验程序。检查无误后编译、链接。 按照图1-1接线(注意：图中画o的线需连接)参考流程： 实验二 采样与保持实验 实验目的 1．熟悉信号的采样和保持过程 2．学习和掌握香农 (采样) 定理 3．学习用直线插值法和二次曲线插值法还原信号 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．编写程序，实现信号通过A/D 转换器转换成数字量送到控制计算机，计算机再把数字量送到D/A 转换器输出。 2．编写程序，分别用直线插值法和二次曲线插值法还原信号。 实验原理 1．采样与保持 香农 (采样) 定理：若对于一个具有有限频谱 (|W|Wmax)的连续信号f (t)进行采样，当采样频率满足 Ws≥2Wmax 时，则采样函数f*(t) 能无失真地恢复到原来的连续信号f (t)。Wmax 为信号的最高频率，Ws为采样频率。 实验线路图：图中画“○”的线需用户在实验中自行接好，其它线系统已连好。 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，“IRQ7”表示386EX 内部主片8259 的“7”号中断，用作采样中断。这里，正弦波单元的“OUT”端输出周期性的正弦波信号，通过模数转换单元的“IN7”端输入,系统用定时器作为基准时钟 (初始化为10ms)，定时采集“IN7”端的信号，转换结束产生采样中断，在中断服务程序中读入转换完的数字量，送到数模转换单元，在“OUT1”端输出相应的模拟信号。由于数模转换器有输出锁存能力，所以它具有零阶保持器的作用。采样周期T= TK×10ms，TK 的范围为01～ FFH，通过修改TK 就可以灵活地改变采样周期。 实验参考程序：汇编语言请参照随机软件中的 EXAMPLE目录中的ACC1-2-1.ASM 文件 C语言请参照随机软件中的 ACS-C 目录中的ACC1-2-1.C 文件。 2．信号的还原 (1) 实验原理 从香农定理可知，对于信号的采集，只要选择恰当的采样周期，就不会失去信号的主要特征。在实际应用中，一般总是取实际采样频率Ws 比 2Wmax 大，如：Ws≥10Wmax。但是如果采用插值法恢复信号，就可以降低对采样频率的要求，香农定理给出了采样频率的下限，用不同的插值方法恢复信号需要的采样频率也不相同。 (2) 实验线路图设计 实验的电路仍如图2-1所示，只是程序中将读入的数据量送到数模转换单元之前将分别采用直线插值法和二次曲线插值法，恢复信号。 参考程序： 汇编语言 直线插值法参考软件中的example目录中的ACC1-2-2.ASM 文件， 汇编