《计算机控制技术实验指导书》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机控制技术实验指导书（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验一 模/ 数、数/ 模转换 实验 实验 1.1 模/ 数、数/ 模转换实 验（1 ） 1. 实验线路原理图： 见 图 1 1 8088CPU 的 OPCLK 信号与 ADC0809 单 元电 路的 CLOCK 相连作为 ADC0809 的时 钟信号 。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 电位器 141 W 给 A/D 变 换器 输入-5V +5V 的模 拟电 压。 8253 的 2 口用于 5ms 定时输 出 OUT2 信号启 动 器 A/D 变换器 。 由 8255 口 A 为输 入方 式。A/D 转换 的
2、数 据通 过 A 口 采入计 算机 ， 送到显 示器 上显 示， 并由 数据总 线送到 D/A 变换器 0832 的输 入端 。选用 8088CPU 的地 址 输入信 号 IOY0 为 片选 信 号(CS ) ，XIOW 信 号为写 入 信号(WR ) ，D/A 变换 器的 口 地址为 00H 。 调节 141 W 即可改 变输 入电 压， 可从显 示器 看 A/D 变换 器 对应输 出的 数码 ， 同 时这 个数码 也是 D/A 变 换器 的输入 输 数码。 2. A/D 、D/A 转换程序流程 ：( 见图 1 2) 对应下 面的 流程 ，我 们已 编好了 程序 存放 在 8088 的 监控
3、中 ，可 用 U （ 反汇 编 ）命令 查看 。 而且已 将所 有计 控程 序打 印出来 装订 成程 序清 单， 供教师 参考 ， 当然对 于学 生来说 ， 应让 其 自己编 写调 试， 以达 到锻 炼的目 的。 初始 化8255A 口为输入 8253 2# 口为定 时方式 （3ms ） 延时20ms 取A/D 值并 送入D/A 显示A/D 值 主 程序图 1 2 3. 实验内容及步骤 （1） 按图 1 1 接线 （注 意： 虚 框内 线路 为印 刷线 路） 。 用 “ 短路块 ” 分 别将 1 U SG 单元 中 的 ST 插针 与+5V 插 针短 接； 14 U P 单元 中 的 X 与+
4、5V ，Z 与-5V 短接 。其 它画 “ ” 的线 需自行 连接 。连 接好 后， 请仔细 检查 ，无 误后 方可 接通电 源。 （2）装入程序 AC1-1.exe ，执行监控中的程 序（G=F000:1100） 。如果 程序 正确执行，改 变输入 电压 141 W ， 在 显示 器上 显示 数 字会 变化 。 （3）将 141 W 依次调 节 ， 用 数字 电压表 分别 检 测 A/D 的 输 入电压 和 D/A 的 输出电 压 ， 观 察显 示器， 记下 相应 的数 码 及 D/A 的输 出模 拟电 压， 填 入下 表 11。 表 11 模拟输 入电 压（V ） 显示器 数码 （H ）
5、模拟输 出电 压（V ） -5 -4 -3 -2 -1 +0 +1 +2 +3 +4 +5 实验二 采样与保 持 实验 2.1 采样实验 1. 实验线路原理图 (1) 原理： 信号源 1 U SG 单元的 OUT 端 输出抛 物线 信号 ， 通过 A/D 转 换单 元 12 U 的 IN7 端 输入。 计算机 在采 样时 刻启 动 A/D 转 换器 ， 转 换得 到数 字 量 送至 教学 机 8255 口 A，口 A 设 成输 入 方式。8088CPU 将输 入的 数字量 直接 送 到 D/A 转 换 单元 10 U ，在 10 U 单元的 OUT 端 则 输出 相应的 模拟 信号 。 如图
6、2.11 所 示， 在时 间 以外， 计算 机输 出零 至 D/A 并使 其转 换， 所以 以外 输出 为零。 的时 间：10ms 。 图 2.1 1 (2) 接线图 ：见 图 2.1 2 。 图 2.1 2 (3) 采样周 期 T 的 设置 计算机 用 8253 产生 定时 中 断信号 ， 定 时 10ms ， 并 在 2F60H 单元存 放倍 数 K T 可取 01H FFH ， 采样周 期 10 K T T ms ， 所以 T 的 范围 为 T=10ms 2550ms ， 改变 K T 即可以 确 定 T 。 2. 实验程序流程图：见图 2.1 3 输 入A/D 连接 至D/A 还 原T
7、K 值 TK-1=TK ， TK=0 ？ 输出 零至D/A 中断 返回 中断 程序 采 样 N Y8255 、8253 、8259 初始化 等待中 断及中断 返回处理 中断申 请 主程 序 保持器 输 入A/D 连接至D/A 还原TK 值 TK-1=TK ， TK=0 ？ 中断 返回 中 断程 序 N Y图 2.1 3 3. 实验内容及步骤 (1) 按图 2.1 2 连 线， 首 先将 1 U SG 单 元中 的 11 S 置斜波 档， 12 S 置下档 。用 短路 块短 接 S 与 ST 。 (2) 用示 波器 观察 1 U 单元 的 OUT 端的 波形 ，调 12 W 和 11 W 使显
8、示器上 有 1 2 两个 波形 。 (3) 选定 H T k 04 。 即 提示 符下 输入 E2F60 (4) 将 2F60H 单 元存 入 k T ；装入程 序 AC2-1.exe ， 启动 采样程 序（G=F000:11A2 ）。 (5) 用示 波器 对照 观察 1 U 单元 的 OUT 端与 10 U 单元 的 OUT 端波形 ，观 察记录 完 停机 。 (6) 选择 若干 k T 值， 如：06H 、08H ， 重复(4) 、(5) ， 观察 记录不 同采 样周 期 T 时 的 输出波 形。 4. 实 验说 明 通过 3 中的 一些 实验 步骤 ，大家 可明 显地 观察 到， 当 k
9、 T =01H 26H 时， 10 U 单位 的OUT 端的 输出 波形 为 IN7 的采样 波形 ， 但 当 k T 再增大 时， 10 U 单位 的 OUT 端 的输 出 波形将 采样失 真 。 从 这看 出 ， 似 乎采样 周 期 T 取得 越小 ， 对信号 恢复 越有 利 ， 一 般 来说 ，T 必须 满 足 /2 / T T 香浓 处理 t t D A ， 在 此前 提下 ，T 越 小 越好( D / A t 为 A/D 转 换时 间， 处理 t 为 计算 机对信 息进 行处 理所 用的 时间) 。 有人又 问， 既然 A/D 采样 本身具 有保 持功 能， 那是 不是不 管模 拟量
10、 在 A/D 转 换时变 化 多大， 都可 不加 保持 器呢 ？不一 定， 因为 A/D 在采 样时， 对模 拟量 的变 化频 率有限 制。 一 般在十 几 Hz 左右 ，如 果信 号变化 太快 ，就 会使 采样 信号失 真， 所以 必须 加采 样保持 器。 实验 2.2 保持器 1. 实验原理与线路 (1) 原理 计算机(8088CPU) 用 8253 定时 ， 在 采样 时刻 计算 机 给 A/D 器件 启动 信号 ，这 时 A/D 器 件(ADC0809) 将模 拟器 转 换成数 字量 并通 过 口 A 输 入， 计 算机 直接 把这 些数 字 量输出 给 D/A 器件，D/A 器件(D
11、AC0832) 则输出 相应 的模 拟量 ，并 且一直 保持 到输 入新 值。 原理如 图 2.2 1， 采样 周期 设置 同实 验 2.1 。 无零阶 保持 器的 模拟 原理 图见 图 2.2 2。 开关 合上 的时间 为 10ms 。 采样周 期 同实 验 2.1 。 图 2.2 2 (2) 实验接 线图 ：见 图 2.2 3 图 2.2 3 R 为 输入 ，C 为输 出。 10 U 单 元的 OUT 端为 IN7 端 的离 散化信 号。 2 实验程序流程图：见图 2.1 3 3 实验内容与步骤 (1) 按图 2.2 3 连 接， 11 S 置阶 跃档， 12 S 置下 档， 调 11 W
12、 和 12 W 使 1 U 单元的 OUT 端输 出在显 示器 上 有 12 两 个 波形。 选 k T 为 02H 。2F60 单元存 入 k T 值。 (2) 装入程 序 AC2 2.exe ， 启动采 样保 持程 序(G=F000:11E5 ) ， 用 示波 器对 照观 察 12 U 单元 的 IN7 与 10 U 单元 的 OUT 端波形 ，观 察记录 输出 OUT 波形 ， 停机 。 (3) 按表 2.2 1 更换 k T ，重复(2) 。 (4) 增大 k T ，存入 2F60H 单 元 ，启动 采样 保持 器程 序， 观 察记录 输出 C 波 形， 停 机。重 复做几次，直至系统
13、不稳定，记下 k T 值，并换算出相应的采样周期 T 。将实验 结果填入表 2.2 1 中。 表 2.2 1( ms T T k 10 ) k T (H) 采样周期 T(s) ms T T k 10 02 0.02 04 0.04 08 0.08 10 0.1 说明： 当 k T =02H 时 ， 启 动采 样 程序 ， 此 时无 零阶 保持 器， 系 统 的 输出 波形 将失 真。 因 为在计 控系 统中 若无 零阶 保持器 将导 致控 制不 稳定 ， 即在 采样 点间 短暂 失控， 系统输 出波 形 将失真 。 为什 么 D/A 器件 会具有 零 阶保持 器的 作用 ？这 是因 为 D/A
14、 器件 具有 两级输 出 锁存能 力 。 第三部 分 控制系统实验 实验一 直流电机闭环调速 实验 1 实验原理及接线 实验接 线图 TDN AC/ACS 系 统的 8255 PB10 脉 冲信 号为 控制 量 ， 经驱 动电 路驱 动电 机运 转。 霍 尔 测速元 件输 出的 脉冲 信号 记录电 机转 速构 成反 馈量 ，在参 数给 定情 况下 ，经 PID 运 算， 电 机可在 控制 量作 用下 ， 按 给定转 速闭 环运 转。 其中 OPCLK 为 1.1625MHz 时 钟信号 ， 经 8253 的 2 号 通道 分频 输出 1ms 的方波 ， 接入 8259 产生 IRQ6 中断 ，
15、 作 为系 统采 样时 钟；PB10 产 生 PMW 脉 冲计 时及 转速 累加，8259 的 IRQ7 中 断 用于测 量电 机转 速。 2. 实验程序及流程图 程序名： Exp1.asm 流 程图 STACK SEGMENT STACK DW 256 DUP(?) TOP LABEL WORD STACK ENDS DATA SEGMENT TS DB 14H SPEC DW 0020H IBAND DW 0060H KPP DW 1060H KII DW 0010H KDD DW 0020H CH1 DB ? CH2 DB ? YK DW ? CK DB ? VADD DW ? ZV DB ? ZVV DB ? TC DB ? FPWM DB ? CK_1 DB ? EK_1 DW ? AEK_1 DW ? BEK
