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1、微型计算机控制技术微型计算机控制技术实实 验验 指指 导导 书书山东交通学院编印山东交通学院编印微型计算机控制技术实验指导书1目目 录录第一章 labACT 计控原理实验机构成及说明.1第二章 虚拟示波器.92.1 虚拟示波器的显示方式.92.2 虚拟示波器的使用.9第三章 微型计算机控制技术实验.143.1 数字 PID 控制实验.143.2 最少拍控制系统.173.3 直流电机闭环调速实验.193.4 温度闭环控制实验.203.5 步进电机调速实验.21微型计算机控制技术实验指导书2第一章第一章 labACT 计控原理实验机构成及说明计控原理实验机构成及说明一、一、主实验板的布置简图主实验
2、板的布置简图二、二、D D 和和 B B 实验区实验区1显示与功能选择模块（D1）及函数发生器（B5）D1 实验区是一个显示与功能选择模块，它主要由 5 位 8 段数码管、四个功能选择按键和 16 个指示灯、3 个测试孔组成。D1 实验区是独立于实验机的 CPU 控制模块，提供控制对象输出显示，並实现函数发生器（B5）的十种（可选择）波形输出切换控制和显示。（1） 输入信号测量上排左按键循环控制输入信号的测量，包括电压（-5V+5V）、电压（0+5V）、频率、温度和直流电机转速测量。每按一次按键，指示灯向右循环切换，数码管显示相应的测量信息。信号的输入口为模块中的“电压测量”和“频率测量”3
3、个测试孔。指示灯和数码管的输出数据显示对应关系表见表 1-1。表 1-1 指示灯和数码管的显示对应关系表项目内容指示灯输入测试孔数据显示单位（-5V+5V）电压测量电压（-5V+5V）电压测量（-5V+5V）(-)X.XXV（0+5V）电压测量电压（0+5V）电压测量（0+5V）X.XXV频率测量频率频率测量XXX .XHzC3 模块温度值温度电压测量（0+5V）XX.XC2 模块直流电机转速转速频率测量X.XXX千转/分（2） 函数发生器波形输出切换控制和显示选择下排左、右按键循环切换控制输出波形，包括矩形波、正弦波、斜坡、方波、继电特性、饱和特性、死区特性和间隙特性的切换控制。每按一次下排
4、左按键，指示灯向左循环切换，每按一次下排右按键，指示灯向右循环切换，数码管显示相应的波形信息。上排右按键循环切换控制输出波形，包括矩形波/正弦波和方波/正弦波同时发生。2函数发生器（B5）函数发生器（B5）是各函数及波形发生的控制和输出模块，它含有十种（可选择）波形输出，有 4个函数波形调节电位器、1 个波形量程选择开关和各函数发生的输出口组成。各波形和函数的输出选择在（D1）模块中选择设置。各波形的切换控制和显示见表 1-2。微型计算机控制技术实验指导书3图 1-1 主实验板的布置简图微型计算机控制技术实验指导书4表 1-2 函数发生器取值及显示函数发生器取值及显示序号波形类型 左显示及范围
5、电位器调节右显示及范围电位器调节上 0.01S1S 1矩形波宽度 下 0.1S10S设定电位器 1幅度（0V6V）矩形波调幅上0.1Hz2Hz 2正弦波振幅值(06V)正弦波调幅频率下0.8Hz50Hz设定电位器 23斜坡斜率(0.48)设定电位器 1宽度(0.5S10S)4方波频率(2.4Hz250Hz)设定电位器 15继电幅值(0V6V)设定电位器 16饱和斜率(0.15.1)设定电位器 1限幅(0V6V)设定电位器 27死区斜率(0.15.1)设定电位器 1死区宽度(0V5V)设定电位器 28间隙斜率(0.15.1)设定电位器 1间隙宽度(0V5V)设定电位器 29矩形/正弦波10方波/
6、正弦波详见本节第、点说明矩形波：下排按键选择“矩形波”，指示灯亮，函数发生器（B5）模块中的“矩形波输出”测孔输出矩形波，左边 2 个数码管显示矩形波正脉冲的宽度“X.X”或“XX”（秒）, 由“设定电位器 1”控制相应的正脉冲输出宽度；此外， （B5）模块中的“量程选择”开关还可控制正脉冲输出宽度量程（见表 1-2）。右边 3个数码管显示矩形波的幅度“X.XX”(伏)，由（B5）模块中的“矩形波调幅”电位器控制变化幅度。注 1：只有把函数发生器（B5）模块左下角的“S-ST” 跨接座上套上短路套后，在“矩形波输出”测孔才有矩形波输出。注 2：“量程选择”开关置于下档时，其零输出宽度恒保持为
7、2 秒，与正脉冲输出宽度值无关；“量程选择”开关置于上档时，其零输出宽度与正脉冲输出宽度值相等。 正弦波：下排按键选择“正弦波”，指示灯亮，函数发生器（B5）模块中的“正弦波输出”测孔输出正弦波，左边 2 个数码管显示正弦波的振幅“X.X”(V),由（B5）模块中的“正弦波调幅”电位器控制变化幅度；右边 3 个数码管显示正弦波的频率“X.XX”或“XX.X”（Hz），由“定电位器 2”控制相应的输出频率；此外， （B5）模块中的“量程选择”开关还可控制正弦波的频率输出量程（见表 1-2）。 斜坡：下排按键选择“斜坡”，指示灯亮，函数发生器（B5）模块中的“斜坡输出”孔输出斜坡波形。斜坡输出的幅
8、度为 4V，左边 2 个数码管显示斜坡信号的斜率 X.X，右边 3 个数码管显示斜坡的信号微型计算机控制技术实验指导书5的宽度 X.XX，由（B5）模块中的“设定电位器 1”控制相应的斜率。 方波：下排按键选择“方波”，指示灯亮，函数发生器（B5）模块中的“方波输出”孔输出方波。数码管显示方波频率“XXX.X”（Hz），由（B5）模块中的 “设定电位器 1”控制相应的输出频率，幅度为 3V。 继电特性：下排按键选择“继电”，指示灯亮，将信号发生器（B1）的幅度控制电位器中心 Y 测孔作为非线性-5V+5V 输入信号接到函数发生器（B5）模块中的“非线性输入”测孔， （B1）单元的 K3 开关拨
9、上（-5V）， K4 开关也拨上（+5V）， （B5）单元中的“非线性输出”测孔信号输出继电特性；数码管显示继电特性的幅值“X.XX”（V），由（B5）模块中的 “设定电位器 1”控制相应的输出幅值。 饱和特性：下排按键选择“饱和”，指示灯亮，将信号发生器（B1）的幅度控制电位器中心 Y 测孔作为非线性-5V+5V 输入信号接到函数发生器（B5）模块中的“非线性输入”测孔， （B1）单元的 K3 开关拨上（-5V）， K4 开关也拨上（+5V）， （B5）单元中的“非线性输出”测孔信号输出饱和特性；左边 2 个数码管显示饱和特性线性区的斜率“X.X”,由（B5）模块中的“设定电位器 1”设定斜
10、率；右边 3 个数码管显示饱和输出的限幅值“X.XX”（V），由（B5）模块中的“设定电位器 2”设定输出限幅值。 死区特性：下排按键选择“死区”，指示灯亮，将信号发生器（B1）的幅度控制电位器中心 Y 测孔作为非线性-5V+5V 输入信号接到函数发生器（B5）模块中的“非线性输入”测孔， （B1）单元的 K3 开关拨上（-5V）， K4 开关也拨上（+5V）， （B5）单元中的“非线性输出”测孔信号输出死区特性；左边 2 个数码管显示死区特性线性区的斜率“X.X”,由（B5）模块中的“设定电位器 1”设定斜率；右边 3 个数码管显示死区宽度“X.XX”（V），由（B5）模块中的“设定电位器
11、2”设定死区宽度。 间隙特性：下排按键选择“间隙”，指示灯亮，将信号发生器（B1）的幅度控制电位器中心 Y 测孔作为非线性-5V+5V 输入信号接到函数发生器（B5）模块中的“非线性输入”测孔， （B1）单元的 K3 开关拨上（-5V）， K4 开关也拨上（+5V）， （B5）单元中的“非线性输出”测孔信号输出间隙特性；左边 2 个数码管显示间隙特性线性区的斜率“X.X”,由（B5）模块中的“设定电位器 1”设定斜率；右边 3 个数码管显示间隙宽度“X.XX”（V），由（B5）模块中的“设定电位器 2”设定间隙宽度。 矩形波/正弦波：上排右按键选择“矩形波/正弦波”，指示灯亮， （B5）模块“
12、矩形波输出”测孔和“正弦波输出”测孔同时有输出， 矩形波的指示灯也亮，数码管显示矩形波的信息。若要观察正弦波的信息，再按一次上排右按键， 正弦波的指示灯亮，数码管显示正弦波的信息（波形的控制调节与单一波形发生控制相同）。 方波/正弦波：上排右按键选择“方波/正弦波”，指示灯亮， （B5）模块“方波输出”测孔和“正弦波输出”测孔同时有输出， 方波的指示灯也亮，数码管显示方波的信息。若要观察正弦波的信息，再按一次上排右按键， “正弦波”的指示灯亮，同时，正弦波数码管显示正弦波的信息（波形的控制调节与单一波形发生控制相同）。注 1：显示与功能选择模块（D1）右上角的电位器RP5用于调整该模块的基准电
13、压（+2.40V）。微型计算机控制技术实验指导书6注 2：函数发生器（B5）右下角的调零电位器用于调整正弦波输出的基准零位。上电总清或按复位键总清后，把“正弦波调幅”电位器调到最大，然后调整调零电位器，使“正弦波输出”测孔输出直流电压为零，即正弦波输出的基准零位调整成功。注 3：上电总清或按“复位”键总清后，数码管显示矩形波信息,矩形波有输出 2 秒宽度的波形，其他波无输出。3手控阶跃信号发生器 （B1）信号发生器由手控阶跃发生器（B1-1），幅度控制（B1-2）和非线性输出（B1-3）组成。图 1-3 手控阶跃发生器、数/模转换器及虚拟示波器布置图手控阶跃发生模块由按钮 SB2、L9 灯及二
14、个测孔组成。 如图 1-3 所示，在 B1-1 模块中，当按钮SB2 按下时，L9 灯亮，其0/+5V测孔将从 0V 阶跃成+5V， -5V/+5V测孔将从-5V 阶跃成+5V；当按钮弹出时，L9 灯灭，其输出状态相反。 （注：该按钮是一个带锁开关，如要改变状态必须再按一次）幅度控制模块由开关 K3、开关 K4 和电位器组成。开关 K3 的上端已连接了-5V，下端已连接了GND；开关 K4 的上端已连接了+5V，下端已连接了0/+5V阶跃信号输出。B1-2 模块可以有三种状态输出： K3 开关拨下，K4 开关拨上，在电位器的 Y 测孔可得到0+5V连续可调电压输出。 K3 开关拨上，K3 开关也拨上，
