计算机控制技术实验指导书修

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1、目目 录录 第一部分第一部分 I386EX 系统板介绍系统板介绍1 第一章 I386EX 系统板概述1 第二章 I386EX 系统板的硬件操作环境2 第三章 联机软件说明3 第四章 I386EX 系统板的资源分配12 第二部分第二部分 实验教程实验教程.14 实验一 系统认识及程序调试练习14 实验二 D/A 转换实验 18 实验三 A/D 转换实验 21 实验四 最小拍控制系统26 实验五 积分分离 PID 控制29 实验六 大林算法控制33 1 第一部分第一部分 i386EX 系统板介绍系统板介绍 第一章第一章 i386EX 系统板概述系统板概述 1.1 系统简介 “TD-ACC+”教学实

2、验系统，其基本配置就含有一个开放式的模拟实验平台和一组先 进的虚拟仪器，可以高水平地支持自动控制原理的实验教学，若再选配“i386EX 系统板”， 就还可以开展“80X86 的计算机控制技术”的实验教学。i386EX 系统板是一种基于 intel386EX嵌入式微处理器的控制机，它以嵌入式应用为中心，可以满足大多数技术领域的 需要，是当今微机应用及嵌入式技术发展的主流。配置了“i386EX 系统板”的“TD-ACC+ 自动控制原理/计算机控制技术”教学实验系统其构成主要包括：i386EX 系统、开放式的 模拟实验平台、一组先进的虚拟仪器以及新编的自动控制原理实验教程和80X86 计算机控 制技

3、术实验教程。整个实验系统的结构框图如下页所示。 2 1.2 i386EX 系统板的特点系统板的特点 1. 采用先进的嵌入式微处理器 采用INTEL公司新推出的32位嵌入式处理器i386EX，使该嵌入式控制计算机功能达到 了最优化。它功耗小，将许多经常使用的外围接口如8259、8254、8250和8237等集成到芯 片内部，内部为32位总线，外部为16位数据总线，保持与标准的32位80386CPU相同的指令 系统，具有64MB的寻址能力。 2. 总线标准和工业PC104-ISA标准兼容 该控制计算机具有24MHz的工作频率，128KB的程序存储器和128KB的数据存储器，满 足复杂计算机控制和嵌

4、入式应用的要求。采用控制计算机加模拟实验平台的结构设计，将 i386EX的总线和接口资源以PC104-ISA的总线标准引出。 3. 功能强大的源码级调试环境 控制计算机通过串口与PC微机相连，并配备了C语言及汇编语言的源码级调试开发环 境，功能强大。具有单步、跳过、断点、连续、变量跟踪等调试功能，可多方位、动态地 调试实验程序。 第二章第二章 i386EX 系统板的硬件操作环境系统板的硬件操作环境 系统的部分总线以排针的形式引出，与实验单元相连可完成相应的实验。系统引出信 号线说明及相关的端口地址见表2.1-1。 表表2.1-1 控制计算机系统信号线说明控制计算机系统信号线说明 信号线说 明相

5、关的端口地址 D0D7系统的低八位数据线 A0A3系统地址线低四位(输出) /IOR、 /IOW I/O读、写信号（输出） IRQ5、IRQ6 、IRQ7 内部主片8259 中断请求 信号（输入） P3CFG 扩展I/O 地址为：F824H INTCFG 扩展I/O 地址为：F832H ICW1、IRR、ISR、OCW2 和OCW3 地址为： 20H ICW2、ICW3、ICW4、OCW1 和POLL 地址均 为：21H OUT1 内部1定时器输出信号 （输出） TMRCFG 扩展I/O 地址为：F834H TMR1 扩展I/O 地址为：F041H TMRCON 扩展I/O 地址为：F043H

6、 /IOY00600H063FH /IOY1 0640H067FH /IOY2 I/O 接口待扩展信号 （输出） 0680H06BFH DIN0DIN3 4 位数字量输入信号 （输入） P1 口的低四位对应P1.0 P1.3 P1CFG 扩展I/O 地址为：F820H P1DIR 扩展I/O 地址为：F864H P1PIN 扩展I/O 地址为：F860H DOUT0 DOUT3 4 位数字量输出信号 （输出） P2 口的低四位对应P2.0 P2.3 P2CFG 扩展I/O 地址为：F822H 3 P2DIR 扩展I/O 地址为：F86CH P2LTC 扩展I/O 地址为：F86AH 注：1.“

7、/”号表示该信号低电平有效 2. 扩展I/O 地址使能操作：_asm MOV AX,8000H OUT 23H,AL XCHG AL,AH OUT 22H,AL OUT 22H,AX 扩展I/O 地址无效操作：_asm MOV AL,00H OUT 23H,AL 第三章第三章 联机软件说明联机软件说明 3.1 联机软件系统概述联机软件系统概述 该联机软件集成了源码级调试软件和虚拟仪器软件。该软件具有汇编语言和C 语言源 语言级调试跟踪界面，有别于传统的DEBUG 调试，操作更简单，视觉效果更直接。如果 用户习惯于DEBUG 调试，点击输出区的调试标签亦可对源程序进行DEBUG 调试。用户 可以

8、选择是否监控堆栈，也可以通过“变量监控”对话框选择监控哪些全局变量；寄存器/ 变量/堆栈区能够对下位机的寄存器、变量和堆栈实现实时监视，使寄存器/变量/堆栈区的数 据永远是下位机中数据的真实反映；在寄存器/变量/堆栈区改写寄存器和变量的值，即可改 变下位机中寄存器和变量的值。软件集成了一组功能强大的数字化虚拟仪器界面，用于时 域曲线的实时测量和分析、频率特性分析、X_Y 测量、阻容/电压值测量等。 联机软件具有特点如下： (1) 支持汇编语言和C 语言两种编译环境 (2) 高度可视化的源语言级调试跟踪界面 (3) 实时监视寄存器，能够即时对寄存器中的值进行修改 (4) 可以选择要监视的全局变量

9、，进行实时监视和即时修改 (5) 可以选择是否要实时监视堆栈寄存器 (6) 集成虚拟仪器：具有双踪超低频数字存贮示波器、频率特性分析仪、X_Y 测量和 数字万用表。 3.2 软件使用说明软件使用说明 3.2.1 主界面窗口 4 主要分为三部分：程序编辑区、变量区和输出区。 1程序编辑区 位于界面右上部，用户可在程序编辑区用“新建”命令打开一个新文档或用“打开” 命令打开一个已存在的文档，在文档中用户可编辑程序。用户可在程序编辑区打开多个文 档，点击文档标签可激活任一文档。编译、链接、加载以及调试命令只针对当前活动文档。 用户调试程序时，程序运行的轨迹亦在当前活动文档中指示。 2变量区 位于界面

10、左上部，包括三个部分：寄存器区、变量区和堆栈区。寄存器区和变量区用 于实时监视、修改寄存器和变量的值，堆栈区主要用于实时监视用户堆栈区。点击寄存器 区标签可观察和修改寄存器，点击变量区标签可观察和修改变量，点击堆栈区标签可观察 用户堆栈区。执行各种调试操作后，寄存器、变量和堆栈区的值会自动刷新，如果寄存器 区刷新后的值和刷新前的值相同，则显示为蓝色，如果不同，则显示为红色。变量区和堆 栈区刷新前和刷新后都为蓝色。想修改寄存器或变量，用鼠标左键单击某寄存器或变量， 当寄存器或变量值的区域变为蓝色后输入修改后的值，然后回车。如果修改的是寄存器， 输入值的长度应与寄存器的长度相同，回车后修改正确，如

11、果输入值的长度和寄存器的长 度不相同，寄存器的值不会被修改，保持原来的值且可以继续修改该寄存器的值。如果修 改的是变量，输入值的长度与变量的长度相同，回车后修改正确，如果输入值的长度小于 变量的长度，回车后输入值的前面自动添零，如果输入值的长度大于变量的长度，回车后 输入值的后面的多余部分自动删除。堆栈区只用于监视，不能够被修改。 3输出区 位于界面下部，输出区包含三个部分：编译区、调试区和结果区。编译区显示编译和 链接的结果，如果编译时有错误或警告，双击错误或警告信息，错误标识符会指示到相应 的有错误或警告的行。调试区主要用于DEBUG 调试。结果区主要用于显示程序加载结果、 程序运行输出结

12、果和复位结果。结果区中有“加载中，请稍候”的字样表示联机软件正 在把可执行文件加载到下位机中，用户此时应等待直到加载完成，“加载成功”表示加载 完成且成功，“加载失败”表示加载完成且失败，此时应重新加载。程序中用“INT 10H” 输出的结果亦显示在此区。软复位或硬件复位成功后，结果区显示“复位成功！”。如果 复位不成功则不显示此句。 3.2.2 菜单功能菜单功能 1文件菜单项（略） 2编辑菜单项（略） 5 3查看菜单项（略） 4端口菜单项（略） 5编译菜单项 该项提供了以下命令： (1) 编译 (C)：编译当前活动文档中的源程序，在源文件目录下生成目标文件。如果有 错误或警告生成，则在输出区

13、显示错误或警告信息，双击错误或警告信息，可定位到有错 误或警告的行，修改有错误或警告的行后应重新“编译”。如果编译没有错误生成 (即使有 警告生成) 使能“链接”菜单项和工具栏中的“链接”按钮，以便进行链接。编译时自动保 存源文件中所做的修改。 (2) 链接 (L)：链接编译生成的目标文件，在源文件目录下生成可执行文件。如果有错 误或警告生成，则在输出区显示错误或警告信息，查看错误或警告信息修改源程序，修改 后应重新“编译”和“链接”。如果链接没有错误生成 (即使有警告生成)，使能“加载” 菜单项和工具栏中的“加载”按钮，以便进行加载。 (3) 加载 (D)：把链接生成的可执行文件加载到下位机

14、。在加载过程中输出区有“加载 中，请稍候.”的字样，用户此时应该等待直到加载完成。加载完成后，如果加载成功，输 出区显示“加载成功！”，使能“调试”菜单中的菜单项和调试工具栏中的按钮，此时CS 和IP 指向程序的开始执行行并在此行设置执行标记。如果加载失败，输出区显示“加载失 败！”，不使能“调试”菜单中的菜单项和调试工具栏中的按钮，此时应重新进行“加载” 。 (4) 编译链接并加载 (T)：依次执行编译、链接和加载。中间各环节“成功”或“失败” 提示的信息及操作同上。 6设置菜单项 (1) 语言：设置语言环境 汇编语言：设置编译环境为汇编语言环境。此时可编辑、编译和链接IBM-PC 汇编 语

15、言源程序。 C 语言：设置编译环境为C 语言环境。此时可编辑、编译和链接TURBO C 语言源 程序。 (2) 变量监控：加载成功后才可用此按钮。点击此按钮，出现如下对话框： 选择要监视的全局变量，左边的列表框为程序中的全局变量，系统只能监视全局变量， 右边的列表框为系统正在监视的全局变量。如果想监视左边列表框的某一变量A，用鼠标左 键单击变量A，使之成为选择项，如上图所示，此时点击“加入监视”按钮，右边的列表框 6 出现变量A，点击“结束”按钮后变量A 会出现在变量区。如果想从变量区去掉某一正在 监视的变量B，点击“变量监控”按钮，出现如上图所示对话框，在右边的列表框中用鼠标 左键单击变量B

16、，使之成为选择项，如上图所示，此时点击“停止监视”按钮，此变量从右 边的列表框消失，点击“结束”按钮后，变量B 从变量区消失。在汇编语言源文件中，数 据段定义的变量并不是全局变量，因此数据段定义的变量并不出现在上图所示的对话框的 左边列表，要想监视这些变量，必须使它们成为全局变量，使一个变量成为全局变量的方 法是用关键字PUBLIC 在源程序的最前面声明之，格式是：PUBLIC symbol,.，范例如 下： 数据段DATA1 中的数据 mus_time，mus_freq 经过PUBLIC 声明后成为全局变量，编 译、链接、加载完成后，点击“变量监控”按钮，此时对话框左边的列表框出现 mus_time 和mus_freq变量，可对这两个变量进行监控。在C 语言源文件的调试中，系统也只能监视 全局变量。要想监视某一变量，应该把他定义为全局变量。 (3) 堆栈监控：选择是否要监视用户堆栈区，点击此按钮出现如下对话框： 选择“不监控堆栈”单选按钮，确定后不监视堆栈区，选择“监控堆栈”单选按钮， 确定后监视堆栈区。默认选项为“不监控堆栈”