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1、-? 计算机控制技术?课程实验指导书 电气工程与自动化 专业吴茂 王飞 编科学技术学院 二00六 年 九 月 摘 要本实验指导书根据?计算机控制技术实验大纲?的要求编写。本实验指导书编写了3个实验。实验一：A/D转换器实验；实验二：D/A转换器实验；实验三：温度数据的采集和数据处理。其中实验一是计算机控制系统输入通道的典型应用，实验二是计算机控制系统输出通道的典型应用，实验三则是计算机控制系统在温度测量方面的典型应用，即温度数据的采集和数据处理。其中实验一和实验二为设计性实验，是本实验课程的重点，实验三为综合性实验，是本实验课程的难点。通过这三个实验的开设使学生在理论学习的根底上加强实际动手操
2、作能力，以求做到感性认识与理性认识的统一。前言(一)本实验课程性质?计算机控制技术?是自动化类各专业的“主干专业课程，实验课属工程技术类课程的实践环节。通过本实验课程的开设，使学生能够具备独立设计简单计算机控制系统的能力，使学生为今后将计算机控制技术广泛应用于工农业生产，交通运输以及国防建立的各个领域，提高生产过程的自动化程度而打下根底。(二)开设实验课目的与任务工业控制是计算机的一个重要应用领域，计算机控制正是为了适应这一领域的需要而开展起来的一门专业技术。它主要研究如何将计算机技术和自动化控制理论应用于工业生产过程，并设计出所需要的计算机控制系统。开设本课程的目的在于使学生了解和掌握以微型
3、机为核心组成的控制系统的硬件、软件根底知识和根本应用技术。三本实验课的主要容1、本实验指导书根据?计算机控制技术实验大纲?编写，根据实验教学大纲的要求，本实验指导书编写了3个实验，均为设计性实验：实验一 A/D转换器实验实验二 D/A转换器实验实验三 计算机温度数据采集及处理2、主要实验器材：单片机实验板2005.03 VER2.0版，科学技术学院自动化系开发示波器、数字万用表、A/D转换器、D/A转换器、数字温度传感器DS18B20(四)本实验课教学重点、难点、手段、方法等有关说明?计算机控制技术?课程的教学由两大局部组成：(一)理论教学容；(二)实验教学容。实验教学中的重点是实验一A/D转
4、换器实验和实验二D/A转换器实验。其中实验一是计算机控制系统输入通道的典型应用，实验二计算机控制系统输出通道的典型应用，而输入输出通道是计算机控制系统的重要组成局部。实验三是计算机控制系统的一个典型应用，即温度数据的采集和数据处理。实验三是本实验课教学的难点，它涉及到数字温度传感器的原理和应用，I2C数据通讯的原理和数据处理的方法。通过这三个实验的开设使学生在理论学习的根底上加强实际动手操作能力，以便做到感性认识与理性认识的统一。目 录实验一 A/D转换器实验1实验二 D/A转换器实验2 实验三 计算机温度数据采集及处理 3主要参考书4附录1：温度传感器DS18B20简介5附录2：10位11路
5、串行A_D转换器TLC1543的应用12附录3：串行10位数_模转换器TLC5615及其在单片机中的应用14附录4：实验装置原理图16实验一 A/D转换器实验一、目的和要求1、了解串行A/D转换器TLC1543的工作原理。2、掌握A/D转换器程序设计方法以及与AT89C52单片机的接口电路。3、掌握A/D转换实验上机调试方法。二、实验容1、将TLC1543的IN0通道连接到实验板上的可调直流05V电源上。要求A/D转换的数字量，在实验板数码管上以十进制形成显示出来，取三位小数。2、编写和调试由单片机控制的TLC1543串行A/D转换、数据变换和数码管显示程序。3、测量A/D转换器TLC1543
6、的零点误差和线性度。三、仪器、设备和材料1、单片机实验板 一块、 2、PC计算机 一台、3、数字万用表 一块、4、螺丝批 一把、5、TLC1543 一片，6、导线 假设干。四、实验原理1、参照TLC1543使用说明及实验板原理图及参考程序。五、实验步骤1、实验连线，将实验板上TLC1543的 A0端连接到实验板直流05V电源上可调电阻电压输出端。2、编写TLC1543串行A/D转换程序、数据变换和LED数码显示程序。3、将PC计算机上编写的实验程序代码下载到单片机实验板上，并调试程序。4、调节可调电阻，输出0V电压，记录数码管显示，测量其零点误差；调节可调电阻，输出一组电压值05V，记录下数码
7、管显示数据和数字万用表测量数据，将数据填入自行设计的表格中分度值可取0.5V，根据数码管显示数据和万用表测量数据分别在坐标纸上画出TLC1543的线性度曲线，分析误差产生的原因。六、实验考前须知1、注意PC计算机与开发板的正确连线。2、注意调试程序的方法和技巧，在实验报告上说明调试过程的体会。实验二 D/A转换器实验一、目的和要求1、了解D/A转换器TLC5615的工作原理，2、掌握D/A转换器与单片机连接的接口电路和程序设计方法。3、掌握D/A转换实验上机调试方法。二、实验容1、从TLC5615串行口输入数字量，通过D/A转换产生锯齿波、方波和三角波。2、用示波器观察并记录下输出波形。三、仪
8、器、设备和材料1、单片机实验板 一块、2、PC计算机 一台、3、万用表 一块、4、螺丝批 一把、5、TLC5615 一块，6、导线 假设干。 四、实验原理参照TLC5615使用说明及实验板原理图及参考程序。五、实验步骤1、编写调试程序2、用示波器观察DAOUT段的波形。六、实验考前须知1、注意电脑与开发板的连线的正确2、仔细调试程序实验三 计算机温度数据采集与处理一、目的和要求1、了解数字式温度传感器DS18B20的工作原理。 2、掌握温度测量与显示电路的硬件电路和程序设计。 3、掌握本实验上机调试方法。二、实验容1、完成数字化温度传感器DS18B20与单片机实验电路板的连接电路设计。2、完成
9、温度测量、温度数据换算和温度数据LED显示等程序的编写。 3、上机调试，观察温度显示数据随环境温度变化的情况。三、仪器、设备和材料1、单片机实验板 一块、 2、PC计算机 一台、3、温度传感器DS18B20 一块、4、导线 假设干。四、实验原理参考实验指导书的附录。由美国DALLAS半导体公司生产的DSl8B20型单线智能温度传感器，属于新一代适配微处理器的智能温度传感器，可广泛用于工业、民用、军事等领域的温度测量及控制仪器、测控系统和大型设备中。DSl8B20采用DALLAS公司独特的“单线(1-Wire)总线专有技术，测温在-10+85围，可确保测量误差不超过0.5。选用外部+5V电源(允
10、许电压围是3.05.5V)，进展温度数字转换时的工作电流约为1.5mA，待机电流仅25uA，典型功耗为5mW。数字温度传感器测量温度的原理是：DSl8B20部测温电路中低温度系数振荡器用于产生稳定的频率0,高温度系数振荡器则相当于T转换器，能将被测温度t转换成频率信号0，当计数门翻开时，DSl8B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲0进展计数，进而完成温度测量，计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定。 五、实验步骤1、实验连线，选择实验板上单片机*引脚与DS18B20的数据口I/O脚连接，并且将DS18B20接上电源和接地。2、完成温度测量、温度数据换算和温度数据LED显示等程序的编写。要
11、求温度数据保存整数局部小数局部四舍五入。3、将PC计算机上编写的实验程序代码下载到单片机实验板上，并调试程序。六、实验考前须知1、注意温度传感器DS18B20的正确连线，特别注意电源和地线不能接反。2、程序设计要求在实验报告中画程序流程图，并加以必要的文字说明，实验报告附上你的程序清单。3、如果要求温度数据保存到小数点后一位四舍五入，如何修改你的程序。4、注意调试程序的方法和技巧，在实验报告上说明调试过程的体会。主要参考书1、?微型计算机控制技术?，于海生等编著，清华大学，1999年3月第1版。2、?微型计算机控制技术?，新民、王燕芳编著，人民邮电，1999年6月第1版。3、?微型计算机控制技
12、术?，黄一夫主编，机械工业，1988年。4、?单片机原理及其接口技术?，胡汉才编，清华大学，2004年2月第2版。，5、 ?智能化集成温度传感器原理与应用?，沙占友等著，机械工业，2002年7月第1版。附录1：DS18B20型单线智能温度传感器简介由美国DALLAS半导体公司生产的DSl8B20型单线智能温度传感器，属于新一代适配微处理器的智能温度传感器，可广泛用于工业、民用、军事等领域的温度测量及控制仪器、测控系统和大型设备中，例如多路温度测控仪、中央空调、大型冷库、恒温装置等。此外巧妙利用DSl8B20部64位激光ROM中具有惟一性的48位产品序号，还可设计成专供大型宾馆客房或军事仓库使用
13、的性极佳的电子密码锁。DSl8B20的电源电压围均扩展到+3+5.5V，DSl8B20还能对温度分辨力进展编程，选择9位12位模式下工作，在12位模式下的最高分辨力可达0.0625。1、 DS18B20的性能特点1DSl8B20采用DALLAS公司独特的“单线(1-Wire)总线专有技术，通过串行通信接口(I/O)直接输出被测温度值(9位二进制数据，含符号位)。2在测温围是-55+125时，测量误差不超过2，在-10+85围，可确保测量误差不超过0.5。温度数字量转换时间的典型值仅需93.75ms，比DS1820有很大的提高.3含64位经过激光修正的只读存储器ROM，扣除8位产品系列号和8位循
14、环冗余校验码CRC之后，产品序号占48位。出厂前就作为DSl8B20惟一的产品序号，存入其ROM中。在构成大型温控系统时，允许在单线总线上挂接多片DSl8B20。4适配各种单片机或系统机。5用户可分别设定各路温度的上、下限并写入随机存储器RAM中。利用报警搜索命令和寻址功能，可迅速识别出发生了温度越限报警的器件。6含寄生电源。该器件既可由单线总线供电，亦可选用外部+5V电源(允许电压围是3.05.5V)，进展温度数字转换时的工作电流约为1.5mA，待机电流仅25uA，典型功耗为5mW。2、DS18B20的工作原理DSl8B20的原理与DS1820的原理是一样的。DS18B20继承了DS1820的所有优点。DS18B20采用3脚PR35封装或8脚SOIC封装，引脚排列如图附1所示。I/O为数据输入输出端(即单线总线)，它属于漏极开路输出，外接上拉电阻后，常态下呈高电平。UDD是可供选用的外部+5V电源端，不用时需接地。GND为地，NC为
