计算机控制实验课(邵长友.pptVIP

计算机控制技术实验 邵长友 实验一、串口通信实验 一、实验目的： 1.认识串口在控制中的应用 2.学会用C语言给串口编程 二、实验器材： PC机、串口线 三、实验内容： 用C语言编程实现两个PC机之间的串行通信 实验一、串口通信实验 一、认识串口 在PC机上，有各种各样的接头，其中有两个9针的接头区，见 这就是串行通信端口。PC机上的串行接口有多个名称：232口 、串口、通信口、COM口、异步口等。 实验一、串口通信实验 相关知识 一、认识串口 实验一、串口通信实验 一、认识串口 1查看设备信息 进入Windows “我的 电脑”系统属性，在 “设备管理器”列表 中有端口COM和LPT 设备信息，如图所示 。 实验一、串口通信实验 一、认识串口 RS-232-C标准： 信号电平标准： 逻辑“1”：-15V-5V 逻辑“0”：+5V+15V 实验一、串口通信实验 RS-232-C控制信号的定义 1 6 5 9 CD:载波检测 1 RxD:接收数据 2 TxD:发送数据 3 DTR:数据终端就绪 4 GND:地线 5 DSR:数据设备就绪 6 RTS:请求发送 7 CTS:清除发送 8 RI:振铃指示 9 外部 设备 DCE 主 机 DTE 实验一、串口通信实验 一、认识串口 二、实验 （1）用串口调试助手实现两个PC之间的通信 （2）用C语言编程实现两个PC之间的通信 三、编写程序实现PC和单片机之间的串行通信 （单片机程序） 实验一、串口通信实验 PC机中的串行口资资源默 认认配置 COMxI/O端口地址中断号 COM13F83FFhIRQ4 COM22F82FFhIRQ3 COM33E83EFhIRQ4* COM42E82EFhIRQ3* 编程 知识 编程 知识 COM1COM2DLAB寄存器名称及作用 3F8H2F8H0写发送保持寄存器 3F8H2F8H0读接收数据寄存器 3F8H2F8H1写入波特率因子LSB 3F9H2F9H1写入波特率因子MSB 3F9H2F9H0写中断允许寄存器 3FAH2FAH写中断标识 寄存器 3FBH2FBH写线路控制寄存器 3FCH2FCH写MODEM控制寄存器 3FDH2FDH读线路状态寄存器 3FEH2FEH读MODEM状态寄存器 DLAB是线路控制寄存器D7位 COM1与COM2的I/O端口地址 线路状态寄存器（读/写） D0：接收数据就绪。 D1：超越错。 D2：奇偶校验错。 D3：帧格式错。 D4：间断错。 D5：发送保持寄存器空。 D6：发送移位寄存器空。 D7：恒为0。 接收数据寄存器收到了一个完整的字符， CPU可以读这个数据。 出错信息！ 接口可以接收下一个要发送的字 符，CPU可以写数据。 编程 知识地址：3FDH 线路状态寄存器（读/写） D0：接收数据就绪。 D1：超越错。 D2：奇偶校验错。 D3：帧格式错。 D4：间断错。 D5：发送保持寄存器空。 D6：发送移位寄存器空。 D7：恒为0。 接收数据寄存器收到了一个完整的字符， CPU可以读这个数据。 出错信息！ 可以接收下一个要发送的字符， CPU可以写数据。 编程 知识地址：3FDH Turbo C的串口通信函数 int bioscom(int cmd ,char byte , int port ); cmd= 0：设置通讯参数 byte 的值 1：把字符按字节送到通讯线上 2：从通讯线上接收一个字符 3：返回通讯端口的状态 port = 0 : COM1; port= 1 : COM2 初 始 化 串 口 byte值是下列各位的组 合 0x027个数据位 0x038个数据位 0x00 110波特率 0x20 150波特率 0x40 300波特率 0x60 600波特率 0x801200波特率 0xa02400波特率 0xc04800波特率 0xe09600波特率 0x001个停止位 0x042个停止位 0x00无校验 0x08奇校验 0x18偶校验 若要求：8位数据位，1个停止位，奇校验，9600波特。 byte=0x03|0x00|0x08|0xe0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 11101011 #include #include main() int i; bioscom(0,0x83,0); do i=inportb(0X3fd); if(i else if(i if(i while(1); 初始化串口1 1200波特，无校验，1位停止位，8个数据位 10000011 读线路状态寄存器， 判断是否有错（D1：超越错D2：奇偶校验 错D3：帧格式错D4：间断错） 判断接收数据是否就绪 读接收数据寄存器，显示字符。 判断发送保持寄存器是否空 如果有键按下， 写发送保持寄存器输出字符 。 实验二、8254定时器实验 一、实验目的： 1）掌握8254定时器/计数器的工作原理与编程 2）熟悉8259中断控制器的工作原理和使用方法 3）掌握硬件中断程序设计的原理与编程方法 4）为数据采集程序打下控制采样的基础 二、实验内容 （1）用TPC-UP微机原理实验箱上的定时器芯片 编程完成脉冲计数 （2）编写程序使PC机主板上的芯片完成定时器 （已经集成到一个大的芯片组中）中断实验 微机原理实验箱上的片选地址 280h 280h 方式控制字 方式0：计数初值一个八位数（）二进制，控制字10h 实验箱上的电路 参考程序 /*/ /* 可编程定时器计数器（一） */ /*/ /* 8253CS-280H-287H GATE0-+5V CLK0-单脉冲 OUT0-逻辑笔 */ #include #include #include “ApiEx.h“ #pragma comment(lib,“ApiEx.lib“) void main() BYTE data; if(!Startup() /*打开设备*/ printf(“ERROR: Open Device Error!n“); return; PortWriteByte(0x283,0x10);/*设8253计数器0工作方式0, 只写低字节*/ PortWriteByte(0x280,0x0f);/*写入计数初值16*/ while(!kbhit()/*有键按下则退出*/ PortReadByte(0x280, printf(“%xn“,data);/*打印计数器值*/ Cleanup();/*关闭设备*/ #include #include voidinterrupt myint8(void); voidmain(void) disable(); outportb(0x43,0x36); / 0x43是定时器控制寄存器地址 outportb(0x40,0x9d); /0x40是定时器0通道地址 outportb(0x40,0x2e); /0x9d,0x2e分别是计数值低八位和 高八位 setvect(0x08,myint8); /设置中断向量 enable(); while(1); 利用PC机上的定时器通道0工作 在方式3，计数时间到产生中断 voidinterrupt myint8(void) putchar(8); outportb(0x20,0x20); / 第一个0x20主8259的OCW2的 地址，/第二个0x20是中断结束命令 IR7IR6IR6IR4IR3IR2IR1IR0 0x0f0x0 e 0x0 d 0x0 c 0x0 b 0x0 a 0x0 9 0x0 8 #include void interrupt myint8(void); int count=1; void main(void) disable(); outportb(0x43,0x30); outportb(0x40,0x0); outportb(0x40,0x0); setvect(0x08,myint8) ; enable(); while(1); void interrupt myint8(void) char s=“中国海洋大学 青岛学院机电工程系“; FILE *fp; fp=fopen(“E:test.txt“,“w“); fwrite(s,2,15,fp); fclose(fp); outportb(0x20,0x20); 通道0，方式0，定时时 间到调用中断服务程序 实验三、中断方式实现串口通 信 通过“设备管理器查看键盘和COM1的中断源 8259主片中断源： IR7IR6IR6IR4IR3IR2IR1IR0 0x0f0x0e 0x0d0x0c0x0b 0x0a 0x09 0x08 IR3 IR4 中断控制器8259 IR0 IR1 IR5 IR7 IR6 INT IR2 键盘 COM1 IR7IR6IR6IR4IR3IR2IR1IR0 0x0f0x0e 0x0d0x0c0x0b 0x0a 0x09 0x08 #include #include main() int i; disable(); bioscom(0,0x83,0); do i=inportb(0X3fd); if(i else if(i if(i while(1); 初始化串口1: 1200波特，无校验，1位停止位，8个数据位 实验四、pid 程序演示实验 一、实验目的： 理解数字PID控制器的设计方法 二、实验内容 (1)运行C语言PID演示程序，分析设定 值、被控量、偏差，控制量的变化 (2)编写PID MATLAB仿真程序，分析 运行结果 C语言PID演示程序 #include #include typedef struct PID double Command; /输入指令 double Proportion; /比例系数 double Integral; /积分系数 double Derivative; /微分系数 double preErr; /前一拍误差 double sumErr; /误差累积 PID; void motorInit(motor *m) memset(m,0,sizeof(motor); double PIDCale(PID *p,double feedback) double dErr,Err; Err=p-Command-feedback; /当前误差 p-sumErr+=Err; /误差累加 dErr=Err-p-preErr; /误差微分 p-preErr=Err; return(p-Proportion*Err /比例项 +p-Derivative*dErr /微分项 +p-Integral*p-sumErr); /积分项 typedef struct motor double lastY; double preY; double lastU; double preU; motor; void motorInit(motor *m) memset(m,0,sizeof(motor); double motorCal(motor *m,double u) double y=1.9753*m-lastY-0.9753*m- preY+0.00003284*u+0.00006568*m- lastU+0.00003284*m-preU;/二阶系统 m-preY=m-lastY; m-lastY=y; m-preU=m-lastU; m-lastU=u; return y; y(k)= y(k-1)-0.9753*y(k-2)+0.00003284*u(k) +0.00006568*u(k-1)+0.00003248*u(k-2) void main() FILE *fp=fopen(“data.txt“,“w+“); PID sPID; motor m_motor; int k=0; double u; double y=0; PIDInit( sPID.Proportion=2; sPID.Derivative=1; sPID.Integral=0.00001; sPID.Command=10; motorInit( while(k=5 u(k)=5; end if u(k) #include main() int i,j,k,n; char c,cmd=“#xxRn$“; char address=“xx“; char data=“=xxAAAAAAAAA$“; bioscom(0,0x83,0); do printf(“please input the slave computer address you want to communicate with(00-99):“); scanf(“%d“, cmd1=n/10+0x30; cmd2=n%10+0x30; printf(“please input the type of data(0-3):“); scanf(“%d“, cmd4=n+0x30; i=inportb(0X3fd); if(i else for(k=0;k #include main() int i,j,n; char c,cmd5; char address=“00“; char data0=“AAAAAAAAA$“; char data1=“BBBBBBBBB$“; char data2=“CCCCCCCCC$“; char data3=“DDDDDDDCC$“; printf(“please setup this computer address(00-99):“); scanf(“%d“, address0=n/10+0x30; address1=n%10+0x30; bioscom(0,0x83,0); do j=0; for(;) i=inportb(0X3fd); if(i else if(i if(c=$)break; cmdj+=c; if(cmd0=#) if(cmd1=address0) for(j=0;j=0.001); printf(“%f的平方根：%fn“,x,y); 实验六、键盘和LED显示实验 实验目的： 1、理解非编码矩阵键盘的扫描原理 2、理解LED动态扫描工作原理 3、理解串行通信的工作原理 实验内容： 1、4X4矩阵扫描的C语言编程 2、74HC595串行移位的C语言编程 3、LED动态显示的C语言编程 4X4矩阵键盘 4X4矩阵键盘 rcode = 0xEF; / 逐行扫描初值 for(i=0;i float program_detect_filter(float old_value, float new_value,float offset) float sample_value; if(fabs(new_value-old_value)offset) sample_value=old_value; else sample_value=new_value; return(sample_value); main() int i; float value; float a12=2,2.3,8.1,2.5,3.3,2.9,5.4,3.3,7.3,3.6,7.2,3.9; for(i=0;i=i;j-) if(middle_valuej-1middle_valuej) data=middle_valuej-1; middle_valuej-1=middle_valuej; middle_valuej=data; sample_value=middle_value(count-1)/2; return(sample_value); main() float x; float a5=2,9,5.2,7,0; x=middle_filter(a,5); printf(“%f“,x); printf(“hekkk“); getch(); 算术平均值滤波 /* Note:Your choice is C IDE */ #include “stdio.h“ float middle_filter(float middle_value , int count) float sample_value, data; int i, j; for (i=1; i=i;j-) if(middle_valuej-1middle_valuej) data=middle_valuej-1; middle_valuej-1=middle_valuej; middle_valuej=data; sample_value=middle_value(count-1)/2; return(sample_value); main() float x; float a5=2,9,5.2,7,0; x=middle_filter(a,5); printf(“%f“,x); printf(“hekkk“); getch(); 加权平均值滤波 /* Note:Your choice is C IDE */ #include “stdio.h“ #include float times_filter(float data_buf) float sample_value; float filter_k5=0.05,0.15,0.25,0.25,0.3; sample_value=filter_k0*data_buf0+filter_k1*data_buf1+ filter_k2*data_buf2+ filter_k3*data_buf3+ filter_k4* data_buf4; return(sample_value); main() float x; float a5=2,2,4,5,9; x=times_filter(a); printf(“%f“,x); getch(); 一阶惯性滤波 /* Note:Your choice is C IDE */ #include “stdio.h“ #include float low_filter(float sensing_value,float previous_value,float factor) float sample_value; sample_value=(1-factor)*sensing_value + factor*previous_value; return(sample_value); main() int i; float x; float a10=1.9,2,2.1,5,2.3,2.4,2.8,5,3.0,3.2; float b10; for(i=0;i #include #include “ApiEx.h“ #pragma comment(lib,“ApiEx.lib“) void main() BYTEdata,i,tab1=0x03,0x06,0x0c,0x09,tab2=0x03,0x09,0x0c,0x06; int buf = 0x33,d; printf(“Press any key to begin!nn“); getch(); printf(“press any key