计算机试验讲解

1、80X86 计算机控制技术实验报告任课老师： 穆志纯班 级：姓 名：学 号：日 期： 2015 年 6 月目录目 录 1实验一 过程通道和数据采集处理 2一、输入与输出通道 21. AD 转换实验 22. DA 转换实验 3二、信号的采样与保持 41. 零阶保持实验 4三、数字滤波 71. 一阶惯性实验 7实验二 开环系统的数字程序控制 11一、实验目的 1 1二、实验内容 1 1三、实验步骤及结果 1 1四、思考题 1 3实验三 数字 PID 闭环控制 14数字 PID 控制算法 1 4积分分离法 PID 控制 1 5简易工程法整定 PID 参数 1 6扩充响应曲线法 1 6实验心得 16实

2、验一 过程通道和数据采集处理一、 输入输出通道(一) 实验目的1学习 A/D 转换器原理及接口方法，并掌握 ADC0809 芯片的使用2学习 D/A 转换器原理及接口方法，并掌握 TLC7528 芯片的使用(二) 实验内容1编写实验程序，将 5V+5V的电压作为 ADC0809 的模拟量输入，将转换所 得 8 位数字量保存于变量中。2. 编写实验程序，实现 D/A 转换产生周期性三角波，并用示波器观察波形。(三) 实验过程与结果1. A/D 转换实验(1) 打开联机操作软件，打开 ACC1-1-1.ASM例程，编译、链接。(2) 按图 1.1-1 接线 (注意：图中画“o”的线需用户自行连接

3、)，无错误后开启设 备电源。单次阶跃 模数转换单元 控制计算机 图1.1-1(3) 将程序中定义的全局变量“ AD0AD9”加入到变量监视中。(4) 打开虚拟仪器菜单项中的万用表选项， 选择“电压档”用示波器单元中的“ CH1” 表笔测量图 1.1-1 中的模拟输入电压“ Y”端，点击虚拟仪器中的“运行”按钮， 调节图 1.1-1 中的单次阶跃中的电位器，确定好模拟输入电压值。(5) 做好以上准备工作后，运行程序，改变输入电压并记录表1.1-1模拟输入电压 (V)-5-4-3-2-1012345对应的数字量 (H)001A334C668099B3CDE6FF2.D/A 转换实验(1) 打开 A

4、CC1-1-2.ASM，编译、链接并装载到控制计算机中。(2) 按图 1.1-3 接线 (注意：图中画“o”的线需用户自行连接 )，无错误后开启设 备电源。(3) 运行程序，用示波器观测输出波形二、 信号的采样与保持（一）实验目的1熟悉信号的采样和保持过程2学习和掌握香农采样定理3学习用直线插值法和二次曲线插值法还原信号（二）实验内容1实现信号通过 A/D 转换器转换成数字量送到控制计算机，计算机再把数字量 送到 D/A 转换器输出。2分别用直线插值法和二次曲线插值法还原信号。（三）实验过程与结果1.采样与保持（1） 打开 ACC1-2-1.ASM，编译、链接。（2） 按照实验线路图 1.2-

5、1 接线，检查无误后开启设备电源。(3) 用示波器的表笔测量正弦波单元的 “ OUT”端，调节正弦波单元的调幅、调频 电位器及拨动开关，使得 “OUT”端输出幅值为 3V，周期 1S 的正弦波。(4) 加载程序到控制机中，将采样周期变量 “ Tk加”入到变量监视中，运行程序， 用示波器的另一路表笔观察数模转换单元的输出端 “OUT1”。(5) 增大采样周期，当采样周期 0.5S 时，即 Tk32H 时，运行程序并观测数模 转换单元的输出波形应该失真，记录此时的采样周期，验证香农定理。 (以下记 录的是 Tk=34H时的波形。)三、 数字滤波（一）实验目的1学习和掌握一阶惯性滤波2. 学习和掌握

6、四点加权滤波（二）实验内容分别编写一阶惯性滤波程序和四点加权滤波程序， 将混合干扰信号的正弦波 送到数字滤波器，并用示波器观察经过滤波后的信号。（三）实验过程与结果图中画“”的线需用户在实验中自行接好，运放单元需用户自行搭接。上图中，控制计算机的“ OUT1”表示 386EX 内部1定时器的输出端，定时 器输出的方波周期定时器时常， “IRQ7”表示386EX 内部主片8259 的7 号中 断，用作采样中断。电路中用RC 电路将S 端方波微分，再和正弦波单元产生的正弦波叠加。注 意 R 点波形不要超过 5V，以免数字化溢出。 计算机对有干扰的正弦信号 R 通过 模数转换器采样输入， 然后进行数

7、字滤波处理， 去除干扰， 最后送至数模转换器 变成模拟量 C 输出。1. 参照流程图分别编写一阶惯性和四点加权程序，检查无误后编译、链接。2. 按图 1.3-3 接线，检查无误后开启设备电源。调节正弦波使其周期约为 2S，调信号源单元使其产生周期为 100ms 的干扰信号 （从“NC”端引出 ），调节接 线图中的两个 47K 电位器使正弦波幅值为 3V，干扰波的幅值为 0.5V。3. 分别装载并运行程序，运行前可将“ TK”加入到变量监视中，方便实验 中观察和修改。用示波器观察 R 点和 C 点，比较滤波前和滤波后的波形。 一阶惯性 : Tk=01Tk=08四点加权 :Tk=01HTk=0.8

8、4. 如果滤波效果不满意，修改参数，再运行程序，观察实验效果参数项目Tk 16 进制Ts (ms)1-aaA1A2A3A4滤波前后 正弦幅值 比滤波前后 干扰幅值 比一阶01510903/30.5/0.1惯性084010903/2.150.5/0四点015303020203/30.5/0.4加权0840303020203/30.5/0.2不适当的应用数字滤波反而会降低控制效果， 甚至造成系统不稳定。 在实际 应用中，对于参数变化缓慢的 （ 如温度） 可用惯性滤波， 对于参数变化快的信号 可用加权平均滤波。实验二 开环系统的数字程序控制（一）实验目的 掌握脉宽调制 （PWM） 的方法。（二）实验

9、内容 用程序实现脉宽调制，并对直流电机进行调速控制。（三）实验过程与结果1主程序及 PWM 子程序见 ACC2-1-1.ASM，打开、编译、链接。2按图 2.2-2 接线，检查无误后开启设备的电源。3装载程序，将全局变量 TK （PWM 周期） 和 PWM_T （ 占空比 ）加入监视，以便实验过程中 修改。4运行程序，观察电机运行情况。5终止程序运行，加大脉冲宽度，即将占空比PWM_T 变大，重复第 3 步，再观察电机的运行情况，此时电机转速应加快。电机每转动一圈，“HR”端（霍尔元件的输出端 ）就会输出一个脉冲，用虚拟仪器中示波器的一路表笔测“HR”端的脉冲信号可算出电机此时的转速。6注意：

10、在程序调试过程中，有可能随时停止程序运行，此时DOUT0 的状态应保持上次的状态。当 DOUT0 为 1 时，直流电机将停止转动；当 DOUT0 为 0 时，直流电机将全速转 动，如果长时间直流电机处于全速转动， 可能会导致电机单元出现故障， 所以在停止程序运 行时，最好将连接 DOUT0 的排线拔掉或按系统复位键。Tk=0C8H;PWM_T=14HTk=0C8H;PWM_T=20H;Tk=0C8H;PWM_T=30H;（四）实验思考题本实验中是通过改变脉冲的占空比，周期 T 不变的方法来改变电机转速的， 还有什么办法能改变电机的转速，应该怎么实现？答: 可以保持高平电压时间不变， 改变周期

11、T，这样输出的平均电压值也会改 变，或者同时改变占空比和周期 T，同样能改变电机的转速。实验三 数字 PID 闭环控制一、 积分分离法 PID 控制（一）实验目的1了解 PID参数对系统性能的影响。2学习凑试法整定 PID 参数。3掌握积分分离法 PID 控制规律 （二）实验过程与结果1打开程序 ACC3-2-1.ASM，编译、链接。2按照实验线路图 3.22 接线，检查无误后开启设备电源。控制计算机图 3.2 23调节信号源中的电位器及拨动开关，使信号源输出幅值为2V，周期 6S 的方波。4装载程序，将全局变量 TK （采样周期 ）、EI （积分分离值 ）、KP （比例系数 ）、TI （积分

12、系数 ）和 TD （微分系数 ） 加入变量监视，以便实验过程中观察和修改。 5运行程序，将积分分离值设为最大值7FH （相当于没有引入积分分离 ），用示波器分别观测输入端 R 和输出端 C。用积分分离法整定 PID简易工程法整定 PID 参数（一）实验目的1学习并掌握扩充临界比例度法整定PID参数。2 学习并掌握扩充响应曲线法整定 PID 参数。 （二）实验过程与结果1.扩充临界比例度法 （1） 打开 ACC3-4-1.ASM，编译、链接并装载程序。3V，周期 6S 的方波。（2） 按照实验线路图 3.42 接线，调节信号源使其输出幅值为 控制计算机i386EX CPU模数转换单元STR信号源/STSTSOUT+5V/OEEOCCLOCKD0IN7 D7DIN0OUT1/IOY0IRQ7K2010K1MHZ24MHZP1.0TMROUT1CS0#INT3(主8259IRQ7)TMRCLK1 WR#M/IO#A0CLK2/IOY1/IOW数模转换单元/CS/WRA0.D0D7 OUT1XD0XD7图 3.4 2（3） 装载程序，将全局变量 TK （采样周期 ）、 EI （积分分离值 ）、 KP （比例系数 ）、 TI （积分系数 ）