计算机控制原理实验指导
计算机组成原理实验指导书
计算机组成原理实验指导书适用TD-CMA实验设备实验一基本运算器实验一、实验原理运算器内部含有三个独立运算部件，分别为算术、逻辑和移位运算部件，要处理的数据存于暂存器A和暂存器B，三个部件同时接受来自A和B的数据（有些处理器体系结构把移位运算器放于算术和逻辑运算部件之前，如ARM），各部件对操作数进行何种运算由控制信号S3 0CN来决定，任何时候，多路选择开关只选择三部件中一个部件的结果作为ALU的输出。
如果是影响进位的运算，还将置进位标志FC，在运算结果输出前，置ALU零标志。
ALU中所有模块集成在一片CPLD中。
逻辑运算部件由逻辑门构成，较为简单，而后面又有专门的算术运算部件设计实验，在此对这两个部件不再赘述。
移位运算采用的是桶形移位器，一般采用交叉开关矩阵来实现，交叉开关的原理如图1-1-2所示。
图中显示的是一个4X4的矩阵（系统中是一个8X8的矩阵）。
每一个输入都通过开关与一个输出相连，把沿对角线的开关导通，就可实现移位功能，即：(1) 对于逻辑左移或逻辑右移功能，将一条对角线的开关导通，这将所有的输入位与所使用的输出分别相连,而没有同任何输入相连的则输出连接0。
(2) 对于循环右移功能，右移对角线同互补的左移对角线一起激活。
例如，在4位矩阵中使用‘右1’和‘左3’对角线来实现右循环1位。
(3) 对于未连接的输出位，移位时使用符号扩展或是0填充，具体由相应的指令控制。
使用另外的逻辑进行移位总量译码和符号判别。
原理如图1-1-1所示图1-1-1 运算器原理图运算器内部含有三个独立运算部件，分别为算术、逻辑和移位运算部件，要处理的数据存于暂存器A和暂存器B，三个部件同时接受来自A和B的数据（有些处理器体系结构把移位运算器放于算术和逻辑运算部件之前，如ARM），各部件对操作数进行何种运算由控制信号S3 0决定，任何时候，多路选择开关只选择三部件中一个部件的结果作为ALU的输出。
如果是算术运算，还将置进位标志FC，在运算结果输出前，置ALU零标志。
现代控制理论基础实验指导书200
现代控制理论基础实验指导书实验一：控制系统模型转换一、实验目的1．掌握控制系统模型转换，并使用计算机仿真软件验证。
2．学习并会简单应用MATLAB软件。
二、实验器材[1] 微型计算机[2] MATLAB软件三、实验要求与任务1．设系统的零极点增益模型为，求系统的传递函数及状态空间模型。
解：在MATLAB软件中，新建m文件，输入以下程序后保存并运行。
%Example 1%k=6;z=[-3];p=[-1,-2,-5];[num,den]=zp2tf(z,p,k)[a,b,c,d]=zp2ss(z,p,k)其中：zp2tf函数——变零极点表示为传递函数表示zp2ss函数——变零极点表示为状态空间表示记录实验结果，并给出系统的传递函数及状态空间模型。
2．给定离散系统状态空间方程求其传递函数模型和零极点模型，并判断其稳定性。
解：在MATLAB软件中，新建m文件，输入以下程序后保存并运行。
%Example 2%a=[ 0 0 ; 0 0 0; ;0 0 0];b=[1;0;1;0];c=[0,0,0,1];d=[0];[num,den]=ss2tf(a,b,c,d)[z,p,k]=ss2zp(a,b,c,d)pzmap(p,z)title('Pole-zero Map')其中：ss2tf函数——变状态空间表示为传递函数表示ss2zp函数——变状态空间表示为零极点表示pzmap ——零极点图记录实验结果，并给出系统的传递函数模型和零极点模型；绘出图形，并判断系统稳定性。
3．已知系统的传递函数为，求系统的零极点增益模型及状态空间模型。
tf2zp函数——变系统传递函数形式为零极点增益形式tf2ss函数——变系统传递函数形式为状态空间表示形式编写程序，记录实验结果，并给出系统的状态空间模型和零极点模型。
4．已知系统状态空间表达式为ss2tf函数——变状态空间表示为传递函数表示ss2zp函数——变状态空间表示为零极点表示编写程序，记录实验结果，并给出系统传递函数模型和零极点模型。
《计算机组成原理》学生实验报告
《计算机组成原理》学生实验报告（2011~2012学年第二学期）专业：信息管理与信息系统班级： A0922学号：10914030230姓名：李斌目录实验准备------------------------------------------------------------------------3 实验一运算器实验-----------------------------------------------------------7 实验二数据通路实验-------------------------------------------------------13 实验三微控制器实验--------------------------------------------------------18 实验四基本模型机的设计与实现------------------------------------------22实验准备一、DVCC实验机系统硬件设备1、运算器模块运算器由两片74LS181构成8位字长的ALU。
它是运算器的核心。
可以实现两个8位的二进制数进行多种算术或逻辑运算，具体由74181的功能控制条件M、CN、S3、S2、S1、S0来决定，见下表。
两个参与运算的数分别来自于暂存器U29和U30（采用8位锁存器），运算结果直接输出到输出缓冲器U33（采用74LS245，由ALUB信号控制，ALUB=0，表示U33开通，ALUB=1，表示U33不通，其输出呈高阻），由输出缓冲器发送到系统的数据总线上，以便进行移位操作或参加下一次运算。
进位输入信号来自于两个方面：其一对运算器74LS181的进位输出/CN+4进位倒相所得CN4；其二由移位寄存器74LS299的选择参数S0、S1、AQ0、AQ7决定所得。
触发器的输出QCY就是ALU结果的进位标志位。
QCY为“0”，表示ALU结果没有进位，相应的指示灯CY灭；QCY为“1”，表示ALU结果有进位，相应的指示灯CY点亮。
计算机组成原理实验报告微程序控制器实验
实验三微程序控制器实验一. 实验目的与要求：实验目的：1.理解时序产生器的原理，了解时钟和时序信号的波形；2.掌握微程序控制器的功能，组成知识；3.掌握微指令格式和各字段功能；4.掌握微程序的编制，写入，观察微程序的运行，学习基本指令的执行流程。
实验要求：1.实验前，要求做好实验预习，并复习已经学过的控制信号的作用；2.按练习一要求完成测量波形的操作，画出TS1,TS2,TS3,TS4的波形，并测出所用的脉冲Ф周期。
按练习二的要求输入微指令的二进制代码表，并单步运行五条机器指令。
二. 实验方案：按实验图在实验仪上接好线后，仔细检查无误后可接通电源。
1.练习一：用联机软件的逻辑示波器观测时序信号，测量Ф，TS1,TS2,TS3,TS4信号的方法如下：(1) TATE UNIT 中STOP开关置为“RUN”状态（向上拨），STEP开关置为“EXEC”状态（向上拨）。
(2) 将SWITCH UNIT 中右下角CLR开关置为“1”(向上拨）。
(3) 按动“START”按钮，即可产生连续脉冲。
（4）调试”菜单下的“显示逻辑示波器窗口，即可出现测量波形的画面。
（5）探头一端接实验仪左上角的CH1，另一端接STATE UNIT中的Ф插座，即可测出时钟Ф的波形。
（6）探头一端接实验仪左上角的CH2，另一端接STATE UNIT中的TS1插座，即可测出TS1的波形；（7）探头一端接实验仪左上角的CH1，另一端接STATE UNIT中的TS2插座，即可测出TS2的波形。
（8）将红色探头一端接实验仪左上角的CH1，另一端接STATE UNIT中的TS3插座，即可测出TS3的波形。
（9）将红色探头一端接实验仪左上角的CH1，另一端接STATE UNIT中的TS4插座，即可测出TS4的波形。
2.观察微程序控制器的工作原理：①关掉实验仪电源，拔掉前面测时序信号的接线；②编程写入E2PROM 2816A.将编程开关（MJ20）置为PROM（编程）状态；B.将实验板上STATE UNIT 中的STEP置为STEP状态，STOP置为RUN状态，SWITCH UNIT中CLR开关置为1状态；C.在右上角的SWITCH UNIT中UA5-UA0开关上置表3.2中某个要写的微地址；D.在MK24-MK1开关上置表3.2中要写的微地址后面的24位微代码，24位开关对应24位显示灯，开关置为1时灯亮，为0时灯灭；E.启动时序电路，即将微代码写入到E2PROM 2816的相应地址对应的单元中；F.重复C-E步骤，将表3.2的每一行写入E2PROM 2816。
THKKL-6型 《计算机控制技术》实验指导书
目录第一部分使用说明书 (1)第一章系统概述 (1)第二章硬件的组成及使用 (2)第二部分实验指导书 ......................................................................................... 错误!未定义书签。
第二章计算机控制技术基础实验 (5)实验一A/D与D/A转换 (5)实验二数字滤波器 (7)实验三离散化方法研究 (9)实验四数字PID调节器算法的研究 (13)实验五串级控制算法的研究 (17)实验六解耦控制算法的研究 (20)实验七最少拍控制算法研究 (24)实验八具有纯滞后系统的大林控制 (27)实验九线性离散系统的全状态反馈控制 (30)实验十模糊控制系统 (33)实验十一具有单神经元控制器的控制系统 (36)实验十二二次型状态调节器 (40)实验十三单闭环直流调速系统 (43)实验十四步进电机转速控制系统 (46)实验十五单闭环温度恒值控制系统 (48)附录上位机软件使用流程 (50)第一部分使用说明书第一章系统概述“THKKL-6”型控制理论及计算机控制技术实验箱是我公司结合教学和实践的需要而进行精心设计的实验系统。
适用于高校的控制原理、计算机控制技术等课程的实验教学。
该实验箱具有实验功能全、资源丰富、使用灵活、接线可靠、操作快捷、维护简单等优点。
实验箱的硬件部分主要由直流稳压电源、低频信号发生器、阶跃信号发生器、交/直流数字电压表、电阻测量单元、示波器接口、CPU（51单片机）模块、单片机接口、步进电机单元、直流电机单元、温度控制单元、通用单元电路、电位器组等单元组成。
数据采集部分采用USB2.0接口，它可直接插在IBM-PC/AT 或与之兼容的计算机USB通讯口上，有4路单端A/D模拟量输入，转换精度为12位；2路D/A模拟量输出，转换精度为12位；上位机软件则集中了虚拟示波器、信号发生器、Bode图等多种功能于一体。
《计算机控制系统实验》指导书新编xu[1]1
![《计算机控制系统实验》指导书新编xu[1]1](https://img.taocdn.com/s3/m/ba0d0676dc36a32d7375a417866fb84ae55cc35b.png)
目录目录 (1)实验一数据输入输出通道 (2)实验二信号采样与保持 (5)实验三数字PID控制 (7)实验四直流电机闭环调速控制 (9)实验五温度闭环数字控制 (11)实验六最少拍控制器的设计与实现 (13)附录 (15)实验一数据输入输出通道实验目的：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。
实验设备：PC机一台，TD-ACC+实验系统一套，i386EX系统板一块实验内容：1.编写实验程序，将－5V~+5V的电压作为ADC0809的模拟量输入，将转换所得的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。
实验原理：1.A/D转换实验ADC0809芯片主要包括多路模拟开关和A/D转换器两部分，其主要特点是：单电源供电、工作时钟CLOCK最高可达到1200KHz、8位分辨率，8个单端模拟输入端，TTL电平兼容等，可以很方便地和微处理器接口。
ADC0809 芯片，其输出八位数据线以及CLOCK 线已连到控制计算机的数据线及系统应用时钟1MCLK (1MHz)上。
其它控制线根据实验要求可另外连接(A、B、C、STR、/OE、EOC、IN0～IN7)。
实验线路图1-1为：图1-1 A/D转换实验接线图上图中，AD0809 的启动信号"STR"是由控制计算机定时输出方波来实现的。
"OUT1" 表示386EX 内部1＃定时器的输出端，定时器输出的方波周期＝定时器时间常数。
ADC0809 芯片输入选通地址码A、B、C 为"1"状态，选通输入通道IN7；通过单次阶跃单元的电位器可以给A/D 转换器输入－5V ~ +5V 的模拟电压；系统定时器定时1ms 输出方波信号启动A/D 转换器，并将A/D 转换完后的数据量读入到控制计算机中，最后保存到变量中。
过控实验指导书(USB-4711A)
实验一过程控制系统简介及过程控制演示一、组合式过程控制系统介绍结合过程计算机控制系统理论的学习，我们研制了一套组合式过程控制系统，这套系统可以通过灵活、方便的管路组合，实现过程控制中的五种典型控制方式—单回路控制，串级控制、前馈控制、均匀控制和比值控制。
二、主要仪器与设备1、计算机2、接口板卡USB-4711AUSB-4711A系列板卡是即插即用数据采集模块，它通过USB端口与计算机相连，为数据测量与系统控制提供了便利。
USB-4711A通过USB端口获得所需电源，在该板卡上包含了所有的数据采集功能，如：16路AI，2路AO，8路DI，8路DO，1路32位计数器，其中A/D数据采集为12位。
USB-4711A 板卡如图1-1所示。
图1-2为USB-4711A 上五个10针I/O 接口的针脚定义。
图1-1 USB-4711A板卡DO0DO1DO2DO3DGNDDO4DO5DO6DO7DGNDDI0DI1DI2DI3DGNDAI0GATE DGND EXTTRG DGND EVTINPOut AGND AO1AGNDDI4DI5DI6DI7 DGNDAI1AI2AI3AGNDAI4AI5AI6AI7AGNDAI8AI9AI10AI11AGNDAI12AI13AI14AI15AGNDAO0USBLED8-TTL DO Port8-TTL DI Port16-SE/8-Diff AIExternal Control2-AO Port图1-2I/O 接口针脚定义3、水箱：水箱如图1-3所示，技术参数见表1-1。
表1-1 水箱参数工作温度最大：+65CO外部尺寸宽度深度高度240 mm 190 mm 385 mm材质塑料图1-3 水箱4、流量传感器流量传感器如图1-4所示，主要技术参数见表1-2。
表1-2 流量传感器技术参数工作电压 5 to 12 V DC工作电流 6 to 33 mA输出信号方波信号，5…12 V频率范围13 to 1200 HZ测量范围0.5 to 15.0 l/min工作压力80°C max。
自动控制原理实验指导书(11.09版)
河南机电高等专科学校《自动控制原理》实验指导书专业：电气自动化技术、计算机控制技术生产过程自动化技术等吴君晓编2008年9月目录实验一 (2)实验二 (4)实验三 (6)实验四 (8)实验五 (10)实验六 (12)实验七 (14)实验八 (15)实验九 (17)实验一建立MATLAB环境下控制系统数学模型一. 实验目的1.熟悉MATLAB实验环境，掌握MATLAB命令窗口的基本操作。
2.掌握MATLAB建立控制系统数学模型的命令及模型相互转换的方法。
3.掌握使用MATLAB命令化简模型基本连接的方法。
二、实验设备和仪器1．计算机2. MATLAB软件三、实验原理控制系统常用的数学模型有四种：传递函数模型（tf对象）、零极点增益模型（zpk对象）、结构框图模型和状态空间模型（ss对象）。
经典控制理论中数学模型一般使用前三种模型，状态空间模型属于现代控制理论范畴。
1.传递函数模型（也称为多项式模型）连续系统的传递函数模型为：在MATLAB中用分子、分母多项式系数按s的降幂次序构成两个向量：num = [ b0 , b1 ,…, bm ] ，den = [ a0 , a1 ,…, an]。
用函数tf ( )来建立控制系统的传递函数模型，其命令调用格式为：G = tf ( num , den )注意：对于已知的多项式模型传递函数，其分子、分母多项式系数两个向量可分别用G.num{1}与G.den{1}命令求出。
2.零极点增益模型零极点模型是是分别对原传递函数的分子、分母进行因式分解，以获得系统的零点和极点的表示形式。
式中，K为系统增益，z1，z2，…，z m为系统零点，p1，p2，…，p n为系统极点。
在MATLAB 中，用向量z，p，k构成矢量组[ z, p, k ]表示系统。
即z = [ z1, z2 ,…,z m ]，p = [ p1, p2,…, p n ]，k = [ k ],用函数命令zpk ( )来建立系统的零极点增益模型，其函数调用格式为：G = zpk ( z, p, k )3.控制系统模型间的相互转换零极点模型转换为多项式模型: G＝zpk(G)多项式模型转化为零极点模型: G＝tf(G)4.系统反馈连接之后的等效传递函数两个环节反馈连接后，其等效传递函数可用feedback ( )函数求得。
计算机组成原理实验补充实验指导-实验1、2
实验一、实验箱介绍与DEBUG简单使用一、实验目的1）了解实验箱的构成2）掌握模型机的结构框图3）学会DEBUG的简单使用二、实验内容1.实验箱介绍图1-1 计算机组成原理实验箱图1-1给出了实验箱的结构图，构成部分均在实验箱的印刷电路板上标注，如：ALU Uint（算逻单元）、Input Device Unit（输入单元）、Switch Unit（控制开关单元）、Bus Unit（总线单元）……,同学们要结合计算机的组成原理，确定运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备等在实验箱中的位置。
2.模型机的框图图1-2 模型机框图图1-2给出了计算机模型机的框图，同学们在做实验时，要体会实验中数据的流向，以便对整机有一个完整的认识。
3.DEBUG的简单使用DEBUG须在DOS环境下运行。
具体操作可以在Windows操作系统的“开始”菜单的“运行”对话框中输入“CMD”（命令command）如图1-3所示。
图1-3 Windows的运行窗口Windows的“DOS”模式，如图1-4所示。
图1-4 Windows下的“DOS”模式输入命令DEBUG(调试)，见图1-5.图1-5 DEBUG调试窗口DEBUG命令是在“-”下，由键盘键入的。
每条命令以单字母命令符开头，然后是命令的操作参数，操作参数与命令符之间用空格隔开，操作参数与操作参数之间用空格或逗号隔开，命令的结束符是回车键。
命令及参数的输入可以是大小写的结合。
Ctrl+Break键可中止命令的执行。
Ctrl+Num Lock键可暂停屏幕卷动，按任一键继续。
所用数均为十六进制数，不用加H。
有关DEBUG中的D(显示)、R(寄存器)、U(反汇编)、G(执行)和Q(退出)等命令已在前面讲过了。
下面介绍本实验用到的DEBUG的命令：（1）A-汇编，用于输入汇编语言源程序（2）g-运行，运行用A命令编写的汇编语言程序（3）e-编辑，用于修改计算机内存中存储单位的数据（4）d-显示，用于显示计算机内存中存储单位的数据（5）q-退出，用于退出DEBUG的状态，到DOS提示符下。
机电系统计算机控制技术_实验指导书2017
机电系统计算机控制课程实验指导书电子科技大学机械电子工程学院目录实验一、采样控制实验 (3)实验二二阶PID控制 (10)实验三最少拍控制系统 (17)1.自控/计控原理实验机介绍信号源模块如图1所示，斜坡、阶跃、正弦和矩形波由插孔OUT1输出，非线性、微分脉冲和正弦波由插孔OUT2输出，该模块可同时发生两种不同类型信号，信号源参数（如幅度、频率、宽度、斜率、扰动等）在电脑上模拟示波器软件界面上由用户设置（每个实验范例都有其默认值），如图6中红框所示。
图1 信号源模块图2 基准电源模块和数据采集模块图2中是实验箱的基准电源模块和数据采集模块。
数据采集模块为虚拟示波器采集信号，虚拟示波器有四个信号输入通道，可将需要观察的波形接入任意一个输入口，就可通过软件观察到波形。
需要特别注意的地方是：虚拟示波器会限幅，只能显示+5V～-5V之间的波形，超出该范围的信号则对应输出为+5V或-5V。
图3 频率特性测试模块图4 控制器模块图5 运算放大器模块图3中式频率特性测试模块，插孔ADIN为测试信号输入，将系统的输出信号接入该插孔。
图4中是控制器模块，插孔AOUT1和AOUT2为信号输出孔，输出的是采样控制或PID控制信号。
图5是运算放大器模块，该模块有多个电阻可选。
插孔H1、H2和IN为运放的输入端。
插孔IN直接接入运放反相输入端，未接任何电阻；插孔H2通过固定电阻后接入运放反相输入端；插孔H1有多个电阻可选，白色的连线相当于电路线，两个连在一起的黑色排针是断开的；确定使用哪一个阻值的电阻后，用短解套连接该电阻左边的排针即可。
通过短解套可选用不同阻值的电阻，不同电容值的电容，就可控制增益和时间常数。
双击桌面图标打开软件，出现实验机实验项目选择界面如图6所示，点击蓝色框中串口右边的下拉按钮，如右图所示，若出现其他串口，则选择其中的任一串口（如果没有其他串口，则不用修改），则会出现通讯成功的界面，如图7所示。
图6实验机实验项目选择界面图7通讯成功界面②打开系统颜色设置按钮，如图6中红色框中的按钮，将坐标轴、背景色、测量文字和测量线改成下图中的颜色，如图8所示，然后点击确定键。
自动控制原理实验指导书
实验一典型环节及其阶跃响应一、实验目的1. 掌握控制模拟实验的基本原理和一般方法。
2. 掌握控制系统时域性能指标的测量方法。
二、实验仪器1．EL-AT-II型自动控制系统实验箱一台2．PC计算机一台三、实验原理1．模拟实验的基本原理：控制系统模拟实验采用复合网络法来模拟各种典型环节，即利用运算放大器不同的输入网络和反馈网络模拟各种典型环节，然后按照给定系统的结构图将这些模拟环节连接起来，便得到了相应的模拟系统。
再将输入信号加到模拟系统的输入端，并利用计算机等测量仪器，测量系统的输出，便可得到系统的动态响应曲线及性能指标。
若改变系统的参数，还可进一步分析研究参数对系统性能的影响。
2．时域性能指标的测量方法：超调量Ó%：1)启动计算机，在桌面双击图标 [自动控制实验系统] 运行软件。
2)测试计算机与实验箱的通信是否正常,通信正常继续。
如通信不正常查找原因使通信正常后才可以继续进行实验。
3)连接被测量典型环节的模拟电路。
电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入。
检查无误后接通电源。
4)在实验课题下拉菜单中选择实验一[典型环节及其阶跃响应] 。
5)鼠标单击实验课题弹出实验课题参数窗口。
在参数设置窗口中设置相应的实验参数后鼠标单击确认等待屏幕的显示区显示实验结果。
6)利用软件上的游标测量响应曲线上的最大值和稳态值，带入下式算出超调量：YMAX - Y∞Ó%=——————×100% Y∞TP 与TS：利用软件的游标测量水平方向上从零到达最大值与从零到达95%稳态值所需的时间值，便可得到TP 与TS。
四、实验内容构成下述典型一阶系统的模拟电路，并测量其阶跃响应：1.比例环节的模拟电路及其传递函数如图1-1。
1 G（S）= -R2/R12.惯性环节的模拟电路及其传递函数如图1-2。
G（S）= - K/TS+1K=R2/R1，T=R2C3.积分环节的模拟电路及传递函数如图1-3。
《计算机组成原理》实验指导书
第二章分部实验为掌握计算机的基本组成和工作原理，并为课程设计做准备，本章安排了四个分部实验，这些实验均在COP2000计算机组成原理实验仪上进行。
§2.1 分部实验1本实验包括寄存器的验证实验及运算器的验证、设计实验。
2.1.1 寄存器实验寄存器是一种重要的数字电路部件, 常用来暂时存放数据、指令等。
一个触发器可以存储一位二进制代码，存放N位二进制代码，用N个触发器即可。
因为我们的模型机是8位的，因此在本模型机中大部分寄存器是8位的，标志位寄存器(Cy, Z)是二位的。
在COP2000实验仪中，寄存器由74HC574构成，它可以存放8位二进制代码，其中的一位二进制代码是由一个D触发器来存储的。
首先，我们先介绍一下74HC574的工作原理。
图2-1是74HC574的原理图。
图2-1 74HC574原理图我们可以看到，在CLK的上升沿，输入端的数据被打入到8个触发器中。
当OC = 1 时，触发器的输出被关闭，当OC=0时，触发器输出数据。
表2-1列出了74HC574的使用方法。
表2-1 74HC574使用方法图2-2为74HC574的工作波形图。
图2-2 74HC574工作波形图一、实验一：A，W寄存器实验1、实验器材COP2000计算机组成原理实验仪、万用表。
2、实验目的（1）了解并掌握74HC574的工作原理及使用方法。
（2）掌握寄存器A，W的工作原理。
3、实验要求分别验证A，W寄存器的功能。
4、实验原理A，W寄存器是作用于ALU输入端的两个寄存器，两个参与运算的数分别来自A或W。
图2-3、图2-4分别为寄存器A，W的原理图。
图2-3 寄存器A原理图图2-4 寄存器W原理图A，W寄存器的写工作波形如图2-5所示。
图2-5 寄存器A，W写工作波形图其中，AEN、WEN分别为A选通和B选通。
5、实验步骤与内容（1）按照表2-2连线表2-2 A，W寄存器实验连线表（2）将数据55H写入A寄存器首先将二进制开关K23-K16用于数据总线DBUS[7：0]的数据输入，置数据55H。
计算机组成原理实验指导书
实验一8位算术逻辑运算实验一、实验目的1、掌握算术逻辑运算器单元ALU（74LS181）的工作原理。
2、掌握简单运算器的数据传送通路组成原理.3、验证算术逻辑运算功能发生器74LSl8l的组合功能。
4、按给定数据，完成实验指导书中的算术／逻辑运算。
二、实验内容1、实验原理实验中所用的运算器数据通路如图1.1所示。
其中运算器由两片74LS181以并／串形成8位字长的ALU构成。
运算器的输出经过一个三态门74LS245 （U33)到ALUO1插座,实验时用8芯排线和内部数据总线BUSD0～D7插座BUSl～6中的任一个相连，内部数据总线通过LZDO～LZD7显示灯显示；运算器的两个数据输入端分别由二个锁存器74LS273（U29、U30）锁存，两个锁存器的输入并联后连至插座ALUBUS，实验时通过8芯排线连至外部数据总线EXD0~D7插座EXJl～EXJ3中的任一个；参与运算的数据来自于8位数据开并KD0～KD7，并经过一三态门74LS245（U51)直接连至外部数据总线EXD0～EXD7，通过数据开关输入的数据由LD0～LD7显示。
图1。
1中算术逻辑运算功能发生器74LS18l（U3l、U32)的功能控制信号S3、S2、Sl、S0、CN、M并行相连后连至SJ2插座，实验时通过6芯排线连至6位功能开关插座UJ2,以手动方式用二进制开关S3、S2、S1、S0、CN、M来模拟74LSl8l （U31、U32）的功能控制信号S3、S2、S1、S0、CN、M；其它电平控制信号LDDRl、LDDR2、ALUB’、SWB’以手动方式用二进制开关LDDRl、LDDR2、ALUB、SWB 来模拟，这几个信号有自动和手动两种方式产生,通过跳线器切换，其中ALUB'、SWB’为低电平有效，LDDRl、LDDR2为高电平有效。
另有信号T4为脉冲信号，在手动方式下进行实验时，只需将跳线器J23上T4与手动脉冲发生开关的输出端SD相连，按动手动脉冲开关，即可获得实验所需的单脉冲.2、实验接线本实验用到4个主要模块： (1)低8位运算器模块 （2）数据输入并显示模块 （3）数据总线显示模块（4）功能开关模块（借用微地址输入模块）。
计算机组成原理实验指导 (1)
计算机组成原理实验指导实验一运算器部件实验一、实验目的⒈掌握简单运算器的数据传输方式。
⒉验证运算功能发生器(74LS181)及进位控制的组合功能。
二、实验要求完成不带进位及带进位算术运算实验、逻辑运算实验，了解算术逻辑运算单元的运用。
三、实验原理实验中所用的运算器数据通路如图7-1-1所示。
其中运算器由两片74LS181以并/串形式构成8位字长的ALU。
运算器的输出经过一个三态门(74LS245)以8芯扁平线方式和数据总线相连，运算器的2个数据输入端分别由二个锁存器(74LS273)锁存，锁存器的输入亦以8芯扁平线方式与数据总线相连，数据开关(INPUT DEVICE)用来给出参与运算的数据，经一三态门(74LS245)以8芯扁平线方式和数据总线相连，数据显示灯(BUS UNIT)已和数据总线相连，用来显示数据总线内容。
图7-1-1运算器电原理图图7-1-1中T2、T4为时序电路产生的节拍脉冲信号，通过连接时序启停单元时钟信号“”来获得，剩余均为电平控制信号。
进行实验时，首先按动位于本实验装置右中侧的复位按钮使系统进入初始待令状态，在LED显示器闪动位出现“P.”的状态下，按【增址】命令键使LED显示器自左向右第4位切换到提示符“L”，表示本装置已进入手动单元实验状态，在该状态下按动【单步】命令键，即可获得实验所需的单脉冲信号，而LDDR1、LDDR2、ALU-B、SW-B、S3、S2、S1、S0、CN、M各电平控制信号用位于LED显示器上方的26位二进制开关来模拟，均为高电平有效。
四、实验连线图7-1-2实验连线示意图按图7-1-2所示，连接实验电路：①总线接口连接：用8芯扁平线连接图7-1-2中所有标明“”或“”图案的总线接口。
②控制线与时钟信号“”连接：用双头实验导线连接图7-1-2中所有标明“”或“”图案的插孔（注：Dais-CMH的时钟信号已作内部连接）。
五、实验系统工作状态设定在闪动的“P.”状态下按动【增址】命令键，使LED显示器自左向右第4位显示提示符“L”，表示本装置已进入手动单元实验状态。
自动控制原理(THKKL-6型)实验指导书
目录
第一部分 使用说明书 ........................................................................................................................1 第一章 系统概述 ............................................................................................................................1 第二章 硬件的组成及使用 ............................................................................................................2
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自动控制原理（THKKL-6 型） 实验指导书
注意事项： 1． 每次连接线路前要关闭电源总开关。 2． 按照实验指导书连接好线路后，仔细检查线路是否连接正确、电源有无接反。如确认无
误后方可接通电源开始实验。
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第二部分 实验指导书
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通用单元电路具体有“通用单元 1”～“通用单元 6”、“反相器单元”和“系统能控性与能 观性分析”等单元。这些单元主要由运放、电容、电阻、电位器和一些自由布线区等组成。通 过不同的接线，可以模拟各种受控对象的数学模型，主要用于比例、积分、微分、惯性等电路 环节的构造。一般为反向端输入，其中电阻多为常用阻值 51k、100k、200k、510k；电容多在 反馈端，容值为 0.1uF、1uF、10uF。
计算机控制原理实验报告
计算机控制原理实验报告姓名：学号：班级：指导教师：完成时间：实验一 二阶系统闭环参数n ω和ξ对时域响应的影响一、实验目的1.研究二阶系统闭环参数n ω和ξ对时域响应的影响2.研究二阶系统不同阻尼比下的响应曲线及系统的稳定性。
二、实验要求1. 从help 菜单或其它方式，理解程序的每个语句和函数的含义；2.分析ξ对时域响应的影响，观察典型二阶系统阻尼系数ξ在一般工程系统中的选择范围； 三、实验内容1、如图1所示的典型二阶系统，其开环传递函数为)2s(s G(S)2n n ξωω+=，其中，无阻尼自然震荡角频率n ω=1，ξ为阻尼比，试绘制ξ分别为0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.9, 1.2, 1.5时，其单位负反馈系统的单位阶跃响应曲线（绘制在同一张图上）。
图1 典型二阶系统方框图2、程序代码 wn=1;sigma=[0,0.2,0.4,0.6,0.9,1.2,1.5];(1) num=wn*wn;t=linspace(0,20,200)';(2) for j=1:7(3)den=conv([1,0],[1,2*wn*sigma(j)]);(4) s1=tf(num,den);(5) sys=feedback(s1,1)(6); y(:,j)=step(sys,t);(7) endplot(t,y(:,1:7));(8) grid;(9)gtext('sigma=0');(10) gtext('sigma=0.2');)2s(s 2n n ξωω+R(s)C(s)gtext('sigma=0.4');gtext('sigma=0.6');gtext('sigma=0.9');gtext('sigma=1.2');gtext('sigma=1.5');3、代码函数理解分析(1)给ξ赋值。
机械设备计算机控制原理及应用教案
机械设备计算机控制原理及应用教案一、教学目标1. 了解机械设备计算机控制的基本概念、原理及应用。
2. 掌握计算机控制系统的组成、工作原理和特点。
3. 熟悉常用的计算机控制算法及其在机械设备中的应用。
4. 能够分析机械设备计算机控制系统的性能，并提出改进措施。
二、教学内容1. 机械设备计算机控制的基本概念1.1 计算机控制系统的定义1.2 计算机控制系统的分类1.3 计算机控制系统的特点2. 计算机控制系统的组成2.1 硬件系统2.2 软件系统2.3 输入输出系统3. 计算机控制算法及其应用3.1 比例-积分-微分（PID）控制算法3.2 模糊控制算法3.3 神经网络控制算法3.4 其他控制算法简介4. 计算机控制系统的性能分析4.1 稳定性分析4.2 快速性分析4.3 精确性分析三、教学方法1. 讲授法：讲解基本概念、原理、算法和性能分析。
2. 案例分析法：分析实际应用案例，加深对计算机控制原理的理解。
3. 实验法：进行计算机控制系统实验，掌握实际操作和调试技巧。
4. 讨论法：组织学生分组讨论，培养合作能力和解决问题的能力。
四、教学安排1. 课时：共计32课时，每课时45分钟。
2. 教学计划：第1-4课时：基本概念、原理及组成第5-8课时：控制算法及其应用第9-12课时：性能分析第13-16课时：案例分析及实验五、教学评价1. 平时成绩：考察学生的出勤、作业完成情况，占30%。
2. 考试成绩：考察学生对计算机控制原理的掌握，占70%。
六、教学资源1. 教材：《机械设备计算机控制原理及应用》2. 课件：教师自制的PPT课件3. 实验设备：计算机控制系统实验平台4. 网络资源：相关论文、案例及软件工具七、教学过程1. 导入：通过简单的实例介绍机械设备计算机控制的应用，激发学生的兴趣。
2. 新课导入：讲解基本概念、原理及组成，引导学生了解计算机控制系统的框架。
3. 案例分析：分析实际应用案例，让学生了解控制算法在机械设备中的应用。
天津大学计控理论与应用实验指导书DOC
第一章计算机控制实验系统构成及说明第一节计算机控制实验系统的构成ACCC-III实验装置图1-1计算机控制实验系统结构图图1-2计算机控制系统一般结构计算机控制实验系统由控制计算机（PC）, PCI-1711数据采集卡，ACCC-III实验装置，连接电缆等组成。
其中，PCI-1711数据采集卡插在PC机主板的PCI插槽上。
ACCC-III实验装置包含了功率放大器、被动对象、传感器、输入输出接口，实验过程中所有的连线操作都在ACCC-III实验装置上完成。
第二节主要组成部分的介绍1. ACCC-III实验装置简介图1-3：计算机控制实验装置数为4>(z) = z-1,采用阻尼因子法对有限拍系统进行改进，有:令8 = /弓,得到最小拍控制器为:(U(z)_ 14>*(z)—一 E(z) 一 G(z)l — 6(z) 一 K(1 一 B)(l-zT)对式(2-3)进行Z 反变换，得到最小拍控制算法:2在控制程序中编写控制算法本实验的控制程序采用NI 公司的LabVIEW 平台开发，控制程序的大部分(包 括输入输出操作、数据流逻辑控制等)已经编好，空出了控制算法部分需要同学 们自行填写。
空出的部分位于程序框图中的Mathscript 节点，Mathscript 节点的语法与MATLAB 相似。
请同学们根据Mathscript 节点上己经定义好的输入输出变量，结合公式(2-4),填写代码。
图 2-4 Mathscript 节点Mathscript 节点的左边框上为输入变量，右边框上为输出变量。
在控制程序中，Mathscript 节点位于一个while 循环内。
每经过一个采样周期，while 循环执 行一次，Mathscript 节点便会计算一次。
While 循环执行了一次，便是系统经过 了一拍。
Mathscript 节点的计算过程为：1 - 4>*(z)1 — 4>(z) 1 — az -1，心)=孚与 (2-2)(2-3)U(k) =(l-a)[E (k)-/?E (k-l)]K(1 一幻(2-4)1, 将左侧的输入变量读进来； 2, 运行Mathscript 节点内的代码； 3, 将计算结果写入右侧的输出变量。
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计算机控制系统实验指导书青海大学化工学院化工机械系自动化教研室前言数字计算机由于其具有强大的算术运算、逻辑判断、记忆等信息加工能力，使得它一诞生就被应用到控制领域。
随着计算机科学技术的发展，使60年代控制理论得到应用，而现代控制理论的发展，又为计算机控制的发展奠定了广阔的理论基础。
特别是微电子技术的发展给计算机控制提供了物质基础。
现在在工业生产等领域中，计算机控制正广泛深入地的得到应用，并取得了可喜的经济效益和社会效益。
b5E2RGbCAP为适应当前科学技术的发展，在自动控制系统专业中开设了《计算机控制系统》这门课程，作为大学生的必修课。
本套“计算机控制实验系统”就是为这门课程的教案和实验而设计的。
系统采用AD/DA卡通过USB接口与计算机连接实现信号源信号的输出和系统响应信号的采集，采集后信号通过计算机显示屏显示，省去了外接信号源和示波器测量响应信号的麻烦。
EL-AT-II型自动控制实验系统支持计算机控制理论课的所有实验，通过这套实验仪器可使学生进一步了解和掌握计算机控制理论的基本概念、控制系统的分析方法和设计方法以及控制算法的编程实现，学习和掌握系统模拟电路的构成和测试技术，提高应用计算机的能力及水平。
另外，与本套实验箱配备的还有三个实际的控制对象：温控炉、直流电机、步进电机，通过对这三个对象的控制可以提高学生对实际控制对象的感性认识。
p1EanqFDPw本书分为四章，第一章为EL-AT-II型实验箱硬件资源，主要介绍实验箱的硬件组成和系统单元电路。
第二章为系统集成操作软件，主要介绍系统软件的安装，操作以及计算机和实验箱的通讯设置。
第三章为计算机算法编程指导，主要介绍软件算法的实现方法。
第四章为实验系统部分，主要介绍各个实验的电路组成，实验原理和实验步骤。
另外，在附录部分有部分实验的说明和参考结果以及控制对象的原理电路图。
DXDiTa9E3d目录第一章硬件资源1第二章软件安装及使用4第三章实验系统部分8实验一 D/A数模转换实验8实验二 A/D模数转换实验9实验三数字PID控制10实验四组态控制14实验五炉温控制实验15附录一温度控制电路原理图19附录二实验参考结果19实验一 D/A数模转换实验19实验二 A/D模数转换实验19实验三数字PID控制20实验五炉温控制实验20附录三USB AD/DA卡调试说明21第一章硬件资源EL-AT-II型实验系统主要由计算机、AD/DA采集卡、自动控制原理实验箱、打印机<可选）组成如图1，其中计算机根据不同的实验分别起信号产生、测量、显示、系统控制和数据处理的作用，打印机主要记录各种实验数据和结果，实验箱主要构造被控模拟对象。
RTCrpUDGiT计算机AD/DA图2 EL-AT-II型实验箱面板下面主要介绍实验箱的构成：一、系统电源EL-AT-II系统采用本公司生产的高性能开关电源作为系统的工作电源，其主要技术性能指标为：1．输入电压：AC 220V2．输出电压/电流：＋12V/0.5A,-12V/0.5A,+5V/2A3．输出功率：22W4．工作环境：－5℃～＋40℃。
二、AD/DA采集卡AD/DA采集卡如图3采用EZUSB2131芯片做为主控芯片，负责数据采集和USB通信，用EPM7128作为SPI总线转换，AD为TL1570I其采样位数为12位，采样率为10KHz。
DA为MAX5159转换位数为12位，转换速率为10K。
AD/DA采集卡有两路输出<DA1、DA2）和两路输入<AD1、AD2），其输入和输出电压均为－5V～+5V。
5PCzVD7HxA图3 AD/DA采集卡另外在AD/DA卡上有一个9针R232串口插座用来连接AD/DA 卡和计算机，20针的插座用来和控制对象进行通讯。
jLBHrnAILg 三、实验箱面板图4 实验箱面板布局实验箱面板主要由以下几部分构成：1．实验模块本实验系统有八组由放大器、电阻、电容组成的实验模块。
每个模块中都有一个由UA741构成的放大器和若干个电阻、电容。
这样通过对这八个实验模块的灵活组合便可构造出各种型式和阶次的模拟环节和控制系统。
xHAQX74J0X2．二极管，电阻、电容、二极管区这些区域主要提供实验所需的二极管、电阻和电容。
3．AD/DA卡输入输出模块该区域是引出AD/DA卡的输入输出端，一共引出两路输出端和两路输入端，分别是DA1、DA2，AD1、AD2。
有一个按钮复位，按下一次对AD/DA卡进行一次复位。
20针的插座用来和控制对象连接。
LDAYtRyKfE4．电源模块电源模块有一个实验箱电源开关，有四个开关电源提供的DC 电源端子，分别是＋12V、-12V、+5V、GND，这些端子给外扩模块提供电源。
Zzz6ZB2Ltk5．变阻箱、变容箱模块变阻箱、变容箱是本实验系统的一个突出特点，只要按动数字旁边的“＋”、“－”按钮便可调节电阻电容的值，而且电阻电容值可以直接读出。
dvzfvkwMI1第二章软件安装及使用一、软件安装：软件安装(分两大部分>一、安装应用软件1．按照软件提示，一步一步完成安装图1进入安装界面图2选择安装路径图3单击Install 图4安装完毕界面2．完成应用软件的安装。
应用软件会自动出现在“开始—>程序”列表中。
二、USB驱动安装(操作系统不同安装步骤有差别>Windows 2000 操作系统下：1．通过USB硬件接口,连接实验箱与计算机，计算机将自动显示图5图5 进入安装界面图6 选择单选按钮后，单击下一步2．图6的驱动安装文件在第一步安装的应用程序文件中，所以应选择第一步安装应用程序的路径和文件名,然后单击"确定",系统将会自动查找驱动安装文件。
rqyn14ZNXI．图7 选择如图的复选按钮后，单击下一步图8选择驱动安装文件路径图9 单击下一步图10安装完成界面Windows XP 操作系统下：1．通过USB硬件接口,连接实验箱与计算机，计算机将自动显示图12．图2的驱动安装文件在第一步安装的应用程序文件中，所以应选择第一步安装应用程序的路径和文件名,然后单击"确定",系统将会自动搜索驱动安装文件。
EmxvxOtOco图11 选择如图的单选按钮后，单击下一步图12选择驱动安装文件路径图13单击“仍然继续” 图14安装完成界面应用软件和USB驱动都安装完成后,可以运行实验系统.二、软件启动与使用说明1．软件启动在Windows桌面上或“开始－程序”中双击“快捷方式到Cybernation_C.exe”快捷方式，便可启动软件如图15SixE2yXPq5 2．实验前计算机与实验箱的连接用实验箱自带的USB线将实验箱后面的USB口与计算机的USB口连接，启动“Cybernation”软件。
3．软件使用说明本套软件界面共分为三个组画面：软件说明和实验指导书画面<如图15）数据采集显示画面<如图16）图15图16下面介绍软件具体操作和功能：一：工具栏按钮：1.点击〖或按F1〗可以选择实验工程作为当前实验工程，系统在指导书窗口显示相应的实验指导书，在实验进行过程中处于禁止状态。
6ewMyirQFL2.点击〖或按F2〗切换回"指导书"窗口。
3.点击〖或按F3〗切换到"示波器"窗口。
4.点击〖或按F4〗切换到"?"窗口。
5.点击〖或按F5〗开始／放弃当前实验工程，在没有选择任何实验工程的时候为禁止状态。
6.点击〖或按F6〗弹出"关于"对话框，显示程序信息和版权信息。
二：示波器操作：1.测量在"示波器"窗口单击鼠标右键，在弹出菜单中选择"测量"打开测量游标<重复前述步骤隐藏测量游标），拖动任一游标到感兴趣的位置，图表区下方会显示当前游标的位置和与同类的另一游标之间距离的绝对值。
如果想精确定位游标只需用鼠标左键单击相应的游标位置栏并在编辑框中输入合法值回车即可。
kavU42VRUs2.快照在"示波器"窗口单击鼠标右键，在弹出菜单中选择"快照"将当前图像复制到剪贴板，以便粘贴到画图或其他图像编辑软件中编辑和保存。
y6v3ALoS893.打印目前尚不支持。
4.线型在"示波器"窗口单击鼠标右键，在弹出菜单中可点击"直线"、"折线"或"点线"来选择数据点和数据点之间的连接方式，体会各种连接方式的差异。
M2ub6vSTnP5.配色用鼠标左键双击图表区除曲线之外的元素会弹出标准颜色对话框，用户可以更改相应元素的颜色<比如将网格颜色改成与背景相同颜色）。
0YujCfmUCw6.缩放用鼠标左键单击图表区刻度区的边界刻度并在编辑框中输入和法值回车即可改变当前显示范围。
第三章实验系统部分本套实验系统一共提供了五个典型实验：D/A数模转换实验、A/D模数转换实验、数字PID实验、数字滤波器实验和炉温控制实验。
本系统算法完全开放，系统结构组合灵活，根据各高校情况的不同，可以自行修改和添加新的实验，以完成教案的要求。
eUts8ZQVRd实验一 D/A数模转换实验一、实验目的1．掌握数模转换的基本原理。
2．熟悉12位D/A转换的方法。
二、实验仪器1．EL-AT-II型计算机控制系统实验箱一台2．PC计算机一台三、实验内容通过A/D&D/A卡完成12位D/A转换的实验，在这里采用双极性模拟量输出，数字量输入范围为：0～4096，模拟量输出范围为：－5V～+5V。
转换公式如下：sQsAEJkW5TUo= Vref - 2Vref(211K11+210K10+...+20K0>/ 212Vref=5.0V GMsIasNXkA例如：数字量=000110011001则K11=1,K10=0,K9=1,K8=0,K7=1,K6=1,K5=0,K4=1,K3=0, K2=0,K1=0,K0=1TIrRGchYzg模拟量Uo= Vref - 2Vref(211K11+210K10+...+20K0>/ 212=4.0V7EqZcWLZNX四、实验步骤1．连接A/D、D/A卡的DA输出通道和AD采集通道。
A/D、D/A卡的DA1输出接A/D、D/A卡的AD1输入。
检查无误后接通电源。
lzq7IGf02E2．启动计算机，在桌面双击图标 [Computerctrl]或在计算机程序组中运行[Computerctrl]软件。
zvpgeqJ1hk3．测试计算机与实验箱的通信是否正常,通信正常继续。
如通信不正常查找原因使通信正常后才可以继续进行实验。