计算机控制实验一AD与DA转换

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实验一A/D与D/A转换

实验项目名称：A/D与D/A转换

实验项目性质：普通

所属课程名称：计算机控制技术

实验计划学时：2学时

一、实验目的

1．通过实验了解实验系统的结构与使用方法；

2．通过实验了解模拟量通道中模数转换与数模转换的实现方法。

二、实验内容和要求

1．了解A/D与D/A芯片转换性能，输入一定值的电压，测取模数转换的特性，并分析之；2．在上位机输入一十进制代码，完成通道的数模转换实验。

三、实验主要仪器设备和材料

1．THTJ-1型计算机控制技术实验箱

2．THVLW-1型USB数据采集卡一块(含37芯通信线、USB电缆线各1根)

3．PC机1台(含上位机软件“THTJ-1”)

四、实验方法、步骤及结果测试

1、打开实验箱电源。并按下面的电路图1设计一阶跃信号输出电路，然后将U0输出端连接到“数据采集接口单元”的“AD1”通道，同时将采集卡接口单元的“DA1”输出端连接到接口单元的“AD2”输入端：

图1

2、启动计算机，在桌面双击图标“THTJ-1”软件，在打开的软件界面上点击“开始采集”按钮；

3. 点击软件“系统”菜单下的“AD/DA实验”，在AD/DA实验界面上点击“开始/停止”

按钮，观测采集卡上AD转换器的转换结果，在输入电压为-10V~+10V,对应的数字量为

0~16384（A/D转换是14位的），如输入1V时应为00，0011，0101，0000（850）(其中后几位将处于实时刷新状态)。调节阶跃信号的大小，然后继续观AD转换器的转换结果，并与理论值(详见本实验五说明)进行比较；

4. DA转换时的数据转换关系为：-5～+5V对应为0～4095(D/A转换为12位)，其数据格式(双极性电压输出时)为：根据DA转换器的转换规律，在DA部分的编辑框中输入一个10进制数据，然后虚拟示波器上观测DA转换值的大小；

5 实验结束后，关闭脚本编辑器窗口，退出实验软件。

五、实验报告要求

1．数据采集卡

本实验台采用了THVLW-1型USB数据采集卡。它是一种基于USB总线的数据采集卡，卡上装有14Bit分辨率的A/D转换器（AD7899）和12Bit分辨率的D/A转换器(DAC7625) ，其转换器的输入量程均为±10V、输出量程均为±5V。该采集卡为用户提供4路模拟量输入通道和2路模拟量输出通道。其主要特点有：

1) 支持USB1.1协议，真正实现即插即用

2) 400KHz14位A/D转换器，通过率为350K，12位D/A转换器，建立时间10μs

3) 4通道模拟量输入和2通道模拟量输出

4) 8k深度的FIFO保证数据的完整性

5) 8路开关量输入，8路开关量输出

2．编程实现测试信号的产生

利用上位机的“脚本编程器”可编程实现各种典型信号的产生，如正弦信号，方波信号，斜坡信号，抛物线信号等。其函数表达式分别为：

1) 正弦信号

)s i n (ϕω

+=t A y ，ω

π

2=T

经编程得到如下图。

2) 方波 ⎩⎨

⎧<≤<≤=T

t T T t A

y 110

0 经编程得到如下图。

3) 斜坡信号

⎩⎨⎧<≤<≤=T

t T T t at y 110

0 ，a 为常量

4) 抛物线信号 ⎪⎩⎪⎨⎧<≤<≤=T

t T T t at y 1120

02

1，a 为常量

编程得到如下图。

六、思考题

1、当模拟输入电压在+10V~-10V 范围时，计算A/D 转换器最低有效位代表的电压值；量化误差是多少?

答： q=20v ÷14

2=1.22*3

10-v 所以最低有效位代表电压值为1.22mv ；

量化误差最低有效位代表值q=-10v 。

2、观察叠加了尖脉冲干扰的正弦信号和经过高通滤波后的信号，计算高通滤波器的低频截止频率

答：在高通滤波器中，当输入为高频信号时，电容的容抗比电阻的阻值低，输入信号的大部分电压都降在电阻上，这样输入信号的大部分电压就输出了，也就是高频信号被取出。随着输入信号频率的降低，电容的容抗逐渐增大，输入信号大部分电压降在电容上，电阻上电压减小，也就是低频信号输出减小，相当于低频信号没有顺利通过电路，被滤波了。 所以要求出高通滤波器的低频截止频率，可以通过直接观察叠加了尖脉冲干扰的正弦信号和经过高通滤波后的信号的波形图；或者通过仿真电路来得出相应的截止频率。

3、画出AD7899与单片机之间的连接？