北京科技大学计算机控制系统实验报告

计算机控制技术课程

实验报告书

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指导老师：***

完成日期：2017年4月5日星期三

实验一输入与输出通道

1、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。2、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。

3、实验设备

PC 机一台、TD-ACC+实验系统一套、i386EX 系统板一块

4、实验原理与步骤

4.1 A/D 转换实验原理

根据实验内容的第一项要求，可以设计出如图1.1 所示的实验线路图。

单次阶跃模数转换单元控制计算机

图1.1 A/D 转换实验线路图

图1.1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等于定时器时常。

主程序流程如图1.2所示。

图1.2 主程序流程图

4.2A/D转换实验步骤

1)按图1.1接线，连接好后，仔细检查，无错误后开启设备电源。

2)装载完程序后，自行设置程序起点，将光标放在起点处，再通过调试菜单项中设置起点或者直接点击设置起点图标，即可将程序起点设在光标处。

3)加入变量监视，打开“设置”菜单项中的“变量监视”窗口或者直接点击“变量监视”图标，将程序中定义的全局变量“AD0～AD9”加入到变量监视中。

4)在主程序JMP AGAIN 语句处设置断点。。

5)打开虚拟仪器菜单项中的万用表选项或者直接点击万用表图标，选择“电压档”用示波器单元中的“CH1”表笔测量图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 中的单次阶跃中的电位器，确定好模拟输入电压值。

运行程序，查看变量“AD0～AD9”的值，取平均值记录下来，改变输入电压并记录，最后填入表1.1 中。

实验结果记录图片：

表1.1 实验结果表

4.3 D/A

实验平台中的TLC7528 的八位数据线、写线和通道选择控制线已接至控制计算机的总线上。片选线预留出待实验中连接到相应的I/O 片选上，具体如图1.3。

图1.3 D/A转换实验线路图

以上电路是TLC7528 双极性输出电路，输出范围－5V ~ +5V 。“W101”和“W102”分别为A 路和B 路的调零电位器，实验前先调零，往TLC7528 的A 口和B 口中送入数字量80H，分别调节“W101”和“W102”电位器，用万用表分别测“OUT1 ”和“OUT2 ”的输出电压，应在0mV 左右。

图1.4 D/A转换实验程序流程图

4.4 D/A 转换实验结果

实验总结：

实验二：信号的采样与保持

1、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；

1)学习用直线插值法和二次曲线插值法还原信号。

2、实验内容

1)编写程序，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)编写程序，分别用直线插值法和二次曲线插值法还原信号。

3、实验设备

PC 机一台，TD-ACC+实验系统一套，i386EX系统板一块

4、实验原理与步骤

4.1信号采样

为验证香农定理，设计实验线路图如图1.6。

图1.6 实验线路图

根据上面的实验线路，设计如图1.7的参考程序流程。

图1.7 实验程序流程图

4.2信号还原原理

1）直线插值法(取Ws>5Wmax)

利用式1.1 在点 ),(00Y X 和),(11Y X 之间插入点 (X,Y) )(00X X K Y Y -+= （1.1）

其中：0

101X X Y

Y --

1X X -为采样间隔，01Y Y -分别为1X 和0X 采样时刻的AD 采样值。

2）二次曲线插值法(取Ws>3Wmax)

)]([)(12100X X K K X X Y Y -+⨯-+= （1.2）

其中01011X X Y Y K --=，1

20

10

1

02022X X X X Y Y X X Y Y K ------=

程序流程图如图1.8所示。

图1.8 还原原理实验程序流程图

4.3 实验步骤及结果

（1）采样与保持

1）参考流程图1.7 编写零阶保持程序，编译、链接。

2）按照实验线路图1.6 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Tk>32H 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。

实验接线图以及实验结果图：

图1.9实验接线图图1.10“OUT”端信号