广州大学(适用12级)计算机控制技术实验指导书

计算机控制技术实验指导书

张杰，王佳庆，

2015年3月

目录

实验一计算机控制实验设备操作 (03)

实验二 PC总线与A/D、D/A转换 (07)

实验三步进电机控制实验 (09)

实验四数字滤波与数据处理实验 (11)

实验五数字PID程序设计和系统控制实验 (13)

附录1 EL-AT-III型实验系统使用说明书 (15)

附录2 PC-YW-22A双容液位控制实验平台使用说明书 (23)

附录3 PC-YW-22A双容液位控制实验平台软件使用说明书 (28)

实验一计算机控制实验设备操作

一、实验目的

1．熟悉两种计算机控制实验设备的组成、原理和软硬件使用方法。

2．了解和熟悉计算机控制的基本理论的应用。

二、实验仪器

1．EL-AT-III型计算机控制系统实验箱一台。

2. PC-YW-22A双容液位控制实验平台一台。

3．微型计算机一台。（安装Cybernation_C和MCGS软件）

三、实验内容

EL-AT-III型计算机控制系统实验箱、PC-YW-22A双容液位控制实验平台及软件操作。

四、实验步骤

1．熟悉EL-AT-III型计算机控制系统实验箱使用。（参见附录1实验设备详细说明）

1)连接EL-AT-III型计算机控制系统实验箱电源，检查无误后接通电源。当实验箱面

板右上方黄绿红三个LED指示灯亮，说明实验箱电源正常。

2)启动计算机，用USB数据线连接实验箱和PC机。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。

（参见附录1中软件驱动程序安装部分）

3)双击桌面计算机控制实验软件快捷方式“Cybernation_C”，运行软件。

4)在实验项目的下拉列表中可以选择实验项目进行实验，如：[D/A数模转换实验]。

熟悉各种操作按钮功能。

5)关闭计算机。

2. 熟悉PC-YW-22A双容液位控制实验平台。（参见附录2实验设备详细说明）

1)连接水箱本体和电控箱，用RS232串口数据线连接PC机和电控箱，检查无误后打

开电控箱开关。

2)启动计算机，双击桌面计算机控制实验软件快捷方式“MCGS组态环境”，运行软件。

3)如图1所示步骤新建一个工程文件，进入组态环境的"设备窗口"；

4)在图2设备窗口中单击鼠标右键，选择"设备工具箱",点击“设备管理”；

5)如图3所示操作，点安装，再选择包含“德普施运动控制卡.dll”文件的文件夹，

点确定；

6)如图4所示操作，在左边窗口下，找到"德普施运动控制卡"(此目录与前面放置dll

文件的目录相同)。双击该项目，加到右边窗口，然后确定，回到“设备组态”，在

图5设备管理窗口下即可看到德普施运动控制卡设备，关闭新建工程窗口（不用保

存）。

图1 新建一个工程文件

图2 设备窗口

图3 安装德普施运动控制设备

图4 增加德普施运动控制设备

双击桌面上“MCGS组态环境”图标进入程序；

7)打开相应文件：C:\MCGS\Work\多变量液位控制系统.mcg；

8)请确保你所连接的串口号和设备的设定一致，做法为：在设备窗口中，双击“设备

窗口”，然后双击“设备1（德普施运动控制卡）”，出现其属性窗口，将其中“串口号”改为你所使用的串口号，如图5；

9)如图6所示，单击图中小圈中图标进入组态软件运行环境。

图5 更改串口号

图6 进入组态软件运行环境

点击打开工程可选择“单变量液位控制系统_从机”、“单变量液位控制系统_主机”、“多变量液位控制系统”实验项目。

五、实验报告

1．说明EL-AT-III型计算机控制系统实验箱基本组成原理。

2. 说明PC-YW-22A双容液位控制实验平台完成单变量液位控制系统实验的实验原理。

实验二 PC总线与A/D、D/A转换

一、实验目的

1．掌握模数转换和模数转换的基本原理。

2．熟悉10位A/D转换和D/A转换的方法。

二、实验仪器

1．EL-AT-III型计算机控制系统实验箱一台。

2．微型计算机一台。（安装Cybernation_C软件）

三、实验原理

通过A/D&D/A卡完成10位D/A转换、A/D转换的实验。

10位D/A转换时，采用双极性模拟量输出，数字量输入范围为：0～1024，模拟量输出范围为：－5V～+5V。转换公式如下：

Uo= Vref - 2Vref(29K9+28K8+...+20K0)/ 210

Vref=5.0V

例如：数字量=0110011001 则

K9=0,K8=1,K7=1,K6=0,K5=0,K4=1,K3=1,K2=0,K1=0,K0=1

模拟量Uo= Vref - 2Vref(29K9+28K8+...+20K0)/ 210=1.0V

10位A/D转换时，采用双极性模拟量输入，模拟量输入范围为：－5V～+5V，数字量输出范围为：0～1024。转换公式如下：

数字量=（Vref－模拟量）/2Vref×210

其中Vref是基准电压为5V。

例如：模拟量=1.0V 则

数字量=（5.0－1.0）/（2×5.0）×210=409(十进制)

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。

2．启动计算机，双击桌面“Cybernation_C”快捷方式，运行软件。确保计算机与实验箱的通信正常。

3．在实验项目的下拉列表中选择实验一[D/A数模转换实验], 鼠标单击按钮，弹出实验课题参数设置对话框。在参数设置对话框中设置相应的实验参数后，在下面的文字框内将算出变换后的模拟量。点击确定，在显示窗口观测采集到的模拟量。并将测量结果填入下表: