计算机控制技术实验指导书.doc
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常熟理工学院电气与自动化工程学院
计算机控制技术
实验指导书
2014年3月
实验一模/数转换实验
一、实验目的
1、了解模/数转换的基本原理；
2、熟悉A/D转换芯片ADC0809的性能；
3、掌握ADC0809与单片机的接口方法及C语言编程方法。
二、实验器材
1、PC机一台；
2、QTH-2008XS下载式单片机实验仪一台；Zigbee模块、ADC/I/O模块、ZYMCU02主机模块、显示与键盘模块
3、万用表一块；
4、单片机程序下载器一块；
5、导线若干。
三、实验原理及步骤
1.实验原理
在工业控制中，被控制或被测量对象的有关参量往往是一些连续变化的模拟量，如温度、压力、流量、速度等物理量，这些模拟量必须转换成数字量后才能输入到计算机进行处理，模数转换器（A/D）就是实现这些功能的设备。
ADC0809是CMOS工艺、采用逐次逼近法的8位A/D转换芯片，28引脚、双列直插式封装，由地址锁存与译码器、8路模拟开关、8位逐次A/D转换器和三态锁存输出缓冲器组成。实验仪中ADC0809芯片与单片机接口电路如图1-1所示。
工作过程：由ADDA、ADDB、ADDC三根地址线上的数值决定8路模拟输入中的1路进入8位A/D转换器；在地址锁存允许ALE引脚和启动信号START引脚加一个正脉冲，启动A/D转换；转换结束时，ADC0809的转换结束信号EOC引脚发出一个正脉冲，A/D转换值由三态锁存输出缓冲器暂存；在单片机发来输出允许控制信号OE后，三态门打开，A/D转换值经D7～D0进入单片机端口，完成一次A/D转换全过程。
实验二数/模转换实验
一、实验目的
1、学习了解数/模转换的基本原理；2、熟悉D/A转换芯片DAC0832的性能；3、掌握DAC0832与单片机的接口方法及C语言编程方法。
二、实验器材
1、PC机一台；2、ZY12805B传感器检测技术综合实验台上的ADC/I/O模块、ZYMCU02主机模块；3、示波器一台；4、单片机程序下载器一台；5、导线若干。
三、实验原理及步骤
1.实验原理
在工业控制中，计算机处理的结果常常需要转换为模拟信号，以驱动相应的执行机构，实现对被控对象的控制。这种将数字量转换为模拟量的过程称为数/摸转换（D/A）。
DAC0832是8位数/摸转换芯片，采用CMOS工艺和R-2RT形电阻解码网络，转换结果为一对差动电流I01和I02输出，其主要性能参数为：分辨率8位，单电压+5V～+15V，参考电压+10V～-10V，转换时间1μs，满刻度误差±1LSB，数据输入电平与TTL电平兼容。引脚定义：
D0~D7：8位数据输入线；ILE：数据锁存允许信号，高电平有效；CS：输入寄存器选通信号，低电平有效；WR1：输入寄存器写选通信号，低电平有效；WR2：DAC寄存器写选通信号，低电平有效；XFER：数据传送信号，低电平有效；VREF：D/A转换基准电压输入线；Rfb：反馈信号输入线，内部接反馈电阻，外部通过该引脚接运放输出端。IOUT1、IOUT2：电流输出，IOUT1随DAC寄存器内容作线性变化。IOUT1+IOUT2=常数，DAC0832为电流输出型，可通过运放将电流信号转换为单端电压信号输出，作用在执行机构上。实验仪中DAC0832芯片外围电路如图1所示。
图1实验仪中DAC0832芯片外围电路
2.实验内容及步骤
（1）硬件连线
在实验台上排列ADC/I/O模块、ZYMCU02主机模块，模块之间按下表连线。
ADC/I/O模块8位并行DA
ZYMCU02主机模块
U1D[0~7]
P0[0~7]
DA1输出
以上模块的电源接口分别与主台体上的电源接口一一对应连接，并保持共地，注意模块中有+5V、+15V、-15V电源，上电前注意检查连线。
（2）设计程序实现数/模转换，产生方波信号并在示波器上显示出来。（一、二班同选）
（3）设计程序实现数/模转换，产生锯齿波信号并在示波器上显示出来。（一班选做）
（4）设计程序实现数/模转换，产生三角波信号并在示波器上显示出来。（二班选做）
四、实验报告要求
1、画出产生的信号波形，标示周期和幅值参数，相应的程序完整清晰；
2、思考题：如果要求输出平滑的正弦波电压信号，应采取什么样的硬件和软件措施。
五、实验注意事项
1、实验操作中不要带电插拔导线，应该在熟悉原理后，按照电路图连接，检查无误后，方可打开电源进行实验。
2、严禁将任何电源对地短路。
实验三电动机闭环控制实验
一、实验目的
通过此实验，使学生掌握用单片机产生PWM的原理和方法，了解如何利用单片机实现转速的闭环控制，掌握PID控制算法的编写，了解PID参数的整定及对系统运行的影响。
二、实验器材
传感器检测技术综合实验台、ZigBee实验模块、转