1、计算机控制实验报告 学号：080603121计算机控制实验报告专 业： 计算机科学与技术 班 级： 080603 姓 名： 学 号： 指导教师： 王 河 媛 计算机控制实验报告 学号：080603121实验 1.1 数/模转换实验一实验目的1、 掌 握 数/模转换器 DAC0832 芯 片 的 性 能 、 使 用 方 法 及 对 应 的 硬 件 电 路 。2、 编 写 程 序 控 制 D/A 输 出 的 波 形 ， 使 其 输 出 周 期 性 的 三 角 波 。二实验说明数/模转换实验框图见 图 1所示。图 1 数/模转换实验框图3实验内容及步骤本实验机采用 ADC0832作为数/模转换，可实
2、现 8bit数字输入转换为模拟量。数字00FFH 输入，经数/模转换后 OUT1测孔输出为 0+5V 模拟量。经运放处理后，在 OUT2测孔输出为-5V +5V。在实验中欲观测实验结果时，只要运行 LABACT程序，选择微机控制菜单下的数/模转换实验项目，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始后将自动加载相应源文件，可选用虚拟示波器（B3）单元的 CH1测孔测量波形。四实验结果如下图：数/模转换实验结果示意图测孔连线 数/模转换器（B 2）单元 OUT2虚拟示波器（B3）输入端 CH1（选 X1档）。计算机控制实验报告 学号：080603121实验 1.2 模/数转换实验一实验目的1、 了 解 模
3、/数转换器 A/D 芯 片 ADC0809 转 换 性 能 及 编 程 。2、 编 制 程 序 通 过 0809 采 样 输 入 电 压 并 转 换 成 数 字 量 值 。二实验说明模/数转换实验框图见 图 2所示。图 2 模/数转换实验框图模/数转换器（B 8 单 元 ） 提供 IN4IN7端口，供用户使用，其 中 IN4、 IN5 有 效 输入 电 平 为 0V +5V， IN6 和 IN7 为 双 极 性 输 入 接 法 ， 有 效 输 入 电 平 为 -5V +5V，有测孔引出。图 1-1 模/数转换电路图3实验内容及步骤本实验机采用 DAC0809作为模/数转换，可实现 8bit数字
4、输出。其中“IN4 和 IN5”测孔为 0+5V 模拟量输入， “IN6和 IN7”测孔为-5V+5V 模拟量输入。（1）将信号发生器（B1）的幅度控制电位器中心 Y测孔，作为模/数转换器（B 7）输入信号：B1单元中的电位器左边 K3开关拨下（GND） ，右边 K4开关拨上（+5V） 。（2）测孔联线：B1（Y）模/数转换器 B7（IN4） （信号输入） 。（3）运行、观察、记录：计算机控制实验报告 学号：080603121运行 LABACT程序，选择微机控制菜单下的模/数转换实验项目，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始后，在虚拟示波器屏幕上显示出即时模/数转换二进制码及其对应的电压值；再次
5、点击开始，将继续转换及显示，满 17次后回到原点显示。屏幕上 X轴表示模/数转换的序号，Y 轴表示该次模/数转换的结果。每次转换后将在屏幕出现一个“*” ，同时在“*”下显示出模/数转换后的二进制码及对应的电压值，所显示的电压值应与输入到模/数转换单元（B7）的输入通道电压相同。每转换满 17次后，将自动替代第一次值。输入通道可由用户自行选择，默认值为 IN4。四实验结果如下图：模/数转换实验结果示意图计算机控制实验报告 学号：080603121实验 2 采样实验一实验目的了解模拟信号到计算机控制的离散信号的转换采样过程。二、实验框图采样实验框图构成如图 3所示。本实验将函数发生器（B5）单元
6、“方波输出”作为采样周期信号， 正弦波信号发生器单元（B5）输出正弦波，观察在不同的采样周期信号对正弦波采样的影响。三实验步骤（1）将函数发生器（B5）单元的正弦波输出作为系统输入，方波输出作为系统采样周期输入。 在显示与功能选择（D1）单元中，通过上排右按键选择“方波/正弦波”的指示灯亮，（B5）模块“方波输出”测孔和“正弦波输出”测孔同时有输出。 方波的指示灯也亮，调节 B5单元的“设定电位器 1”，使之方波频率为 80Hz左右（D1 单元右显示） 。再按一次上排右按键， “正弦波”的指示灯亮（方波的指示灯灭） ，B5 的量程选择开关 S2置上档，调节“设定电位器 2”，使之正弦波频率为
7、0.5Hz（D1 单元右显示） 。调节B5单元的“正弦波调幅”电位器，使之正弦波振幅值输出电压= 2.5V左右（D1 单元左显示） 。（3）构造模拟电路：按图 3安置短路套及测孔联线，表如下。1 正弦波信号输入B5（正弦波输出 SIN）B3（虚拟示波器）CH1（选 X1档）2 采样周期信号 B5（方波输出）B8 输入（IRQ6）（4）运行、观察、记录： 复核输入信号：运行 LABACT程序，选择界面的“工具”菜单选中“双迹示波器”（Alt+W）项，弹出双迹示波器的界面，点击开始，用虚拟示波器观察系统输入信号（正弦波和方波） 。 再运行 LABACT程序，选择微机控制菜单下的采样和保持菜单下选择
8、采样实验项目，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始后将自动加载相应源文件，即可选用本实验配套的图 3 采样实验框图计算机控制实验报告 学号：080603121虚拟示波器（B3）单元的 CH1测孔测量波形 在显示与功能选择（D1）单元中，按上排右按键选择“方波/正弦波”的指示灯亮，方波的指示灯也亮，调节 B5单元的“设定电位器 1”，慢慢降低采样周期信号频率，观察输出波形。四实验报告要求：按下表记录下各种频率的采样周期下的输出波形。五实验结果如下图图 2-1 采样周期为 80HZ图 2-2 采样周期为 60HZ采样周期（Hz）80 60 40 20 10 5计算机控制实验报告 学号：0806031
9、21图 2-3 采样周期为 40HZ图 2-4 采样周期为 20HZ图 2-5 采样周期为 10HZ计算机控制实验报告 学号：080603121图 2-6 采样周期为 5HZ实验 3 数字滤波一实验要求1了解和掌握数字滤波原理及方法。2编制程序实现数字滤波，观察和分析各种数字滤波的滤波效果。二实验原理及说明关于数字滤波：一个计算机数据采集系统在生产过程中会受到各种干扰，从而降低了有用信号的真实性。虽然在输入通道上接入一个 RC低通滤波器来抑制工频及其以上频率的干扰，但对频率很低的干扰却由于制作上的难度而难以实现。采用数字形式来模拟 RC低通滤波器的输入输出数学关系，可以得到较好的效果。常用数字
10、滤波的方法有多种，如限幅滤波、限速滤波、算术平均滤波、中值滤波及本实验使用的惯性滤波、四点加权平均滤波等。应该根据实际情况来选择合适的滤波方法。本实验用于观察和分析在离散系统中数字滤波对系统性能的影响。（1）一阶惯性数字滤波器的计算要求设计一个相当于 1/S+1 的数字滤波器，由一阶差分法可得近似式：UK=KOEK +（1-K 0）U K-1 UK：输出，E K：输入，U K-1：上一采样周期输出，K O =T/（T=采样周期） 。（2）四点加权平均滤波算法四点加权平均滤波算法是对各次采样输入值取不同的比例后再相加。一般，次数愈靠后，控制系数（比例）取愈大，这样，最近一次采样输入值影响愈大。该
11、算法适用于纯延迟较大的对象。UK=KOEK + K1EK-1 + K2EK-2 + K3EK-3 ( 式中 )，其中 EK：输入，U K：输301i出。其中各控制系数 K0、K1、K2、K3 的取值范围为-0.99+0.99数字滤波实验构成如图 4所示。干扰源采用 RC电路将 B5单元的输出尖脉冲，如图 5所示，将此尖脉冲信号视作干扰。再用 B5 单元产生的正弦波，两信号迭加，即产生含有计算机控制实验报告 学号：080603121干扰信号的正弦波。图 4 数字滤波构成 图 5 干扰信号构成三实验步骤： （1）将函数发生器（B5）单元的正弦波输出作为系统输入，尖脉冲输出作为系统干扰输入。 在显示
12、与功能选择（D1）单元中，通过上排右按键选择“方波/正弦波” ，指示灯亮，（B5）模块“方波输出”测孔和“正弦波输出”测孔同时有输出。 方波的指示灯也亮，调节 B5单元的“设定电位器 1”，使之方波（即尖脉冲）频率约为 10Hz（D1 单元右显示） ，波形见图 6-a。 。再按一次上排右按键， “正弦波”的指示灯亮（方波的指示灯灭） ，B5 的量程选择开关 S2置上档，调节“设定电位器 2”，使之正弦波频率为 2.5Hz（D1 单元右显示） 。 调节 B5单元的“正弦波调幅”电位器，使之正弦波振幅为 3.5V左右（D1 单元左显示） 。波形见图 6-b。（2）构造模拟电路：按图 4及图 5安置
13、短路套及测孔联线，表如下。（a）安置短路套 （b）测孔联线（3）运行、观察、记录 复核输入信号：运行 LABACT程序，在微机控制-平滑与数字滤波菜单下分别选择数字滤波中的一阶惯性环节或四点加权平均实验项目，就会弹出虚拟示波器的界面，点击开始后将自动加载相应源文件。运行后，用虚拟示波器和调整系统输入信号。调整A11单元的可变电阻使叠加的波形符合要求。尖脉冲波形见图 6-a，正弦波波形见 6-b。用示波器分别观察滤波前 A2A（OUTA）输出（见图 6-c）和滤波后 B2（OUT2）的输出（见图 6-d）的波形进行比较。注意：该实验由于尖脉冲干扰信号的时间太短，如果用虚拟示波器（B3）观察，则无
14、法很好显示。因此，建议用 Tek示波器观察。 该实验的显示界面“计算公式”栏的 Ki与采样周期 T均可由用户点击“停止”键后，在界面上直接修改，以期获得理想的实验结果，改变这些参数后，只要再次点击“开始”键，即可使实验机按照新的控制参数运行。1). 模拟一阶惯性环节的数字滤波用示波器观察输入端、输出 C波形，分析滤波效果，并应记下干扰衰减比、正弦衰减比(采1 信号输入 B5（SIN）A2（H1）2 信号连接 A2A（OUTA）B7（IN6）3 跨接元件(30K)元件库 A11中直读式可变电阻跨接到 B5（尖脉冲）和 A2（H2）之间模块号 跨接座号A2 S1 ，S6B5 尖脉冲计算机控制实验报
15、告 学号：080603121用峰峰值)。改变 Ko、T，重复以上各步，直至得到满意结果。如果现象不明显，可减小A11单元可变电阻的阻值。实验的控制系数已设定 K0 = 0.5 采样周期设定 T=2x1=2ms。2). 四点加权平均数字滤波对照观察输入输出并记录干扰衰减比、正弦衰减比(采用峰峰值)。可以改变各项参数，直至得到满意结果。如果现象不明显，可减小 A11单元可变电阻的阻值。该实验的显示界面中已设定采样周期 T=1x2=2ms ， “计算公式”栏的 Ki已设定 K0=0.1，K1=0.2， K2=0.2， K3=0.5 K0+K1+K2+K3=1图 6 -a 图 6-b 图 6-c 图
16、6-d图 6 数字滤波实验各点的波形 （用 TEKTRONX示波器观察的结果）四实验结果如图图 3-1 滤波前 10K计算机控制实验报告 学号：080603121图 3-2 滤波后 10K图 3-3 滤波前 30K图 3-4 滤波后 30K计算机控制实验报告 学号：080603121图 3-5 滤波前 80K图 3-6 滤波后 80K计算机控制实验报告 学号：080603121图 3-7 滤波前 100K图 3-8 滤波后 100K实验心得在此前的实验中，本来认为非常简单的操作，在最后实验中才发现非常容易出错，第一次实验中我没有注意到排线的布局，导致线路错乱，好多次的线路连接，很不容易的连接好了。测试也可以完全通过。
