《计算机控制技术》
实验报告
学院自动化学院
专业班级自1303
同组成员
姓名
学号
2016年 6月
目录
实验一过程通道和数据采集处理 (3)
一、输入与输出通道 (3)
1. AD 转换实验` (4)
2. DA 转换实验` (17)
二、信号的采样与保持` (20)
1. 零阶保持实验` (20)
三、数字滤波 (24)
1. 一阶惯性实验 (24)
实验二开环系统的数字程序控制 (29)
数字PWM 发生器和直流电机调速控制 (29)
一、实验目的 (29)
二、实验容` (29)
三、实验所用仪表及设备 (29)
四、实验原理及步骤 (29)
五、思考题 (33)
实验三数字PID闭环控制 (33)
数字PID控制算法 (33)
积分分离法PID控制 (34)
简易工程法整定PID 参数 (41)
扩充临界比例度法 (42)
扩充响应曲线法 (43)
实验一过程通道和数据采集处理
为了实现计算机对生产过程或现场对象的控制，需要将对象的各种
测量参数按要求转换成数字信号送入计算机；经计算机运算、处理后，
再转换成适合于对生产过程进行控制的量。所以在微机和生产过程之间，必须设置信息的传递和变换的连接通道，该通道称为过程通道。它包括
模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量输入通道、数字量输出通道。
模拟量输入通道：主要功能是将随时间连续变化的模拟输入信号
变换成数字信号送入计算机，主要有多路转化器、采样保持器和A/D
转换器等组成。
模拟量输出通道：它将计算机输出的数字信号转换为连续的电压
或电流信号，主要有D/A 转换器和输出保持器组成。
数字量输入通道：控制系统中，以电平高低和开关通断等两位状
态表示的信号称为数字量，这些数据可以作为设备的状态送往计算机。
数字量输出通道：有的执行机构需要开关量控制信号 (如步进电机)，计算机可以通过I/O 接口电路或者继电器的断开和闭合来控制。
输入与输出通道
本实验教程主要介绍以A/D 和D/A 为主的模拟量输入输出通道，
A/D 和D/A 的芯片非常多，这里主要介绍人们最常用的ADC0809 和
TLC7528。
一、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
二、实验容
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。
三、实验设备
PC 机一台，TD-ACC+实验系统一套，i386EX 系统板一块
四、实验原理与步骤
1．A/D 转换实验
ADC0809 芯片主要包括多路模拟开关和A/D 转换器两部分，其主要特点为：单电源供电、工作时钟CLOCK 最高可达到1200KHz 、8 位分辨率，8 个单端模拟输入端，TTL 电平兼容等，可以很方便地和微处理器接口。TD-ACC+教学系统中的ADC0809 芯片，其输出八位数据线以及CLOCK 线已连到控制计算机的数据线及系统应用时钟1MCLK (1MHz) 上。其它控制线根据实验要求可另外连接 (A、B、C、STR、/OE、EOC、
IN0～IN7)。根据实验容的第一项要求，可以设计出如图 1.1-1 所示的实验线路图。
单次阶跃模数转换单元控制计算机
图1.1-1
上图中，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 部1＃定时器的输出端，定时器输出
的方波周期＝定时器时常。
图中ADC0809 芯片输入选通地址码A、B、C 为“1”状态，选通输
入通道IN7；通过单次阶跃单元的电位器可以给A/D 转换器输入－5V ~ +5V 的模拟电压；系统定时器定时1ms 输出方波信号启动A/D 转换器，并将A/D 转换完后的数据量读入到控制计算机中，最后保存到变量中。参考流程：
主程序
图1.1-2
参考程序：请参照随机软件中的example 目录中ACC1-1-
1.ASM 文件
实验步骤与结果：
(1) 打开联机操作软件，参照流程图，在编辑区编写实验程序。检
查无误后编译、。
(2) 按图 1.1-1 接线 (注意：图中画“o”的线需用户自行连接)，连接好后，请仔细检查，无错误后方可开启设备电源。
(3) 装载完程序后，系统默认程序的起点在主程序的开始语句。用
户可以自行设置程序起点，可先将光标放在起点处，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。(4) 加入变量监视，具体步骤为：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。
在查看菜单项中的工具栏中选中变量区或者点击变量区图标，系统软件
默认选中寄存器区，点击“变量区”可查看或修改要监视的变量。
(5) 在主程序JMP AGAIN 语句处设置断点。具体操作为：先将光标置
于要设断点的语句，然后在调试菜单项中选择“设置断点/删除断点(B)”或者直接点击“设置断点/删除断点”图标，即可在本语句设置或删除
断点。
(6) 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1.1-1 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1.1-1 中的
单次阶跃中的电位器，确定好模拟输入电压值。-5V
(7) 做好以上准备工作后，运行程序(打开“调试”菜单项中的“运行
到断点/运行”或者点击“运行到断点/运行”图标)，程序将在断点处停下，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1.1-1 中。表中“( )”中的数字量供参考。
说明请详见本实验教程的“第1 部分第4 章联机软件说明”。
具体情况如下面截图所示（因为电压波动，电压取近似值-5V~+5V）：