湖南工业大学计算机控制实验报告..doc

1、计算机控制技术实 验 报 告学 生 姓 名 刘 宝 雨班 级 测 控 1002 班学 号 10401600244电气与信息工程学院2013 年 4 月 20 日8:00:09 1实验一 A/D、D/A 转换实验实验 1.1 A/D、D/A 转换实验（1）1实验线路原理图：见图 11图 11CPU的 DPCLK信号与 ADC0809单元电路的 CLOCK相连作为 ADC0809的时钟信号。ADC0809 芯片输入选通地址码 A、B、C 为“1”状态，选通输入通道 IN7。通过电位器 W41给 A/D变换器输入-5V+5V 的模拟电压。8253 的 2#口用于 5ms定时输出 OUT2信号启动 A

2、/D变换器。由 8255口 A为输入方式。A/D 转换的数据通过 A口采入计算机，送到显示器上显示，并由数据总线送到 D/A变换器0832的输入端。选用 CPU的地址输入信号 IOY0为片选信号( )，XIOW 信号为CS写入信号( )，D/A 变换器的口地址为 00H。R调节 W41即可改变输入电压，可从显示器上看 A/D变换器对应输出的数码，同时这个数码也是 D/A变换器的输入数码。2A/D、D/A 转换程序流程：（见图 12）对应下面的流程，我们已编好了程序放在 CPU的监控中，可用 U(反汇编)命令查看。而且已将所有控制程序放在光盘中，供教师参考，当然对于学生来说，应让其自己编写调试。

3、图 123实验内容及步骤(1)按图 11接线。用“短路块”分别将 U1单元中的 ST与+5V 短接，U48:00:09 2单元中的 X与+5V，Z 与-5V 短接。其它画“”的线需自行连接。示波器的CH1通道接 U15单元的 OUT端，连接好后，接通电源。(2)对 U15 D/A转换单元进行调零。按下实验箱上的复位键，在调试窗口中出现“WELCOME TO YOU”后，输入如下（参照图 13）：A2000 按“Enter”键0000：2000 MOV AL，80 按“Enter”键0000：2002 OUT 00，AL 按“Enter”键0000：2004 INT 按“Enter”键0000：

4、2005 按“Enter”键G=0000：2000 按“Enter”键待输入完成后，用 U16单元电压表毫伏档监测 U15 D/A转换单元 OUT端电压，调节 U15单元 103电位器使电压表显示“00” 。图 13(3)将 U4单元中 W41输出调至-5V，执行监控中的程序(G=F000：1100 按“Enter”键)。如果程序正确执行，将在显示器上显示“00” 。参见图 14。图 14(3)将 W41依次调节，用 U16 交/直流数字电压表分别检测 A/D的输入电压8:00:09 3和 D/A的输出电压。观察显示器，记下相应的数码及 D/A的输出模拟电压，填入下表 11。模拟输入电压(V)

5、 显示器数码(H) 模拟输出电压(V)-4.93 00 -4.93-3.85 1A -3.85-2.89 33 -2.89-1.94 4C -1.94-0.97 66 -0.970 80 0+0.91 99 0.91+1.89 B3 1.89+2.88 CD 2.88+3.83 E6 3.83+4.80 FF 4.804按图 15改接 U4输出 Y至 U15A/D转换单元输入 IN7的连接，即添加一个反向放大器，其它线路同图 11。图 1-55用 U16 交/直流数字电压表监测 A/D的输入电压，在 OV附近连续调节A/D的输入电压，观察整理化误差和量化单位。6测出 A/D输入电压在 OV附近

6、5 个量化单位的数值，记录与之相对应的数字量，如表 12所示：表 12模入电压(mV)-196 -156.8 -117.6 -78.4 -39.2 0 39.2 78.4 117.6 156.8 196数字量(H)7B 7C 7D 7E 7F 80 81 82 83 84 85AD转换的量化特性图，如图 16所示：8:00:09 4图 1-6实验 1.2 A/D、D/A 转换实验(2)1.实验线路原理图：见图 17图 1-7设置 8255为定时方式，OUT2 信号为采样脉冲，采样周期 5ms。8255 的 A口为输入方式，用于采入数据。8255 的 B口为输出方式，用于选择控制双路输入输出通道

7、。A/D 转换单元可对多路模拟量进行转换，这里用 6、7 两路分别接入图 18所示信号。图 1-8计算机控制 A/D变换器分时对这两路模拟信号进行 A/D转换。将转换的数字量送至 D/A变换器还原成模拟量，并送至两个采样保持器。由 8255B口分别控制两个采样保持器的采样开关，以保证采样保持器单元电路中的 OUT1输出信号与 A/D转换单元 U13的 IN6输入信号一致；采样保持器单元电路的 OUT2输出8:00:09 5信号与 A/D转换换单元 U13的 IN7输入信号一致。2程序流程：见图 19图 193实验内容及步骤(1)按图 17接线，其中画“”的线需自行连接。将 U1的信号选择开关S

8、11放到斜波位置。用短路块将 U1的 S与 ST短接。置 S12为 T3档，实验中调节 W11电位器，改变信号周期。调 W12使输出信号不大于 5V。(2)执行程序(G=F000：1151 按“Enter”键)。(3)本实验选择普通示波器，用示波器同时观察输入与输出信号。如果程序初始化 8255 芯片，将 A 口设为输入，B 口为输出方式初始化 8253 芯片(2#为 5ms)填 IRQ7 中断矢量表关总中断初始化 8259清 8255 的 B 口，并选中 AD0809 的IN6，置 CH=06H，BL=40H开中断等待中断主程序中断申请7 号中断处理程序读 AD0809 的采样值并送至 DA

9、832 输出送相应脉冲给 LF398 的 PU 端使 OU 端输出 IN 端信号判 CH=06？预置下次采样通道为 IN7BL=80H，CH=07H中断返回预置下次采样通道为 IN6BL=40H，CH=06HNY8:00:09 6正确执行，A/D 转换单元 U13的 IN6输入信号应与 U15 DA/C单元中的采样保持输出 OUT1信号一致，参见图 1-8左图。U13 的 IN7输入信号与 U15单元中的采保持输出 OUT2信号一致，参见图 1-8右图。(4)在 U15 DA/C转换单元的 OUT端用示波器观察计算机分时控制的输出波形。实验二 采样与保持实验 2.1 采样实验1.实验线路原理图

10、(1)原理：信号发生器 U1 单元的 OUT端输出抛物线信号，通过 A/D转换单元 U13的IN7端输入。计算机在采样时刻启动 A/D转换器，转换得到数字量送至教学机8255口 A，口 A设成输入方式。CPU 将输入的数字量直接送到 D/A转换单元U15，在 U15单元的 OUT端则输出相应的模拟信号。如图 2.11所示，在时间 以外，计算机输出零至 D/A并使其转换，所以 以外输出为零。 的时间：10ms图 2.11（2）接线图：见图 2.12。8:00:09 7图 2.12（3）采样周期 T的设置计算机用 8253产生定时中断信号，定时 10ms，并在 2F60H单元存放倍数Tk可取 01

11、HFFH，采样周期 T=Tk10ms，所以 T的范围为 10ms2550ms，改变Tk即可以确定 T。2实验程序流程图：见图 2.13图 2.133实验内容与步骤（1）按图 2.12连线，其中画“”的线需自行连接。首先将 U1 信号发生器单元中的 S11置抛物线档，S12 置 T3档。用短路块短接 S与 ST。（2）用示波器观察 U1单元的 OUT端的波形，调 W12使其不高于 5V，调W11使 T1周期约 2s。采样: 中断程序Tk-1T kTk=0?输出零至 D/A输入 A/D连接至D/A还原 Tk 值中断返回NY主程序8255、8253、8259 初始化等待中断及中断返回处理 中断申请保

12、持器 中断程序Tk-1 TkTk=0?输入 A/D连接至 D/A还原 Tk值中断返回NYINT8:00:09 8（3）选定 Tk=04H，将 2F60H单元存入 Tk值。在调试窗口输入：E2F60，按“Enter”键，待调试窗口显示“0000：2F60=CC ”从键盘输入 04后，按“Enter”，即将 Tk=04H存入 2F60H单元。见下图。（4）启动采样程序(在调试窗口输入 G=F000：11A2 按“Enter”键)。（5）本实验选用普通示波器，用示波器对照观察 U1单元的 OUT端与 U15单元的 OUT端波形，观察完停机。（6）选择若干 Tk值（可取 01HFFH） ，重复（3）

13、、 （4） 、 （5） ，观察不同采样周期 T时的输出波形。（7）调节 U1信号发生器单元的 W11，使 T1约 0.3s，调 W12使其不高于5V，重复步骤（3） 、 （4） 、 （5） 。上机实验结果如下图所示：周期约等于两秒T=04H 时的采样波形如下：T=07H 时的采样波形如下：T=FFH 时的采样波形如下：调节 U1信号发生器单元的 W11，使 T1约 0.3s，调 W12使其不高于 5V的输出波形如下所示：8:00:09 9T=04H时的输出波形如下：T=70H 时的输出波形如下：T=FFH 时的输出波形如下：4实验说明通过 3中的一些实验步骤，大家可明显地观察到，当 Tk=01

14、H26H 时，U15单元的 OUT端的输出波形为 IN7的采样波形，但当 Tk再增大时，U15 单元的OUT端的输出波形将采样失真。从这看出，似乎采样周期 T取得越小，对信号恢复越有利，一般来说，T 必须满足 tA/D+t 处理 TT 香农/2 ，在此前提下，T 越小越好（t A/D为 A/D转换时间，t 处理 为计算机对信息进行处理所用的时间） 。有人又问，既然 A/D采样本身具有保持功能，那是不是不管模拟量在 A/D转换时变化多大，都可不加保持器呢？不一定，因为 A/D在采样时，对模拟量的变化频率有限制。一般在十几 Hz左右，如果信号变化太快，就会使采样信号失真，所以必须加采样保持器。实验 2.2 保持实验1实验原理与线路（1）原理计算机(CPU)用 8253定时，在采样时刻计算机给 A/D器件启动信号，这时A/D器件(ADC0809)将模拟器转换成数字量并通过口 A输入，计算机直接把这些数字量输出给 D/A器件，D/A 器件(DAC0832)则输出相应的模拟量，并且一直保持到输入新值。原理如图 2.21，采样周期设置同实验 2.1。