计算机控制技术实验报告
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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、实验内容
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) 。根据实验内容的第一项要求,可以设计出如图 1.1-1 所示
的实验线路图。
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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 内部 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、链接。
(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。
表1.1-1
模拟输入电压 (V)对应的数字量 (H)
- 503
- 41C
- 335
- 24F
- 167
080
+ 19A
+ 2B5
+ 3CE
+ 4E8
+ 5FF
本节实验仅仅就软件的相关功能做简单介绍,该软件的具体操作与说明请详
见本实验教程的“第1 部分第 4 章联机软件说明”。
2.D/A 转换实验
本实验采用 TLC7528 芯片,它是 8 位、并行、两路、电压型输出数模转换器。
其主要参数如下:转换时间100ns ,满量程误差1/2 LSB ,参考电压-10V ~ +10V ,供电电压+5V~+15V,输入逻辑电平与TTL 兼容。实验平台中的TLC7528 的八位数据线、写线和通道选择控制线已接至控制计算机的总线上。片选线预留出
待实验中连接到相应的 I/O 片选上,具体如图 1.1-3 。
实验步骤及结果: