AD与DA转换与数字PID调节器算法的研究实验报告

东南大学自动化学院

实验报告

课程名称：计算机控制技术

第 1 次实验

实验名称： A/D与D/A转换 & 数字PID调节器算法的研究

院（系）：自动化学院专业：自动化

姓名：学号：

实验室： 416 实验组别：

同组人员：实验时间： 2014年 3月 20日评定成绩：审阅教师：

第一部分实验一A/D与D/A转换

一、实验目的

1、通过编程熟悉VC++的Win32 Console Application的编程环境；

2、通过编程熟悉PCI-1711数据采集卡的数据输入输出；

3、了解采集卡AD转换芯片的转换性能；

4、通过实验了解字节数与二进制数的转换。

二、实验设备

1．THBDC-1型控制理论·计算机控制技术实验平台

2．PCI-1711数据采集卡一块

3．PC机1台(安装软件“VC++”及“THJK_Server”)

三、实验原理

1．数据采集卡

PCI-1711是输入功能强大的低成本多功能PCI总线卡。

特点：16路单端模拟量输入

12位A/D转换器，采样速率可达100KHz

每个输入通道的增益可编程

自动通道/增益扫描

卡上1K采样FIFO缓冲器

2路12位模拟量输出（仅PCI-1711）

16路数字量输入及16路数字量输出

可编程触发器/定时器

图1-1 PCI-1711卡管脚图

2. AD/DA转换原理

该卡在进行A/D转换实验时，输入电压与二进制的对应关系为：-10～10V对应为0～4095(A/D转换精度为12位)。

D/A通道输出围为0～10V。

四、实验步骤

1、仔细阅读“PCI-1711数据采集卡驱动函数说明.doc”文档。

2、将实验台上的“阶跃信号发生器”的输出端通过导线与PCI-1711数据采集接口的AD1通道输入端相连，同时将PCI-1711数据采集接口的AD1通道通过导线与实验平台上的交直流数字电压表（选取直流档）的输入端相连；

3、打开ADDA实验VC++程序文件夹，打开.dsw工程文件，添加缺少的main函数（主程序），编程实现以下功能：

在运行程序后的DOS界面上应显示AD第一通道输入值，同时并显示出转换后对应的以十进制存放的二进制码，并将其转换为二进制码；

在程序中使用输出函数通过DA1通道输出一个0~10V的电压（PCI-1711卡无法输出负电压），然后使用THBDC-1型实验平台上的直流数字电压表进行测量，并确认输出值是否正确。

五、实验记录

1.系统main函数如下：

void main() //主程序

{

init_1711();

for(;;)

{

ADinput(0); //读取AD1通道的电压值

printf("AD1通道输入值:%.3f\n",fVoltage);

ADbinaryIn(0); //读取AD1通道的二进制电压值

printf("AD1通道的二进制值为（以十进制数存放）:%d\n",bin);

//-10V~10V对应为(0~4095) //AD数据转换为二进制

char *temp = new char[NUM+1];

Convert(bin,temp,NUM); //十进制数转换为二进制数的转换函数

printf("AD1通道数据转换为二进制为:%s\n",temp);

delete temp;

DAoutput(0,3.2); //从DA1通道输出3.2V的电压值

printf("DA1通道输出值:%.3f\n",ptAOVoltageOut.OutputValue);

DABinaryout(1,4095);

printf("DA1通道输出值:%d\n",ptAOBinaryOut.BinData);

printf(" \n");

Sleep(1000);

}

expexit();

}

2.程序的主要函数：

void Convert(USHORT data,char* temp,long Dim); //十进制数转换为二进制数

void ErrorHandler( DWORD dwErrCde ); //通过错误代码来获取相应的错误信息函数void ErrorStop( long*, DWORD ); //出错处理函数

bool init_1711(); //初始化设备

void expexit(); //关闭设备

float ADinput(unsigned char chan); //模拟量输入函数

bool DAoutput(unsigned char chan,float DAdata); //模拟量输出函数USHORT ADbinaryIn(unsigned char chan); //模拟量输入函数(二进制形式)

3.由于是验证性实验，以下为我们记录的两组数据：

①A/D转换

通过改变滑动变阻器的阻值，改变AD1输入端输入电压的大小，用电压表测出实际输入的电压值，并记录通过A/D转换计算机采集的十进制与二进制值，程序运行结果见下表中，

程序将外界输入电压通过A/D转换得到与原输入值大致相等的电压，输入电压与二进制的对应关系为：-10～10V对应为0～4095，采用“除二取余”法计算相应的二进制码，验证发现结果是比较准确的，误差较小。

②D/A转换

在程序中多次改变输出电压的大小(通过改变主程序中DAoutput（0，x）中的函数)，利用电压表测量实际DA1输出的电压值，运行程序后，得到的具体的D/A转换的对应关系如

由表中数据可以看出，DA1通道的输出电压值与程序中设定的值十分接近（相等），在误差允许的围认为输出值正确。