计算机控制技术.docx
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计算机控制技术计算机控制技术计算机控制与技术上机演示报告姓名：
*班级：
电信08级一班学号：
*一、实验题目及内容：
一、实验题目及内容：
1、设计一个16路的数据采集系统：
要求：
1）、输入信号为05v，用查询法读取AD转换数；
（2）用Protel软件画出该数据采集板的线路原理图；（3）简要说明设计思路及所采用芯片。
2、设计一个A/D和D/A板。
需进行40个温度信号的监测，其中有16点信号经过变送器转换为420mA或15v，另外，24点信号为热电阻信号，试设计一个温度监测系统，并采用C语言编程实现数据采集并存放在数组channel中，供其他程序使用。
二、实验目的和意义：
二、实验目的和意义：
1、熟悉并学会使用Protel软件，利用其进行采集板的线路原理图型；2、通过实际实验掌握并加深计算机控制技术的相关内容；3、初步掌握计算机控制系统的设计方法和步骤；4、通过电路设计了解并学会使用各种用到的芯片；5、练习使用组态王软件，使用其建立一个工程，设计一个简单系统。
三、实验设备及工具：
三、实验设备及工具：
硬件：
PC机；软件：
Protel、组态王等。
四、四、实验内容及步骤：
实验内容及步骤：
1、设计一个、设计一个16路数据采集系统路数据采集系统1）、总体设计思路：
）、总体设计思路：
先把16路数据采集到系统中来，用两片八选一多路选择开关对数据进行采集，采集进数据后，考虑到数据变化快，先把数据进行采样保持，这里用到一个采样保持器，经过采样保持后，将数据送入A/D转换器，将模拟信号转换为数字信号，最后将数字信号送入单片机进行处理。
2）、各种所需芯片介绍：
）、各种所需芯片介绍：
A/D转换器：
A/D转换器即模数转换器，指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。
通常的模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。
由于数字信号本身不具有实际意义，仅仅表示一个相对大小。
故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准，比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小。
而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。
转换器能够准确输出的数字信号的位数越多，表示转换器能够分辨输入信号的能力越强，转换器的性能也就越好。
A/D转换一般要经过采样、保持、量化及编码4个过程。
在实际电路中，有些过程是合并进行的，如采样和保持，量化和编码在转换过程中是同时实现的。
模数转换过程包括量化和编码。
量化是将模拟信号量程分成许多离散量级，并确定输入信号所属的量级。
编码是对每一量级分配唯一的数字码，并确定与输入信号相对应的代码。
单片机：
由于只需设计一个简单的16路数据采集系统，所以不需要复杂的CPU芯片，只需单片机即可完成整个实验系统的控制和操作。
单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。
采样保持器计算机系统模拟量输入通道中的一种模拟量存储装置。
它是连接采样器和模数转换器的中间环节。
采样器是一种开关电路或装置，它在固定时间点上取出被处理信号的值。
采样保持器则把这个信号值放大后存储起来，保持一段时间，以供模数转换器转换，直到下一个采样时间再取出一个模拟信号值来代替原来的值。
在模数转换器工作期间采样保持器一直保持着转换开始时的输入值，因而能抑制由放大器干扰带来的转换噪声，降低模数转换器的孔径时间，提高模数转换器的精确度和消除转换时间的不准确性。
一般生产过程控制计算机的模拟量输入可能是每秒几十点、几百点，对于大型系统甚至上千点,往往需要高速采样。
为使这些模拟量信号逐个地送到模数转换器，而不至降低被测信号的真实性，必须采用采样保持器。
多路开关：
多路选择器也称数据选择器。
在多路数据传送过程中，能够根据需要将其中任意一路选出来的电路，叫做数据选择器，也称多路选择器或多路开关。
由于采集的是16路的数据，所以使用两个8通道多路开关就可将16路数据都采集进来。
3）、总体设计图）、总体设计图2、人机界面的设计、人机界面的设计1）、选取设计内容）、选取设计内容简单锅炉的设计2）、简述工作原理：
）、简述工作原理：
设计一个简单锅炉，能够通过锅炉透明窗口观察里面水位的上升和下降变化。
3）、设计内容及步骤：
）、设计内容及步骤：
1）、打开“组态王”软件，进入工程显示窗口，如图：
单机“新建工程”选择工程保存路径：
输入工程名称和描述：
进入工程浏览器单机新建：
这样就完成了工程的建立。
然后设计一个变量：
这样，锅炉内的水位就会随着时间的改变而变化。
设计完成。
4）设计结果截图：
）设计结果截图：
五、实验结果分析及总结：
五、实验结果分析及总结：
本学期学习了计算机控制技术使用教程，通过近一学期对计算机控制技术相关基础知识的学习和了解，大体上了解了计算机对工业工程的控制和操纵过程。
掌握了过程输入、输出通道的基本结构与接口技术，常规和复杂的控制算法还有计算机控制系统的设计及应用等相关知识。
但由于在学习本课程之前对计算机控制相关知识和尝试掌握甚少，所以学习起来感觉比较困难，多一些基本知识理解不够深入。
所以，对这门课程的掌握不是很深入，甚至基本不懂。
后来通过细细体会了解了一些相关知识，但是，还是不能应用其设计一个简单控制系统。
此次实验，便是对所学知识的加深、巩固和利用。
通过此次实验，我了解了一些基本芯片的工作原理和基本应用，一个简单数据采集系统的设计，还学会了Protel、组态王等软件的使用，学会利用它们绘制简单电路图，利用组态王建立一个工程，并在其中设计简单计算机控制系统，并且制作一个人机界面使之动态运行。
在此次实验中，我更加深入地了解了计算机控制系统的概念，初步掌握了计算机控制系统的各种环节和工作原理，并会设计简单的控制系统。
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