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计算机实验讲解
《80X86计算机控制技术实验报告》
任课老师：
穆志纯
班级：
姓名：
学号：
日期：
2015年6月
目录
目录1
实验一过程通道和数据采集处理2
一、输入与输出通道2
1.AD转换实验`2
2.DA转换实验`3
二、信号的采样与保持`4
1.零阶保持实验`4
三、数字滤波7
1.一阶惯性实验7
实验二开环系统的数字程序控制11
一、实验目的11
二、实验内容`11
三、实验步骤及结果11
四、思考题13
实验三数字PID闭环控制14
数字PID控制算法14
积分分离法PID控制15
简易工程法整定PID参数16
扩充响应曲线法16
实验心得16
实验一过程通道和数据采集处理
一、输入输出通道
（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）实验过程与结果
1.A/D转换实验
（1）打开联机操作软件，打开ACC1-1-1.ASM例程，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），无错误后开启设备电源。
单次阶跃模数转换单元控制计算机
图1.1-1
（3）将程序中定义的全局变量“AD0～AD9”加入到变量监视中。
（4）打开虚拟仪器菜单项中的万用表选项，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。
（5）做好以上准备工作后，运行程序，改变输入电压并记录。
表1.1-1
模拟输入电压（V）
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
对应的数字量（H）
00
1A
33
4C
66
80
99
B3
CD
E6
FF
2.D/A转换实验
（1）打开ACC1-1-2.ASM，编译、链接并装载到控制计算机中。
（2）按图1.1-3接线（注意：
图中画“o”的线需用户自行连接），无错误后开启设备电源。
（3）运行程序，用示波器观测输出波形。
二、信号的采样与保持
（一）实验目的
1．熟悉信号的采样和保持过程
2．学习和掌握香农采样定理
3．学习用直线插值法和二次曲线插值法还原信号
（二）实验内容
1．实现信号通过A/D转换器转换成数字量送到控制计算机，计算机再把数字量送到D/A转换器输出。
2．分别用直线插值法和二次曲线插值法还原信号。
（三）实验过程与结果
1.采样与保持
（1）打开ACC1-2-1.ASM，编译、链接。
（2）按照实验线路图1.2-1接线，检查无误后开启设备电源。
（3）用示波器的表笔测量正弦波单元的“OUT”端，调节正弦波单元的调幅、调频电位器及拨动开关，使得“OUT”端输出幅值为3V，周期1S的正弦波。
（4）加载程序到控制机中，将采样周期变量“Tk”加入到变量监视中，运行程序，用示波器的另一路表笔观察数模转换单元的输出端“OUT1”。
（5）增大采样周期，当采样周期>0.5S时，即Tk>32H时，运行程序并观测数模转换单元的输出波形应该失真，记录此时的采样周期，验证香农定理。
（以下记录的是Tk=34H时的波形。
）
三、数字滤波
（一）实验目的
1．学习和掌握一阶惯性滤波
2.学习和掌握四点加权滤波
（二）实验内容
分别编写一阶惯性滤波程序和四点加权滤波程序，将混合干扰信号的正弦波送到数字滤波器，并用示波器观察经过滤波后的信号。
（三）实验过程与结果
图中画“○”的线需用户在实验中自行接好，运放单元需用户自行搭接。
上图中，控制计算机的“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，“IRQ7”表示386EX内部主片8259的7号中断，用作采样中断。
电路中用RC电路将S端方波微分，再和正弦波单元产生的正弦波叠加。
注意R点波形不要超过±5V，以免数字化溢出。
计算机对有干扰的正弦信号R通过模数转换器采样输入，然后进行数字滤波处理，去除干扰，最后送至数模转换器变成模拟量C输出。
1.参照流程图分别编写一阶惯性和四点加权程序，检查无误后编译、链接。
2.按图1.3-3接线，检查无误后开启设备电源。
调节正弦波使其周期约为2S，调信号源单元使其产生周期为100ms的干扰信号（从“NC”端引出），调节接线图中的两个47K电位器使正弦波幅值为3V，干扰波的幅值为0.5V。
3.分别装载并运行程序，运行前可将“TK”加入到变量监视中，方便实验中观察和修改。
用示波器观察R点和C点，比较滤波前和滤波后的波形。
一阶惯性:
Tk=01
Tk=08
四点加权:
Tk=01H
Tk=0.8
4.如果滤波效果不满意，修改参数，再运行程序，观察实验效果。
参数
Tk16进制
Ts（ms）
1-a
a
A1
A2
A3
A4
滤波前后正弦幅值比
滤波前后干扰幅值比
项目
一阶惯性
01
5
10
90
3/3
0.5/0.1
08
40
10
90
3/2.15
0.5/0
四点加权
01
5
30
30
20
20
3/3
0.5/0.4
08
40
30
30
20
20
3/3
0.5/0.2
不适当的应用数字滤波反而会降低控制效果，甚至造成系统不稳定。
在实际应用中，对于参数变化缓慢的（如温度）可用惯性滤波，对于参数变化快的信号可用加权平均滤波。
实验二开环系统的数字程序控制
（一）实验目的
掌握脉宽调制（PWM）的方法。
（二）实验内容
用程序实现脉宽调制，并对直流电机进行调速控制。
（三）实验过程与结果
1．主程序及PWM子程序见ACC2-1-1.ASM，打开、编译、链接。
2．按图2.2-2接线，检查无误后开启设备的电源。
3．装载程序，将全局变量TK（PWM周期）和PWM_T（占空比）加入监视，以便实验过程中修改。
4．运行程序，观察电机运行情况。
5．终止程序运行，加大脉冲宽度，即将占空比PWM_T变大，重复第3步，再观察电机的运行情况，此时电机转速应加快。
电机每转动一圈，“HR”端（霍尔元件的输出端）就会输出一个脉冲，用虚拟仪器中示波器的一路表笔测“HR”端的脉冲信号可算出电机此时的转速。
6．注意：
在程序调试过程中，有可能随时停止程序运行，此时DOUT0的状态应保持上次的状态。
当DOUT0为1时，直流电机将停止转动；当DOUT0为0时，直流电机将全速转动，如果长时间直流电机处于全速转动，可能会导致电机单元出现故障，所以在停止程序运行时，最好将连接DOUT0的排线拔掉或按系统复位键。
Tk=0C8H;PWM_T=14H
Tk=0C8H;PWM_T=20H;
Tk=0C8H;PWM_T=30H;
（四）实验思考题
本实验中是通过改变脉冲的占空比，周期T不变的方法来改变电机转速的，还有什么办法能改变电机的转速，应该怎么实现？
答:
可以保持高平电压时间不变，改变周期T，这样输出的平均电压值也会改变，或者同时改变占空比和周期T，同样能改变电机的转速。
实验三数字PID闭环控制
一、积分分离法PID控制
（一）实验目的
1．了解PID参数对系统性能的影响。
2．学习凑试法整定PID参数。
3．掌握积分分离法PID控制规律
（二）实验过程与结果
1．打开程序ACC3-2-1.ASM，编译、链接。
2．按照实验线路图3.2－2接线，检查无误后开启设备电源。
图3.2－2
3．调节信号源中的电位器及拨动开关，使信号源输出幅值为2V，周期6S的方波。
4．装载程序，将全局变量TK（采样周期）、EI（积分分离值）、KP（比例系数）、TI（积分系数）和TD（微分系数）加入变量监视，以便实验过程中观察和修改。
5．运行程序，将积分分离值设为最大值7FH（相当于没有引入积分分离），用示波器分别观测输入端R和输出端C。
用积分分离法整定PID
二、简易工程法整定PID参数
（一）实验目的
1．学习并掌握扩充临界比例度法整定PID参数。
2．学习并掌握扩充响应曲线法整定PID参数。
（二）实验过程与结果
1.扩充临界比例度法
（1）打开ACC3-4-1.ASM，编译、链接并装载程序。
（2）按照实验线路图3.4－2接线，调节信号源使其输出幅值为3V，周期6S的方波。
图3.4－2
（3）装载程序，将全局变量TK（采样周期）、EI（积分分离值）、KP（比例系数）、TI（积分系数）和TD（微分系数）加入变量监视，以便实验过程中观察和修改。
（5）运行程序且只用比例控制（EI=0，TD=0），KP由小变大，使系统等幅振荡，记下此时的临界比例系数KPU和临界振荡周期TU。
五、实验思考题
如何利用扩充响应曲线法实现P、I、D参数自整定？
答：
对系统输入单位阶跃激励，根据曲线计算出或者测量出时滞t和时间常数T，再根据查表可得整定的参数。
实验感悟：
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