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计算机控制技术 实验指导书 （第3版） 于军琪 郑普亮 司轶芳 编写 西安建筑科技大学信控学院 智能建筑与楼宇自动化实验室 2013年9月目 录 1 课程简介、实验项目及学时安排 1 1.1 课程简介 1 1.2 实验项目及学时安排 1 2 实验仪器仪表设备简介 2 2.1 自动控制原理实验箱 2 2.2 其它实验设备 3 3 计算机控制技术课程实验 4 3.1 实验1 采样与保持实验 4 3.2 实验2 数字PID控制实验 8 3.3 实验3 直流电机闭环调速实验 14 3.4 实验4 模拟/数字温度闭环综合控制实验 19 3.5 实验5 模/数、数/模转换实验 23 3.6 实验6 工控机模拟量与数字量输入输出实验 30 3.7 实验7 组态软件应用实验   1 课程简介、实验项目及学时安排 1.1 课程简介 本课程是自动化专业的主干专业课程，是以应用为主的工程技术类课程。本课程的目的在于培养及提高学生对微机原理与接口技术的知识，了解掌握数字PID控制器的程序实现方法，为掌握计算机综合应用能力打好基础。通过对计算机控制技术课程内容的学习与教学实验仪器的结合，上机实践汇编语言文件的建立、汇编链接和调试，计算机控制系统搭建方法的学习，使学生达到以下要求： 掌握汇编语言常用指令，熟悉汇编语言和c语言混合编程； 掌握计算机的接口技术； 掌握数字PID控制器的程序实现方法。 1.2 实验项目及学时安排 计算机控制技术实验课是以认识和熟悉微机原理与接口技术和模拟验证所学理论为基础，在此基础上开展自行设计系统、确定实验方案和实验线路，进行自主实验，学习系统分析和系统设计的思维方法，培养研究系统的能力。所安排了验证性和综合性不同属性的实验项目。 序号 实 验 项 目 学时 实 验 性 质 验证 综合 设计 1 采样与保持实验 2 √ 2 数字PID控制实验 4 √ 3 直流电机闭环调速实验 2 √ 4 模拟/数字温度闭环综合控制实验 2 √ 5 工控机组态实验 2 √ 6 数/模、模/数转换实验 2 √ 注：实验项目的多少，根据当时的教学计划安排进行取舍 2 实验仪器仪表设备简介 2.1 自控/计控实验箱 自控/计控原理实验机由以下七个模块组成： 自动控制原理实验模块 计算机控制原理实验模块 信号源模块 控制对象模块 虚拟示波器模块 控制对象输入显示模块 CPU控制模块 各模块相互交联关系框图如图2.1所示： RS232接口 图2.1 各模块相互交联关系框图 自动控制原理实验模块由六个模拟运算单元及元器件库组成，这些模拟运算单元的输入回路和反馈回路上配有多个各种参数的电阻、电容，因此可以完成各种自动控制模拟运算。 例如构成比例环节、惯性环节、积分环节、比例微分环节，PID环节和典型的二阶、三阶系统等。利用本实验机所提供的多种信号源输入到模拟运算单元中去，再使用本实验机提供的虚拟示波器界面可观察和分析各种自动控制、计算机控制原理实验的响应曲线。利用本实验平台及虚拟示波器还可以用相轨迹法和相平面法观察和分析非线性系统的瞬间响应和稳态误差等。 本实验机的元器件库中还提供了直读式的可变电阻和可变电容，使实验可更方便、简捷地进行。 由于本实验机除了提供了丰富的元器件库，并且在A1-A6模拟运算单元的输入回路和反馈回路中还预留了多个可由实验人员自行接续的电阻/电容位置，将方便地扩展各种实验。预留位置在实验机中用‘RES’表示。 本实验箱采用模块式造出各种形式和阶次的模拟环节和控制系统。被控实验对象构建方便，含有9个放大器和一个比较器， 0~999.9KΩ的直读式可变电阻和0~0.7uf的直读式可变电容。标准实验部分只需使用短路套连接即可，直观且简化了实验操作和设备管理。扩充环节可以灵活搭建多种不同参数的系统。 2.2 其它实验设备 微型计算机 Aspire T135、数字万用表。 3 计算机控制技术课程实验 3.1 实验1 采样与保持实验 一、实验目的 1、加深理解采样与保持器的工作原理与作用。 2、加深理解采样周期大小对原信号进行采样失真状况的影响程度，即加深对香农定理的理解。 3、理解掌握采样周期对系统稳定性影响情况。 二、实验原理 [实验1.1]采样实验 采样实验框图如图1-1所示。本实验将函数发生器（B5）单元“方波输出”作为采样周期信号，正弦波信号发生器单元（B5）输出正弦波，观察在不同的采样周期信号对正弦波采样的影响。在不同采样周期下，观察比较输入及输出的波形（失真程度）。 计算机编程实现以不同采样周期对