计算机控制实验计算机控制实验.docxVIP

第二章计算机控制技术基础实验实验一 A/D与D/A转换一、实验目的1．通过实验了解实验系统的结构与使用方法；2．通过实验了解模拟量通道中模数转换与数模转换的实现方法。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．THBXD数据采集卡一块(含37芯通信线、16芯排线和USB电缆线各1根)3．PC机1台(含软件“THBDC-1”)三、实验内容1．输入一定值的电压，测取模数转换的特性，并分析之；2．在上位机输入一十进制代码，完成通道的数模转换实验。四、实验步骤1．启动实验台的“电源总开关”，打开±5、±15V电源。将“阶跃信号发生器”单元输出端连接到“数据采集接口单元”的“AD1”通道，同时将采集接口单元的“DA1”输出端连接到接口单元的“AD2”输入端；2．将“阶跃信号发生器”的输入电压调节为1V；3．启动计算机，在桌面双击图标“THBDC-1”软件，在打开的软件界面上点击“开始采集”按钮；4．点击软件“系统”菜单下的“AD/DA实验”，在AD/DA实验界面上点击“开始”按钮，观测采集卡上AD转换器的转换结果，在输入电压为1V(可以使用面板上的直流数字电压表进行测量)时应为00001100011101(共14位，其中后几位将处于实时刷新状态)。调节阶跃信号的大小，然后继续观察AD转换器的转换结果，并与理论值(详见本实验附录)进行比较；5．根据DA转换器的转换规律(详见本实验附录)，在DA部分的编辑框中输入一个十进制数据（如2457，其范围为0～4095），然后虚拟示波器上观测DA转换值的大小；6．实验结束后，关闭脚本编辑器窗口，退出实验软件。五、附录1．数据采集卡本实验台采用了THBXD数据采集卡。它是一种基于USB总线的数据采集卡，卡上装有14Bit分辨率的A/D转换器和12Bit分辨率的D/A转换器，其转换器的输入量程均为±10V、输出量程均为±5V。该采集卡为用户提供4路模拟量输入通道和2路模拟量输出通道。其主要特点有：1) 支持USB1.1协议，真正实现即插即用2) 400KHz 14位A/D转换器，通过率为350K，12位D/A转换器，建立时间10μs3) 4通道模拟量输入和2通道模拟量输出4) 8K深度的FIFO保证数据的完整性5) 8路开关量输入，8路开关量输出2．AD/DA转换原理数据采集卡采用“THBXD”USB卡，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0～16383(A/D转换为14位)。其中0V为8192。其主要数据格式如下表所示(采用双极性模拟输入)：输　　入AD原始码(二进制)AD原始码(十六进制)求补后的码(十进制)正满度01 1111 1111 11111FFF16383正满度－1LSB01 1111 1111 11101FFE16382中间值（零点）00 0000 0000 000000008192负满度+1LSB10 0000 0000 000120011负满度10 0000 0000 000020000而DA转换时的数据转换关系为：-5～5V对应为0～4095(D/A转换为12位)，其数据格式(双极性电压输出时)为：输　　入D/A数据编码正满度1111 1111 1111正满度－1LSB1111 1111 1110中间值（零点）1000满度+1LSB0000满度0000 0000 00003．编程实现测试信号的产生利用上位机的“脚本编程器”可编程实现各种典型信号的产生，如正弦信号，方波信号，斜坡信号，抛物线信号等。其函数表达式分别为：1) 正弦信号，2) 方波3) 斜坡信号，a为常量4) 抛物线信号，a为常量这里以抛物线信号为例进行编程，其具体程序如下：dim tx,op,a‘初始化函数sub Initialize(arg)‘初始化函数WriteData 0 ,1‘对采集卡的输出端口DA1进行初始化tx=0‘对变量初始化end subsub TakeOneStep (arg) ‘算法运行函数a=1op=0.5*a*tx*tx ‘0.1为时间步长tx=tx+0.1if op3 then‘波形限幅tx=0end ifWriteData op ,1‘数据从采集卡的DA1端口输出end subsub Finalize (arg)‘退出函数WriteData 0 ,1end sub通过改变变量tx、a的值可改变抛物线的上升斜率。其它典型信号的编程请参考“THBDC-1”安装目录下的“计算机控制算法VBS\基本波形”目录内参考示例程序。实验二数字滤波器一、实验目的1．通过实验熟悉数字滤波器的实现方法；2．研究滤波器参数的变化对滤波性能的影响。