优·第四章 计算机控制技术基础实验.doc

第四章 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(含上位机软件“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．在上位机输入一12位的二进制代码，完成通道的数模转换实验。 四、实验步骤 1．启动计算机，在桌面双击图标THBDC-1，运行实验软件。 2．点击工具栏上的“通道设置”，在弹出的对话框中选择单通道采集、通道“1”(默认为通道“1”)，并点击“开始采集”按钮，这样可以检测数据采集与计算机通讯是否正常。若不正常，请检查采集卡的驱动是否正确安装或采集卡在计算机的USB插槽上是否插好。 3．按图1-1接好电路，并用连接线将电路的输出端Uo接到采集卡的AD1通道。然后启动实验台的“电源开关”并且把±5V、±15V电源打开。 4．选中对话框中的A/D复选框，可观察到A/D转换的二进制结果，并记录。 5．选中对话框中的D/A复选框，在相应的编辑框中输入一组二进制代码(共12位，如：110100111011)，用万用表或示波器测量采样卡接口输出端DA1的电压值。 6．实验结束后，顺序点击对话框中的“停止采集”与工具栏的“退出”按钮。 五、附 录 1．实验电路 图1-1 在进行A/D转换实验时，可通过上面电路为A/D转换器提供一个输入电压。 实验电路参考单元：U6、U5 2．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) 400KHz14位A/D转换器，通过率为350K，12位D/A转换器，建立时间10μs。 3) 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。 3．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 pv,x,op,a ‘变量定义 sub inputdata () ‘输入接口程序 pv=myobject.inputdata1 ‘AD1通道采样值 end sub sub main() ‘主程序 a=1 op=0.5*a*x*x x=x+0.1 ‘采样时间100ms if x3 then ‘输出抛物线信号的最大值为3 x=0 end if end sub sub outputdata() ‘输出接口程序 myobject.outputdata1=op ‘DA1通道输出值 end sub 通过改变变量x、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上位机安装目录下的“VBS脚步程序\计算机控制技术”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。 二、实验设备 1．THBDC-1型控制理论·计算机控制技术实验台。 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(含上位机软件“THBDC-1”)。 三、实验内容 1．设计一个带尖脉冲（频率可变）干扰信号和正弦信号的模拟电路。 2．设计并调试一阶数字滤波器。 3．设计并调试高阶数字滤波器。 四、实验原理 1．在许多信息处理过程中，如对信号的滤波，检测，预测等都要广泛地用到滤波器。数字滤波器是数字信号处理中广泛使用的一种线性环节，它从本质上说是将一组输入的数