計算機控制技術實驗課件

1、學 生 實 驗 報 告（理工類）課程名稱： 計算機控制技術 專業(yè)班級： 14電氣（2） 學生學號： 學生姓名： 所屬院部： 機電工程學院 指導教師： 姜玉東 20 17 20 18 學年 第 一 學期 金陵科技學院教務處制實驗項目名稱：地址譯碼電路設計實驗 實驗學時： 2 同組學生姓名： 實驗地點：計算機輔助設計與制造實驗室實驗日期： 2017.10.28 實驗成績： 批改教師： 批改時間： 一、實驗目的和要求實驗目的1、熟悉Proteus軟件的開發(fā)環(huán)境。2、學習3-8譯碼器在接口電路中的應用。3、掌握I/O接口地址譯碼電路的一般設計方法。實驗要求使用ISA總線的AEN（DMA地址使用信號，高

2、電平有效）信號、地址信號A0A9、3-8譯碼器芯片74HCT138，以及其他的基本門電路，設計一個地址譯碼電路，使其譯碼出的8個端口的可尋址的地址范圍為3A03A7。二、實驗儀器和設備PC系統(tǒng)機、Proteus軟件。三、實驗過程1、在Proteus軟件中搭建出電路原理圖。圖1.1 地址譯碼電路原理圖2、運行程序，觀察設計的地址譯碼電路譯出地址的正確性。四、實驗結果與分析圖1.2 撥碼開關與ISA總線輸入地址不一致可見當撥碼開關與ISA總線輸入地址不一致，74HC138（三八譯碼器）無輸出信號。圖1.3 AEN為高電平當AEN為高電平時，不由CPU直接控制，ISA總線信號無法交由三八譯碼器輸出。

3、圖1.4 撥碼開關與ISA總線輸入地址一致，示例1當撥碼開關與ISA總線輸入地址一致，低三位確定最終地址：3A1H，Y0輸出低電平。圖1.5 撥碼開關與ISA總線輸入地址一致，示例2撥碼開關與ISA總線輸入地址一致，低三位確定最終地址：3A7H，Y7輸出低電平。圖1.6 撥碼開關改變基地址當撥碼開關改變基地址時，ISA總線對應的輸入也要隨之改變，現(xiàn)在的基地址是3BxH。實驗項目名稱： A/D和D/A轉換實驗 實驗學時： 2 同組學生姓名： 實驗地點：計算機輔助設計與制造實驗室實驗日期： 2017.10.28 實驗成績： 批改教師： 批改時間： 一、實驗目的和要求實驗目的1、熟悉Keil軟件的使

4、用以及程序設計方法。2、掌握模/數(shù)，數(shù)/模轉換器的工作原理。實驗要求（1）利用AT89C51單片機、ADC0808以及7SEG-MPX4-CA數(shù)碼顯示管*4設計一模/數(shù)轉換電路，并比較電壓表顯示數(shù)據(jù)和數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)是否一致。（2）利用DAC0832以及運算放大器設計一數(shù)/模轉換電路，其中DAC0832為直通工作方式，當輸入不同數(shù)字量的時候，觀察輸出模擬電壓的值。二、實驗儀器和設備PC系統(tǒng)機、Proteus軟件、KeilC51軟件。三、實驗過程1、在Proteus軟件中搭建出電路原理圖。圖2.1 A-D轉換電路原理圖圖2.2 D-A轉換電路原理圖2、在keilC51軟件中編寫源程序，并編譯生成可

5、執(zhí)行文件，把生成的可執(zhí)行文件裝入單片機。3、運行程序，按實驗要求觀察設計電路的轉換結果。四、實驗結果與分析圖2.3 ADC:5V對應數(shù)碼管數(shù)值255圖2.4 ADC：0V對應數(shù)碼管數(shù)值0通過調節(jié)滑動變阻器阻值大小，進而改變輸入模擬電壓的大小（0-5V），數(shù)碼管顯示范圍在（0-255）。其值是一一對應成比例的，可見實驗實現(xiàn)了模數(shù)轉換。圖2.5 DAC：FFH對應電壓輸出5v圖2.6 DAC：7FH對應電壓輸出2.5v通過改變輸入端的數(shù)值，進而改變輸入的二進制數(shù)字量，最終轉換的模擬量結果通過放大器輸出。00H至FFH的二進制數(shù)字量與0-5V電壓值是一一對應成比例的，可見實驗實現(xiàn)了數(shù)模轉換。A/D轉

6、換程序：org 0ljmp STARTorg 100HSTART:mov DPTR,#0FE00Hmov P2,0LOOP:clr P3.4 ;關閉LED1clr P3.5;關閉LED2clr P3.6;關閉LED3setb P2.0;開啟0808mov R6,#0FFH;等待轉換djnz R6,$clr P2.0setb p2.1;給0808讀信號movx A,DPTR;讀nopclr p2.1;清除0808讀信號mov B,#100div ABlcall SEG7;取數(shù)字段碼setb P3.4;開LED1clr P3.5;關LED2clr P3.6;關LED3mov P1,A;送數(shù)lcal

7、l DLYmov A,Bmov B,#10div ABlcall SEG7clr P3.4;關LED1clr P3.6;關LED3setb P3.5mov P1,Alcall DLYmov A,Blcall SEG7clr P3.4;關LED1clr P3.5;關LED3setb P3.6mov P1,Alcall DLYsjmp LOOPSEG7:inc Amovc A,A+PCRETDB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H ;0,1,2,3,4,5,6,7DB80H,90h,88H,83H,0C6H,0A1H,86h,8EH ;8,9,A,B,C,D,E

8、,FDLY:mov R7,#2D1:mov R6,#249DJNZ R6,$DJNZ R7,D1RETEND實驗項目名稱： 步進電機控制實驗 實驗學時： 2 同組學生姓名： 實驗地點：計算機輔助設計與制造實驗室實驗日期： 2017.10.28 實驗成績： 批改教師： 批改時間： 一、實驗目的和要求實驗目的1、強化對步進電機工作原理的理解。2、掌握用計算機控制步進電機接口電路設計方法。3、掌握對步進電機進行控制的編程方法。實驗要求利用AT89C51單片機、ULN20038以及四相步進電機設計一步進電機控制電路，實現(xiàn)步進電機的啟/停、正轉與反轉以及不同的工作方式下運行。二、實驗儀器和設備PC系統(tǒng)機

9、、Proteus軟件、KeilC51軟件。三、實驗過程1、在Proteus軟件中搭建出電路原理圖。圖3.1 步進電機控制控制電路原理圖2、在keilC51軟件中編寫源程序，并編譯生成可執(zhí)行文件，把生成的可執(zhí)行文件裝入單片機。3、運行程序，按實驗要求觀察設計電路工作狀態(tài)是否正確。四、實驗結果與分析圖3.2 步進電機正轉仿真圖圖3.3 四相八拍通電順序ABBBCCCDDDAAAB圖3.4 單四拍通電順序ABCDA圖3.5 雙四拍通電順序ABBCCDDAAB當按下正轉開關時電機正轉，通過通電順序的波形圖可見實驗實現(xiàn)了電機不同工作方式下的正轉。圖3.6 步進電機正轉仿真圖圖3.7 電機反轉時在四相八拍

10、工作方式下的波形圖按下反轉開關，可見實現(xiàn)了ABADADCDCBCBAB的上電順序，實現(xiàn)了電機反轉，其它的工作方式與正轉類似，從略。步進電機程序：ORG 100HSTART: MOV DPTR,#TAB1 MOV R4,#7 ; (單、雙四拍時將#7改為#3) AJMP LOOPKEY: MOV P2,#3H JB P2.0,FZ1 CJNE R4,#7,LOOPZ ;（單、雙四拍時將#7改為#3） MOV R4,#0FFHLOOPZ: INC R4 AJMP LOOPFZ1: JB P2.1,KEY CJNE R4,#0H,LOOPF MOV R4,#08H ;（單、雙四拍時將#08H改為#0

11、4H）LOOPF: DEC R4LOOP: MOV A,R4MOVC A,A+DPTRMOV P1,AACALL DELAYAJMP KEYDELAY: MOV R6,#5DD1:MOV R5,#80HDD2:MOV R7,#0DD: DJNZ R7,DD DJNZ R5,DD2DJNZ R6,DD1RETTAB1:DB 02H,06H,04H,0CH,08H,09H,01H,03H ;（單四拍為DB 02H,04H,08H,01H）;（雙四拍為DB 06H,0CH,09H,03H)END實驗項目名稱： 數(shù)字控制器設計實驗 實驗學時： 2 同組學生姓名： 實驗地點：計算機輔助設計與制造實驗室實

12、驗日期： 2017.10.28 實驗成績： 批改教師： 批改時間： 一、實驗目的和要求實驗目的1、熟悉MATLAB中simulink的實現(xiàn)方法。2、掌握最少拍有紋波、無紋波系統(tǒng)的設計方法。3、了解輸入信號對最少拍控制系統(tǒng)的影響。實驗要求對給定的計算機控制系統(tǒng)、被控對象和采樣周期下，分別取輸入信號為單位階躍信號、單位速度信號和單位加速度信號，按有紋波和無紋波系統(tǒng)分別設計控制器D（Z），并觀察輸入、輸出和誤差三條曲線。二、實驗儀器和設備PC系統(tǒng)機、MATLAB軟件。三、實驗過程1、在如圖4.1所示的計算機控制系統(tǒng)中，被控對象為，采樣周期T=1s，分別取輸入信號為單位階躍信號、單位速度信號和單位加速

13、度信號，按有紋波系統(tǒng)設計控制器D（Z）；針對單位速度信號，按無紋波系統(tǒng)設計控制器D（Z）。 圖4.1 計算機控制系統(tǒng)框圖2、按照最少拍系統(tǒng)原理圖，在MATLAB的Simulink下構造系統(tǒng)結構圖的仿真模型，并將輸入、輸出和誤差三條曲線放置在同一坐標系內，標明參數(shù)，觀察輸入輸出波形，比較三種情況下的跟隨特性，并打印結果。3、觀察系統(tǒng)輸出波形在采樣點以外的波形。4、比較有紋波與無紋波系統(tǒng)的區(qū)別，并分析其原因。四、實驗結果與分析實驗模型：有紋波：圖4.2 單位階躍信號輸入有紋波情況下的系統(tǒng)結構圖圖4.3 單位階躍信號輸入的有紋波系統(tǒng)仿真波形黑線是單位階躍信號輸入波形，紅線是誤差，藍線是輸出波形，輸出第一拍跟上輸入信號，采樣點之間有紋波。圖4.4 單位速度信號輸入有紋波情況下的系統(tǒng)結構圖圖4.5 單位速度信號輸入的有紋波系統(tǒng)仿真波形黑線是單位速度輸入波形，紅線是誤差，藍線是輸出波形，輸出第二拍跟上輸入信號，采樣點之間有紋波。圖4.6 單位加速度信號輸入有紋波情況下的系