《80X86計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告》

廿今褥投十等UniversityofScience&TechnologyBeijing《80X86計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告》任課老師: 穆志純班級(jí): 姓名: 學(xué)號(hào): 日期:2015年6月TOC\o"1-5"\h\z目求 1實(shí)驗(yàn)一過程通道和數(shù)據(jù)采集處理 2ー、輸入與輸出通道 2AD轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)、 2DA轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)、 3二、信號(hào)的采樣與保持、 41.零階保持實(shí)驗(yàn)、 4三、數(shù)字濾波 71.ー階慣性實(shí)驗(yàn) 7實(shí)驗(yàn)二開環(huán)系統(tǒng)的數(shù)字程序控制 11ー、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?11二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、 11三、實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)果 11四、思考題 13\o"CurrentDocument"實(shí)驗(yàn)三數(shù)字PID閉環(huán)控制 14數(shù)字P1D控制算法 14\o"CurrentDocument"積分分離法PID控制 15簡(jiǎn)易工程法整定PID參數(shù) 16擴(kuò)充響應(yīng)曲線法 16實(shí)驗(yàn)心得 16實(shí)驗(yàn)ー過程通道和數(shù)據(jù)糸集處理輸入輸出通道（-）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)A/D轉(zhuǎn)換器原理及接口方法,并掌握ADC0809芯片的使用.學(xué)習(xí)D/A轉(zhuǎn)換器原理及接口方法,并掌握TLC7528芯片的使用（二）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.編寫實(shí)驗(yàn)程序,將一5V?+5V的電壓作為ADC0809的模擬量輸入,將轉(zhuǎn)換所得8位數(shù)字量保存于變量中。.編寫實(shí)驗(yàn)程序,實(shí)現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換產(chǎn)生周期性三角波,并用示波器觀察波形。（三）實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)果A/D轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)⑴打開聯(lián)機(jī)操作軟件,打開ACC1-1-1.ASM例程,編譯、鏈接。（2）按圖1.1-1接線（注意:圖中畫“。”的線需用戶自行連接）,無錯(cuò)誤后開啟設(shè)備電源。單次階躍 模數(shù)轉(zhuǎn)換單元 控制計(jì)算機(jī)圖1.1-1⑶將程序中定義的全局變量“AD〇?AD9"加入到變量監(jiān)視中。⑷打開虛擬儀器菜單項(xiàng)中的萬用表選項(xiàng)，選擇“電壓檔”用示波器單元中的“CH1”表筆測(cè)量圖1.1-1中的模擬輸入電壓“Y”端,點(diǎn)擊虛擬儀器中的“運(yùn)行”按鈕,調(diào)節(jié)圖1.1-1中的單次階躍中的電位器，確定好模擬輸入電壓值。，自外もQUGD—交量/地?zé)??~PUBLICDATAADOADIAD2AD3AD4ADSAD6AD7AD8AD9DATACODEA：iO,ADl,AD2.AD3,AD4,SEGMEWTSTACKDW 256DUP(?)ENDSSEGMENTDB? ;?DB?DB?DB7DB7DB7DB7DB7DB7DB?ENDSSEGMENT(5)做好以上準(zhǔn)備工作后,運(yùn)行程序,改變輸入電壓并記錄。表1.1T模擬輸入電壓(V)-5-4-3~2-1012345對(duì)應(yīng)的數(shù)字量(H)001A334C668()99B3CDE6FFD/A轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)(1)打開ACC1-12AsM,編譯、鏈接并裝載到控制計(jì)算機(jī)中。(2)按圖1.1-3接線(注意:圖中畫“?！钡木€需用戶自行連接)，無錯(cuò)誤后開啟設(shè)備電源。⑶運(yùn)行程序,用示波器觀測(cè)輸出波形。|V1-V2|=1.035v二、信號(hào)的采樣與保持(-)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉信號(hào)的采樣和保持過程.學(xué)習(xí)和掌握香農(nóng)采樣定理.學(xué)習(xí)用直線插值法和二次曲線插值法還原信號(hào)(二)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.實(shí)現(xiàn)信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送到控制計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)再把數(shù)字量送到D/A轉(zhuǎn)換器輸出。.分別用直線插值法和二次曲線插值法還原信號(hào)。(三)實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)果1.采樣與保持(1)打開ACC1-2-1.ASM,編譯、鏈接。(2)按照實(shí)驗(yàn)線路圖121接線,檢查無誤后開啟設(shè)備電源。18121(3)用示波器的表筆測(cè)量正弦波單元的“。UT”端,調(diào)節(jié)正弦波單元的調(diào)幅、調(diào)頻電位器及撥動(dòng)開關(guān),使得“our端輸出幅值為3V,周期”的正弦波。|T1-T2|=1000.0ms |V1-V2|=3.002v⑷加載程序到控制機(jī)中,將采樣周期變量"Tk"加入到變量監(jiān)視中,運(yùn)行程序,用示波器的另一路表筆觀察數(shù)模轉(zhuǎn)換單元的輸出端"。UT1"。

|T1-T2|=500.0ms14T1-T2=2.00Hz|V1-V2|=3.002V|T1-T2|=500.0ms14T1-T2=2.00Hz|V1-V2|=3.002V|V1-V2|?3.002v(5)增大采樣周期,當(dāng)采樣周期>0.5S時(shí),即Tk>32H時(shí)，運(yùn)行程序并觀測(cè)數(shù)模轉(zhuǎn)換單元的輸出波形應(yīng)該失真,記錄此時(shí)的采樣周期,驗(yàn)證香農(nóng)定理。(以下記錄的是Tk=34H時(shí)的波形。)T500msT500ms儲(chǔ)CH1:CH2:三、數(shù)字濾波（-）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)和掌握ー階慣性濾波.學(xué)習(xí)和掌握四點(diǎn)加權(quán)濾波（二）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分別編寫ー階慣性濾波程序和四點(diǎn)加權(quán)濾波程序,將混合干擾信號(hào)的正弦波送到數(shù)字濾波器,并用示波器觀察經(jīng)過濾波后的信號(hào)。（三）實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)果圖中畫“〇”的線需用戶在實(shí)驗(yàn)中自行接好,運(yùn)放單元需用戶自行搭接。ね!t轉(zhuǎn)畏單え 校命?算科 敬償轉(zhuǎn)換單え圖!3-3正弦版3T上圖中,控制計(jì)算機(jī)的“0UT1”表示386EX內(nèi)部1#定時(shí)器的輸出端，定時(shí)器輸出的方波周期=定時(shí)器時(shí)常，“IRQ7”表示386EX內(nèi)部主片8259的7號(hào)中斷,用作采樣中斷。電路中用RC電路將S端方波微分,再和正弦波單元產(chǎn)生的正弦波疊加。注意R點(diǎn)波形不要超過±5V,以免數(shù)字化溢出。計(jì)算機(jī)對(duì)有干擾的正弦信號(hào)R通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣輸入，然后進(jìn)行數(shù)字濾波處理，去除干擾，最后送至數(shù)模轉(zhuǎn)換器變成模擬量C輸出。.參照流程圖分別編寫ー階慣性和四點(diǎn)加權(quán)程序,檢查無誤后編譯、鏈接。.按圖1.3-3接線,檢查無誤后開啟設(shè)備電源。調(diào)節(jié)正弦波使其周期約為2S.調(diào)信號(hào)源單元使其產(chǎn)生周期為100ms的干擾信號(hào)（從“NC”端引出）,調(diào)節(jié)接線圖中的兩個(gè)47K電位器使正弦波幅值為3V,干擾波的幅值為0.5V。|T1-T2|=1000.0ms |V1-V2|=569.4mv.分別裝載并運(yùn)行程序,運(yùn)行前可將“TK”加入到變量監(jiān)視中,方便實(shí)驗(yàn)中觀察和修改。用示波器觀察R點(diǎn)和C點(diǎn),比較濾波前和濾波后的波形。一階慣性:Tk=01|T1-T2|=1000.0ms|V1-V2|=8,696v|T1-T2|=1000.0ms|V1-V2|=8,696vT:1s4§ CH1:2/S CH2:2V楮四點(diǎn)加權(quán):Tk=01H|T1-T2|=234,4ms |V1-V2|=1.035v.如果濾波效果不滿意,修改參數(shù),再運(yùn)行程序,觀察實(shí)驗(yàn)效果。ヾ數(shù)項(xiàng)、Tk16進(jìn)制Ts(ms)1-aaAlA2A3A4濾波前后正弦幅值比濾波前后干擾幅值比ー階0151090//3/30.5/0.1慣性08401090//3/2.150.5/0四點(diǎn)015/303020203/30.5/0.4加權(quán)0840/303020203/30.5/0.2不適當(dāng)?shù)膽?yīng)用數(shù)字濾波反而會(huì)降低控制效果,甚至造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。在實(shí)際應(yīng)用中,對(duì)于參數(shù)變化緩慢的（如溫度）可用慣性濾波,對(duì)于參數(shù)變化快的信號(hào)可用加權(quán)平均濾波。實(shí)驗(yàn)二開環(huán)糸統(tǒng)的數(shù)字程序控制（―）實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆彰}寬調(diào)制（PWM）的方法。（二）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用程序?qū)崿F(xiàn)脈寬調(diào)制,并對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制。（三）實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)果.主程序及PWM子程序見ACC2-1-1.ASM,打開、編譯、鏈接。.按圖2.2-2接線,檢查無誤后開啟設(shè)備的電源。校創(chuàng)計(jì)算機(jī) 駅動(dòng)単元 +1單元圖2.2-2.裝載程序,將全局變量TK（PWM周期）和PWM_T（占空比）加入監(jiān)視,以便實(shí)驗(yàn)過程中修改。.運(yùn)行程序，觀察電機(jī)運(yùn)行情況。.終止程序運(yùn)行，加大脈沖寬度,即將占空比PWM_T變大，重復(fù)第3步,再觀察電機(jī)的運(yùn)行情況，此時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)加快。電機(jī)每轉(zhuǎn)動(dòng)ー圈，"HR"端（霍爾元件的輸出端）就會(huì)輸出ー個(gè)脈沖，用虛擬儀器中示波器的一路表筆測(cè)"HR"端的脈沖信號(hào)可算出電機(jī)此時(shí)的轉(zhuǎn)速。.注意:在程序調(diào)試過程中,有可能隨時(shí)停止程序運(yùn)行，此時(shí)DOUTO的狀態(tài)應(yīng)保持上次的狀態(tài)。當(dāng)DOUTO為1時(shí)，直流電機(jī)將停止轉(zhuǎn)動(dòng);當(dāng)DOUTO為〇時(shí)，直流電機(jī)將全速轉(zhuǎn)動(dòng),如果長時(shí)間直流電機(jī)處于全速轉(zhuǎn)動(dòng),可能會(huì)導(dǎo)致電機(jī)單元出現(xiàn)故障,所以在停止程序運(yùn)行時(shí),最好將連接DOUTO的排線拔掉或按系統(tǒng)復(fù)位鍵。|T1-T2|=23.4ms|V1-V2|=1.035viy|T1-T2|=42.67HzT:100ms4§CH1:2v/格Tk=0C8H;PWM_T=20H;|T1-T2|=94ms|V1-V2|=1.035v（四）實(shí)驗(yàn)思考題本實(shí)驗(yàn)中是通過改變脈沖的占空比,周期T不變的方法來改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的,還有什么辦法能改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速,應(yīng)該怎么實(shí)現(xiàn)?答:可以保持高平電壓時(shí)間不變，改變周期T,這樣輸出的平均電壓值也會(huì)改變,或者同時(shí)改變占空比和周期T,同樣能改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。實(shí)驗(yàn)三數(shù)字PID閉環(huán)控制一、 積分分離法PID控制（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解PID參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。.學(xué)習(xí)湊試法整定PID參數(shù)。.掌握積分分離法PID控制規(guī)律（-）實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)果.打開程序ACC321.ASM,編譯、鏈接。.按照實(shí)驗(yàn)線路圖3.2—2接線,檢查無誤后開啟設(shè)備電源。w-Mif-ntu圖3.2—2.調(diào)節(jié)信號(hào)源中的電位器及撥動(dòng)開關(guān),使信號(hào)源輸出幅值為2V,周期6s的方波。.裝載程序，將全局變量TK（采樣周期）、EI（積分分離值）、KP（比例系數(shù)）、TI（積分系數(shù)）和TD（微分系數(shù)）加入變量監(jiān)視,以便實(shí)驗(yàn)過程中觀察和修改。.運(yùn)行程序,將積分分離值設(shè)為最大值7FH（相當(dāng)于沒有引入積分分離），用示波器分別觀測(cè)輸入端R和輸出端C。|T1-T2|=2.984s |V1-V2|=1,993VT:1s4§ CH1:1v4§ CH2:1v4S用積分分離法整定PID|T1-T2|=234.4ms |V1-V2|=517.6mv二、 簡(jiǎn)易工程法整定PID參數(shù)（-）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)并掌握擴(kuò)充臨界比例度法整定PID參數(shù)。.學(xué)習(xí)并掌握擴(kuò)充響應(yīng)曲線法整定PID參數(shù)。（二）實(shí)驗(yàn)過