#《計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)》指導(dǎo)書新編xu1

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書#目錄目錄 實(shí)驗(yàn)一數(shù)據(jù)輸入輸出通道實(shí)驗(yàn)二信號(hào)采樣和保持實(shí)驗(yàn)三數(shù)字控制實(shí)驗(yàn)四直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速控制實(shí)驗(yàn)五溫度閉環(huán)數(shù)字控制實(shí)驗(yàn)六最少拍控制器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)附錄………………實(shí)驗(yàn)一數(shù)據(jù)輸入輸出通道實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?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。實(shí)驗(yàn)設(shè)備：PC機(jī)一臺(tái)，TD-ACC+實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套，i386EX系統(tǒng)板一塊實(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)換所得的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。實(shí)驗(yàn)原理：A/D轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)ADC0809芯片主要包括多路模擬開關(guān)和A/D轉(zhuǎn)換器兩部分，其主要特點(diǎn)是：?jiǎn)坞娫垂╇?、工作時(shí)鐘CLOCK最高可達(dá)到1200KHz、8位分辨率，8個(gè)單端模擬輸入端，TTL電平兼容等，可以很方便地和微處理器接口。ADC0809芯片，其輸出八位數(shù)據(jù)線以及CLOCK線已連到控制計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)線及系統(tǒng)使用時(shí)鐘1MCLK(1MHz)上。其它控制線根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求可另外連接(A、B、C、STR、/OE、EOC、IN0?IN7)。實(shí)驗(yàn)線路圖1-1為：圖1-1A/D轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)接線圖上圖中，AD0809的啟動(dòng)信號(hào)"STR”是由控制計(jì)算機(jī)定時(shí)輸出方波來(lái)實(shí)現(xiàn)的。"OUT1"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)間常數(shù)。ADC0809芯片輸入選通地址碼A、B、C為"1"狀態(tài)，選通輸入通道IN7；通過(guò)單次階躍單元的電位器可以給A/D轉(zhuǎn)換器輸入—5丫~+5V的模擬電壓;系統(tǒng)定時(shí)器定時(shí)1ms輸出方波信號(hào)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換器，并將A/D轉(zhuǎn)換完后的數(shù)據(jù)量讀入到控制計(jì)算機(jī)中，最后保存到變量中。參考流程：

圖1-2A/D轉(zhuǎn)換參考程序流程實(shí)驗(yàn)步驟：打開聯(lián)機(jī)操作軟件，在編輯區(qū)編寫實(shí)驗(yàn)程序。檢查無(wú)誤后編譯、鏈接。按照?qǐng)D1-1接線（注意：圖中畫"o”的線需連接），檢查無(wú)誤后開啟電源。裝載完程序后，系統(tǒng)默認(rèn)程序的起點(diǎn)在主程序的開始語(yǔ)句。用戶可以自行設(shè)置程序起點(diǎn)，可先將光標(biāo)放在起點(diǎn)處，再通過(guò)調(diào)試菜單項(xiàng)中設(shè)置起點(diǎn)或直接點(diǎn)擊設(shè)置起點(diǎn)圖標(biāo)，即可將程序起點(diǎn)設(shè)在光標(biāo)處。加入變量監(jiān)視，具體步驟為：打開“設(shè)置”菜單項(xiàng)中的“變量監(jiān)視”窗口或直接點(diǎn)擊“變量監(jiān)視”圖標(biāo)，將程序中定義的全局變量“AD0?AD9”加入變量監(jiān)視中。在查看菜單項(xiàng)中的工具欄中選中變量區(qū)或點(diǎn)擊變量區(qū)圖標(biāo)，系統(tǒng)軟件默認(rèn)選中寄存器區(qū)，點(diǎn)擊“變量區(qū)”可查看或修改要監(jiān)視的變量。在主程序JMPAGAIN語(yǔ)句處設(shè)置斷點(diǎn)。具體操作如下：先將光標(biāo)置于要設(shè)斷點(diǎn)的語(yǔ)句，然后在調(diào)試菜單項(xiàng)中選擇“設(shè)置斷點(diǎn)/刪除斷點(diǎn)”，或直接點(diǎn)擊“設(shè)置斷點(diǎn)/刪除斷點(diǎn)”的圖標(biāo)，即可在本語(yǔ)句設(shè)置或刪除斷點(diǎn)。打開虛擬儀器菜單項(xiàng)中的萬(wàn)用表選項(xiàng)或者直接點(diǎn)擊萬(wàn)用表圖標(biāo)，選擇“電壓檔”用示波器單元中的“CH1”表筆測(cè)量圖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中的單次階躍中的電位器，確定好模擬輸入電壓值。運(yùn)行程序，程序?qū)⒃跀帱c(diǎn)處停下，查看變量“AD0?AD9”的值，取平均值記錄下來(lái)，改變輸入電壓并記錄，最后填寫下表。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：模擬輸入電壓（V）對(duì)應(yīng)的數(shù)字量（H）-4.5-3.5-2.5-1.5-0.50+0.5+1.5+2.5+3.5+4.52. D/A轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)

TLC7528芯片是8位、并行、兩路、電壓型輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換器。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中的TLC7528的八位數(shù)據(jù)線、寫線和通道選擇控制線已接至控制計(jì)算機(jī)的總線上。實(shí)驗(yàn)線路圖1-3為：1108IL084TL08IL084YCCWlOl(lK)1.5K—1=■YCCW1O2(1K)1.5K—|=,_0UT2OUTl/10￥11386EXCPU1108IL084TL08IL084YCCWlOl(lK)1.5K—1=■YCCW1O2(1K)1.5K—|=,_0UT2OUTl/10￥11386EXCPU; WR#; M/I0#; A0： CLK2： XDO：XD7r-24MHz控制計(jì)算機(jī)/CSOUTA/WEEFBAAODOOUTBD7EFBB數(shù)模轉(zhuǎn)換單元圖1-3D/A轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)接線圖以上電路是TLC7528雙極性輸出電路，輸出范圍一5V~+5V。"W101"和"W102"分別為A路和B路的調(diào)零電位器，實(shí)驗(yàn)前先調(diào)零，往TLC7528的A口和B口中送入數(shù)字量80H,分別調(diào)節(jié)"W101"和"W102"電位器，分別測(cè)"OUT1"和"OUT2"的輸出電壓，應(yīng)在0mV左右。參考流程：圖1-4D/A圖1-4D/A轉(zhuǎn)換參考程序流程實(shí)驗(yàn)步驟：編寫實(shí)驗(yàn)程序，檢查無(wú)誤后編譯、鏈接并裝載到控制計(jì)算機(jī)中。運(yùn)行程序，用示波器觀測(cè)輸出波形，并畫出。實(shí)驗(yàn)二采樣和保持實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜ば盘?hào)的采樣和保持過(guò)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)實(shí)驗(yàn)設(shè)備機(jī)一臺(tái)， 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套， 系統(tǒng)板一塊實(shí)驗(yàn)內(nèi)容編寫程序，實(shí)現(xiàn)信號(hào)通過(guò) 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 轉(zhuǎn)換器輸出。編寫程序，分別用直線插值法和二次曲線插值法還原信號(hào)。實(shí)驗(yàn)原理1．采樣和保持香農(nóng)（采樣）定理：若對(duì)于一個(gè)具有有限頻譜（I川<Wmax）的連續(xù)信號(hào)『（t）進(jìn)行采樣，當(dāng)采樣頻率滿足W>2W時(shí)，則采樣函數(shù)*（t）能無(wú)失真地恢復(fù)到原來(lái)的連續(xù)信號(hào)f（t）。W為信號(hào)的最高頻率，W為采樣頻率。 小實(shí)驗(yàn)線路圖：圖,中畫“”的線需用戶在實(shí)驗(yàn)中自行接好，其它線系統(tǒng)已連好。圖采樣和保持實(shí)驗(yàn)電路圖上圖中，控制計(jì)算機(jī)的””表示內(nèi)部#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，“”表示內(nèi)部主片的“”號(hào)中斷，用作采樣中斷。這里，正弦波單元的“”端輸出周期性的正弦波信號(hào)，通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的“”端輸入系統(tǒng)用定時(shí)器作為基準(zhǔn)時(shí)鐘初始化為，定時(shí)采集“”端的信號(hào)，轉(zhuǎn)換結(jié)束產(chǎn)生采樣中斷，在中斷服務(wù)程序中讀入轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，送到數(shù)模轉(zhuǎn)換單元，在“”端輸出相應(yīng)的模擬信號(hào)。由于數(shù)模轉(zhuǎn)換器有輸出鎖存能力，所以它具有零階保持器的作用。采樣周期X,的范圍為?，通過(guò)修改就可以靈活地改變采樣周期。實(shí)驗(yàn)參考程序：匯編語(yǔ)言請(qǐng)參照隨機(jī)軟件中的 目錄中的 文件語(yǔ)言請(qǐng)參照隨機(jī)軟件中的 目錄中的 文件。信號(hào)的還原初實(shí)驗(yàn)原理從香農(nóng)定理可知，對(duì)于信號(hào)的采集，只要選擇恰當(dāng)?shù)牟蓸又芷?，就不?huì)失去信號(hào)的主要特征。在實(shí)際使用中，一般總是取實(shí)際采樣頻率也比Wmx大，如：三Wmax。但是如果采用插值法恢復(fù)信號(hào)，就可以降低對(duì)采樣頻率的要求，香農(nóng)定理給出了采樣頻率的下限，用不同的插值方法恢復(fù)信號(hào)需要的采樣頻率也不相同。實(shí)驗(yàn)線路圖設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的電路仍如圖2-所1示，只是程序中將讀入的數(shù)據(jù)量送到數(shù)模轉(zhuǎn)換單元之前將分別采用直線插值法和二次曲線插值法，恢復(fù)信號(hào)。參考程序：匯編語(yǔ)言直線插值法參考軟件中的 目錄中的 文件，匯編語(yǔ)言二次曲線插值法參考 目錄中的 文件。語(yǔ)言直線插值法參考 目錄中的 文件，語(yǔ)言二次曲線插值法參考 目錄中的 文件。實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)果采樣和保持編寫零階保持程序，編譯、鏈接。系統(tǒng)初始默認(rèn)是匯編語(yǔ)言，若采用中語(yǔ)言，通過(guò)軟件菜單中的【設(shè)置】|【語(yǔ)言】來(lái)設(shè)定。按照實(shí)驗(yàn)線路圖接線，檢查無(wú)誤后開啟設(shè)備電源。用示波器的表筆測(cè)量正弦波單元的“ ”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“”端輸出幅值為，周期的正弦波。用加載程序到控制機(jī)中，運(yùn)行程序，用虛擬示波器的另一路表筆觀察數(shù)模轉(zhuǎn)換單元的輸出端“ 。改變程序，增大采樣周期，當(dāng)采樣周期 時(shí)，即 ()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。選擇采樣周期為 、 、和，畫出輸入和輸出波形，觀察信號(hào)的失真情況。每次修改程序或參數(shù)后，都要重新編譯并下載后再運(yùn)行。和.信號(hào)的還原用分別編寫直線插值和二次曲線插值程序，并編譯、鏈接。(和用按照線路圖接線，檢查無(wú)誤后，開啟設(shè)備電源。調(diào)節(jié)正弦波單元的調(diào)幅、調(diào)頻電位器，使正弦波單元輸出幅值為，周期的正弦波。設(shè)定相應(yīng)的值，分別裝載并運(yùn)行程序。用示波器觀察數(shù)模轉(zhuǎn)換單元的輸出，選擇采樣周期為、、和畫出輸入和輸出波形，觀察信號(hào)的失真情況，并和零階保持程序在相同采樣周期的運(yùn)行效果進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)三數(shù)字PID控制實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?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)設(shè)備：PC機(jī)一臺(tái)，TD-ACC+實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套，i386EX系統(tǒng)板一塊實(shí)驗(yàn)原理和內(nèi)容：上圖是圖典型PID閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖上圖是圖典型PID閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖個(gè)典型的PID閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖。其硬件電路原理及接線圖如下:控制計(jì)算機(jī)i386EXCPU——Jplo模數(shù)轉(zhuǎn)換單兀STR/OEEOC !tmrouti iCSO# ；INT3數(shù)模轉(zhuǎn)換單元HOY1一1STSTSCLOCK短路認(rèn)24MHz-^TMRCLKI!STR/OEEOC !tmrouti iCSO# ；INT3數(shù)模轉(zhuǎn)換單元HOY1一1STSTSCLOCK短路認(rèn)24MHz-^TMRCLKI!M/IO#): AO13CLK2?I/CS/WRA0\；XD0OUTDO???D7OUT1圖實(shí)驗(yàn)接線圖實(shí)驗(yàn)中，采用位置式PID算式。在一般的PID控制中，當(dāng)有較大的擾動(dòng)或大幅度改變給定值時(shí)，會(huì)有較大的誤差，并使系統(tǒng)有慣性和滯后。因此，在積分項(xiàng)的作用下，往往會(huì)使系統(tǒng)超調(diào)變大、過(guò)渡時(shí)間變長(zhǎng)。為此，采用積分分離法PID控制算法，即：當(dāng)誤差e(k)較大時(shí)，取消積分作用；當(dāng)誤差e(k)較小時(shí)才將積分作用加入。實(shí)驗(yàn)步驟：.編寫實(shí)驗(yàn)程序，檢查無(wú)誤后編譯、鏈接。.按照實(shí)驗(yàn)線路圖接線，檢查無(wú)誤后開啟設(shè)備電源。.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3-6s的方波。.在程序中將積分分離值設(shè)為最大7FH（相當(dāng)于沒(méi)有引入積分分離），編譯連接并加載運(yùn)行程序，用示波器分別觀測(cè)輸入端R和輸出端C。此時(shí)可以觀察到輸入的方波，系統(tǒng)的輸出接近于零，將ST-S短路塊拔掉（去掉鎖零信號(hào)），可以觀察到系統(tǒng)的輸出信號(hào)。要恢復(fù)0狀態(tài)時(shí)再將ST-S短路塊插回去。.如果系統(tǒng)性能不滿意，用試湊法修改PID參數(shù)，直到響應(yīng)曲線滿意，并記錄KP、TI、TD參數(shù)，以及響應(yīng)曲線的超調(diào)量和過(guò)渡時(shí)間。.修改積分分離值為20H，記錄此時(shí)響應(yīng)曲線的超調(diào)量和過(guò)渡時(shí)間，并和未引入積分分離值時(shí)的響應(yīng)曲線進(jìn)行比較。.匯編語(yǔ)言程序參考 目錄中的 文件.語(yǔ)言程序參考 目錄中的 文件。在 下根據(jù)圖 ,按 調(diào)整的結(jié)果完成控制輸出，跟你實(shí)驗(yàn)箱的輸出結(jié)果作對(duì)比，分析有關(guān)原因。實(shí)驗(yàn)四直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速控制實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私忾]環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)的構(gòu)成。熟悉 控制規(guī)律，并且用算法實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)設(shè)備：PC機(jī)一臺(tái)，TD-ACC+實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套，i386EX系統(tǒng)板一塊實(shí)驗(yàn)原理和內(nèi)容：圖4-1是一個(gè)典型的直流電機(jī)調(diào)速實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)方框圖：圖4-1直流電機(jī)調(diào)速實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)方框圖根據(jù)上述系統(tǒng)方框圖，硬件線路圖如下，圖中畫“?！钡木€需要接好。圖4-2硬件線路圖上圖中，控制機(jī)算機(jī)的” ”表示的管腳，輸出 脈沖經(jīng)驅(qū)動(dòng)后控制直流電機(jī)，“ ”表示 內(nèi)部主片 的號(hào)中斷，用作測(cè)速中斷。實(shí)驗(yàn)中，用系統(tǒng)的數(shù)字量輸出端口“”來(lái)模擬產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號(hào)，構(gòu)成系統(tǒng)的控制量，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)后控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。霍爾測(cè)速元件輸出的脈沖信號(hào)記錄電機(jī)轉(zhuǎn)速構(gòu)成反饋量。在參數(shù)給定情況下，經(jīng)運(yùn)算，電機(jī)可在控制量作用下，按給定轉(zhuǎn)速閉環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)。系統(tǒng)定時(shí)器定時(shí)，作為系統(tǒng)采樣基準(zhǔn)時(shí)鐘；測(cè)速中斷用于測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速。實(shí)驗(yàn)步驟：編寫實(shí)驗(yàn)程序，編譯、鏈接。按圖輸-接線，檢查無(wú)誤后開啟設(shè)備電源，將編譯鏈接好的程序裝載到控制機(jī)中。打開專用圖形界面，運(yùn)行程序，觀察電機(jī)轉(zhuǎn)速，分析其響應(yīng)特性。.若不滿意，改變參數(shù)：積分分離值、比例系數(shù)、積分時(shí)間常數(shù)、微分時(shí)間常數(shù)的值后再觀察其響應(yīng)特性，選擇一組較好的控制參數(shù)并記錄下來(lái)。注意：在程序調(diào)試過(guò)程中，有可能隨時(shí)停止程序運(yùn)行，此時(shí) 的狀態(tài)應(yīng)保持上次的狀態(tài)。當(dāng) 為時(shí)，直流電機(jī)將停止轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)為時(shí)，直流電機(jī)將全速轉(zhuǎn)動(dòng)，如果長(zhǎng)時(shí)間讓直流電機(jī)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)，最好將連接的排線拔掉或按系統(tǒng)復(fù)位鍵。匯編語(yǔ)言程序參考 目錄中的 文件。語(yǔ)言程序參考目錄中的 文件。實(shí)驗(yàn)五溫度閉環(huán)數(shù)字控制實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鉁囟乳]環(huán)控制系統(tǒng)的構(gòu)成。熟悉 控制規(guī)律，并且用算法實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)設(shè)備：PC機(jī)一臺(tái)，TD-ACC+實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套，i386EX系統(tǒng)板一塊實(shí)驗(yàn)原理和內(nèi)容：溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)方框圖如下：圖5-1溫度閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)方框圖根據(jù)上述系統(tǒng)方框圖，硬件線路圖如下，圖中畫“?！钡木€需接好。圖5-2硬件線路圖上圖中，控制機(jī)算機(jī)的””表示的管腳，輸出脈沖經(jīng)驅(qū)動(dòng)后控制烤箱或溫度單元，””表示 內(nèi)部#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，“”表示 內(nèi)部主片的號(hào)中斷采樣中斷）實(shí)驗(yàn)中，使用了熱敏電阻作為測(cè)溫元件，溫度變化，電阻值變換，經(jīng)轉(zhuǎn)換電路變換成電壓信號(hào)，由模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成產(chǎn)生采樣中斷，在中斷程序中讀取數(shù)字量，構(gòu)成反饋量，在參數(shù)給定的情況下，經(jīng)運(yùn)算產(chǎn)生相應(yīng)的控制量，最后由系統(tǒng)的“”端輸出脈沖信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)烤箱溫度范圍室溫?℃或溫度單元溫度范圍室溫?℃加熱或關(guān)斷，使溫度穩(wěn)定在給定值。其中系統(tǒng)定時(shí)器定時(shí)，一方面作為的定時(shí)啟動(dòng)信號(hào)，另一方面作為系統(tǒng)的采樣基準(zhǔn)時(shí)鐘。實(shí)驗(yàn)程序：匯編語(yǔ)言程序參考隨機(jī)軟件中的 目錄中的 。語(yǔ)言程序參考 目錄中的 文件。實(shí)驗(yàn)步驟：編寫程序，再編譯，鏈接。按圖接線，檢查無(wú)誤后開啟設(shè)備電源。裝載程序，打開專用圖形界面，運(yùn)行程序并觀察波形，分析其響應(yīng)特性。若不滿意，改變參數(shù)積分分離值 、比例系數(shù)、積分時(shí)間常數(shù)、微分時(shí)間常數(shù)的值后再觀察其響應(yīng)特性，選擇一組較好的控制參數(shù)并記錄下來(lái)。注意：在程序調(diào)試過(guò)程中，有可能隨時(shí)停止程序運(yùn)行，此時(shí) 的狀態(tài)應(yīng)保持上次的狀態(tài)。當(dāng) 為時(shí)，烤箱或溫度單元將停止加熱；當(dāng)為時(shí)，烤箱或溫度單元將滿功率加熱，如果長(zhǎng)時(shí)間讓烤箱或溫度單元處于全功率加熱狀態(tài)，可能會(huì)導(dǎo)致烤箱或溫度單元損壞，所以在停止程序運(yùn)行時(shí)，要將連接的排線拔掉或按系統(tǒng)復(fù)位鍵。實(shí)驗(yàn)六最少拍控制器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆兆钚∨挠屑y波控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。掌握最小拍無(wú)紋波控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。實(shí)驗(yàn)設(shè)備：PC機(jī)一臺(tái)，TD-ACC+實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套，i386EX系統(tǒng)板一塊實(shí)驗(yàn)原理和內(nèi)容：針對(duì)階躍輸入，設(shè)計(jì)有紋波系統(tǒng)控制算法，寫出控制輸出量的遞推公式，并編程實(shí)現(xiàn)。最小拍無(wú)紋波控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)針對(duì)單位斜波輸入，設(shè)計(jì)最小拍無(wú)紋波系統(tǒng)控制算法，寫出控制輸出量的遞推公式，并編程實(shí)現(xiàn)。其硬件電路接線圖如下：實(shí)驗(yàn)步驟：編寫實(shí)驗(yàn)程序，檢查無(wú)誤后編譯、鏈接。按照實(shí)驗(yàn)線路圖接線，檢查無(wú)誤后開啟設(shè)備電源。對(duì)象的輸入信號(hào)選擇：當(dāng)為有紋波設(shè)計(jì)時(shí)，選擇方波。調(diào)節(jié)電位器使方波信號(hào)的幅值為2.5V,周期為3-6s,當(dāng)為無(wú)紋波設(shè)計(jì)時(shí)，選擇單位斜波信號(hào)，斜波幅值為6V,上升時(shí)間為6s。分別將有紋波和無(wú)紋波設(shè)計(jì)方法得到的參數(shù)寫入程序，分別編譯鏈接并裝載運(yùn)行程序，用示波器觀察對(duì)象的測(cè)量點(diǎn)“C”和數(shù)模轉(zhuǎn)換單元的“OUT1”端，觀察系統(tǒng)的輸出以及控制量輸出序列，并記錄波形進(jìn)行分析。要觀察輸出的階躍響應(yīng)時(shí)將ST-S短路塊拔掉（去掉鎖零信號(hào)），要恢復(fù)0狀態(tài)時(shí)再將ST-S短路塊插回去。觀察斜波信號(hào)作用下的輸出時(shí)也一樣操作。注意：實(shí)驗(yàn)中有紋波是針對(duì)階越輸入設(shè)計(jì)，而無(wú)紋波是針對(duì)斜波輸入信號(hào)設(shè)計(jì)，所以實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意正確的選擇信號(hào)源。實(shí)驗(yàn)中觀察到的輸出、控制量輸出序列的波形和理論設(shè)計(jì)的輸出序列有什么區(qū)別，觀察是經(jīng)過(guò)幾個(gè)采樣周期誤差達(dá)到零的，和理論上一樣嗎？試解釋原因。實(shí)驗(yàn)程序：匯編語(yǔ)言程序參考隨機(jī)軟件中的 目錄中的 和-語(yǔ)言程序參考 目錄中的 和 文件7.在 下根據(jù)圖 ,按設(shè)計(jì)的最少拍控制器的結(jié)果完成控制輸出，跟你實(shí)驗(yàn)箱的輸出結(jié)果作對(duì)比，分析有關(guān)原因。實(shí)驗(yàn)7綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（考核用）要求根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)有的條件，根據(jù)課程所學(xué)的內(nèi)容，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)原理和相關(guān)內(nèi)容，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，并寫出詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。附錄1：ADC0809簡(jiǎn)介ADC0809是采樣分辨率為8位的、以逐次逼近原理進(jìn)行模一數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。1．主要特性1）8路輸入通道，8位A/D轉(zhuǎn)換器，輸出帶鎖存器，邏輯電平和TTL兼容。2）具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?。3）轉(zhuǎn)換時(shí)間為100那（時(shí)鐘為640kHz時(shí)），13011s（時(shí)鐘為500kHz時(shí)）4）單個(gè)+5V電源供電。5）模擬輸入電壓范圍0?+5V,不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。2．內(nèi)部結(jié)構(gòu)ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示，它由8路模擬開關(guān)、地址鎖存和譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型口/A轉(zhuǎn)換器、逐次逼近比較器和三態(tài)輸出鎖存緩沖器組成。STARTCLOCK切 61_jql 1 —trnIa/d J L控制與時(shí)序SAR開關(guān)樹STARTCLOCK切 61_jql 1 —trnIa/d J L控制與時(shí)序SAR開關(guān)樹Bac介256RT型電阻網(wǎng)絡(luò)I—一-I?J彳■■:.:■:J13| ^2| 16|VcGNDyREF+Vref-三態(tài)輸出鎖存緩沖器書—DCULSB)|lW.DOi-1L^Do2--^-*do3日應(yīng)'t">>DO7(MSB)Zj0ECCBA選擇的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7圖1ADC809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)3．外部特性（引腳功能）ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，下面說(shuō)明各引腳功能。VIN0?VIN7：8路模擬量輸入端。允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器。DO0?DO7：8位數(shù)字量輸出端，DO0為最低位，DO7為最高位。由于有三態(tài)輸出鎖存，可和主機(jī)數(shù)據(jù)總線直接相連。A、B、C：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路。ALE：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效，上升沿時(shí)鎖存3位通道選擇信號(hào)。START：A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖（至少100ns寬）使其啟動(dòng)（脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換）。EOC：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量到數(shù)據(jù)總線上。CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于640KHZ。VREF+、VREF:基準(zhǔn)電壓。取決于被轉(zhuǎn)換的模擬電壓范圍，通常VREF+ ，vref=ov。Vcc：電源，單一+5V。 +=5VGND：地。4.ADC0809的工作過(guò)程首先輸入3位地址，并使ALE=1,將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到A/D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。當(dāng)0￡輸入高電平時(shí)，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)傳送給計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問(wèn)題是如何確認(rèn)A/D轉(zhuǎn)換的完成，為此可采用下述三種方式。（1）定時(shí)傳送方式對(duì)于一種A/D轉(zhuǎn)換器來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)換時(shí)間作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是已知的。例如ADC0809轉(zhuǎn)換時(shí)間為128M，可據(jù)此設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)子程序，A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)后即調(diào)用此子程序，延遲時(shí)間一到，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。（2）查詢方式A/D轉(zhuǎn)換芯片有表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)，例如ADC0809的EOC端。因此可以用查詢方式，測(cè)試EOC的狀態(tài)，即可確知轉(zhuǎn)換是否完成，