2009级《数字化测控技术》实验指导书

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1、实验指导书及报告课程名称数字化测控技术实验名称数字化测控技术课程实验实验日期学生专业测控技术与仪器学生学号学生姓名实验室名称测控技术实验室教师姓名周严成绩南京理工大学机械工程学院27目录实验须知2实验一基于集成锁相环的频率合成器的设计3实验二占空比的数字化测量9实验三数据采集系统的集成及程序设计14实验四集散测控系统的集成及应用2027实验须知1.请在每个实验前认真阅读实验指导书，尤其是操作步骤及实验注意事项。2.实验仪器电源的开关原则:1)连接测量线路,确认准确无误后，开启仪器电源；2)实验完毕,关闭仪器电源,拆除实验线路。3.稳压电源不可对地短路。4．

2、在通电之前务必检查芯片的电源连接是否正确，确认正确后方可通电。5．测试过程中必须十分小心，务必注意不要将芯片引脚短路，否则会损坏芯片。6.实验过程中，心要细、动作要轻，不可有强制性机械动作出现。7.实验严格按操作规程进行，否则，出现损坏责任自负。8.实验完毕，请一切恢复到实验前的状态，然后离开实验室。27实验一基于集成锁相环的频率合成器的设计1、实验目的本实验旨在使学生深入了解频率合成器的基本概念及基于锁相环的频率合成器的基本原理，学习并掌握复杂数字电路的调试方法。掌握单片集成锁相环CD4046的技术性能指标及电路设计方法，学会应用CD4046制作数字频率

3、合成器。2、实验内容根据设计要求设计基于集成锁相环CD4046的频率合成器电路，确定锁相环的元件参数，搭建并调试电路，使之输出1kHz～1MHz，步进0.5kHz的时钟信号。3、实验原理及方法频率合成是用任一指定的基准频率经过一些功能电路的处理，产生一系列需要的稳定的多种基准频率。利用锁相环实现频率合成，主要是产生可数字或程序控制的基准频率的倍频基准频率。其原理是在锁相环的反馈回路中插入一N分频的分频电路，形成闭环，此时VCO输出为NfR。fR是基准频率，改变N值即可改变电路的输出频率，其稳定度与基准频率相同。原理框图如图1.1所示。CD4046晶振基准比

4、较器IVCON分频器低通滤波器fo图1.1频率合成器原理框图设计基于CD4046集成锁相环的频率合成器的主要工作有：（1）设计调试晶体振荡电路，产生基准频率fR。（2）设计N分频器，N的调节范围根据合成的频率范围和基准频率的大小确定。这里设基准频率为0.5kHz，要求合成器输出频率1kHz～1MHz，步进0.5kHz，则N=2~2000。分频器应根据N的范围设计。（3）设计锁相环CD4046的相关元件参数，这是本设计的关键及难点所在，需要反复设计、调试及修改确定。图1.2提供了一基于CD4046的频率合成器的参考性原理电路，其合成频率范围是2kHz~1MH

5、z，步进1kHz。实验时可参考之进行设计。27图1.2频率合成器参考原理电路4、实验仪器设备1）双路直流稳压电源2）双踪示波器3）信号发生器4）41/2位数字万用表5）面包板275、实验电路设计及工作原理说明1）实验电路设计2）电路的工作原理说明276、实验步骤说明277、实验结果记录及分析实验数据填入表1.1中，对照频率合成器输出频率的理论值与实际测试值，分析说明两者不一致的原因。表1.1实验数据记录表Nfout理论值fout实测值2100500100015002000278、思考题1）说明分频系数N的确定依据。2）不测量fout如何判定锁相环是否入锁？

6、27实验二占空比的数字化测量1、实验目的本实验的目的是使学生在掌握占空比数字化测量的基本原理及方法的基础上，学习占空比/电压转换电路的设计与调试，切实掌握占空比的测量技术。2、实验内容根据占空比的数字化测量原理自行设计占空比测量的占空比-电压转换电路，采用数字电压表测量转换得到的与占空成正比的电压值，根据电压计算出被测量的占空比，将测量值与采用示波器测量的占空比值进行比较，计算出测量误差。3、实验仪器设备1）直流稳压电源；2）双踪示波器；3）信号发生器；4）41/2位数字万用表；5）面包板。4、实验电路设计及工作原理说明1）实验电路设计272）电路的工作原

7、理说明275、实验步骤说明276、实验结果记录按表格2.1中的内容记录对应的测试结果，实验数据填入表2.1中。表2.1占空比测量实验结果记录表数字示波器测量的占空比实验电路测量的占空比测量相对误差10%20%30%40%50%60%70%80%90%7、实验结果处理与分析278、思考题1）输入整形电路中采用放大器，则放大器应选用何种类型放大器？2）整形电路的输出为何要接低通滤波器？3）可否用万用表直读测量值？要求说明原因。27实验三数据采集系统的集成及程序设计1、实验目的本实验的目的是使学生在学习数据采集系统理论课的基础上，通过对数据采集系统安装、连接和编

8、程，掌握数据采集系统的使用方法，加深对数据采集系统原理、用途的了解