第四章 计算机控制技术基础实验

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1、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

2、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

3、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、U52．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±6310V、输出量程均为±5V。

4、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

5、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：dimpv,x,op,a‘变量定义subinputdata()‘输入接口程序pv=myobject.inputdata1‘AD1通道采样值endsubsubmain()‘主程序a=1op=0.5*a*x*xx=x+0.1‘采样时间100msifx>3then‘输出抛物线信号的最大值为3x=0endifendsub63suboutputdata()‘输出接口程序myobject.outputdata1=op‘DA1通道输出值endsub通过改变变量x、a的值可改变

6、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。63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

7、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字序列通过一定规则的运算后转变为另一组希望输出的数字序列。一般可以用两种方法来实现：一种是用数字硬件来实现；另一种是用计算机的软件编程来实现。一个数字滤波器，它所表达的运算可用差分方程来表示：2．一阶数字滤波器及其数字化一阶数字滤波器的传递函数为利用一阶差分法离散化，可以得到一阶数字滤波器的算法：其中TS为采样周期，

8、为滤波器的时间常数。TS和应根据信号的频谱来选择。3．高阶数字滤波器高阶数字滤波器算法很多，这里只给出一种加权平均算法：其中权系数满足：。同样，也根据信号的频谱来选择。五、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。632．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”