信息工程专业控制实验指导书

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1、计算机控制技术实验指导书2010年11月17第一部分实验系统简介一、实验系统概述EL-AT-III型实验系统由计算机、AD/DA采集卡、自动控制原理实验箱组成，如图1，其中计算机根据不同实验分别起信号产生、测量、显示、系统控制和数据处理作用，实验箱主要用于构造被控的模拟对象。二、实验箱组成1系统电源EL-AT-III系统采用高性能开关电源作为系统工作电源，其主要技术性能指标如下：输入电压：AC220V;输出电压/电流：+12V/0.5A，-12V/0.5A，+5V/2A输出功率：22W工作环境：-5℃~+40℃2AD/DA采集卡AD/D

2、A采集卡如图3,17采用EZUSB2131芯片作为主控芯片，负责数据采集和USB通信，用EPM7128作为SPI总线转换，A/D转换器为TL1570I，其采样位数为十位，采样频率为1KHZ。D/A转换器为MAX5159，转换位数为十位，转换速率为1KHZ。AD/DA采集卡有两路输出（DA1、DA2）和两路输入（AD1、AD2），其输入和输出电压均为-5V~+5V。图3AD/DA采集卡另外在AD/DA采集卡上有一个9针的RS232串口插座用来连接AD/DA采集卡和计算机，20针的插座用来和控制对象进行通信。3实验箱面板实验箱面板布局如图4

3、所示。图4实验箱面板布局图实验箱面板主要由以下几部分构成：1)实验模块实验系统由放大器、电阻、电容组成实验模块。每个模块中都包含一个由UA741构成的放大器和若干个电阻、电容。这样通过对这八个实验模块的灵活组合,便可构造出各种形式和阶次的模拟环节和控制系统。二极管、电阻、电容、二极管区提供实验所需的二极管、电阻和电容。2)AD/DA卡输入输出模块引出AD/DA卡两路输出端和输入端，分别是DA1、DA2，AD1、AD2。有一个复位按钮，按下一次，就对AD/DA卡进行复位。20针的插座用来和控制对象连接。3)电源模块电源模块有一个实验箱电源

4、开关，有四个开关电源提供的DC电源端子，分别是+12V、-12V、+5V、GND，这些端子给外扩模块提供电源。4)变阻箱、变容箱模块17变阻箱、变容箱是实验系统的一个突出特点,只要按动数字旁边的“+”、“-”按钮便可调节电阻电容值，且电阻电容值可直接读出。三、被控对象模块本实验系统中另外包含三个受控对象模块：温度控制模块、直流电机控制模块、步进电机控制模块，可以根据需要开设综合设计实验。学生也可用这些模块进行毕业设计或开展课外的科技活动，完成温度控制、直流电机的测速和调速以及步进电机的转向、转速控制等。本实验系统算法开放，系统结构组合灵

5、活，可自行修改和添加新实验，以完成教学要求。采用典型环节模块化结构设计，利用各模块间相互组合可完成提供的七个典型实验：D/A数摸转换实验、A/D摸数转换实验、数字PID实验、状态反馈与状态观测器实验、数字滤波器实验、大林算法实验及数据采集实验。另外提供了三个控制对象算法，可完成对实验对象的控制，配合温控炉、直流电机、步进电机三个控制对象可做炉温控制实验，电机调速实验以及1.步进电机控制实验。2.17第二部分：计算机控制技术实验实验一A/D和D/A转换实验一、实验目的与要求通过本实验了解A/D和D/A的工作原理与编程方法，并进行实际调试。

6、二、实验仪器与设备PC机一台EL-AT-III型计算机控制系统实验箱一台万用表一个三、实验原理与线路YJ1.50832PC机X0809J1.1实验箱图1.1实验接线图在PC机上输入数字量值，经过D/A转换后，将输出Y通过实验接口卡的DAC0832的J1.5端输出，此输出再由接口卡上的ADC0809的J1.1端采样，经A/D转换后采样值X传送回PC机。同时在PC机上的虚拟示波器上将显示输出值Y，经过比较我们可以得到转换后的精度。四、实验内容与步骤1、弄清A/D，D/A转换的工作原理。2、按指导书说明将D/A的输出J1.5接到A/D通道0的

7、输入J1.1。3、输入数字量，进行D/A、A/D转换，记录输出转换后的模拟量值。4、记录实验曲线，观察结果，分析DAC0832和ADC0809的转换精度。17五、实验准备1、熟悉ADC0809和DAC0832的工作原理。2、初步编写转换程序，实验过程中进行调试。六、思考题1、ADC0809的CLK输入范围是多少？本实验接口卡是如何实现的？2、D/A输出放大器应如何调满？3、A/D放大器如何调整放大倍数？4、ADC0809的转换精度是多少？影响A/D，D/A转换精度的因素有哪些？七、实验报告写出实验步骤，记录最终曲线，并回答思考题，就实验

8、中所遇到的问题提出改进意见。17实验二温度控制实验一、实验目的与要求通过本实验掌握温度控制的方法，并熟练掌握PID控制的原理及调试方法。要求先测取对象的阶跃响应，并初步决定控制参数。二、实验仪器与设备PC机