计算机控制技术实验指导书.doc

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1、计算机控制技术实验指导书物理与电子电气工程学院二零一五年四月实验一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平台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；输入电压测量值(二进制)测量值(十进制)理论值(十进制)10V0111111010111016302163935V0011111010000012192

2、122950V1111111001001180838196-5V1011110111001039544098-10V1000000000000000AD转换理论值的求法：量化单位：转换结果：2．在上位机输入一十进制代码，完成通道的数模转换实验。十进制电压输出（测量值）电压输出（理论值）40955.2520000-0.21000-2.5-2.660-5-5DA转换理论值的求法：四、实验步骤1．启动实验台的“电源总开关”，打开±5、±15V电源。将“阶跃信号发生器”单元输出端连接到“数据采集接口单元”的“AD1”通道，同时将采集接口单元的“DA1”输出端连接到接口单元的“AD2”输入端；2．将

3、“阶跃信号发生器”的输入电压调节为1V；3．启动计算机，在桌面双击图标“THBDC-1”软件，在打开的软件界面上点击“开始采集”按钮；4．点击软件“系统”菜单下的“AD/DA实验”，在AD/DA实验界面上点击“开始”按钮，观测采集卡上AD转换器的转换结果，在输入电压为1V(可以使用面板上的直流数字电压表进行测量)时应为00001100011101(共14位，其中后几位将处于实时刷新状态)。调节阶跃信号的大小，然后继续观察AD转换器的转换结果，并与理论值(详见本实验附录)进行比较；5．根据DA转换器的转换规律(详见本实验附录)，在DA部分的编辑框中输入一个十进制数据（如2457，其范围为0～

4、4095），然后虚拟示波器上观测DA转换值的大小；6．实验结束后，关闭脚本编辑器窗口，退出实验软件。五、附录1．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±10V、输出量程均为±5V。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10μs3)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

5、性5)8路开关量输入，8路开关量输出2．AD/DA转换原理数据采集卡采用“THBXD”USB卡，该卡在进行A/D转换实验时，输入电压与二进制的对应关系为：-10～10V对应为0～16383(A/D转换为14位)。其中0V为8192。其主要数据格式如下表所示(采用双极性模拟输入)：输　　入AD原始码(二进制)AD原始码(十六进制)求补后的码(十进制)正满度011111111111111FFF16383正满度－1LSB011111111111101FFE16382中间值（零点）0000000000000000008192负满度+1LSB1000000000000120011负满度1000000

6、000000020000而DA转换时的数据转换关系为：-5～5V对应为0～4095(D/A转换为12位)，其数据格式(双极性电压输出时)为：输　　入D/A数据编码正满度111111111111正满度－1LSB111111111110中间值（零点）100000000000负满度+1LSB000000000001负满度000000000000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平台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．P

7、C机1台(含软件“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输入的模拟加法电路；2．设计并调试一阶数字滤波器；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