计算机控制技术实验指导书ZY

1目录第一部分ATC2007系统篇-----------------------------第一章系统概述------------------------------------------------第二章软件使用说明------------------------------------------第二部分计算机控制技术实验部分-------------------------实验一模/数、数/模转换实验一---------------------------------------实验二模/数、数/模转换实验二---------------------------------------实验三平滑与数字滤波实验-------------------------------------------实验四积分分离PID控制实验-------------------------------------------实验五大林算法-----------------------------------------------实验六直流电机闭环调速实验------------------------------------------实验七电烤箱闭环控制实验------------------------------------------1第一部分ATC2007系统篇第一章ATC2007系统概述一、引言“自动控制原理”是自动化、自动控制、电子技术、电气技术、精密仪器等专业教学中的一门重要的专业基础课程。为满足各大专院校的教学需要，我公司精心设计制造了ATC2007实验系统，它具有很强的开放性能、扩展性能；运算模拟单元的运放有八个，每个运算模拟单元内都有实验所需的电阻、电容等元件，可以通过短路块和导线灵活方便的对系统单元电路进行组合，可以构造出各种型式和阶次的模拟环节和控制系统；从运算模拟单元独立出来的可变电阻器组单元档位连续，调节精度高，接线灵活多变，充分满足于自控原理实验教学的要求。利用系统提供的集成操作软件ATC2007，通过PC示波器功能可以实时、清晰的观察控制系统的各项静态、动态特性，方便了对模拟控制系统特性的研究。我们采用微型温度控制单元来代替烤箱进行温度控制实验，加上系统配置的直流电机、步进电机等控制对象，可开设控制系统课程的实验。该系统还可扩展支持如线性系统、最优控制、系统辨识及计算机控制等现代控制理论的模拟实验研究。二、系统构成ATC2007系统由各单元电路、8088_CPU单元和与PC机进行通讯的串口构成。信号源发生单元电路：U1信号源SG正弦波单元：U2正弦波SIN运算模拟单元电路：U3～U8反向器单元：U9状态指示灯单元：U10指示灯D电位器单元：U11P单节拍脉冲发生单元：U12单脉冲SP非线性用单元电路：U13NC特殊运算环节单元：U14－5V电源发生单元：U15A驱动单元：U16DRIVER微型温度控制单元：U17TC电机单元：U18MOTOR采样保持器及单稳单元电路：U19SH模/数转换单元电路：U20ADC数/模转换单元电路：U21DAC示波器单元：U22可变电阻器组单元：U238088_CPU单元：U242RS485通信单元：U25控制信号单元U26第二章ATC2007集成操作软件使用说明一、软件的安装ATC2007实验系统配合集成操作软件ATC2007可方便地进行各项实验。该软件可以在Windows98及Windows2K下运行。二、进入系统开启PC微机及实验平台的电源开关，启动实验系统，双击“ATC2007计算机控制实验软件”图标，即可进入集成环境。根据您所使用的通讯端口设置“选择串口”——COM1或COM2。图3.1集成软件操作界面三.、文件操作（File）在图3.1所示的操作界面中，选择文件菜单可新建文件或打开已有的文件，进行源文件的编辑操作（图3.2文件编揖操作界面）。屏幕显示：3图3.2文件编揖操作界面当打开源文件编辑窗口后（菜单会发生相应的变化），可利用菜单中所提供的功能对源程序进行输入、修改、保存等操作。在对源程序进行修改的过程中，用户应先定义需要修改的程序块，然后可使用“编辑”莱单中的复制（C）、剪切（T）、粘贴（P）和撤消（U）等功能。当源程序编辑修改完毕后，可将文件进行保存，保存时默认的扩展名“。ASM”。四、汇编程序（Masm）在图3.2所示的界面中，选择“编译”菜单中的“汇编”项，即可对源文件进行汇编，系统自动完成汇编并生成“*.OBJ”文件。并在屏幕上显示错误、警告等汇编信息：4图3.3汇编信息窗口若在汇编过程中出现错误，则错误信息会出现在图3.3汇编信息窗口，用户可对照出错信息，修改程序。五、连接（Link）在图3.2所示的操作界面中，选择“编译”菜单中的“连接”项，即可对源文件进行连接，系统自动连接生成“*。EXE”文件。并在屏幕上显示错误、警告等连接信息：六、程序装入（Load）程序装入需在调试窗口的界面中进行，在图3.1集成软件操作界面或在图3.2所示的文件编揖操作界面中，选择“窗口”—“调试”，出现下面的调试窗口：5这时菜单栏中会增加几个与程序调试相关的菜单项。选择“装入程序”，出现一个打开文件对话框，到安装目录下，选中刚才连接好的执行文件，点击打开，出现一个地址对话框，点击确定，即可将执行文件装入到系统中由段地址和偏移量指定的位置。如下图所示：6七、运行程序进入调试窗口，可以通过“单步运行”菜单项来单步执行程序，7也可在调试窗口中输入G=0000：2000”来全速执行程序。其中0000：2000为程序装入时的段地址和偏移量。8八、程序存盘选择“程序存盘”可将系统内存中的程序存入磁盘。9九.调试（Debug）计算机控制实验调试界面下的主要命令A启动小汇编程序其格式为：A[段址：][偏移量]即：A段址，偏移量——从段址：偏移量构成的实际地址单元起填充汇编程序的目标码。A偏移量——从默认的段址：偏移量构成的实际地址单元起填充汇编程序的目标码。A——从默认段址：默认偏移量构成的实际地址单元起填充汇编程序的目标码。需要说明的是，对输入汇编语句有如下规定：(1)数字一律是不带H后缀的16进制数。(2)[m]类操作一定要在之前标注W(字)或B(字节)，如MOVB[2010]，AL；MOVW[2010]，AXB断点设置在“”提示符下键入B，系统就提示：“[i]：”等待您给出断点地址，回车后，系统继续提示“[i＋1]：”。若直接用回车来响应则结束该命令。系统允许设至至多10个断点，断点的清除方法，只能是通过键入复位开关或重新上电来实现。D显示一段地址单元中的数据其格式为D：[[段址：]起始地址，[尾地址]]E编辑指定地址单元中的数据其格式为：E[段址：偏移量]每次只能一字节一字节地显示或修改数据。一旦进入E命令状态，就可通过“空格”键来使地址向高地址方向移动，而“-”链则使地址向低地址向移动，亦可直接填入新数据来修改地址单元中的内容。若直接用回车键来响应的话，就退出E命令。G连续运行程序其格为：G[＝[段址：]偏移量]GB[＝[段址：]偏移量]其中G格式表示无断点连续运行由段址：偏移量指定入口的程序：而GB格式表示带断点连续运行由段址：偏移量指定入口的程序。注：断点是由B命令来设置的。I从I/O端口读入数据并显示其格式为：I[I/O接口地址]如：I0042显示地址为0042接口单元的内容。M数据块搬移10其格式为：M[段址：]源起始址，尾址[目标段址：]目标起始址执行该命令可实现整块数据区的搬移。O数据送存指定I/O接口地址单元其格式为：OI/O口地址，数据如：O0098，10就完成送10到地址为98的I/O端口上去。R寄存器显示与修改其格式为：R寄存器名可显示并修改特定寄存器的内容。如：RAX就显示AX＝XXXX，此时您键入回车键表示结束R命令，若输入四位16进制数并回车的话，则就会将该四位数填入到相应的寄存器中并结束R命令。T单步运行指定的程序其格式为：T＝[[段址：]偏移量]单步运行的程序入口地址由段址：偏移量来指定，每次执行完毕，系统就会显示CS、DS、IP、AX的内容到显示器上。如T＝0000：2000表示从0000：2000地址起单步执行一条命令。U反汇编程序命令其格式为：U[[段址：]起始址[，尾址]]或U系统提供反汇编程序能力，上面第一格式可实现连续显示从某地址到另一高端地址间的代码反汇编，而后一种格式每次只能显示当前行。十、示波器功能（Wave）进入ATC2007系统集成操作软件界面，选择“窗口”——“示波器”后，屏暮显示：用户可根据需要选择不同的示波器功能，进入相应的界面。11下面介绍示波器的4个功能：a)示波器（对信号进行时域的测量，类似与普通示波器的功能）l、性能1)实时显示时，带宽为50HZ：冻结显示时，带宽可达200HZ。2)实时采样频率：10KHZ3)测量范围：×l档为±5v，×5档为±l2v，×0.5档为±2.5v4)通道数：双通道。2、界面及操作界面如图3.4所示。图3.4示波器功能界面示波器窗口由功能键工具栏、波形显示窗口、数据显示窗口和命令/提示栏（状态栏）四个部分。（见图3.4）功能键工具栏显示功能键提示，当前可用的功能键用彩色显示，不可用的用灰色显示。数据显示窗口显示两路信号当前的电压值。CHl显示第一通道，CH2显示第二通道，第一通道的电压值及波形用黄色显示，第二通道用绿色显示。显示数据乘以0.l即为实际电压值（注意这是在×1档，当拨至×5档时，则实际电压应乘以5，当拨至×0.5档时，则实际电压应乘以0.5），单位为伏特。波形显示窗口显示波形曲线。命令/提示栏接收用户的命令并显示提示信息。12示波器工具栏功能（按自左向右的顺序逐个介绍）1、启动示波器不运行程序。适合于只需要观察波形时使用，例如做自控实验时。2、启动示波器，并运行程序。适合于需要用示波器观察程序运行效果时使用，例如做计算机控制实验。可按提示键入用户程序的段地址（CS）及偏移量(IP：)，按确定后程序开始运行。此时可将示波器探笔接至用户需要测量的地方，观察该处的波形。3、停止测量。停止示波器的采样，如果运行了计算机控制程序，程序将被终止。建议在激活其它窗口时停止示波器测量。注意：终止后波形不会保留。如果需要保留屏幕上的波形，可用暂停显示。4、暂停显示。将当前的波形保留在屏幕上，便于细致观察波形。用“←”键和“→”键可移动游标测量波形数据（游标显示为一条白线）。CHl及CH2数据显示窗会分别显示出游标所在位置两路信号的电压值，同时，波形显示窗左下方用黄色显示出游标所在处距窗口最左边的时间值，单位为毫秒。如果希望继续显示波形，可用“继续显示”功能键。暂停后可以用游标对波形进行测量、细分显示和打印波形，如果运行了计算机控制程序，程序仍在运行，不会被终止（于停止功能不同），时示波器仍在采样，只是不将数据显示在屏幕上。注意：在选择暂停显示的同时，在工具栏中将激活“细”功能键，若此时再点击“细”功能键，屏幕上的波形将按冻结方式重新显示，可得到更为细致的波形图（即将实时显示时无法辩认的波形通过此功能进行显示，此时AD已经停止采样，只能显示用户暂停时这一屏的波形），冻结显示结束后，可以使用“”和“”键控制游标，以测量波形数据，5、继续显示。暂停显示后用来恢复示波器的显示。6、横向增加示波器显示比例。7、横向减少示波器显示比例。8、纵向增加示波器显示比例。9、纵向减少示波器显示比例。10、示波器显示还原。将纵向拉伸过的图形还原为最初显示尺寸。11、快速向左移动游标。在暂停或细分显示时，用来移动测量游标，每次10格12、向左移动游标。在暂停或细分显示时，用来移动测量游，每次移动一格。13、向右移动游标。14、快速向右移动游标。15、细分显示波形。在暂停后可以使用。执行时，示波器窗口标题栏会闪动，此时正在接收数据请等待，数据接收完成后会显示出波形，并可用游标进行测量。16、左移波形。执行细分显示后，可以使用。17、右移波形。执行细分显示后，可以使用。18、在波形显