《計算機控制技術》
電氣與資訊工程學院
2023年 4 月 20 日
1．實驗線路原理圖：見圖1—1
圖1－1
cpu的dpclk訊號與adc0809單元電路的clock相連作為adc0809的時鐘訊號。adc0809晶元輸入選通位址碼a、b、c為「1」狀態，選通輸入通道in7。通過電位器w41給a/d變換器輸入-5v～+5v的模擬電壓。
8253的2#口用於5ms定時輸出out2訊號啟動a/d變換器。由8255口a為輸入方式。a/d轉換的資料通過a口採入計算機，送到顯示器上顯示，並由資料匯流排送到d/a變換器0832的輸入端。
選用cpu的位址輸入訊號ioy0為片選訊號()，xiow訊號為寫入訊號()，d/a變換器的口位址為00h。
調節w41即可改變輸入電壓，可從顯示器上看a/d變換器對應輸出的數碼，同時這個數碼也是d/a變換器的輸入數碼。
2．a/d、d/a轉換程式流程：（見圖1—2）
對應下面的流程，我們已編好了程式放在cpu的監控中，可用u(反彙編)命令檢視。而且已將所有控制程式放在光碟中，供教師參考，當然對於學生來說，應讓其自己編寫除錯。
圖1－2
3．實驗內容及步驟
(1)按圖1—1接線。用「短路塊」分別將u1單元中的st與+5v短接，u4單元中的x與+5v，z與-5v短接。其它畫「●」的線需自行連線。
示波器的ch1通道接u15單元的out端，連線好後，接通電源。
(2)對u15 d/a轉換單元進行調零。
按下實驗箱上的復位鍵，在除錯視窗中出現「welcome to you」後，輸入如下（參照圖1－3）：
a2000按「enter」鍵
0000：2000 mov al，80 按「enter」鍵
0000：2002 out 00，al 按「enter」鍵
0000：2004 int按「enter」鍵
0000：2005按「enter」鍵
g=0000：2000按「enter」鍵
待輸入完成後，用u16單元電壓表毫伏檔監測u15 d/a轉換單元out端電壓，調節u15單元103電位器使電壓表顯示「00」。
圖1－3
(3)將u4單元中w41輸出調至-5v，執行監控中的程式(g=f000：1100按「enter」鍵)。如果程式正確執行，將在顯示器上顯示「00」。參見圖1－4。
圖1－4
(3)將w41依次調節，用u16 交/直流數字電壓表分別檢測a/d的輸入電壓和d/a的輸出電壓。觀察顯示器，記下相應的數碼及d/a的輸出模擬電壓，填入下表1—1。
4．按圖1—5改接u4輸出y至u15a/d轉換單元輸入in7的連線，即新增乙個反向放大器，其它線路同圖1—1。
圖1-5
5．用u16 交/直流數字電壓表監測a/d的輸入電壓，在ov附近連續調節a/d的輸入電壓，觀察整理化誤差和量化單位。
6．測出a/d輸入電壓在ov附近±5個量化單位的數值，記錄與之相對應的數字量，如表1—2所示：
表1—2
ad轉換的量化特性圖，如圖1—6所示：
圖1-6
1.實驗線路原理圖：見圖1—7
圖1-7
設定8255為定時方式，out2訊號為取樣脈衝，取樣週期5ms。8255的a口為輸入方式，用於採入資料。8255的b口為輸出方式，用於選擇控制雙路輸入輸出通道。
a/d轉換單元可對多路模擬量進行轉換，這裡用6、7兩路分別接入圖1—8所示訊號。
圖1-8
計算機控制a/d變換器分時對這兩路模擬訊號進行a/d轉換。將轉換的數字量送至d/a變換器還原成模擬量，並送至兩個取樣保持器。由8255b口分別控制兩個取樣保持器的取樣開關，以保證取樣保持器單元電路中的out1輸出訊號與a/d轉換單元u13的in6輸入訊號一致；取樣保持器單元電路的out2輸出訊號與a/d轉換換單元u13的in7輸入訊號一致。
2．程式流程：見圖1—9
圖1－9
3．實驗內容及步驟
(1)按圖1—7接線，其中畫「●」的線需自行連線。將u1的訊號選擇開關s11放到斜波位置。用短路塊將u1的s與st短接。
置s12為t3檔，實驗中調節w11電位器，改變訊號週期。調w12使輸出訊號不大於5v。
(2)執行程式(g=f000：1151按「enter」鍵)。
(3)本實驗選擇普通示波器，用示波器同時觀察輸入與輸出訊號。如果程式正確執行，a/d轉換單元u13的in6輸入訊號應與u15 da/c單元中的取樣保持輸出out1訊號一致，參見圖1-8左圖。u13的in7輸入訊號與u15單元中的採保持輸出out2訊號一致，參見圖1-8右圖。
(4)在u15 da/c轉換單元的out端用示波器觀察計算機分時控制的輸出波形。
1.實驗線路原理圖
(1)原理：
訊號發生器u1 單元的out端輸出拋物線訊號，通過a/d轉換單元u13的in7端輸入。計算機在取樣時刻啟動a/d轉換器，轉換得到數字量送至教學機8255口a，口a設成輸入方式。cpu將輸入的數字量直接送到d/a轉換單元u15，在u15單元的out端則輸出相應的模擬訊號。
如圖2.1—1所示，在時間τ以外，計算機輸出零至d/a並使其轉換，所以τ以外輸出為零。τ的時間：10ms
圖2.1－1
（2）接線圖：見圖2.1—2。
圖2.1－2
（3）取樣週期t的設定
計算機用8253產生定時中斷訊號，定時10ms，並在2f60h單元存放倍數tk可取01h～ffh，取樣週期t=tk×10ms，所以t的範圍為10ms～2550ms，改變tk即可以確定t。
2．實驗程式流程圖：見圖2.1—3
圖2.1－3
3．實驗內容與步驟
（1）按圖2.1—2連線，其中畫「●」的線需自行連線。首先將u1 訊號發生器單元中的s11置拋物線檔，s12置t3檔。用短路塊短接s與st。
（2）用示波器觀察u1單元的out端的波形，調w12使其不高於5v，調w11使t1週期約2s。
（3）選定tk=04h，將2f60h單元存入tk值。在除錯視窗輸入：e2f60，按「enter」鍵，待除錯視窗顯示「0000：
2f60=cc—」從鍵盤輸入04後，按「enter」，即將tk=04h存入2f60h單元。見下圖。
（4）啟動取樣程式(在除錯視窗輸入g=f000：11a2按「enter」鍵)。
（5）本實驗選用普通示波器，用示波器對照觀察u1單元的out端與u15單元的out端波形，觀察完停機。
（6）選擇若干tk值（可取01h～ffh），重複（3）、（4）、（5），觀察不同取樣週期t時的輸出波形。
（7）調節u1訊號發生器單元的w11，使t1約0.3s，調w12使其不高於5v，重複步驟（3）、（4）、（5）。
上機實驗結果如下圖所示：
週期約等於兩秒
t=04h時的取樣波形如下：
t=07h時的取樣波形如下：
t=ffh時的取樣波形如下：
調節u1訊號發生器單元的w11，使t1約0.3s，調w12使其不高於5v的輸出波形如下所示：
t=04h時的輸出波形如下：
t=70h時的輸出波形如下：
t=ffh時的輸出波形如下：
4．實驗說明
通過3中的一些實驗步驟，大家可明顯地觀察到，當tk=01h～26h時，u15單元的out端的輸出波形為in7的取樣波形，但當tk再增大時，u15單元的out端的輸出波形將取樣失真。從這看出，似乎取樣週期t取得越小，對訊號恢復越有利，一般來說，t必須滿足ta/d+t處理≤t≤t夏農/2，在此前提下，t越小越好（ta/d為a/d轉換時間，t處理為計算機對資訊進行處理所用的時間）。
有人又問，既然a/d取樣本身具有保持功能，那是不是不管模擬量在a/d轉換時變化多大，都可不加保持器呢？不一定，因為a/d在取樣時，對模擬量的變化頻率有限制。一般在十幾hz左右，如果訊號變化太快，就會使取樣訊號失真，所以必須加取樣保持器。
1．實驗原理與線路
（1）原理
計算機(cpu)用8253定時，在取樣時刻計算機給a/d器件啟動訊號，這時a/d器件(adc0809)將模擬器轉換成數字量並通過口a輸入，計算機直接把這些數字量輸出給d/a器件，d/a器件(dac0832)則輸出相應的模擬量，並且一直保持到輸入新值。原理如圖2.2—1，取樣週期設定同實驗2.
1。圖2.2－1
無零階保持器的模擬原理圖見圖2.2—2。開關τ合上的時間為10ms。取樣週期同實驗2.1。
圖2.2－2
（2）實驗接線圖：見圖2.2—3
r為輸入，c為輸出。u15單元的out端為in7端的離散化訊號。
圖2.2－3
2．實驗程式流程：見圖2.1—3
3．實驗內容與步驟
（1）按圖2.2—3接線，s11置方波檔，s12置t3檔，調w12使u1單元的out端輸出為1v方波，調w11使輸出訊號週期為5s。
（2）選tk為02h，將2f60h單元存入tk值，見下圖。
（3）在除錯視窗，啟動取樣保持程式（g=f000：11e5按「enter」鍵）。本實驗選用普通示波器，用示波器對照觀察u13單元的in7與u15單元out端波形，停機。
（4）更換tk，重複（2）、（3）步驟。
（5）增大tk，存入2f60h單元，啟動取樣保持程式，觀察輸出c點波形，停機。重複幾次，直至系統不穩定，記下tk值，並換算出相應的取樣週期t，將實驗結果填入表2.2—1中。
表2.2—1（t=tk×10ms）
說明：當tk=02h時，啟動取樣程式，此時無零階保持器，系統的輸出波形將失真，因為在計算機控制系統中若無零階保持器將導致控制不穩定，即在取樣點間短暫失控，系統輸出波形將失真。
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