/计算机控制实验指导（1）主要功能：允许一5V～+5V信号输入，而至ADuC812引脚ADC的信号则被限制在要求的0V～+5V（芯片参考电压为+5V）。（2）模拟量输入通道基本电路：见图1.1由一个偏移电路环节（十5V）与放大器电路环节（放大倍数0.5）组成。R4RsR2+5vuiRo本77R3R6ADCx(ADuC812)Ri本0+5v图1.1（3）模拟量输入通道输入端口：实验箱面板上，有模拟量输入通道输入端口I1～16。3.实验设备中的模拟量输出通道（1）主要功能：变ADμC812引脚DAC的单极性输出（OV～+5V）为双极性输出（-5V~+5V)。（2）模拟量输出通道基本电路：见图1.2。由一个偏移电路环节（一2.5V）与放大器电路环节（放大倍数2）组成。R4RsR2DACxRo7RR6OutR1-2.5v图1.2（3）模拟量输出通道输出端口：实验箱面板上，有模拟量输出通道输出端口O1，O2。4.ADuC812与上位机的关系与分工ADuC812与上位机之间，通过并行口完成数据通讯。以ADuC812为核心构成的数据采集系统主要完成模拟量采集、模数转换、数模转换和模拟量输出（零阶保持器）等功能。而数据处理与显示，包括有关信号发生、数字滤波、数字控制与虚拟仪器等功能则通过上位机实现。系统通过A/D变换器对模拟信号进行A/D转换，转换后的值通过并口通讯传至上位机，由上位机软件显示；将欲转换的数字量送至D/A变换器还原成模拟量。本系统中A/D，D/A为12位，可以通过脚本程序设置取得其他较低的转换精度以达到实验目的。4
计算机控制实验指导 4 （1）主要功能：允许－5V～＋5V 信号输入，而至 ADμC812 引脚 ADC 的信号则被限 制在要求的 0V～＋5V（芯片参考电压为＋5V）。 （2）模拟量输入通道基本电路：见图 1.1 由一个偏移电路环节（＋5V）与放大器电路环节（放大倍数 0.5）组成。 （3）模拟量输入通道输入端口：实验箱面板上，有模拟量输入通道输入端口 I1～I6。 3．实验设备中的模拟量输出通道 （1）主要功能：变 ADμC812 引脚 DAC 的单极性输出（0V～＋5V）为双极性输出（－ 5V～＋5V）。 （2）模拟量输出通道基本电路：见图 1.2。 由一个偏移电路环节（－2.5V）与放大器电路环节（放大倍数 2）组成。 （3）模拟量输出通道输出端口：实验箱面板上，有模拟量输出通道输出端口 O1，O2。 4．ADμC812 与上位机的关系与分工 ADμC812 与上位机之间，通过并行口完成数据通讯。以 ADμC812 为核心构成的数据 采集系统主要完成模拟量采集、模数转换、数模转换和模拟量输出（零阶保持器）等功能。 而数据处理与显示，包括有关信号发生、数字滤波、数字控制与虚拟仪器等功能则通过上 位机实现。系统通过 A/D 变换器对模拟信号进行 A/D 转换，转换后的值通过并口通讯传至 上位机，由上位机软件显示；将欲转换的数字量送至 D/A 变换器还原成模拟量。本系统中 A/D，D/A 为 12 位，可以通过脚本程序设置取得其他较低的转换精度以达到实验目的。 R2 R1 +5v + ui R0 - 图1.1 + + R3 - R5 + R4 0 ADCx(ADuC812) +5v R6 R2 R1 -2.5v + DACx R0 - + + R3 - R5 + R4 R Out 6 图1.2
计算机控制实验指导有关ADuC812与上位机构成系统的具体使用方法，特别是有关上位机用户界面上的操作，请参阅“计算机控制上位机程序使用说明书”。5.两路互为倒相的周期斜坡信号的产牛利用实验设备产生两路相位互差180°的斜坡信号的电路见图1.3，其中Ro=R=R2，R3=R4。在上位机界面上，选择测试信号为周期斜坡，在O1端得到周期斜坡信号，如图1.4.a所示，在I2和I1端分别得到如图1.4.b、1.4.c所示互为倒相的周期信号。R2R4RoO1R:IRiO212图1.3图1.46.软件编程实现测试信号发生在上位机软件留给用户的编程接口中，编程实现典型信号的发生如正弦信号，周期方波信号，周期锯齿波信号，周期抛物线信号。（1）正弦信号2元y= Asin(ot+@), T=0（2）方波0≤1<T,ACT,≤t<T（3）锯齿波5
计算机控制实验指导 5 有关 ADμC812 与上位机构成系统的具体使用方法，特别是有关上位机用户界面上的 操作，请参阅“计算机控制上位机程序使用说明书”。 5．两路互为倒相的周期斜坡信号的产生 利用实验设备产生两路相位互差 180°的斜坡信号的电路见图 1.3，其中 R0＝R1=R2，R3 ＝R4。在上位机界面上，选择测试信号为周期斜坡，在 O1 端得到周期斜坡信号，如图 1.4.a 所示，在 I2 和 I1 端分别得到如图 1.4.b、1.4.c 所示互为倒相的周期信号。 6．软件编程实现测试信号发生 在上位机软件留给用户的编程接口中，编程实现典型信号的发生如正弦信号，周期方 波信号，周期锯齿波信号，周期抛物线信号。 （1）正弦信号 yA t = + sin( ) ω ϕ ， 2 T π ω = （2）方波 （3）锯齿波 图 1.4 1 1 0 0 A t T y T tT ⎧ ≤ < = ⎨ ⎩ ≤ < R2 O2 R1 + O1 R0 - 图1.3 + R3 + - + R4 I2 I1
H计算机控制实验指导0≤t<Tat=0T,≤t<T（4）抛物线1e0≤t<Ty=0T,≤I<T6
计算机控制实验指导 6 （4）抛物线 1 1 0 0 at t T y T tT ⎧ ≤ < = ⎨ ⎩ ≤ < 2 1 1 1 0 2 0 at t T y T tT ⎧ ⎪ ≤ < = ⎨ ⎪ ⎩ ≤ <
aIUE计算机控制实验指导实验二、数字滤波一。实验目的1.通过实验掌握数字滤波器设计方法，2.学习并掌握数字滤波器的实验研究方法。二． 实验内容1.产生实验测试用频率可变带尖脉冲干扰的正弦信号。2.设计并调试数字化一阶惯性滤波器。3.设计并调试高阶数字滤波器。三，实验步骤1.利用实验装置，设计和连接产生频率可变带尖脉冲干扰正弦信号的电路，并利用数据采集系统采集该电路输出信号，利用上位机的虚拟仪器功能进行测试，根据测试结果调整电路参数，使它满足实验要求；2.根据信号频谱，设计并选择数字化一阶惯性滤波器的参数，编制并运行一阶惯性数字滤波程序，并观察参数变化对滤波效果的影响；3.根据信号频谱，设计并选择高阶数字滤波器的参数，编制并运行高阶数字滤波器的滤波程序，并观察参数变化对滤波效果的影响；4。改变干扰信号，设计产生如带方波干扰的正弦信号，带随机干扰的正弦信号电路，同上做实验。5.对实验结果进行分析，并完成实验报告。四. 附录1.测试信号的产生R2利用实验装置，产生R4频率可变带尖脉冲干扰正Ro正弦信号弦信号的参考电路，如图VR2.1所示：尖脉冲干扰RI2.一阶惯性滤波H+器及其数字化一阶惯性滤波器的传递函数为：图2.17
计算机控制实验指导 7 图2.1 R2 尖脉冲干扰 正弦信号 R1 + R0 - + + R3 R4 - + 实验二 数字滤波 一．实验目的 1．通过实验掌握数字滤波器设计方法。 2．学习并掌握数字滤波器的实验研究方法。 二．实验内容 1．产生实验测试用频率可变带尖脉冲干扰的正弦信号。 2．设计并调试数字化一阶惯性滤波器。 3．设计并调试高阶数字滤波器。 三．实验步骤 1．利用实验装置，设计和连接产生频率可变带尖脉冲干扰正弦信号的电路，并利用数 据采集系统采集该电路输出信号，利用上位机的虚拟仪器功能进行测试，根据测试结果调 整电路参数，使它满足实验要求； 2．根据信号频谱，设计并选择数字化一阶惯性滤波器的参数，编制并运行一阶惯性数 字滤波程序，并观察参数变化对滤波效果的影响； 3．根据信号频谱，设计并选择高阶数字滤波器的参数，编制并运行高阶数字滤波器的 滤波程序，并观察参数变化对滤波效果的影响； 4．改变干扰信号，设计产生如带方波干扰的正弦信号，带随机干扰的正弦信号电路， 同上做实验。 5．对实验结果进行分析，并完成实验报告。 四．附录 1．测试信号的产生 利用实验装置，产生 频率可变带尖脉冲干扰正 弦信号的参考电路，如图 2.1 所示： 2．一阶惯性滤波 器及其数字化 一阶惯性滤波器的传 递函数为：
OIUH计算机控制实验指导1Y(s)Gp(s)=X(s)ts+1利用一阶差分法离散化，可以得到一阶惯性数字滤波算法：TJ(k)==x(k)+(1--)(k-1)T其中T为采样周期，T为滤波时间常数。T和T必须根据信号频谱来选择。3.高阶数字滤波器高阶数字滤波器算法很多，这里给出一种四阶加权平均算法：y(k)= A,x(k)+ A,x(k-1)+ A,x(k-2)+ A,x(k-3)的其中权系数A满足：实验系统程序编制与调试4.参考计算机控制上位机程序软件使用说明书。8
计算机控制实验指导 8 () 1 ( ) () 1 F Y s G s X s s τ = = + 利用一阶差分法离散化，可以得到一阶惯性数字滤波算法： ( ) ( ) (1 ) ( 1) T T yk xk yk τ τ = +− − 其中 T 为采样周期，τ 为滤波时间常数。T 和τ 必须根据信号频谱来选择。 3．高阶数字滤波器 高阶数字滤波器算法很多，这里给出一种四阶加权平均算法： 12 3 4 y k Ax k Ax k Ax k Ax k ( ) ( ) ( 1) ( 2) ( 3) = + −+ − + − 其中权系数 Ai 满足： 4 1 i 1 i A = ∑ = ，类似地，Ai 必须根据信号频谱来选择。 4．实验系统程序编制与调试 参考计算机控制上位机程序软件使用说明书