计算机控制原理实验指导

计算机控制系统

实

验

猾

导

青海高校化工学院化工机械系

自动化教研室

前

数字计算机由于其具有强大的算术运算、逻辑推断、记忆等信息加工实力，使得它

一诞生就被应用到限制领域。随着计算机科学技术的发展，使60年头限制理论得到应用，

而现代限制理论的发展，又为计算机限制的发展奠定了广袤的理论基础。特殊是微电子

技术的发展给计算机限制供应了物质基础。现在在工业生产等领域中，计算机限制正广

乏深化地的得到应用，并取得了可喜的经济效益和社会效益。

为适应当前科学技术的发展，在自动限制系统专业中开设了《计算机限制系统》这

门课程，作为高校生的必修课。本套“计算机限制试验系统”就是为这门课程的教学和

试验而设计的。系统采纳AD/DA卡通过USB接口与计算机连接实现信号源信号的输出和

系统响应信号的采集，采集后信号通过计算机显示屏显示，省去了外接信号源和示波器

测量响应信号的麻烦。EL-AT-H型自动限制试验系统支持计算机限制理论课的全部试验,

通过这套试验仪器可使学生进一步了解和驾驭计算机限制理论的基本概念、限制系统的

分析方法和设计方法以及限制算法的编程实现，学习和驾驭系统模拟电路的构成和测试

技术，提高应用计算机的实力及水平。另外，与本套试验箱配备的还有三个实际的限制

对象：温控炉、直流电机、步进电机，通过对这三个对象的限制可以提高学生对实际限

制对象的感性相识。

本书分为四章，第一章为EL-AT-H型试验箱硬件资源，主要介绍试验箱的硬件组成

和系统单元电路。其次章为系统集成操作软件，主要介绍系统软件的安装，操作以及计

算机和试验箱的通讯设置。第三章为计算机算法编程指导，主要介绍软件算法的实现方

法。第四章为试验系统部分，主要介绍各个试验的电路组成，试验原理和试验步骤。另

外，在附录部分有部分试验的说明和参考结果以及限制对象的原理电路图。

目录

第一章硬件资源..................................1

其次章软件安装及运用............................4

第三章试验系统部分..............................8

试验一D/A数模转换试验.......................8

试验二A/D模数转换试验.......................9

试验三数字PID限制........................10

试验四组态限制...............................14

试验五炉温限制试验.........................15

附录一温度限制电路原理图......................19

附录二试验参考结果..............................19

试验一D/A数模转换试验.......................19

试验二A/D模数转换试验.......................19

试验三数字PID限制..........................20

试验五炉温限制试验..........................20

附录三USBAD/DA卡调试说明....................21

第一章硬件资源

EL-AT-II型试验系统主要由计算机、AD/DA采集卡、自动限制原理试验箱、打印机

（可选）组成如图1,其中计算机依据不同的试验分别起信号产生、测量、显示、系统限

制和数据处理的作用，打E1机主要记录各种试验数据和结果，试验箱主要构造被控模拟

对象。

图1试验系统构成

试验箱面板如图2：

图2EL-AT-H型试验箱面板

下面主要介绍试验箱的构成：

一、系统电源

EL-AT-II系统采纳本公司生产的高性能开关电源作为系统的工作电源，其主要技术

性能指标为：

1.输入电压：AC220V

2.输出电压/电流：4-12V/0.5A,-12V/0.5A,+5V/2A

3.输出功率：22W

4.工作环境：-5c〜+40℃。

二、AD/DA采集卡

AD/DA采集卡如图3采纳EZUSB2131芯片做为主控芯片，负责数据采集和USB通

信，用EPM7128作为SPI总线转换,AD为TL1570I其采样位数为12位，采样率为lOKHzo

DA为MAX5159转换位数为12位，转换速率为1（）KOAD/DA采集卡有两路输出（DAI、

DA2）和两路输入（ADI、AD2）,其输入和输出电压均为-5V〜+5V。

图3AD/DA采集卡

另外在AD/DA卡上有一个9针R232串口插座用来连接AD/DA卡和计算机，20针的插

座用来和限制对象进行通讯。

三、试验箱面板

试验箱面板布局如图4：

AD/DA卡输试验模块1试验模块2

入输出模电源模块

二极管区

块

EL-CAT-II

电阻、电容、二极管区

试验模块3试验模块4

变阻箱、变容箱模块

试验模块5试验模块8

试验模块6试验模块7

图4试验箱面板布局

试验箱面板主要由以下几部分构成：

1.试验模块

本试验系统有八组由放大滞、电阻、电容组成的试验模块。每个模块中都有一个由

UA741构成的放大器和若干个电阻、电容。这样通过对这八个试验模块的敏捷组合便可构

造出各种型式和阶次的模拟环节和限制系统。

2.二极管，电阻、电容、二极管区

这些区域主要供应试验所需的二极管、电阻司电容。

3.AD/DA卡输入输出模块

该区域是引出AD/DA卡的输入输出端，一共引出两路输出端和两路输入端，分别是

DAI、DA2,ADkAD2。有一个按钮复位，按下一次对AD/DA卡进行一次复位。20针的插

座用来和限制对象连接。

4.电源模块

电源模块有•个试验箱电源开关，有四个开关电源供应的DC电源端了，分别是十12V、

-12V.+5V、GND,这些端子给外扩模块供应电源。

5.变阻箱、变容箱模块

变阻箱、变容箱是本试验系统的一个突出特点，只要按动数字旁边的“+”、“一”

按钮便可调整电阻电容的值，面且电阻电容值可以干脆读出。

其次章软件安装及运用

一、软件安装：软件安装（分两大部分）

一、安装应用软件

1.依据软件提示，一步一步完成安装

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图1进入安装界面图2选择安装路径

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图3单击Install图4安装完毕界面

2.完成应用软件的安装；应用软件会自动出现在“起先一,程序”列表中。

二、USB驱动安装（操作系统不同安装步骤有差别）

Windows2000操作系统下：

1.通过USB硬件接口，连接试验箱与计算机,计算机将自动显示图5

图5进入安装界面图6选择单选按钮后，单击下一步

2.图6的驱动安装文件在第一步安装的应用程序文件中，所以应选择第一步安装应用程

序的路径和文件名，然后单击“确定”，系统将会自动查找驱动安装文件。

图7选择如图的复选按钮后，单击下一步图8选择驱动安装文件路径

找到审的硬件向守

完成找到新硬件向导

理工达陵科技USB数据琏卡

匕鼠”£已完眩装这个设备的软件.

申击“完由”关闭就向导.

「」|完成

图9单击下一步图10安装完成界面

WindowsXP操作系统下：

1.通过USB硬件接口，连接试验箱与计算机,计算机将自动显示图1

2.图2的驱动安装文件在第一步安装的应用程序文件中，所以应选择第一步安装应用程

序的路径和文件名，然后单击“确定”，系统将会自动搜寻驱动安装文件。

长到新的硬件向导

诂逸春克的持素和安装选项.

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食用下为的爱选根限制甑展状”教索，刨fi本机浜径和可格动墀俗.会安装我

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O不要搜索.我要自己选我要安装的驱动程序Q).

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[(上一步0)]|下一去~]

图11选择如图的单选按钮后，单击下一步图12选择驱动安装文件路径

图13单击“仍日接着”图14安装完成界面

应用软件和USB驱动都安装完成后,可以运行试验系统.

二、软件启动与运用说明

1.软件启动

在Windows桌面上或“起先一程序”中双击“快捷方式到Cybernation_C.exe”快捷方

式，便可启动软件如图15

2.试验前计算机与试验箱的连接

用试验箱自带的USB线将试验箱后面的USB口与计算机的USB口连接，启

动"Cybernation”软件。

3.软件运用说明

本套软件界面共分为三个组画面：软件说明和试验指导书画面（如图15）数据采集显示

画面（如图16）

直计算机控制实验系统（3回区I

实验项目EF13：|3工具按钮：南区］一

软件使用指南

☆工具栏按钮:

1.，点击K或按F1』可以选择实验项目作为当前实验项目，系

统在指导书窗口显示相应的实验指导书，在实验进行过程

中山卜干林I卜状太

2国点击R最按F29加换回“指导书"窗口。

«

3园

■点击K或按F3）］切换到“示波器〃窗口。

4困

•点击K或按F4D切换到”〃窗口。

5a

■点击R或按F5』开始/放弃当前实验项目，在没有选择任

何实验项目的时候为禁止状态。

6⑦

•点击K或按F6』弹出"关于〃对话框，显示程序信息、版本

号和版权信息。

☆示波器操作:

1.测量在“示波器"窗口单击鼠标右键，在弹出菜单中选择“测

里”打开测量游标（重复前述步骤隐藏测量游标），拖动v

就绪数字

图15

乌计算机控制实睑系统目回区

实验项SKF13：I三］工具按钮：园Inb中

02004006oo8oo100012001400160018002000

5000

图16

能：

和功

操作

详细

软件

介绍

F面

：

按钮

具栏

一：工

书

在指导

，系统

项目

试验

当前

作为

项目

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选择

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K或

点击

1.▼

态。

止状

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过程

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验指

的试

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指导书

换回〃

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按F2

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2.

3.ra

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〃窗口

示波器

换到〃

》切

按F3

K或

点击

s

4.

。

〃窗口

到〃?

d切换

按F4

K或

点击

a

5.

验项目

任何试

有选择

，在没