计算机控制技术实验指导书.docx
- 文档编号:25402803
- 上传时间:2023-06-08
- 格式:DOCX
- 页数:22
- 大小:229.29KB
计算机控制技术实验指导书.docx
《计算机控制技术实验指导书.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《计算机控制技术实验指导书.docx(22页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
计算机控制技术实验指导书
447939645132
45857220
计算机控制技术
实验指导书
常伟
微机原理实验室
安徽建筑工业学院 电子与信息工程学院
2012—3--21
一、课程简介:
本课程主要介绍计算机控制系统的组成原理、基本类型、设计方法和应用举例。
主要内容有:
绪论(包括计算机监控系统的基本构成、类型和发展趋势)、数据通信基础、通道与I/O接口、控制算法的计算机实现、常用软件技术、基于个人计算机的监控系统、基于PLC的计算机监控系统、现场总线技术、集散控制系统、计算机监控系统设计方法、计算机监控系统应用举例。
本实验的具体任务:
1.通过实验,加深学生对微型计算机控制系统的认识和理解。
2.掌握基本控制方法的物理意义和实现方法。
3.能够设计基本的微机控制系统,掌握微机控制系统的软硬件设计方法。
二、课程实验目的与要求:
本课程的教学目的在于通过教学使同学们掌握计算机监控系统的基本原理,掌握常用的硬件和软件设计方法,了解计算机监控技术的应用现状、最新发展以及发展趋势,掌握计算机监控系统的基本开发技术等。
具体体现在以下几方面:
1.在实验过程中,教育学生养成良好的实验习惯,独立完成实验的全过程,爱护仪器和设备;遵守纪律,树立良好的学风,使学生了解实验的重要性以及实验课程的地位和作用;
2.注意培养学生的科学实验能力,逐步提高排除故障、发现问题和解决问题的能力,培养学生进行微机软硬件的设计、调试的能力;
3.拓宽和加深学生对已学过的理论知识的理解,培养学生实际应用能力,从而掌握比较全面的专业知识。
4.通过学生动手编程和电路连接,熟悉微型计算机控制系统的组成,让学生掌握微型计算机技术的实际应用方法和技能,掌握常用控制方法的程序设计。
5.实验完成后必须按时提交实验报告。
三、考试(考核)方式:
根据实验报告、实验中的动手能力和解决实际问题的能力综合考核。
实验报告成绩占课程总成绩的40%。
实验中的动手能力和解决实际问题的能力考核占总成绩的60%。
四、场地与主要设备及消耗性器材
1.场地:
微机原理实验室面积:
120平方米
2.所用设备:
微型计算机、EL-MUT-III微机原理实验箱、示波器等。
3.EL-MUT-III微机原理实验箱外扩光电超声波模块等
4.消耗性器材:
常用集成电路与可编程接口芯片、用于电路连接的导线。
五、主要参考书目:
[1]《自动控制原理》,胡寿松主编,第四版,清华大学出版社,2001年
[2]《计算机控制系统》,高金源主编,北京航空航天大学出版社,2001
[3]《计算机控制技术》,于海生等编著,清华大学出版社,1999
[4]《控制技术及应用》,李新平主编,电子工业出版社,2000年
[5]《微型计算机原理与接口技术》,周荷琴,吴秀清编著.第3版.合肥:
中国科技大学出版社,2004.
硬件实验操作指南
一、根据实验内容进行硬件连线
注意:
连线及拆线时必须关闭实验箱电源。
二、编写程序并运行
1.运行桌面上“MCS51”应用程序;
2.按确定,串口及波特率设定为默认值;
3.下拉菜单选择文件—新建—ASM51文档;
4.在空白处输入源程序(以下为P1口输入输出实验的部分参考程序,横线处须补充指令):
CSEGAT0000H
LJMPSTART
CSEGAT4100H
START:
MOVA,P1
--------
--------
JMPSTART
END
5.输入完毕后选择文件—保存路径保存在D盘根目录下即可;
6.下拉菜单选择编译—汇编弹出的窗口中会显示编译结果,如果程序有语法错误,弹出窗口中会提示在何处有错误,此时须根据提示修改程序,再次保存后重新编译,直至程序没有错误为止;
7.打开实验箱电源,稍等片刻后实验箱左上角数码管会显示“P-”,如果实验箱始终显示乱码,则实验箱有问题,请更换机位进行实验;
8.下拉菜单选择调试—单片机复位;
9.根据弹出窗口提示,点击确定后按下实验箱右下角黄色按钮“PRESET”,此时数码管显示“C-”代表电脑与实验箱通信正常,若显示不对请重复8、9步操作;
10.下拉菜单选择调试—调试可将程序下载入实验箱平台;
11.下拉菜单选择调试—运行即可运行所编写程序;
12.观察实验结果并记录;
13.实验完毕,关闭实验箱电源,拆线时注意按住CPU小板进行拆线。
注意:
CPU小板的锁紧座有一个锁定拨杆,如果CPU小板松动不可强行进行插拔!
实验一ADC0809实验
一、实验目的
熟悉A/D转换的基本原理,掌握ADC0809的用法。
二、实验内容
用中断方式采样一路A/D转换数据,通过集成环境显示在数码管中,观察结果。
三、实验器材
微机、EL型微机教学实验箱。
四、实验原理图:
IN0-IN7是0809的模拟量输入插孔,CS0809\是0809的AD启动和片选的输入插孔。
EOC是0809转换结束标志。
为低时表示正在转换。
AN0是一路模拟量输出插孔。
0809未说明的信号已连好。
五、接线指导:
1.电位器的电压调节输出端AN0接ADC0809的ADINO。
CS0连接0809的片选CS0809;
2.0809的EOC接到CPU小板的INT0或功能实验板的INT0上;
3.编程并下载全速运行,改变电位器(AN0插孔左边银色圆柱状旋钮)观察实验箱左上角数码管显示转换结果的变化;
4.实验完毕,关闭电源,拆除连线,实验箱恢复原状。
六、程序流程图
中断服务程序
判断通道号
启动A/D通道0
读A/D结果
等待
送变量
启动A/D通道1
等待
中断结束
启动A/D通道2
实验二DAC0832实验
一、实验目的
掌握D/A转换原理和DAC0832的用法。
二、实验内容
编程产生三角波和阶梯波。
三、实验器材
微机、EL型微机教学实验箱。
四、实验原理图
CS0832\是0832的片选输入插孔,A0控制是单缓冲还是双缓冲,在实验箱上0832附近有一跳线可选择。
双缓冲时,先A0=0,再A0=1。
单缓冲时与A0无关。
VOUT是0832电路模块的输出插孔。
KB6调节参考电压VREF,KB5调节DA的零点,KB4调节DA的满偏。
五、接线指导
1.CS0-CS7任选一与DAC0832片选CS0832相连;
2.示波器与DAC0832输出相连;
3.调零和满偏;
4.编程产生不同波形并用示波器观察;
5.实验完毕,关闭电源,拆除连线,实验箱恢复原状
六、程序流程图
阶梯波三角波
N
Y
N
Y
实验三 键盘和LED显示实验
一、实验目的:
1.掌握用查表技术实现数据转换和编程方法。
2.掌握矩阵键盘的工作原理和编程方法。
3.熟悉微机控制系统中数据输入和显示方法。
二、所需设备
1.EL—8051—III型实验箱
2.微机一台
三、实验内容
1.利用实验台提供的键盘和8255芯片组合成矩阵式键盘.
2.利用实验台上的LED二极管数码管显示键盘输入的数据。
将键盘的扫描码转换为十六进制的数字显示在二极管数码管上.
四、实验原理说明
1.识别键的闭合,通常采用行扫描法和行反转法.本实验采用行反转法识别键.将键盘的行线接一并行口,让它工作于输出方式.让列线接至另一并行口,让它工作于输入方式.CPU想行线上送出低电平.然后读入列线.如果有键按下,则列线必定有某一列线输入为0.然后将行线的并口设置为输入方式,列线的并口设置为输出方式.将刚刚读入的列线值从列线并口送出,读入行线值,则行线也会有某一条线输入为0.当某一键按下时必定会有唯一的行线和列线组合.
2.在程序设计中通过设置两个表格实现按键的扫描码和键值之间的转换.
3.实验台上8255的数据线,地址线,读写线,复用控制线均已接好.片选信号由8255CS输入,A,B,C三个输入/出口分别对应PA0—PA7;PB0—PB7;PC0—PC7.实验台上的发光二极管均为共阳极.
五、实验步骤
1.将实验箱右下角矩阵按键旁的RL10—RL17接8255A模块的PB0—PB7,KA10—KA12接8255A的PA0—PA2;
2.8255A的8255CS接实验台上的CS0;
3.8255A的C口PC0—PC7接发光二极管LED1—LED8;
4.编写程序实现在LED发光二极管上显示你输入的键值;
5.实验完毕,关闭电源,拆除连线,实验箱恢复原状。
六、实验结果
1.运行程序,按相应的键盘值,二极管会显示出相应的二进制编码.
七、程序框图
实验四LCD显示实验
一、实验目的:
1.熟悉LCD的显示原理
2.掌握带字库的LCD使用方法
3.熟悉OCMJ8X2点阵液晶模块的使用
二、所需设备
1.EL—8051—III型实验箱
2.微机一台
三、实验内容
1.利用实验台提供的OCMJ8X2点阵液晶模块实现汉字的显示.
四、实验原理说明
1.LCD显示电路
LCD电路采用模块化的OCMJ8X2点阵液晶模块,其接口为8路数据信号和两路控制信号,全部通过实验箱插孔引出。
(可参考相关型号文档说明)
2.OCMJ2×8液晶模块介绍及使用说明
OCMJ中文模块系列液晶显示器内含GB231216*16点阵国标一级简体汉字和ASCII8*8(半高)及8*16(全高)点阵英文字库,用户输入区位码或ASCII码即可实现文本显示。
OCMJ中文模块系列液晶显示器也可用作一般的点阵图形显示器之用。
提供有位点阵和字节点阵两种图形显示功能,用户可在指定的屏幕位置上以点为单位或以字节为单位进行图形显示。
完全兼容一般的点阵模块。
OCMJ中文模块系列液晶显示器可以实现汉字、ASCII码、点阵图形和变化曲线的同屏显示,并可通过字节点阵图形方式造字。
本系列模块具有上/下/左/右移动当前显示屏幕及清除屏幕的命令。
一改传统的使用大量的设置表—1:
OCMJ2X8(128X32)引脚说明命令进行初始化的方法,OCMJ中文模块所有的设置初始化工作都是在上电时自动完成的,实现了“即插即用”。
同时保留了一条专用的复位线供用户选择使用,可对工作中的模块进行软件或硬件强制复位。
规划整齐的10个用户接口命令代码,非常容易记忆。
标准用户硬件接口采用REQ/BUSY握手协议,简单可靠。
3.硬件接口
接口协议为请求/应答(REQ/BUSY)握手方式。
应答BUSY高电平(BUSY=1)表示OCMJ忙于内部处理,不能接收用户命令;BUSY低电平(BUSY=0)表示OCMJ空闲,等待接收用户命令。
发送命令到OCMJ可在BUSY=0后的任意时刻开始,先把用户命令的当前字节放到数据线上,接着发高电平REQ信号(REQ=1)通知OCMJ请求处理当前数据线上的命令或数据。
OCMJ模块在收到外部的REQ高电平信号后立即读取数据线上的命令或数据,同时将应答线BUSY变为高电平,表明模块已收到数据并正在忙于对此数据的内部处理,此时,用户对模块的写操作已经完成,用户可以撤消数据线上的信号并可作模块显示以外的其他工作,也可不断地查询应答线BUSY是否为低(BUSY=0?
),如果BUSY=0,表明模块对用户的写操作已经执行完毕。
可以再送下一个数据。
如向模块发出一个完整的显示汉字的命令,包括坐标及汉字代码在内共需5个字节,模块在接收到最后一个字节后才开始执行整个命令的内部操作,因此,最后一个字节的应答BUSY高电平(BUSY=1)持续时间较长,具体的时序图和时间参数说明查阅相关手册。
引脚
名称
方向
说明
引脚
名称
方向
说明
1
VLED+
I
背光源正极(LED+5V)
8
DB1
数据1
2
VLED-
I
背光源负极(LED-OV)
9
DB2
数据2
3
VSS
I
地
10
DB3
数据3
4
VDD
I
(+5V)
11
DB4
数据4
5
REQ
I
请求信号,高电平有效
12
DB5
数据5
6
BUSY
O
应答信号=1:
已收到数据并正在处理中
=0:
模块空闲,可接收数据
13
DB6
数据6
7
DB0
I
数据0
14
DB7
数据7
一)、字符显示命令:
1、显示国标汉字;
2、显示8X8ASCII字符;
3、显示8X16ASCII字符;
二)、图形显示命令:
4、显示位点阵;
5、显示字节点阵;
三)、屏幕控制命令:
6、清屏;
7、上移;
8、下移;
9、左移;
10、右移;
4.用户命令
用户通过用户命令调用OCMJ系列液晶显示器的各种功能。
命令分为操作码及操作数两部分,操作数为十六进制。
共分为3类10条。
分别是:
(以下所示取值范围分别为:
2X8、4X8、5X10的取值范围)
1)显示国标汉字 命令格式:
F0XXYYQQWW
该命令为5字节命令(最大执行时间为1.2毫秒,Ts2=1.2mS),其中
XX:
为以汉字为单位的屏幕行坐标值,取值范围00到07、02到09、00到09
YY:
为以汉字为单位的屏幕列坐标值,取值范围00到01、00到03、00到04
QQWW:
坐标位置上要显示的GB2312汉字区位码
2)显示8X8ASCII字符 命令格式:
F1XXYYAS
该命令为4字节命令(最大执行时间为0.8毫秒,Ts2=0.8mS),其中
XX:
为以ASCII码为单位的屏幕行坐标值,取值范围00到0F、04到13、00到13
YY:
为以ASCII码为单位的屏幕列坐标值,取值范围00到1F、00到3F、00到4F
AS:
坐标位置上要显示的ASCII字符码
3)显示8X16ASCII字符 命令格式:
F9XXYYAS
该命令为4字节命令(最大执行时间为1.0毫秒,Ts2=1.0mS),其中
XX:
为以ASCII码为单位的屏幕行坐标值,取值范围00到0F、04到13、00到13
YY:
为以ASCII码为单位的屏幕列坐标值,取值范围00到1F、00到3F、00到4F
AS:
坐标位置上要显示的ASCII字符码
4)显示位点阵命令格式:
F2XXYY
该命令为3字节命令(最大执行时间为0.1毫秒,Ts2=0.1mS),其中
XX:
为以1*1点阵为单位的屏幕行坐标值,取值范围00到7F、20到9F、00到9F
YY:
为以1*1点阵为单位的屏幕列坐标值,取值范围00到40、00到40、00到40
5)显示字节点阵 命令格式:
F3XXYYBT
该命令为4字节命令(最大执行时间为0.1毫秒,Ts2=0.1mS),其中
XX:
为以1*8点阵为单位的屏幕行坐标值,取值范围00到0F、04到13、00到13
YY:
为以1*1点阵为单位的屏幕列坐标值,取值范围00到1F、00到3F、00到4F
BT:
字节像素值,0显示白点,1显示黑点(显示字节为横向)
6)清屏命令格式:
F4
该命令为单字节命令(最大执行时间为11毫秒,Ts2=11mS),其功能为将屏幕清空。
7)上移 格式:
F5
该命令为单字节命令(最大执行时间为25毫秒,Ts2=25mS),其功能为将屏幕向上移一个点阵行。
8)下移 命令格式:
F6
该命令为单字节命令(最大执行时间为30毫秒,Ts2=30mS),其功能为将屏幕向下移动一个点阵行。
9)左移 命令格式:
F7
该命令为单字节命令(最大执行时间为12毫秒,Ts2=12mS),其功能为将屏幕向左移动一个点阵行。
10)右移命令格式:
F8
该命令为单字节命令(最大执行时间为12毫秒,Ts2=12mS),其功能为将屏幕向右移动一个点阵行。
显示窗口坐标关系 以上列表为汉字、ASCⅡ码显示屏幕坐标(ASCⅡ码Y坐标一点阵坐标为准)。
如显示图形点阵,则以128*64(OCMJ4X8)或128*32(OCMJ2X8)点阵坐标为准,可在屏幕任意位置显示。
2、OCMJ2×8液晶模块外部连接接口说明
实验箱上DB0~DB7插孔对应于8位数据线;BUSY、REQ插孔分别为两控制端;右侧电位器用于背光调节。
五、实验步骤
1、实验连线
PA0~PA7接DB0~DB7,PC7接BUSY,PC0接REQ,8255CS选择CS0(0CFA0H)
2.按照流程图编写程序并实现显示“安徽建工学院电信学院”
3.实验完毕,关闭电源,拆除连线,实验箱恢复原状。
六、实验结果
1.运行程序,在LCD上可以看见居中显示的“安徽建工学院电信学院”
七、程序框图
实验五(选做)超声波测距实验
一、实验目的:
掌握超声波传感器的工作原理及超声波测距的电路原理。
(须有超声波、光电传感器模块方可完成此实验)
二、所需设备
1、EL—8051—III型实验箱
2、超声波、光电传感器模块
三、实验内容
测量传感器上方30cm—2m范围内障碍物的距离,并在数码管上显示出相应的十六进制数。
四、实验原理说明
从CPU的P1口产生40KHz的信号,输入传感器的发射端,同时启动计数器。
超声波遇到障碍物反射回来,当接收端收到第一个周期信号时,输出一个低脉冲,向CPU发出中断请求。
CPU相应中断后停止计数,计算出超声波从发射到返回的时间差。
该时间差乘上超声波传播速度的一半,就是障碍物的距离。
(注:
如不考虑环境因素,超声波的传播速度为340m/s。
)在实际应用中,发射的超声波可能不经过反射而直接进入接收器,另外发射和接收探头之间的距离会对近距离测量的精度产生影响。
为去除以上影响,在发射开始后的2ms内禁止接收中断,这样就保证了接收到的信号一定是障碍物的发射信号,同时也使测量的最小距离为30cm以上。
上图为超声波的发射电路,下图为超声波的接收电路。
五、实验步骤
1、实验连线
实验箱上P1.0接模块的Din,实验箱的INT0接模块的DOUT。
2、调节电位器R11,使V3电压为1V左右。
3、运行实验程序SONIC1.ASM,在30cm—2m范围内改变障碍物的距离,观察显示的变化。
六、实验结果
将障碍物(书本或手)置于探头正上方30cm—2m范围内。
数码管上将显示一个十六进制数,将该数值转换为十进制,然后乘上0.34mm即为探头和障碍物之间的距离。
如数码管显示“FFFF”,表示没有检测到障碍物,此时可适当调整障碍物角度,使其正对探头。
注:
数码管显示为16位计数器的计数值,在6M晶振下,计数周期为2us。
七、程序框图
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 计算机控制 技术 实验 指导书