东北电力大学：检测技术及仪表实验指导书

自动化系测控实验室

实验项目指导（任务）书

刘彦臣 关硕 赵君

二00三年8月

前 言

测控实验室是具有三十多年历史的专业实验室，多年来，一直承担着跨学科、跨专业的多项实验教学和科研任务，是自动化专业、热能动力专业学生接受实践教学环节的重要基地，是他们成长的摇篮。为了更好的适应教学改革和发展的需要，解放学生的思维理念，改变传统的定时、定点、定步骤、定方法的实验模式，给学生充分的自主性，使学生能更好的理解和掌握所学的知识，提高学生的实际动手能力，克服教学与实际脱节，学生能动性和创造性得不到充分发挥的矛盾，我们通过对原有设备和实验教学体系的合理调整，采用模块式、目标化的开放式管理方法，让学生以一种全新的方式设计和完成实验，给学生以更大的自主空间，使得他们始终了解学科前沿动态，毕业后能更轻松的面对市场。

改革旧有的实验教学模式和管理方法，是当前实验教学改革的重要环节。新的实验模式我们将给学生提供更加广阔的时间和空间，使学生的能动性和创造性得到充分的发挥。应该是内容上“点、线、面”相结合，方法上以教师提出问题、实验室提供条件、学生独立设计、联合验收实验结果的思路，以课堂提出问题、课下分析问题、实验解决问题的方法，为学生提供一个独立分析问题和解决问题的环境，创造一个用实验验证理论、用实验说明问题的工程思维方法。

在新的实验模式中我们将结合教材内容，对原有实验内容和方法进行改进。力求实验内容多以综合、设计性实验为主，只在每门课上课前以课题的形式给出实验目的、实验所要达到的各项指标以及实验要求和所能提供的硬件资源，不预先设定实验方法，不规定实验步骤，不限定实验室时间，让学生结合教材内容自行设计合理的方法，在课程结束之前给出最终结果，变“教”学生为“指导”学生实验，以提高学生解决实际问题的能力。

在实验教学管理上，我们将实行目标化的管理手段。改变以往学生实验条块分割，分步考察的形式，在学生实验时，不限定学生实验的方法和步骤，重点考察方案和结果，考察各项指标的完成情况。实验指导采取辅导与检查相结合，任课教师与实验室教师相结合，及时发现问题，及时进行解决。实验室实行全天开放，采取预约时间、预约内容等方式，化整为零，变传统的集中式实验成“自由式实验”。结合这种模式，本科生逐步实行导师制管理手段。

这本教材就是在这种思路的指导下编写的，我们将通过对设备的模块式划分，为学生提供以新型传感器技术为基础的智能检测与信息处理平台，形成以顺序、变频和拖动控制为基础的多种控制系统，最终成为以本专业为依托的跨专业、跨学科实习、实验教学基地，可以

使得设备的功能搭配更加合理，联系更加紧密，更有利于学生将所学的知识串通起来，以便更好地消化与吸收，使他们养成精心设计、细心观察、认真分析和科学总结的严谨作风。

由于时间仓促，加上思维方式的限制，书中难免会有很多缺点和不足之处，希望多提

宝贵意见，以便在今后的实践中进一步改进和完善。

自动化系测控实验室开放式实验室管理办法

为了做好实验室的开放和管理工作，有效利用实验室的硬件资源，以便更好地为教学和科研服务，特制定开放性实验室的管理办法如下：

1．实验室开放时间：每周一至周五 上午8点-11点，下午14点-16点30分。 2．开放实验室可实行预约时间、预订设备进行实验。

3．开放后、实验室的实验项目采取学生自由选择的实验方式，实验室不限定实验时间， 但必须在规定的截止时间内完成。

4．实验实行目标化的管理手段，对学生提出技术要求和具体指标，由学生进行实验方案设计和实现。

5．实验成绩按照实验的系统设计、调试和实验报告几项指标综合评定的办法给出。 6．学生在实验中应严格遵守实验室各项规章制度，来去实验室要随时按实验记录本要求进行严格登记。

7．实验学生要爱护实验室的硬件设备，严格按操作程序使用各种实验设备，如发生损坏设备情况，应查明原因，妥善处理。因人为原因造成的损害设备现象要及时赔偿。 8．实验室内严禁学生吸烟和大声喧哗，严禁做与实验和实践教学环节无关的内容。

目 录

第一部分 测量仪表????????????????????????（4） 第一章 实验要求?????????????????????????（4） 第二章 CSY-998B传感器实验仪功能简介???????????????（4） 第三章 实验项目?????????????????????????（8） 实验项目一 金属泊式应变片--单臂电桥测量位移时主要技术参

数的测定????????????????????????（8）

实验项目二 金属泊式应变片--单臂、半桥、全桥测量位移时的性能比较??（10）实验项目三 应变片的温度效应及补偿????????????????（13）实验项目四 热电偶测温的原理、现象及性能分析????????????（19） 实验项目五 用差动变压器测位移（静态）时信号的处理和主要技

术参数的测定??????????????????????（24）

实验项目六 电涡流式传感器的主要技术指标（静态）测定及被测体材料对电涡流传感器特

性的影响????????????????????（26）

实验项目七 霍尔式传感器的特性—直流激励、主要技术指标

的标定及其应用?????????????????????（27）

实验项目八 差动变面积式电容传感测位移时主要技术参数的

测定及它的静态特性???????????????????（29）

实验项目九 半导体压阻式压力传感器测位移时主要技术指标的测定实验??（30）实验项目十 光纤位移传感器（静态）测位移时主要参数的测定及其应用???（30） 第二部分 计算机控制系统??????????????????????（31）

第一章 实验要求?????????????????????????（32） 第二章 DVCC二合一微机实验系统简介????????????????（33） 第三章 实验项目??????????????????????????（35） 实验项目一 A/D转换器0809的应用??????????????????（36） 实验项目二 D/A转换器0832的应用??????????????????（36） 实验项目三 并行口8255A的应用???????????????????（37） 实验项目四 定时/计数器8253A的应用????????????????（38） 实验项目五 中断控制器8259A的应用?????????????????（39） 实验项目六 小直流电机调速控制实验?????????????????（40） 实验项目七 步进电机转动控制实验??????????????????（41） 实验项目八 继电器开合控制实验???????????????????（42） 实验项目九 使用8250A的串行通信实验????????????????（42）

第三章 附录??????????????????????????（55）

附录一、电路的原理???????????????????????（55） 附录二、传感器安装示意图及面板示意图???????????????（56） 附录三、《微机数据采集系统软件说明》????????????????（56） 附录四、部分问题提示???????????????????????（62）

第一部分 测量仪表

第一章 实验要求

1．测量仪表课共有实验项目10个，根据所学内容自动化专业选作4-5个项目，热能动力专业选做3-4个项目。

2．实验不限定具体时间，由学生根据自己计划灵活选择，但必须在本门课程考试之前完成。 3．实验成绩实行“目标化”管理。根据设计思路和解决问题的能力和实验报告综合给定成绩。实验成绩占课程总成绩的10%-15% 4. 实验报告按以下要求完成：

（1） 实验目的 （2） 实验要求 （3） 实验技术指标

（4） 对传感器等的工作原理进行分析，设计信号处理电路 （5） 记录、分析测试数据绘制必要的变化曲线 （6） 给出主要技术指标。

注：每个实验项目的主要技术指标标定要规范。如

量程范围：0-3mm 测量精度：x% F·S 输出：0-XV·DC

（7） 根据实验结果分析应用场合

第二章 CSY-998B传感器实验仪功能简介

一、CSY传感器实验仪简介

实验仪主要由四部分组成：传感器安装台、显示与激励源、传感器符号及引线单元、处理电路单元。

传感器安装台部分：装有双平行振动梁（应变片、热电偶、PN结、热敏电阻、加热器、梁自由端的磁钢）、双平行梁测微头、光纤传感器的光电变换座、光纤及探头小机电、电涡流传感器及支座、电涡流传感器引线Φ3.5插孔、霍尔传感器的二个半圆磁钢、电涡流检测片、差动变压器的可动芯子、电容传感器的动片组、磁电传感器的可动芯子）、扩散硅压阻式差压传感器。

显示及激励源部分：电机控制单元、主电源、直流稳压电源（±2V - ±10V 5档位调节）、F/V数字显示表（可作为电压表和频率表）、数字是温度表、±15V不可调稳压电源。

实验主面板上传感器符号单元：所有传感器的引线都从内部引到这个单元上的相应符号中，实验时传感器的输出信号按符号从这个单元插孔引线。

处理电路单元：电桥单元、差动放大器、电容变换放大器、电压放大器、低通滤波器、涡流变换器、电感变换器等单元组成。

二、主要技术参数、性能及说明

＜一＞传感器安装台部分：

双平行振动梁的自由端及振动圆盘下面各装有磁钢，通过测微头可做静态测量。 应变梁：应变梁采用不锈钢片，双染结构端部有较好的线性位移。 传感器： 1．应变式传感器

箔式应变征阻值：350Ω、应变系数：2 2．热电偶

直流电阻：10Ω左右 由两个铜一康铜热电偶串接而成，分度号为T，冷端温度为环境温度。

3．差动变压器

量程：≥5mm 直流电阻：5Ω-10Ω由一个初级、二个次级线圈绕制而成的透明空心线圈，铁芯为软磁铁氧体。。

4．电涡流位移传感器

量程：≥2mm 直流电阻：1Ω-2Ω 多股漆包线绕制的扁平线圈与金属涡流片组成。 5．霍尔式传感器

量程：≥±2mm 直流电阻：激励源端口800Ω-1.5KΩ；输出端口300Ω-500Ω 日本JVC公司生产的线性半导体霍尔片，它置于环形磁钢构成的梯度磁场中 6．磁电式传感器 尺寸：φ0.21×1000

直流电阻：30Ω-40Ω 由线圈和动铁（永久磁钢）组成，灵敏度：0.5v/m/s 7． 电容式传感器

量程：≥±2mm 由两组定片和一组动片组成的差动变面积式电容。 8．半导体压阻式压力传感器

量程：10Kpa（差压） 供电：≤6V 直流电阻：Vs— Vs端350Ω-450Ω Vo—Vo端3KΩ–3.5KΩ

美国摩托罗拉公司生产的MPX型压阻式差压传感器，具有温度自补偿功能，先进的X型工作片（带温补）。

9．光纤传感器

由多模光纤、发射、接收电路组成的导光型传感器，线性范围≥2mm。 红外线发射、接收、直流电阻：500Ω-2.5kΩ 2×60股丫形、半圆分布。 10．PN结温度传感器

利用半导体P-N结良好的线性温度-电压特性制成的测温传感器，能直接显示被测温度。灵敏度：-2.1mV/℃。

11．热敏电阻

半导体热敏电阻NTC：温度系数为负，25℃时为10KΩ。 ＜二＞、信号及变换

1．电桥：用于组成直流或交流电桥，提供组桥插座，标准电阻和交、直流调平衡网络。 2．差动放大器 通频带0～10kHz 可接成同相、反相，差动结构，增益为1-100倍的直流放大器。

3．电容变换器 由高频振荡，放大和双T电桥组成的处理电路。 4．电压放大器 增益约为5倍 同相输入 通频带0～10KHz 5．低通滤波器 由RC滤波器组成无源滤波网络。 6． 涡流变换器 输出电压≥|2|V（探头离开被测物）

变频调幅式变换电路，传感器线圈是振荡电路中的电感元件 7．光电变换座 由红外发射、接收组成。

8．电感变换器 集检波、移项、放大为一体，输出≥1V ＜三＞、二套显示仪表

1．数字式电压/频率表：3位半显示，电压范围0—2V、0—20V，频率范围3Hz—2KHz、

+

-+

-

10Hz—20KHz，灵敏度≥50mV。

2．数字式温度表（0-100℃）。 ＜四＞、电加热器二组

电热丝组成，加热时可获得高于环境温度30℃左右的温升。 ＜五＞测速电机一组

由可调的低噪声高速轴流风扇组成，与光纤传感器配合进行测速实验。 ＜六＞二组稳压电稳

直流±15V，主要提供温度实验时的加热电源，最大激励1.5A。 ±2V—±10V分五档输出，最大输出电流1.5A。提供直流激励源。 ＜七＞计算机联接与处理

数据采集卡：十二位A/D转换，采样速度1500点/秒，采样速度可控制，分单次采样与连续采样。标准RS-232接口，与计算机串行工作。

良好的计算机显示界面与方便实用处理软件，实验项目的选择与编辑、数据采集、数据处理、图形分析与比较、文件存取打印。

使用仪器时打开电源开关，检查交、直流信号源及显示表是否正常。仪器下部面板左下交处的开关为控制处理电路15V的工作电源，进行试验时请勿关掉，为保证仪器正常工作，严禁15V电源间的相互短路，建议平时将两插口封住。

第三章 实验项目

实验项目一 金属泊式应变片--单臂电桥测量位移时

主要技术参数的测定

实验目的：了解金属箔式应变片，单臂电桥的工作原理和工作情况。

实验要求：查找相关资料，了解金属泊式应变片的结构、用应变片组成单臂电桥测量位移时的工作原理、性能。设计出单臂电桥测量系统原理图，分析位移与放大器输出电压（F/V表头显示或用万用表测量）的关系，了解它的适用场合。

实验技术指标：测定它们的线性测量范围、灵敏度、线性误差、零点输出、零点温漂、桥路阻值，测出位移与放大器输出电压的关系，并将该信号处理成0-2V或0-5V的标准信号，比较线性误差是否有变化？通过测位移时线性变化范围的查找，分析在不同测量范围内传感器的误差大小、灵敏度及适用场合。

实验原理：本实验说明金属箔式应变片及单臂电桥的工作原理和工作情况。

应变片是最常用的测力、测位移元件，当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体的表面，当测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻也随之发生变化，通过测量电路，转换成电信号输出显示。

电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种，当电桥平衡时，桥路相对桥臂电组乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻R1、R2、R3、R4中，电阻的相对变化率分别为 △R1/R1、△R2/R2、△R3/R3、△R4/R4、，当使用一个应变片时，电阻的相对变化率∑R=△R/R；当使用两个应变片组成差动状态工作时，则有∑R=2△R/R；用四个应变片组成两个差对工作，且R1=R2=R3=R4=R, ∑R=4△R/R。由此可知，单臂、半桥、全桥电路的灵敏度一次增大。

实验所需硬件条件及相关硬件的基本操作：

（1）所需单元及部件：直流稳压电源、电桥、差动放大器、双平行梁、测微头、一片应变片、F/V表、主、副电源、万用表。

（2）旋钮初始位置：直流稳压电源打到±2V档，F/V表打到2V档，差动放大器增益最大。

（3）了解所需单元、部件在实验仪上的所在位置，观察梁上的应变片，应变片为棕色衬底箔式结构小方薄片。上下二片梁的外表面各贴二片受力应变片和一片补偿应变片，测微头在双平行梁前面的支座上，可以上、下、前、后、左、右调节。

（4）将差动放大器调零：用连线将差动放大器的正（+）、负（-）、地短接。将差动放大器的输出端与F/V表的输入插口Vi相连（或与万用表直接相连）；开启主、副电源；调节差动放大器的增益到最大位置，然后调整差动放大器的调零旋钮使F/V表（或万用表）显示为零，关闭主、副电源。

（5）根据图1参考接线。R1、R2、R3为电桥单元的固定电阻；Rx=R4为应变片。将稳压电源的切换开关置±4V档，F/V表置20V档。调节测微头脱离双平行梁，开启主、副电源，调节电桥平衡网络中的W1，使F/V表（或万用表）显示为零，然后将F/V表置2V档，再调电桥W1（慢慢地调），使F/V表（或万用表）显示为零。

11 10 8 3 +4V 4 1 10 7 10 2 W1

R1 W1 5 r 2 Rx 11 7 + + - - V 1 4 R2 -4V 5 3 R3 8 W2 W1 10 W2 电桥平衡网络 差动放大器 电流电压表

图1-1 单臂电桥测量位移接线图

（6）调零时，将测微头转动到10mm刻度附近，安装到双平等梁的自由端（与自由端磁钢吸合），调节测微头支柱的高度（梁的自由端跟随变化）使F/V表（或万用表）显示最小，再旋动测微头，使F/V表（或万用表）显示为零（细调零），这时的测微头刻度为零位的相应刻度。

（7）测量时，可往下或往上旋动测微头，使梁的自由端产生位移记下F/V表（或万用表）显示的值。建议每旋动测微头一周即△X=0.5mm记一个数值填入类似以下表格： 位移（mm） 电压（mv） （8）据所得结果计算灵敏度S=△V/△X（式中△X为梁的自由端位移变化，△V为相应F/V表（或万用表）显示的电压相应变化）。

注意事项：

（1）电桥上端虚线所示的四个电阻实际上并不存在，仅作为一标记，以便组桥容易。 （2）实验完毕，应关闭主、副电源，所有旋钮转到初始位置。 问 题：

（1）本实验电路对直流稳压电源和对放大器有何要求？

（2）根据所给的差动放大器电路原理图（见附录一），分析其工作原理，说明它既能作差动放大，又可作同相或反相放大器。

实验项目二 金属泊式应变片--单臂、半桥、全桥测量位移时

主要技术参数的性能比较

实验目的：验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间关系。

实验要求：查找相关资料，了解金属泊式应变片的结构，用应变片组成单臂电桥、半桥、全桥测量位移的工作原理、性能及它们之间的相互关系。设计出桥路测量系统原理图，分析位移与放大器输出电压（F/V表头显示或用万用表测量）的关系，找出用其测位移时的线性变化范围。

实验技术指标：在相同（调零和放大倍数不变）条件下，测定它们的线性测量范围、灵敏度、线性误差、零点输出、零点温漂、桥路阻值，测出位移与放大器输出电压的关系，比较不同桥路时主要技术参数的变化，并将该信号处理成0-2V或0-5V的标准信号，比较线性误差是否有变化？

实验所需硬件条件及相关硬件的基本操作：

（1）所需单元及部件：直流稳压电源、电桥、差动放大器、双平行梁、测微头、一片应变片、F/V表、主、副电源、万用表。

（2）旋钮初始位置：直流稳压电源打到±2V档，F/V表打到2V档，差动放大器增益最大。

（3）按实验一硬件操作原理将差动放大器调零后，关闭主、副电源。

（4）为了比较不同桥路时输出信号的变化，可按图1接线方法，将图中R4=Rx为工作片，r及W1为电桥平衡网络。

（5）利用调整测微头使双平行梁处于水平位置（目测），将直流稳压电源打到±4V档。选择适当的放大增益，然后调整电桥平衡电位器W1，使表头（或万用表）显示零（需预热几分钟表头才能稳定下来）。

（6）旋转测微头，使梁移动，每隔0.5mm读一个数，将测得数值如下表方式记录下来，然后关闭主、副电源： 位移（mm） 电压（mv） （7）保持放大器增益不变，将R3固定电阻换为与R4工作状态相反的另一应变片即取二片受力方向不同应变片，形成半桥，调节测微头使梁到水平位置（目测），调节电桥W1使F/V表（或万用表）显示为零，同样测得读数，并记录下来： 位移（mm） 电压（mv） （8）保持差动放大器增益不变，将R1，R2两个固定电阻换成另两片受力应变片（即R1换成↑ ，R2换成↓ ，）组桥时只要掌握对臂应变片的受力方向相同，邻臂应变片的受力方向相反即可，否则相互抵消没有输出。接成一个直流全桥，调节测微头使梁到水平位置，调节电桥W1同样使F/V表（或万用表）显示零。测出数据填入下表： 位移（mm） 电压（mv） （9）在同一坐标纸上描出X-V曲线，比较三种接法的灵敏度。 注意事项：

（1）在更换应变片时应将电源关闭。

（2）在实验过程中如有发现电压表发生过载，应将电压量程扩大。 （3）在本实验中只能将放大器接成差动形式，否则系统不能正常工作。 （4）直流稳压电源±4V不能打的过大，以免损坏应变片或造成严重自热效应。 （5）接全桥时请注意区别各片子的工作状态方向。

实验项目三 应变片的温度效应及补偿

实验目的：了解温度对应变测试系统主要技术指标的影响，进而了解温度等其他外部条件会影响测量系统的道理及实现补偿的措施。

实验要求：查找相关资料，了解金属箔式应变片的温度特性，分析补偿原理。 实验技术指标：测试当温度变化时线性误差、零点输出、零点温漂等主要技术参数的变化，绘制温度变化前、后测量范围内的位移与放大器输出电压的关系曲线，分析变化的原因。

实验所需硬件条件及相关硬件的基本操作：

（1）所需单元和部件：可调直流稳压电源、-15V不可调直流稳压电源、电桥、差动放大器、F/V表、测微头、加热器、双平行梁、温度计、主、副电源。

（2）有关旋钮的初始位置：主、副电源关闭、直流稳压电源置±4V档，F/V表置20V档，差动放大器增益旋钮置最大。

（3）了解加热器在实验仪所在的位置及加热符号，加热器封装在双平行的上片梁与下片梁之间，结构为电阻丝。

（4）将差动放大器的（+）、（-）输入端与地短接，输出端插口与F/V表的输入插口Vi相连。

（5）开启主、副电源，调节差放零点旋钮，使F/V表显示零。再把F/V表的切换开关置2V档，细调差放零点，使F/V表显示零。关闭主、副电源，F/V表的切换开关置20V档，拆去差动放大器输入端的连线。

（6）按图1接线，开启主副电源，调电桥平衡网络的W1电位器，使F/V表显示零，然后将F/V表的切换开关置2V档，调W1电位器，使F/V表显示零。

（7）在双平行梁的自由端（可动端）装上测微头，并调节测微头，使F/V表显示零。 （8）用实验项目一的方法测出位移与放大器输出电压的关系并纪录。将-15V电源连到加热器的一端插口，加热器另一端插口接地；F/V表的显示在变化，待F/V表显示稳定后，记下显示数值，并用温度计测出温度，记下温度值（注意：温度计探头不要触在应变片上，只要触及应变片附近的梁体即可），用此方式在整个量程范围内测量位移与放大器输出电压的关系，并和加热前进行比较。关闭主、副电源，等待数分钟使梁体冷却到室温。

（9）将F/V表的切换开关置20V档，把图中的R3换成 → 应变片（补偿片），重复4-6过程。

（10）比较二种情况的F/V表数值：在相同温度下，补偿后的输出变化小很多。 （11）实验完毕，关闭主、副电源，所有旋钮转至初始位置。

思考：为什么不能完全补偿。（提示：从补偿应变片和受力应变片所贴的位置点，梁的温度梯度考虑）。

实验项目四 热电偶测温的原理、现象及性能分析

实验目的：。了解热电偶测温时的工作原理及现象，分析热电偶在不同温度测量范围内的性能变化情况。

实验要求：查找相关资料，了解热电偶测温时的工作原理，设计温度信号检测及犯法线路，并选择3至5点进行校验和性能分析。

实验技术指标：说明热电偶测温时的工作原理，选择3至5点测出热端温度数值和放大器输出电压的大小，根据给出得分度表计算误差的大小，并进行性能分析。

实验所需硬件条件及相关硬件的基本操作：

（1）所需单元及部件：-15V不可调直流稳压电源、差动放大器、F/V表、加热器、热电偶、温度计、主、副电源

（2）有关旋钮的初始位置：F/V表切换开关置2V档，差动放大器增益最大。 （3）了解热电偶在实验仪上的位置及符号，实验仪所配的热电偶是由铜—康铜组成的简易热电偶，分度号为T。实验仪有二个热电偶，它封装在双平行梁的上片梁的上表面（在梁表面中间二根细金属丝焊成的一点，就是热电偶）和下片梁的下表面，二个热电偶串联在一起产生热电势为二者的总和。

（4）按图1-2接线、开启主、副电源，调节差动放大器调零旋钮，使F/V表显示零，记录下温度计的室温。

电热偶 差放 F/V表

-15V W1

T Tn Tn V 加热器 图1-2 热电偶测温原理接线图

（5）将-15V直流电源接入加热器的一端，加热器的另一端接地，观察F/V表显示值的变化，待显示值稳定不变时记录下F/V表显示的读数E。

（6）用温度计测出上梁表面热电偶处的温度t并记录下来。（注意：温度计的测温探头不要触到应变片，只要触及热电偶处附近的梁体即可）。

（7）根据热电偶的热电势与温度之间的关系式：Eab(t,to) = Eab(t,tn) + Eab(tn,to) 其中：t――――――热电偶的热端（工作端或称测温端）温度。

tn――――――热电偶的冷端（自由端即热电势输出端）温度也就是室温。 to――――――0℃

1．热端温度为t，冷端温度为室温时热电势：Eab(t,tn) = (f/v显示表E)/100*2（100为差动放大器的放大倍数，2为二个热电偶串联）。

2．热端温度为室温，冷端温度为0℃，铜-康铜的热电势：Eab(tn,to)：查以下所附的热电偶自由端为0℃时的热电势和温度的关系即铜-康铜热电偶分度表，得到室温（温度计测得）时热电势。

3．计算：热端温度为t，冷端温度为0℃时的热电势，Eab(t,to)，根据计算结果，查分度表得到温度t。

铜—康热电偶分度（自由端温度0℃）

分度号：T

工作端 温度℃ -10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 热 电 动 势 （mv） -0.383 -0.421 -0.459 -0.496 -0.534 -0.571 -0.608 -0.646 -0.683 -0.720 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 -0.000 -0.039 -0.077 -0.116 -0.154 -0.193 -0.231 -0.269 -0.307 -0.345 0.000 0.391 0.789 1.196 1.611 2.035 2.467 2.908 3.357 3.827 4.291 0.039 0.430 0.830 1.237 1.653 2.078 2.511 2.953 3.402 3.873 4.338 0.078 0.470 0.870 1.279 1.695 2.121 2.555 2.997 3.447 3.919 4.385 0.147 0.510 0.911 1.320 1.738 2.164 2.599 3.042 3.483 3.965 4.432 0.156 0.549 0.951 1.361 1.780 2.207 2.643 3.087 3.538 4.012 4.479 0.195 0.589 0.992 1.403 1.822 2.250 2.687 3.131 3.584 4.058 4.529 0.234 0.629 1.032 1.444 1.865 2.294 2.731 3.176 3.630 4.105 4.573 0.273 0.669 1.073 1.486 1.907 2.337 2.775 3.221 3.676 4.151 4.621 0.312 0.709 1.114 1.528 1.950 2.380 2.819 3.266 3.721 4.198 4.668 0.351 0.749 1.155 1.569 1.992 2.424 2.864 3.312 3.767 4.244 4.715 （8）热电偶测得温度值与温度计测得温度值相比较。（注意：本实验仪所配的热电偶为简易热电偶、并非标准热电偶，只要了解热电势现象）。

（9）实验完毕关闭主、副电源，尤其是加热器-15V电源（自备温度计测出温度后马上拆去-15V电源连接线）其它旋钮置原始位置。

思考：

（1）为什么差动放大器接入热电偶后需再调差放零点？

（2）即使采用标准热电偶按本实验方法测量温度也会有很大误差，为什么？

实验项目五 用差动变压器测位移（静态）时信号的处理

和主要技术参数的测定

实验目的：。了解差动变压器原理及工作情况。

实验要求：查找相关资料，掌握差动变压器测位移的工作原理、主要特点、应用场合，设计测量及信号处理电路，绘制出位移-电压曲线。

实验技术指标：利用给出的硬件条件测定它的线性测量范围、灵敏度、线性误差、测出位移与放大器输出电压的关系，设计出信号处理系统原理图，并将该信号处理成0-2V或0-5V的标准信号，比较线性误差是否有变化？。

实验所需硬件条件及相关硬件的基本操作：

（1）所需单元及部件：电感变换器、测微头、主、副电源、差动变压器、平台。 （2）有关旋钮室始位置：电感变换器增益适中，调零电位器置中间位置，差动变压器磁心处于自由位置，电压表置20V档。

（3）据图1-3用专用的双层屏蔽线连接电感变换器和差动变压器，开启主、副电源预热两分钟待数据稳定（注意同名端连接在一起，否则影响检波电路的正常工作），调整磁心上下位置使电感变换器输出最小，微调零位旋钮使输出位零。 差动变压器 电感变换器

。 。 。 。 。 。 L0 L0 L0 L0 L0 L0

图1-3 差动变压器测位移原理接线图

（4）转动测微头使测微头与振动平台吸合。再转动测微头，使输出为零。

（5）旋动测微头，使振动平台产生位移。每位移0.2mm，读出电感变换器输出的值并填入下表，直至数据严重变坏。根据所得数据计算灵敏度S 。S=△V/△X（式中△V为电压变化，△X为相应振动平台的位移变化），作出V-X关系曲线。

X(mm) Vo(mv) （6）分析主要技术参数的特点。 思考：

（1）根据实验结果，指出线性范围。

（2）根据差动变压器的工作原理，你能举例说出它的具体应用场合吗？

实验项目六 电涡流式传感器的主要技术指标（静态）测定

及被测体材料对电涡流传感器特性的影响

实验目的：。了解电涡流式传感器的原理及工作性能及被测体材料对涡流传感器性能的影响。

实验要求：查找相关资料，掌握差动变压器测位移的工作原理、主要特点、应用场合（电子秤），设计测量及信号处理电路，绘制出位移-电压曲线。

实验技术指标：利用给出的硬件条件测定它的线性测量范围、灵敏度、线性误差、测出位移与放大器输出电压的关系，设计出信号处理系统原理图，并将该信号处理成0-2V或0-5V的标准信号，比较线性误差是否有变化？。

实验所需硬件条件及相关硬件的基本操作：

（1）所需单元及部件：涡流变换器、F/V表、测微头、铁测片、铝测片、涡流传感器、示波器、平台、主、副电源。

（2）装好传感器（传感器对准铁测片安装）和测微头，观察传感器的结构，它是一个扁平线圈。

（3）用导线将传感器接入涡流变换器输入端，将输出端接至F/V表，电压表置于20V

F/V表

档，见图1-4，开启主、副电源。

（5）调节传感器的高度， 使其与被测铁片接触，从 此开始读数，记下示波器及

涡流传感器 涡流变换器 电压表的数值，填入下表： 图1-4电涡流式传感器测位移原理图 建议每隔0.10mm读数，到线性严重变坏为止。根据实验数据。在纸上画出V-X曲线，指出大致的线性范围，求出系统灵敏度。（最好能用误差理论的方法求出线性范围内的线性度、灵敏度）。可见，涡流传感器最大的特点是 ，传感器与被测体间有一个最佳初始工作点。这里采用的变换电路是一种 。实验完毕关闭主、副电源。 X（mm） Vp-p（v）

V（v） 利用上述方法，换上铝测片重复上述过程，结果填入下表（建议每隔0.05mm读数）：

X（mm） V铝（v） V铁（v） 根据所得结果，在同一纸上画出被测体为铝和铁的两条V-X曲线，计算灵敏度与线性度，比较它们的线性范围和灵敏度。关闭主、副电源，分析主要技术参数的特点。 可见，这种电涡流式传感器在被测体不同时必须重新进行 工作。 注意事项：

（1）被测体与涡流传感器测试探头平面尽量平行，并将探头尽量对准被测体中间，以减少涡流损失。

（2）传感器在初始时可能会出现一段死区。

实验项目七 霍尔式传感器的特性—直流激励、主

要技术指标的标定及其应用

实验目的：。了解霍尔式传感器的原理与特性及其主要应用。

实验要求：查找相关资料，掌握霍尔式传感器测位移的工作原理、主要特点、应用场合

（电子秤），设计测量及信号处理电路，绘制出位移-电压曲线。

实验技术指标：利用给出的硬件条件测定它的线性测量范围、灵敏度、线性误差、测出位移与放大器输出电压的关系，设计出信号处理系统原理图，并将该信号处理成0-2V或0-5V的标准信号，比较线性误差是否有变化？。

实验所需硬件条件及相关硬件的基本操作：

（1）所需单元及部件：霍尔片、磁路系统、电桥、差动放大器、F/V表、直流稳压电源、测微头、平台、主、副电源。

（2）有关旋钮初始位置：差动放大器增益旋钮打到最小，电压表置20V档，直流稳压电源置2V档，主、副电源关闭。

（3）了解霍尔式传感器的结构及实验仪上的安装位置，熟悉实验面板上霍尔片的符号。霍尔片安装在实验仪的圆盘上，两个半圆永久磁钢固定在实验仪的顶板上，二者组合成霍尔传感器。

（4）开启主、副电源将差动放大器调零后，增益最小，关闭主电源，根据图1-5接线，W1、r为电桥单元的直流电桥平衡网络。

-2V 图1-5 霍尔式传感器测位移原理图

（5）装好测微头，调节测微头与振动台吸合并使霍尔片置于半圆磁钢上下正中位置。 （6）开启主、副电源，调整W1使电压表指示为零。

（7）上下旋动测微头，记下电压表的读数，建议每0.1mm读一个数，将读数填入下表：

X（mm） V（v） X(mm) V(v) 直流稳压电源 +2V r + - V W1 作出V-X曲线指出线性范围，求出灵敏度，关闭主、副电源，分析主要技术参数的特点。 可见，本实验测出的实际上是磁场情况，磁场分布为梯度磁场与磁场分布有很大差异，位移测量的线性度，灵敏度与磁场分布有很大关系。 （8）在称重平台上放上砝码，填入下表：

W（g） V（v） （9）在平面上放一个未知重量之物，记下表头读数。根据实验结果作出V-W曲线，求得未知重量。

（10）实验完结关闭主、副电源，各旋钮置初始位置。 注意事项：

（1）由于磁路系统的气隙较大，应使霍尔片尽量靠近极靴，以提高灵敏度。 （2）一旦调整好后，测量过程中不能移动磁路系统。

（3）激励电压不能过大，以免损坏霍尔片。

（4）此霍尔传感器的线性范围较小，所以砝码和重物不应太重。

（5）砝码应置于平台的中间部分。

实验项目八 差动变面积式电容传感测位移时主要技术参数的测定

及它的静态、动态特性

实验目的：。了解差动变面积式电容传感器的原理及其特性了。

实验要求：查找相关资料，掌握差动变面积式电容传感器测位移的工作原理、主要特点、应用场合，设计测量及信号处理电路，绘制出位移-电压曲线。

实验技术指标：利用给出的硬件条件测定它的线性测量范围、灵敏度、线性误差、测出位移与放大器输出电压的关系，设计出信号处理系统原理图，并将该信号处理成0-2V或0-5V的标准信号，比较线性误差是否有变化？。

实验所需硬件条件及相关硬件的基本操作：

（1）所需单元及部件：电容传感器、电压放大器、低通滤波器、F/V表。 （2）有关旋钮的初始位置：差动放大器增益旋钮置于中间，F/V表置于2V档， （3）按图1-6接线。

1

电容变换器 5 2 + - V

X（mm） V（mv）

电容传感器

图1-6

差动变面积式电容传感测位移原理图

（4）F/V表打到20V，调节测微头，使输出为零。

（5）转动测微头，每次0.1mm，记下此时测微头的读数及电压表的读数，直至电容动片与上（或下）静片复盖面积最大为止。

X（mm） V（mv） 退回测微头至初始位置。并开始以相反方向旋动，同上法，记下X（mm）及V(mv)值。 （6）计算系统灵敏度S。S=△V/△X（式中△V为电压变化，△X为相应的梁端位移变化），并作出V-X关系曲线。

（7）分析主要技术参数的特点

实验项目九 半导体压阻式压力传感器测位移时

主要技术指标的测定实验

实验目的：了解扩散硅压阻式压力传感器的工作原理和工作情况。

实验要求：查找相关资料，掌握扩散硅压阻式压力传感器的工作原理、主要特点、应用场合，设计测量及信号处理电路，绘制出压力-电压曲线。

实验技术指标：利用给出的硬件条件测定它的线性测量范围、灵敏度、线性误差、测出压力与放大器输出电压的关系，设计出信号处理系统原理图，并将该信号处理成0-2V或0-5V的标准信号，比较线性误差是否有变化？。

实验所需硬件条件及相关硬件的基本操作：

（1）基本原理：扩散硅压阻式压力传感器是利用单晶硅的压阻效应制成的器件，也就是在单晶硅的基片上用扩散工艺（或离子注入及溅射工艺）制成一定形成的应变元件，当它受到压力作用时，应变元件的电阻发生变化，从而使输出电压变化。

（2）所需单元及部件：主、副电源、直流稳压电源、差动放大器、F/V显示表、压阻式传感器（差压）、“U”形管及其加压配件或压力计。

（3）旋钮初始位置：直流稳压电源±4V档，F/V表切换开关置于2V档，差放增益适中或最大，主、副电源关闭。

（4）了解所需单元、部件、传感器的符号及在仪器上的位置。

（5）按图1-7传感器及电路连好，注意接线正确，否则易损坏元器件，差放接成同相反相均可：

图1-7 半导体压阻式压力传感器测位移原理图 压阻式差压传感器

- +4V 差 放 + F/V表 V

（6）如图1-8接好传感器供压回路，传感器由两个气咀，一个高压咀一个低压咀，当高压咀接入正压时（相对于低压咀）输出为正，反之为负。

传感器引压阻

H L 气压皮囊 图1-8 传感器供压回路图

（7）将加压皮囊上单向调节阀的锁紧螺丝拧松，开启主、副电源，调整差放零位旋钮，使电压表指示尽可能为零，记下此时电压表读数。

（8）拧紧皮囊上单向调节阀的锁紧螺丝，轻按加压皮囊，注意不要用力太大 (≦0.4kp)，记下此时的读数，然后每隔这一刻度差。记下读数，并将数据填入下表： 压力(kpa) 电压(Mv) 三通管 皮管 单向调节阀 压力表

（9）根据所得的结果计算系统灵敏度S=△V/△P，并作出V-P关系曲线，找出线性区域，分析主要技术参数的特点 问题：

差压传感器是否可用作真空度以及负压测试？

实验项目十 光纤位移传感器（静态）测位移时

主要参数的测定及其应用

实验目的：。了解光纤位移传感器的原理结构、性能。

实验要求：查找相关资料，掌握光纤位移传感器测位移的工作原理、主要特点、应用场合（测速），设计测量及信号处理电路，绘制出位移-电压曲线。

实验技术指标：利用给出的硬件条件测定它的线性测量范围、灵敏度、线性误差、测出位移与放大器输出电压的关系，设计出信号处理系统原理图，并将该信号处理成0-2V或0-5V的标准信号，比较线性误差是否有变化？。

实验所需硬件条件及相关硬件的基本操作：

（1）所需单元及部件：主副电源、差动放大器、F/V表、光纤传感器、电机控制、小电机、平台。

（2）观察光纤位移传感器结构，它由两束光纤混合后，组成Y形光纤，探头固定在Z型安装架上，外表为螺丝的端面为半圆分布；

（3）了解平台在实验仪上的位置（实验仪台面上右边的圆盘，在平台上贴有反射纸作为光的反射面。）

（4）如图9接线：因光/电转换器内部已按装好，所以可将电信号直接经差动放大器放大。F/V显示表的切换开关置2V档，开启主、副电源。

图1-9 光纤传感器工作原理图

（5）旋转测微头，使光纤探头与振动台面接触，调节差动放大器增益最大，调节差动放大器零位旋钮使电压表读数尽量为零，旋转测微头使贴有反射纸的被测体慢慢离开探头，观察电压读数由小-大-小的变化。

（6）旋转测微头使F/V电压表指示重新回零；旋转测微头，每隔0.05mm读出电压表的读数，并将其填入下表： △X（mm） 指示（V） 0.05 0.10 0.15 0.20 10.00 光源光纤 接收光纤 △X X 反

射体

（7）关闭主、副电源，把所有旋钮复原到初始位置。

（8）作出V-△X曲线，计算灵敏度S=△V/△X及线性范围，分析主要技术参数的特点。

（9）按图1-10接线，将差动放大器的增益置最大，F/V表的切换开关置2V，开启主、副电源。

图1-10 光纤传感器测位移原理图

（10）将光纤探头移至电机上方对准电机上的反光纸，调节光纤传感器的高度，使F/V表显示最大。再用手稍微转动电机，让反光面避开光纤探头。调节差动放大器的调零，使F/V表显示接近零。

（11）将直流稳压电源置±10V档，在电机控制单元的V+处接入+10V电压，调节转速旋钮使电机运转。

（12）F/V表置2K档显示频率，输出端的转速脉冲信号。（Vp-p=4V）； （13）根据脉冲信号的频率及电机上反光片的数目换算出此时的电机转速。 （14）实验完毕关闭主、副电源，拆除接线，把所有旋钮复原。

- 光纤传感器 差 放 + V F/V表 第二部分 计算机控制系统

第一章 实验要求

1．计算机控制课共有实验项目9个，根据所学内容自动化专业选作4-5个项目，热能动力专业选做3-4个项目。

2．实验不限定具体时间，由学生根据自己计划灵活选择，但必须在本门课程考试之前完成。 3．实验成绩实行“目标化”管理。根据设计思路和解决问题的能力和实验报告综合给定成绩。实验成绩占课程总成绩的10%-15% 4. 实验报告按以下要求完成：

（1）实验目的 （2）实验要求 （3）实验技术指标

（4）画出硬件连接图并分析原理 （5）给出调试好的软件、流程图

第二章 DVCC二合一微机实验系统简介

DVCC二合一微机实验系统是仿真技术及模块化实验电路的有机结合而成，即可用于MCS—51系列的仿真开发，又可支持MCS—51系列单片机原理和应用以及8086/8088十六位微机原理和接口技术等课程的教学实验。 一、DVCC二合一微机实验系统的特点

1.仿真实验全新组合工作方式，实验方式即为用户实际工作状态，模拟用户开发环境。 本系统仿真功能部件与实验部件电路既有机组合，又在电器上严格隔离。仿真部件即为一台完整的MCS—51系列单片机仿真器，而实验部件即为用户系统。学生在实验过程中不慎引起实验部件故障时，既不影响实验系统的正常工作，又可以让学生自行排除故障，很大程度

上提高学生现场解决问题的能力。

2.实验内容均为设计性实验，有利于实现创新教学。 系统中的实验部件均为模块化电路，每一个模块实际上给学生的可以认为仅仅是一个独立的接口电路器件，而全部的引脚都引出，让学生通过理论学习，自己去设计该接口器件的应用电路，一般接口器件的数据线（共8根）以排线引出，这样即减轻繁琐的连线工作，又提高学生的实验工作能力。

3.提供两种工作方式，以满足不同层次用户要求。 第一种工作方式：单机独立运行。

无需任何外部设备，利用实验机上键盘，数码管，管理监控和微控制器，自成系统，通过一系列键盘命令来完成实验程序的输入，编辑，调试运行等功能，以满足部分用户上位机配置不足的情况。

第二种工作方式：联上位机工作。

通过RS232通信接口，在Win9X/NT集成软件的支持下，利用上位机丰富的软硬件资源，实现用户程序的编辑，编译，调试运行，提高实验效率。

4.具有电路保护功能。 系统上采取电路保护措施。当在实验或仿真过程中发生电源短路或电源接反时，不会影响系统电路，避免和减少故障的发生，食用安全可靠。

5.系统支持Win9X/NT软件平台。

运用软件系统集成技术，使有关实验项目选择，实验院电路原理介绍，实验目的，实验内容，器件查阅，联机帮助等均可在线得到，实验程序设计，编辑，编译，动态调试等均在同一界面下进行，勿需切换。同时，MCS—51，MCS—96，十六位微机8086/8088三个系统软件同时兼容，你只要熟悉一个系统的软件操作即可。

6.具有示波器功能，做到一机多用，减少实验室硬件投资。

系统中涉及有时波器测量功能，某些实验如D/A转换实验用于做喜好发生器，此时需要通过示波器观察输出波形，在联机状态下，只要将被测点接入系统中的示波器测试输入端，即可在上位机的显示屏上观察被测点的输出波形，这样做到一机多用，减少实验室硬件投资。

7.系统提供机电一体化控制实验接口，可做机电一体化实验。

本系统中得实验部件设计有步进电机，直流电机，继电器，电子音响等控制驱动电路，外接我单位专用的机电实验模块即可做单片机控制实验。另外，利用A/D转换实验电力还可以配接我单位专用的温度压力实验盒做温度压力测量实验。

8.系统配有东南大学教授编写的实验指导书，适用各种单片机原理教材。 9.软硬件实验丰富。

系统中实验项目的设置完全按照教育部大纲要求，并有适当提高，大部分硬件实验项目被编入教育部规划教材种。

10.仿真功能。

本仿真实验系统提高51仿真功能和196仿真功能。采用专用仿真技术，以前后台切换方式提供用户仿真程序空间64K，地址为0000H~FEFFH，仿真数据空间0000H~FFFFH。196系统中程序/数据统一编址，因此提供用户的方针程序空间只有一个64K，即0000H~FFFFH。 二、 DVCCDVCC二合一微机实验系统技术指标

1.主机含8031CPU和 8088CPU卡。

2.配32K或64K或96K管理程序（52JH为32K,52196JH为64K，598JH为96K）。 3.配64K用户数据/程序空间，可一次性在线仿真。

4.带4×8键盘，进口键座，定制彩色键帽，6只高亮LED八段数码显示器。

5.自带EPROM编程器（可对EPROM2764，27128进行编程）。

6.配备各种单片机常用接口芯片，如8253A定时/计数器，EPROM，6264，ADC0809，DAC0832，并行I/O口8255A，8155，可编程中断接口8259A,串行通信芯片8251A等。同时，通过扩展可外配可编程键盘，显示控制器，DMA芯片8237A等. 7.配备10位开关量输入信号，12位开关量输出LED显示 8.带有±单脉冲发生器，连续脉冲发生器，分频电路等。

9.配备单片机控制执行单元，如步进电机，直流电机，继电器，电子音响等。 10.可外配温度，压力测量模块。

11.支持ASM—51/96/8088，C51/96等多种语言的汇编，反汇编及动态调试。 12.配备RS232串行通信接口，串口可任意选择。 13.带有集成系统软件光盘一张。

14.电源配置。+5V, ±12V（D/A实验时用），±12V~25V可调（EPROM编程时用）。 15.使用环境：环境温度0~40℃，无明显潮湿，无明显振动碰撞。 三、 存贮器

系统上扩展了2片静态存贮器62256，共64K。 MCS51单片机分片内和片外存贮器，片外存贮器在MCS51系统中又可分为片外程序存贮器和片外数据存贮器两种，其存贮空间都可达到64K。由于本系统采用专用仿真技术，因此本系统不占用用户资源，对用户来说，仿真时MCS51系统有一个64K仿真程序空间，一个64K数据空间，详见表 存贮器 片内 片外程序 片外数据 单板状态 用户/系统公用 （00—FFH） 仿真实验系统上 0000—FEFFH 仿真实验系统上 0000—FFFFH 仿真1态 用户/系统公用 （00—FFH） 仿真实验系统上 0000—FEFFH 用户目标系统上 0000—FFFFH 仿真2态 用户/系统公用 （00—FFH） 用户目标系统上 （0000—FEFFH） 用户目标系统上 （0000—FFFFH）

对8088CPU系统来说，8088有1兆存贮空间，系统用户使用的空间为00000H—0FFFFH，具体存贮器分配关系见表。

存贮器 00000—00013H 00014—000FFH 00100—00FFFH 01000—0FFFFH

四、系统仿真（使用51）

DVCC二合一微机实验系统具备通用仿真器的全部功能，在仿真状态下，它不占用用户资源，对用户来说只是借助本系统中的一只CPU，其余资源用户可自由使用。在DVCC系列实验开发系统上系统所用接口器件地址安排如下：

单板态 监控/用户中断矢量区 用户中断矢量 监控数据区，默认用户栈 用户数据区，程序区 8155控制口 FF20H 8155A口（字位） FF21H 8155B口（字形） FF22H 8155C口（键扫） FF23H 8255控制口 FF2BH 8255A口 FF28H 8255B口 FF29H 8255C口 FF2AH

其中8155时键盘显示接口器件，8255是EPROM固化接口器件。用户亦可以使用这两个器件进行键扫显示实验或EPROM写入实验。8155，8255两个器件，三个实验系统公用（51/8088）。

DVCC系列实验系统上实验用各接口器件模块其地址由74LS138译码产生。不同CPU状态器译码输出地址如下表所示 系统状态 51/96CPU 8088CPU +5 地 A6 A5 A4 138译码输入 G1 A15 G2 C B A Y0 Y1 Y2 138译码输出 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 地 A14 A13 A12 8000~ 8FFF 00~0F 9000~ 9FFF 10~10 A000~ AFFF 20~2F B000~ BFFF 30~3F C000~CFFF 40~4F D000~ DFFF 50~5F E000~ EFFF 60~6F F000~FEFF 70~7F 注：在8088CPU状态下，Y4,Y5已和接口芯片8253，8251的片选端连好，因此Y4,Y5不能作他用。在51/196状态下，Y0~Y7作为用户目标程序，数据或I/O口片选地址。

第三章 实验项目

实验项目一 A/D转换器0809的应用

实验目的：加深理解逐次逼近法模数转换器的特征和工作原理，掌握ADC0809的接口方法以及A/D输入程序的设计和调试方法。

实验要求：查找相关资料，了解ADC0809的结构、硬件连接、转换原理及采样方法。 实验技术指标：利用给出的硬件条件，将电位器W1上的0-5V模拟量信号转换成数字量信号，并在数码管上显示出转换结果。

实验所需硬件、相关硬件的连接、原理、流程图 1、硬件：ADC0809、74LS02、74LS393、W1、W2等 2、实验线路的连接 如图3-1

图3-1 ADC0809实验线路连接图

（1）将A/D区0809芯片的CLK连MP区分频器74LS393（左上方）输出端T4插孔。 （2）将通道0模拟量输入端IN0连电位器W1的中心抽头VO1（0~5V）插孔。 （3）A/D区0809芯片的VREF和W2区的VREF相连。，W2区VIN接外部电源的+12V，并调节W2，使Vref=+5V。如果电源内置，W2区VIN连D/A区的+12V插孔。 （4）0809的数据线D0~D7用排线连到BUS2区XD0~XD7。

（5）在EXIC2上插上74LS02芯片一片，按图连好有关线路（图3-1中粗黑线部分需要用户自己连线）。

3、实验原理

本实验采用ADC0809做A/D转换实验。ADC0809是一种8路模拟输入、8位数字输出的逐次逼近法A/D器件，转换时间约100us，转换精度为±1/512，适用于多路数据采集系统。ADC0809片内有三态输出的数据锁存器，故可与8088微机直接接口。图中ADC0809的CLK信号接CLK=2.385MHZ，基准电压Vref(?)接Vcc。一般应用时接+5V，ADC0809的

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通道地址分别为00H、01H、02H、03H、04H、05H、06H、07H。

4实验软件编程提示

本实验软件要求：在实验系统的6位LED显示器上，初始显示“0809－00”，然后根据A/D采样值，不断更新显示。模拟量和数字量对应关系的典型值为： 0－00H +2.5V－80H ＋5V－FFH

5、实验软件框图

开始 启动0809进行本次A/D转换 延时等待A/D转换

读取A/D转换结果 将结果转换成显示代码 调用显示转换结果子程序

图3-2 ADC0809采样、显示软件流程图

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实验项目二 D/A转换器0832的应用

实验目的：熟悉DAC0832数模转换器的特性和接口方法，掌握D/A 输出程序的设计和调试方法。

实验要求：查找相关资料，了解ADC0832的结构、硬件连接及转换原理。

实验技术指标：利用给出的硬件条件，编写实验程序，在D/A转换器0832分别输出方波、锯齿波和三角波（用示波器观察）。

实验所需硬件、相关硬件连线、原理、流程图 1、硬件：AD0832、W2等

2、实验线路的连接 如图3-3

图3-3

（1）将D/A区0832片选信号CS插孔和译码输出Y2（或其它）插孔相连。 （2）用排线将D/A区D0~D7连到BUS2区XD0~XD7。 （3）将0832的WR信号线连到BUS3区的XWR上。

（4）D/A区的±12V插孔分别与外置电源的±12V端相连。

（5）W2区的VIN接+12V，如果电源内置，VIN插孔和D/A区的+12V插孔相连。

（6）D/A区的Vref接W2区 Vref，并调节W2使 Vref=+5V。 3、实验原理

实验原理如图 3-3所示，由于DAC0832有数据锁存器、选片、读、写控制信号线，故可与 8088CPU 总线直接接口。/CS和/XFER相接后作为0832芯片的片选CS。这样， 对DAC0832执行一次写操作就把一个数据直接写入DAC寄存器，模拟量输出随之而变化。 4、实验软件编程提示

(1) 8位D/A转换器DAC0832的口地址为0020H，输入数据与输出电压的关系为：

Aout0??Vref256?N Aout??2Vref256?N?5

Vref表示参考电压；N表示输入数字量；这里参考电压Vref=+5V。

（2）本实验要求在AOUT端输出方波、锯齿波、三角波信号。产生方波只需将数字量00H、FFH交替输出到DAC0832，产生锯齿波只需将数字量0逐渐递增输出到DAC0832。产生三角波只需将数字量0逐渐递增至256 2，然后再由256递减至0输出到DAC083。

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6、实验软件框图

图3-4A 输出方波软件流程图

开始 数据00送AL寄存器 开始 数据00送AL寄存器 AL中的数据传输到0832 延时 取反AL中的数据 AL中的数据传输到0832 AL中的数据增量 图3-4B 输出锯齿波软件流程图

开始 数据00送AL寄存器 AL中的数据传输到0832 AL中的数据增量 N（AL）=256？ Y AL中的数据减量

AL中的数据传输到0832 Y N（AL）=0？ 图304 输出三角波软件流程图

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实验项目三 并行口8255A的应用

实验目的：熟悉8255A的特性和接口方法，掌握并行口扩展芯片8255A的使用方法。 实验要求：查找相关资料，了解8255A 的结构、硬件连接及其控制寄存器对A口、B口、C口的设定方法。

实验技术指标：利用给出的8255A硬件条件扩展并行I/O口，编写模拟交通灯实验程序。 实验所需硬件、相关硬件连线、原理、流程图 1．硬件：8255A、74LS240、发光二极管等 2、实验线路连接 如图3-5

3-5 8255A扩展模拟交通灯原理接线图

L1—PC0 L4—PC1 L7—PC2 L10—PC3

L2—PB4 L5—PB5 L8—PB6 L11 — PB7 L3—PC4 L6—PC5 L9—PC6 L12 — PC7

3、实验原理

实验原理图如图3－5所示，PB4 ~ PB7和PC0 ~ PC7分别与发光二极管电路L1~ L12 相连，本实验为模拟交通灯实验。交通灯的亮灭规律如下：

设有一个十字路口，1、3为南北方向，2、4为东西方向，初始为四个路口的红灯全亮，之后，1、3路口的绿灯亮，2、4路口的红灯亮，1、3路口方向通车； 延时一段时间后，1、3路口的绿灯熄灭，而1、3路口的黄灯开始闪烁，闪烁若干次以后，1、3 路口红灯亮， 而同时2、4路口的绿灯亮，2、4路口方向通车；延时一段时间后，2、4 路口的绿灯熄灭，而黄灯开始闪烁，闪烁若干次以后，再切换到1、3路口方向，之后重复上述过程。

8255A的PB4~ PB7对应黄 灯,PC0 ~ PC3对应红灯，PC4~ PC7对应绿灯。8255A工作于模式0,并置为输出。由于各发光二极管为反向驱动，使其点亮应使8255A相应端口置1。

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4、实验软件框图

开始 置8255控制字80H,使各端口均 为输出口，且均工作于方式0 使4个路口的红灯全亮 延时一段时间 点亮1，3路口绿灯 延时 熄灭1，3路口绿灯 1，3路口黄灯闪烁八次 四个红灯全亮 点亮2，4路口绿灯 延时 点亮2，4路口绿灯 2，4路口黄灯闪烁八次 四个红灯全亮 图3-6 8255A扩展模拟交通灯软件流程图

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实验项目四 定时/计数器8253A的应用

实验目的：学习8253A可编程定时/计数器与8088CPU的接口方法，了解8253A的工作方式，掌握8253A在各种方式下的编程方法。

实验要求：查找相关资料，了解8253 的结构、工作方式、硬件连接。

实验技术指标：利用给出的8253A硬件条件，采用8253A通道0（或其它通道），工作在方式3(方波发生器方式)下，使OUTO输出为1KHZ的方波。

实验所需硬件、相关硬件连线、原理、流程图 1．硬件：8253A、74LS393等

2．实验线路连接 如图3-7

图3-7 8253A实验硬件连接图

（1） 8253的GATE0接+5V。 （2）8253的CLK0插孔接分频器74LS393（左上方）的T4插孔，分频器的频率源为4MHZ。 3、实验原理

本实验原理图如图3-7所示，8253A的A0、A1接系统地址总线A0、A1，故8253A 有四个端口地址，端口地址如表3－2所示。8253A的片选地址为40H~ 4FH。 因此， 本实验仪中的8253A四个端口地址为40H、41H、42H、43H，分别对应通道0、通道1、通道2和控制字。采用8253A通道0，工作在方式3(方波发生器方式)，输入时钟CLK0 为1MHZ， 输出OUTO 要求为1KHZ的方波，并要求用接在GATE0引脚上的导线是接地(“0”电平)或甩空(“1”电平)来观察GATE对计数器的控制作用，用示波器观察输出波形。

4、实验软件框图如图3-8

开始

置8253工作方式控制字 启动8253 结束

图3-8 8253A输出方波软件流程图

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实验项目五 中断控制器8259A的应用

实验目的：掌握中断控制器8259A与微机接口的原理和方法，掌握中断控制器8259A的应用编程。

实验要求：查找相关资料，了解8259A 的结构、工作方式、硬件连接。 实验技术指标：利用给出的8259A硬件条件，初始显示“8259-1”，使用3号中断源(IR3插孔和SP插孔相连)，中断方式为边沿触发方式，每按一次AN按钮产生一次中断信号，向8259A发出中断请求信号。如果中断源电平信号不符规定要求则自动转到7号中断，显示“Err”。CPU响应中断后，在中断服务中， 对中断次数进行计数并显示，计满5次结束，显示器显示“Good”采用8253A通道0（或其它通道），工作在方式3(方波发生器方式)下，使OUTO输出为1KHZ的方波。

实验所需硬件、相关硬件连线、原理、流程图 1．硬件：8259A等

2．实验线路连接 如图3-9

图3-9 8259A中断控制器原理接线图

（1）8259模块上的INT连8088的INTR（在主板键盘矩阵下面）。 （2）8259模块上的INTA连8088的INTA（在主板键盘矩阵下面）。

（3）MP区SP插孔和8259的3号中断IR3插孔相连，SP端初始为低电平。 （4）8259模块上的D0~D7连到BUS 2区的XD0~XD7。 （5）8259模块上的CS端接Y6。

（6）8259模块上的A0连到BUS 区的XA0上。

（7）8259模块上的RD、WR信号线分别连到BUS 3区的XRD、XWR上。

3．实验原理

本系统中已设计有一片8259A中断控制芯片，工作于主片方式，8个中断请求输入端IR0~IR7对应的中断型号为8~F，其和中断矢量关系如下表3－1所示。

根据实验原理图3-9，8259A和8088系统总线直接相连，8259A 上连有一系统地址线A0，故8259A 有2 个端口地址， 本系统中为60H、61H。 60H 用来写ICW1， 61H 用来写ICW2、ICW3、ICW4，初始化命令字写好后， 再写操作命令字。OCW2、OCW3 用口地址60H，OCW1用口地址61H。图3-9中，使用了3号中断源，IR3插孔和SP插孔相

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连，中断方式为边沿触发方式，每按一次AN按钮产生一次中断信号，向8259A发出中断请求信号。如果中断源电平信号不符规定要求则自动转到7号中断，显示“Err”。CPU响应中断后，在中断服务中， 对中断次数进行计数并显示，计满5次结束，显示器显示“Good”。

表3-1

8259A中断源 IR0 IR1 IR2 IR3 IR4 IR5 IR6 IR7 中断类型号 8 9 A B C D E F 中断矢量地址 20H-23H 24H-27H 28H-2BH 2CH-2FH 30H-33H 34H-37H 38H3BH 3CH-3FH

4、实验软件流程图 如图3-10

开始 关中断

调用显示“8259——1”子程序 调用显示“8259——1”子程序

填8259中断向量表 显示中断次数

8259初始化 判中断次数满5次否？

开中断 调用显示“good”

结束

等待中断

图3-10 8259中断控制器软件流程图

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次数加1 中断返回 实验项目六 小直流电机调速控制实验

实验目的： 了解控制的基本方法，掌握直流电机的驱动原理，了解直流电机调速的方法

实验要求：查找相关资料，了解电机驱动的原理，输出占空比调整方法及实验硬件连接。 实验技术指标：利用给出的硬件条件，用DAC0832D/A转换电路的输出经放大后输出方波的占空比驱动直流电机，实现电机转速的控制。

实验所需硬件、相关硬件连线、原理、流程图 1．硬件：直流电机、DAC0832、W2等 2．实验线路连接 如图3-11

图3-11 小直流电机调速实验原理接线图

（1）将D/A区0832片选信号CS插孔和译码输出Y2插孔相连。 （2）用排线将D/A区的D0~D7连到BUS2区的XD0~XD7上。 （3）将D/A区0832的WR信号线连到BUS3区的XWR上。

（4）D/A区的±12V插孔分别与外置电源的±12V端相连，DMOT区的-5V插孔与 外置电源的-5V相连（如果不接-5V，电机只按一个方向转）。

（5）W2区的VIN接+12V，如果电源内置，VIN插孔和D/A区的+12V插孔相连。 （6）D/A区的Vref接W2区 Vref，并调节W2使 Vref=+5V。 开始 （7）将直流电机插头连到DMOT区的J4插座上。 3．实验原理

置0832口地址 （1）、用DAC0832D/A转换电路的输出， 经放大后驱动直流电机。

数字量FF送0832，启动D/A （2）、编制程序，改变DAC0832输出经

放大后的方波信号的占空比来控制电机转速。 N 4．实验软件流程图 如图3-12 数字量减1=0否？

Y 数字量FF送0832，启动D/A N 数字量加1=FF否？ Y 图3-12 小直流电机调速实验软件流程图

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实验项目七 步进电机转动控制实验

实验目的：了解步进电机控制的基本原理，掌握步进电机转动控制的编程方法。

实验要求：查找相关资料，了解步进电机的工作原理，机驱动的原理，输出占空比调整方法及实验硬件连接。

实验技术指标：根据给出的硬件条件，利用8255输出口，经驱动器75452控制步进电机转动。

实验所需硬件、相关硬件连线、原理、流程图 1．硬件：步进电机、74LS04、75452、8255等 2．实验线路连接 如图3-13

图3-13 步进电机控制实验原理接线图

（1）、8255PB0～PB3依次连到BJDJ区步进电机插头J3右边的BA~BD插孔。 （2）、将步进电机插头连到DVCC实验系统BJDJ区 步进电机驱动输出插座J3上。

3．实验原理

步机电机驱动原理是通过对它每相线圈中的电流的顺序切换来使电机作步进式旋转。驱动电路由脉冲信号来控制，所以调节脉冲信号的频率便可改变步进电机的转速，用微电脑控制步进电机最适合。本实验用8255A的PB0~PB3输出脉冲信号，驱动步进电机转动。 4、步进电机调速实验软件流程图

开始

定义8255各口寄存器 写控制寄存器为输出口

依次送03H、06、0CH、09H至PB口 图3-14 步进电机控制实验软件流程图

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实验项目八 继电器开合控制实验

实验目的：掌握用继电器控制的基本方法和编程。

实验要求：查找相关资料，了解控制继电器的方法和原理，以实现对外部开关量装置的控制。

实验技术指标：根据给出的硬件条件，利用8255输出口PC0，控制继电器的开合。 实验所需硬件、相关硬件连线、原理、流程图 1．硬件：继电器、7407、74LS240、8255等 2．实验线路连接 如图3-15

图3-15 继电器控制实验原理接线图

（1）、在EXIC1区插座上插上07芯片。 （2）、8255A的 PC0连EXIC1区07芯片的第一脚。 （3）、将JDQ区的JIN插孔与07芯片的第二脚相连。

（4）、将继电器的常开触点JK接发光二极管L1，常闭触点JB接发光二极管L2，继电器中心抽头JZ接地GND插孔。

3．实验原理

现代自动化控制设备中都存在一个电子与电气电路的互相联结问题，一方面要使电子电路的控制信号能够控制电气电路的执行元件(电动机、 电磁铁、电灯等)；另一方面又要为电子电路的电气提供良好的电隔离， 以保护电子电路和人身的安全，电子继电器便能完成这一桥梁作用。本实验利用8255A PC0输出高低电平，控制继电器的开合，使L1和L2交替亮灭，以实现对外部装置的控制。 开始 4．继电器控制实验软件流程图

PC.0清零 延 时 PC.0置1 延 时 图3-16 继电器控制实验软件流程图

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实验项目九 使用8250A的串行通信实验

实验目的：了解串行通信的基本原理，掌握串行接口芯片的工作原理和编程方法。 实验要求：查找相关资料，了解8250A的结构、工作原理以接口方法。

实验技术指标：根据给出的硬件条件，要求在键盘上输入一个字符，将其加1后发送出去，再接收回来在系统显示器上显示。

实验所需硬件、相关硬件连线、原理、流程图 1．硬件：8255A等

2．实验线路连接 如图3-17

图3-17 8250A的串行通信实验原理接线图

3．实验原理

实验原理如图3－24所示，图中8250A芯片插在40芯通用插座上。按图连好线路，本实验要求在键盘上输入一个字符，将其加1后发送出去， 再接收回来在系统显示器上显示，实现自发自收。图中8250A时钟接2.0MHZ，若选波特率为9600，波特率因子为16， 则因子寄存器值低字节为13(0DH)，高字节为00H。 4．8250A的串行通信实验软件流程图如图3-18

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80H：线控制器为送因子寄存器准备 写因子寄存器 低字节=0DH 高字节=00H 1BH：线控制器8个数据位，一个停止位 否 开始

判有键按下否？ 从键盘接受一个字符 是MON键 否 是 字符加1后发送到串行口 否 调显示“good” 接收数据是否准备是 A 接收数据并显示 图3-18 8250A的串行通信实验软件流程图

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第二部分 计算机控制系统

第一章 实验要求

1．计算机控制课共有实验项目9个，根据所学内容自动化专业选作4-5个项目，热能动力专业选做3-4个项目。

2．实验不限定具体时间，由学生根据自己计划灵活选择，但必须在本门课程考试之前完成。 3．实验成绩实行“目标化”管理。根据设计思路和解决问题的能力和实验报告综合给定成绩。实验成绩占课程总成绩的10%-15% 4. 实验报告按以下要求完成：

（1）实验目的 （2）实验要求 （3）实验技术指标

（4）画出硬件连接图并分析原理 （5）给出调试好的软件、流程图

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实验项目一 两个多位数相加的编程实验

一、实验目的：

1、熟悉静态RAM的使用方法，掌握8088微机系统扩展RAM的方法。 2、熟悉静态RAM读写数据编程方法。

二、实验内容

对指定地址区间的RAM(2000H~23FFH)先进行写数据55AAH， 然后将其内容读出再写到3000H~33FFH中。

三、实验步骤

1、运行实验程序

（1）联机时，实验程序文件名为\\DVCC\\H8EXE\\H812S.EXE。

（2）单机时，实验程序起始地址为F000：9700。 在系统显示监控提示符“P.”时： 输入F000 按F1键 输入9700 按EXEC键 稍后按RESET键退出，用存储器读写方法检查2000H~3000H中的内容应都是55AA。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/2slw.html