多 功 能 实 时 时 钟

图 1 键盘控制多功能选择流程图
图 2 中断计时流程图

信 号 发 生 与监 测

1) 目的

(1) 进一步了解V/F、F/V转换器、双积分A/D转换器工作原理与接线；

(2)学会综合应用多种微机接口与单元电路构成满足要求的小型应用系统;

(3)掌握信号检测的原理与方法。

2) 内容与要求

应用实验平台 上的 V/F与F/V变换单元电路 、 三位半双积分 A/D转换单元电路 和 基本接口实验板 上的 8253单元电路 ，构成如图 3所示的信号发生与监测电路。具体内容与要求是：

(1)V/F→F/V→A/D→LED显示，要求调节V/F单元与F/V单元中的可调电阻W 1 与W 2 ，使给定值（由W 3 决定）与显示值一致（并有一定的线性对应）;

(2)V/F→8253计频→LED显示（或CRT显示），显示每秒脉冲次数（频率），与示波器所测频率（通过周期换算）作比较。

图3 信号发生与监测实验示意图

3)参考材料

(1)有关芯片原理与使用参见教材有关内容。

(2)设计提示

测频率通过计数来进行，需要一准确的时间间隔如 1ms，10ms或100ms等；

通过对系统时钟计数方法（用 8253另外计数器），产生准确的时间间隔。

4）思考题

如何提高 V/F与F/V变换的线性特性；

当信号频率很低时（如信号周期 100ms）时，采用计数方法测频率误差较大，有无改进方法。

简 单 对 象 控 制

1)目的

(1)进一步了解0809的A/D转换原理、0832的D/A转换原理与接线及编程方法；

(2)学会综合应用多种微机接口与单元电路，构成满足要求的小型应用系统；

(3)掌握一阶模拟对象的构成与控制。

2)实验原理

由ADC、DAC及模拟对象（运放）构成简单控制系统，如 图4 所示。进一步可表示成 图5 所示的闭环控制系统框图。

3) 内容与要求

(1)由运放构成一阶控制对象，其输出接ADC0809的IN0输入端，DAC0832的输出端作为对象的输入。

(2)从ADC0809采样输入后，用数字滤波克服各种干扰对采样值（被控制量亦即输出值）的影响。选用两种数字滤波并比较不同效果。

(3)对采样值处理后，用PID算式计算输出控制值，经DAC0832转换为控制量输出。

(4)与给定值比较再调节PID参数，使输出跟踪给定值。

4) 参考材料

(1)各有关芯片、单元电路的介绍与使用见有关章节

(2)实验参考原理如 图6 所示，设计时

à ADC0809：选IN0输入，则译码地址输入端A、B、C接零, CLK 频率不大于 640KHz，选面板上的Q3，地址选CS0(280--283H)，ADC0809 读入数据之前，必须用写信号启动A/D转换；

á DAC0832：地址选CS2(288H～28BH)。

(3)常用的四种数字滤波方法

平均滤波：采样 n个值，舍去最大和最小值，其余值求平均。
加权平均： ， ；
滑动平均： ；

惯性滤波： ； 。

5）思考题

比较不同滤波方法对系统性能的影响；

如 A/D采用12位，D/A仍用8位，试分析整个系统的性能有多大改善与提高。

串行通信系统

采用可编程串行异步 /同步通信接口Intel 8251构成异步通信系统。

1) 目的

(1)掌握串行通信的基本原理；

(2)进一步了解8251的结构、性能及查询、中断通信方式的编程方法。

2) 内容与要求

(1)PC机与实验装置间通信

发送方为 PC机串口一，接收方为实验装置中的8251，均采用查询方式。双方用RS-232-C电缆连接，采用三线通信（TXD，RXD，GND）。

(2)实验装置间通信

两套实验装置中的 8251之间通信。如 图7 所示，其中一为主机，一为从机，由主机发送命令，控制从机完成某一任务（如LED显示等），完成任务后通知主机。

图 7 实验装置间通信原理图

3) 参考材料

(1) 8251芯片的结构原理与使用参见教材

(2)设计提示

波特率的选取：数据传送的发送方和接收方波特率应设置为相等。系统时钟频率和波特率成倍乘关系， f = n × 波特率，n在8251初始化方式控制字时设定。这样，只要供给8251的时钟频率能满足要求，双方就可以实现通信。时钟频率由晶振分频提供或由8253提供

设定波特率＝ 1200(bit/s)，n为16，则CLK_51接19.2KHz；

CS_51：本实验为CS2(288H --28BH)；

J4接地。