1、實驗名稱: 實驗一 實驗二 實驗三 實驗四 實驗五 實驗六實驗名稱: 實驗一 實驗二 實驗三 實驗四 實驗五 實驗六電子信息工程綜合實驗實驗報告轉速測量與控制溫度測量與控制電量測量與分析LabVIEW編程環境與基本操作實驗 虛擬信號發生器實驗 數據采集實驗指弓I教師：班級：班姓名：學號：學院：自動化學院實驗一轉速測量與控制、實驗目的熟悉速度傳感器工作原理熟悉硬件設計原理熟悉軟件編程措施二、實驗儀器PC機、示波器、綜合實驗板、數字表，頻率計三、實驗設計原理硬件設計原理其中，圖日勺上半部分為測量部分，下半部分為控制部分CPU： AT89C52I/O：人機接口，7290D/A： 5618直流電機：v

2、 =24v軟件設計原理硬件初始化555定時ZLG7290 顯示初始化4EilC 目刷新顯示TLV5618 轉換控量控制電機轉速I處理數據讀取當刖轉速V從T0計數器 讀入數據t更新顯示數組1Hh.fa等待中斷進入ZLG7290中斷鍵值處理退出中斷圖1-2軟件設計流程圖四、實驗環節按實驗規定連接電路，檢查沒有連接錯誤后，給綜合實驗板上電，開始實 驗。在實驗日勺整個過程中要注意安全。用鍵盤設立電機轉速，從500R/min開始，當數碼管顯示勺目前轉速在設 定轉速附近上下小幅波動時或穩定在設定轉速時，用示波器測量TLV5618勺OUTB 端勺信號頻率，用萬用表測量OUTB端勺信號電壓、直流電機勺輸入電壓

3、V + （測 試點為f相應m2，VOUTB相應R23，V +相應m+）.變化設定勺轉速，依次輸入500R/min2500R/min之間勺值，反復環節2。記錄數據，解決數據。五、數據勺采集和分析數據采集表1-1所測參數設定參數R/mf出/Hz誤差n/%Vm /VV + /vA轉速方程60035710.8051.445.50V1（R）5.254.8990052632.5371.917.70120071430.7912.3510.01150086214.2112.7912.16V + =f2 (R)1800104173.5463.2114.19116283.1003.5515.87數據分析通過表1-

4、1中數據計算，A4.918(1)在實驗數據選擇上，設定參數日勺前五個轉速由上而下日勺以300R/m遞增，同 步測得數據匕誦勺值也相應以相似勺差值遞增，因此，我們設想匕誦和轉速R 成線性關系。設v b = aR + c式其中a和c為未定常量。由于d V B /Dr = a = V B/AR 式將表1-1中數據代入式和式，可得到表1-2表1-2參數a和c勺值a(10e-3)1.571.471.471.4c0.5530.580.5770.57360.55因此，a =1.4775*10e-3c =0.56672因此，V B =1.4775*10e-3 * R +0.56672(2)由表1-1可知，LB

5、和V；成 倍勺關系。由(1)中同樣勺分析措施可得：V + =7.235*10e-3 * R + 1.2301用Matlab畫出轉速特性曲線(1) VoutB(2) v實驗二溫度測量與控制一、實驗目的熟悉溫度傳感器；熟悉溫度測量硬件設計原理；熟悉溫度測量軟件設計原理。二、實驗儀器PC機、示波器、綜合實驗板、電熱水器、數字表三、設計原理硬件設計原理(1)原理框圖圖2-1硬件設計原理框圖(2) 硬件部分重要涉及4塊集成芯片、電熱水器、溫度傳感器和雙向可 控硅等。信號產生與放大溫度傳感器：圖2-2溫度傳感器構造示意圖本實驗是采用日勺是鉑熱電阻式溫度傳感器，它是一種負溫度系數熱敏電 阻(NTC),特點是

6、熱電特性穩定，測溫精確度高，可作原則熱電偶。鉑熱電阻溫度傳感器勺特點：鉑勺物理、化學性能非常穩定，是目前制 造熱電阻勺最佳材料。鉑絲勺電阻值與溫度之間勺關系在0630.755C范疇 內為：R = 0(1 +山+ Bt2)，B勺值在10-7量級。故電阻隨溫度變化勺線性度 較好。電阻值隨溫度T勺線性變化將引起鉑熱電阻兩端勺電位差匕勺線性變 化，從而實現將溫度信號轉換為電信號。其具體構造如下：01 / D A DVt二Tl-T2, 3圖2-3溫度傳感器等效電路圖信號放大：傳感器勺輸出電壓信號比較小，一般只有幾毫伏到幾十毫伏，局限性以 驅動后邊與之相連勺芯片，并混有許多干擾信號，因此必須將信號放大到與

7、 下一極芯片驅動電壓相匹配勺限度，并清除干擾。該部分勺功能是將匕隨溫 度勺變化敏捷度放大200倍，即交流放大倍數為200，使進入AD7865勺采 樣信號變換范疇擴大到05V，使數據勺解決精度提高。這部分電路在實 驗板上是一種集成模塊，在電路板下方中部。其等效電路圖為：圖2-4圖2-4溫度傳感器放大電路信號采集與解決由于溫度傳感器輸出日勺信號為模擬量，必須通過模數轉換才干為CPU解決。 將模擬電 信號轉換成數字信號勺過程稱為A/D變換。本實驗采用勺芯片是 AD7856，重要應用在溫度測量系統中。芯片特點：高速，低耗，有4個采樣通 道，同步可以進行4路采樣，輸出14位位寬勺并行數據。轉換時間是2.

8、4us，信 號辨別率位V214 V。ref 電路連接圖：ver:m QJlJ:m QJlJ圖2-5信號采集與解決電路原理圖單片機：本實驗中，單片機日勺型號使AT89C52,是整個實驗日勺核心，重要負責數據日勺 數據采集、數據解決和顯示，并控制直流電機。AT89C52是一款具有低功耗和高性能勺、CMOS制造工藝勺8位微解決器， 有8K字節勺FLASH可編程和可擦除只讀存儲器（PEROM）。有片內256X8位 內部RAM，32根可編程I/O線，3個16位定期/計數器，八個中斷源，和可編 程串行通道等。單片機將采集來勺數據通過一定勺算法解決后，輸出給D/A，來控制熱水器 狀態。電路圖與實驗一相似。狀

9、態顯示與鍵值設立本實驗中用ZLG7290作為鍵盤接口和LED顯示驅動。特點：12C串行總線 接口，提供鍵盤中斷信號，以便與解決器接口；可驅動8位共陰數碼管或64只 獨立LED和64個按鍵；8個功能鍵，可檢測任意鍵勺連擊次數。由于ZLG7290 采用12C串行總線，而AT89C52內部沒有集成12C總線接口，因此運用軟件模擬 12C總線接口功能。控制電路本實驗中，要通過設立溫度來控制電熱水器工作狀態，需要將數字信號轉換 位模擬信號，電路中使用了 D/A轉換芯片TLV5618。芯片特點：12位雙通道串 行接口；可編程設立轉換時間，高速模式下為2.5us，低速模式下為12us； 89C52 將保存勺

10、設立預期轉速值轉換成串行數據輸出到5618勺SDI端，從SDI端輸入 勺數字信號經TLV5618轉換成模擬信號，由OUTA端輸出。當目前溫度值比設 定勺溫度值不不小于2C如下時，OUTA端輸出5V,雙向可控硅導通，熱水器 開始加熱；當目前溫度值比設定勺溫度值不不不小于2C時，OUTA端輸出0V， 雙向可控硅截止，熱水器停止加熱。達到閉環控制目勺。電路圖:圖2-6 控制電路原理圖(5)電熱水器本實驗中作為受控對象，受單片機控制。軟件設計原理CPU初始化7865A D轉換 請求h-ZLG7290顯示 初始化-刷新顯示rVTLV5618 轉化控制量控 制熱水器數據處理從 AD78665采集溫度數據更

11、新顯示數組1讀取當前溫度t等待中斷進入ZLG67290中斷鍵值處理-退出中斷r圖2-7軟件設計原理示意圖源程序見附錄四、實驗環節按實驗規定連接電路，檢查沒有連接錯誤后，給綜合實驗板上電，開始 實驗。在實驗日勺整個過程中要注意安全。用鍵盤設立一種溫度值，當數碼管顯示日勺溫度與設定值相等時，用萬用 表測量溫度傳感器勺輸出電壓匕和放大后勺電壓七(測試點為：匕等于T1與T2或T3之間日勺電位差；匕/等于匕，與參照地之之間日勺電位差）。測量電熱水器日勺控制電壓匕廣分別測量電熱水器工作和停止時日勺控制電 壓、。測量溫度閥值匕。由軟件設計原理可知，當目前溫度比設定溫度值不低 于2C時，電熱水器斷電停止加熱；

12、而當目前溫度比設定溫度值低于2C時，電 熱水器通電開始加熱。我們稱剛斷電停止加熱和重新通電開始加熱時勺溫度稱為 溫度閥值。設定溫度值從20C90C，每10C設定一種值。反復環節24。記錄數據，解決數據。五、數據采集與解決表2-1所測參數tC2535455565758590V /mvt50. 252.154.055.957.859.761.662.6巳/v2.02.422.813.193.603.994.394.59V = f (t) t10.1904t+45.433VZW0.0397t+1.0188比1 C匕=0.1904 ,匕t =0.0397A221205200215.7210210.52

13、00Yt/C7.922e-3。/V4.99一一一一一-0.318設-閥/C22222222參數日勺物理意義: 七：溫度傳感器勺變換電壓A：增益。A= 土=業皿KAVt1辨別率 : AD7865工作使勺參照電壓為Vf 5V，14位寬度，則此芯片勺 電壓辨別率為r = V/214 = 0.305*10-3V , A憶心=0.0385 V/0C ,因此溫度辨別率 為 rt=rv/A V=7.922e-3運用Matlab繪制溫度特性曲線：4lno4lno TOC o 1-5 h z i|+T-11I+1-I-1 - -|a|a_ IIIIIIIIIKIIIIIIIII01020304050607080

14、90100tf度圖2-8溫度特性曲線實驗三電量測量與分析一、實驗目的熟悉電壓互感器和電流互感器日勺工作原理掌握電量測量與分析原理熟悉電量測量硬件設計原理熟悉電量測量軟件設計措施二、實驗儀器PC機、示波器、綜合實驗板、數字表、電熱水器三、實驗設計原理1.硬件設計原理（1）電量分析原理實際負載并不是完全日勺純電阻特性，是既涉及線性日勺電阻、電容和電感器件， 也涉及二極管、三極管等非線性器件，因此在220V正弦電壓勺作用下，負載兩 端勺電流不在是正弦信號，而是具有豐富諧波分量勺非正弦周期信號，電量參數 勺測試較為復雜。但是運用高度集成化勺計算電量芯片CS5460A可以以便地設 計出一種電量測試系統。

15、為了便于分析測量地數據，現將有關電路理論論述如下: 對于正弦周期信號瞬時電壓：=U cos（wt +甲）瞬時電流：i（t） = I cos（t +甲.）瞬時功率：p = ui = 2-U I cos的一僅）+ cos（2t +中+僅）有效電壓：U = U /克max有效電流：I = I /寸2max有效功率：P = - f T pdt =-卜1U I cos（中 一中）+ cos（2t + 中 +中）dtT T 0 2 max maxu iu i=UI cos（甲一平）u i視在功率：S = UI無功功率：Q = UIsin（里-中）u i功率因素：x = cos（中一中）=PSu i電壓與電流勺相位差：中=中-中ui非正弦周期信號任一周期電流i地有效值I定義為：I =、: TI Ti2（t）dt假設一非正弦周期電流i可以分解為傅立葉級數:i(t) = I +產 I sin( kw t + p )0k max1 kk=1將，帶入有效值公式，則得此電流得有效值為:I + I0-k =1k max. 2 sin(kwt + 中) (t)dt計算得I =(I2 + I2 +