控制仪表及装置实验指导书
冯晓东编
北京化工大学信息科学与技术学院
2012年3月
目录
实验一 ICE调节器的整机特性调校原则 (3)
实验二 YS170调节器的结构认识和显示操作调校原则(综合性)..... 错误！未定义书签。实验三 YS170调节器编程调校原则(设计性实验). (10)
实验四气动调节阀流量特性的调校原则 (23)
实验五 CS3000集散系统反馈控制功能组态调校原则(综合性) (25)
实验六 CS3000系统顺序控制功能组态调校原则(综合性实验) (32)
实验七 CS3000系统顺序控制开车实验 (41)
实验一 ICE调节器的整机特性调校原则
一．目的与要求
本实验的目的是掌握ICE调节器整机特性调校的内容、方法及注意事项，达到熟练测试PID参数的要求。
二．设备与接线
所需设备：
ICE调节器一台
信号发生器一台
直流毫安表一台
数字电压表一台
稳压电源一台
秒表一块
按图9-1接线。
图1-1 ICE调节器整机特性调校接线图
三．内容与步骤
（一）测量和给定指示刻度误差校验
1．将调节器的各开关置于测量、正作用、外给定、软手动位置，当测量信号为1V、3V、5V时，测量指针应指在0%、50%、100%刻度上，若误差＞±0.5%，应在双针指示表的左侧调整机械零点，在指示单元调整电阻R6进行量程调节。
2．当外给定信号为1V、3V、5V时，给定指针应指在0%、50%、100%刻度上，若误差＞±0.5%，应在双针指示表的右侧调整机械零点，在指示单元调整电阻R13进行量程调节。
3．把测量校正切换开关置于校正。测量、给定指针应同时指示50%刻度。若误差＞＋0.5%，在指示单元调整电阻R22，使其符合要求。
（二）手动操作特性及输出指示校验
1．将调节器的开关置于测量、软手动、正作用、外给定各位置，拨动软手操板键，向右轻按，输出以100s/满量程的变化速度增加。重按，输出以6s/满量程的变化速度增加。向左轻按，输出以100s/满量程的变化速度减少。重按，输出以6s/满量程的变化速度减少。
2．若不按软手操板键，则输出处于保持状态。在输出为100%时，输出保持特性为—0.5%h。
3．按动软手操板键把输出指针分别移动到0%、50%、100%处，用直流毫安表检查输出电流是否在4mA、12mA、20mA。误差≤±2.5%。
4．把自动/软手动/硬手动切换开关置于硬手动位置，将硬手动操作杆分别置于0%、50%、100%时，输出信号应为4mA、12mA、20mA。误差≤±3%。若超差，则在侧板进行零点（R5）以及量程（R4）调整。
（三）自动手动切换特性校验
1．调节器各开关分别置于测量、外给定、正作用、比例带P B=100%、微分时间T D=0、积分时间T I=T Imax、测量信号关闭。
2．用软手动使输出为任意值（例如12mA）然后切换到“自动“，又由“自动“切换到“软手动“，其误差＜±0.25%。
3．用软手动使输出为任意值（例如12mA）并把硬手动操作杆移动到该输出值位置，然后切换到“硬手动”，某误差＜±5%。再从“硬手动”切换到“软手动”，其误差＜±0.25%。
（四）PID特性校验
1．比例带校验
将调节器的各开关置于测量、正作用、外给定、软手动位置。积分时间T I=T Imax，微分时间T D=0，测量信号关闭，用软手操使输出=4mA，自/软/硬切换开关切换到“自动”，测量信号阶跃变化0.4V，调节比例带旋钮，使输出信号变化到5.6mA，检查比例
带刻度误差
△P B，△P B=(P B标准－)／P B标准×100%，要求△P B＜±25%。
2．积分时间校验
将调节器的各开关置于测量、正作用、外给定、软手动位置。积分时间T I=T Imax，微分时间T D=0，测量信号关闭，令P B实际=100%，用软手操使输出=4mA，自/软/硬切换开关切换到“自动”，令T I=0.1min，测量信号阶跃变化0.4V，当输出信号由4mA跳变到5.6mA再变化到7.2mA时，所用的时间就是积分时间，检查积分时间刻度误差△T I，△T I=(T I标准－T I实际)／T I标准×100%，要求△T I＜±25%。
3．微分时间校验
将调节器的各开关置于测量、正作用、外给定、软手动位置。积分时间T I=T Imax，微分时间T D=0，测量信号关闭，P B实际=100%，用软手操使输出=4mA，自/软/硬切换开关切换到“自动”，令T D=10min，测量信号阶跃变化0.6V，输出信号先跳变到最大然后再变化到10.9mA时，所用的时间就是微分时间常数td，再乘上微分增益K D，就是微分时间，检查微分时间刻度误差△T D，△T D=(T D标准－T D实际)／T D标准×100%，要求△T D＜±25%。
四．数据与处理
纪录测试数据，然后分别计算比例带刻度误差△P B、积分时间刻度误差△T I、微分时间刻度误差△T D，并说明上述误差的来源。
实验二 YS170调节器的结构认识和显示操作调校原则(综合性)
一．目的与要求
本实验的目的是掌握YS170调节器的结构特征和显示操作的方法，达到熟悉YS170调节器结构，熟悉显示画面和操作方法的要求。
二．设备与接线
万用表1台
电压电流发生器，1台
YS170调节器1台
直流毫安表1台
按图2-1接线
图2-1 YS170调节器结构认识和显示操作调校接线图
三．内容步骤
YS170共有3个画面组（操作、调整、工程），通过SHIFT+翻页键进行翻转，画面组内部通过翻页键翻转。
确定在工程画面/CONFIG1/CTL为single：先将SET设置为ENABLE，然后通过与软键相对应的硬键进行操作。
（一）测量信号和给定信号指示误差校验
1．将调节器的各开关置于测量、正作用、外给定、软手动位置，当测量信号为1V、3V、5V时，观察调整画面上的测量指针应指在0%、50%、100%刻度上，误差≯±0.2%。
2．当外给定信号为1V、3V、5V时，观察调整画面上的给定指针应指在0%、50%、100%刻度上，误差≯±0.2%。
（二）手动操作特性及输出信号指示误差校验
1．将调节器的开关置于测量、软手动、正作用、外给定各位置，拨动软手操按键，向右轻按，输出以100s/满量程的变化速度增加。重按，输出以6s/满量程的变化速度增加。向左轻按，输出以100s/满量程的变化速度减少。重按，输出以6s/满量程的变化速度减少。
2．若不按软手操板键，则输出信号处于保持状态。当输出信号为100%时，输出信号的保持特性为—0.5%/h。
3．按动软手操板键使输出信号指针分别指示在0%、50%、100%处，用直流毫安表检查输出电流是否在4mA、12mA、20mA。指示误差应在±0.2%之内。
4．把自动/软手动/硬手动切换开关置于硬手动位置，将硬手动操作杆分别置于0%、50%、100%时，输出信号应为4mA、12mA、20mA。误差在±3%以内。
5．输出信号指示误差校验
（1）将控制方式打到M方式
（2）在调整画面上，设定输出信号为0%记下电流表读数，误差＜1%
（3）在调整画面上，设定输出信号为100%记下电流表读数，误差＜1%
（三）自动手动切换特性校验
调节器各开关分别置于测量、外给定、正作用、比例带P B=100%（调整画面/PID1/PB1，要存入EEPROM，可连续按SA VE三秒）、微分时间T D=0、积分时间T I=T Imax （调整画面/PID1/TI1）、测量信号为0V、给定信号为0V。
1．用软手动使输出信号＝12mA，然后切换到“自动”，再由“自动”切换到“软手动”，其误差应小于±0.25%。
2．用软手动使输出信号＝12mA，把硬手动操作杆移动到该输出值位置，然后切换
到“硬手动”，某误差应小于±5%。再由“硬手动”切换到“软手动”，其误差应小于±0.25%。
3．自动、软手动/硬手动双向切换：
硬手动置于OFF，软手动状态，旋转硬手动旋钮，使绿灯亮（硬手操值与MV值相等），硬手动置于ON，观察输出变化。无扰动切换，旋转硬手动旋钮观察输出变化，硬手动置于OFF，观察输出变化。无扰动切换，输出不变，说明软手操与硬手操的区别软手操为积分作用，变化慢，硬手操按照旋钮值迅速变化说明硬手操的作用事故处理（四）开环情况下PID特性校验
1．P作用
（1）在手动状态将工程画面/设定画面2/ ACT1设为DIR（正作用）
（2）令P B=100%，T I=9999，T D=0，测量信号=给定信号=50%，即输入电压＝3V，C/A/M切换开关置于手动，软手操使输出信号=4mA。
（3）C/A/M切换开关置于自动
（4）改变输入电压从3V到4V，通过电流计或MV观察输出绘出输出图输出为多少毫安？
（5）再令P B=50%，重新执行通过电流计或MV观察输出绘出输出图输出为多少毫安？
2．PI作用
（1）在手动状态将工程画面/设定画面2/ ACT1设为DIR（正作用）
（2）PB=100%，TI=60s，TD=0s，测量信号=给定信号=50%，C/A/M切换开关置于手动，软手操使输出信号=4mA。
（3）C/A/M切换开关置于自动
（4）输入电压增加0.1V(电压为3.1V)，通过用手表记下电流计或MV的输出，列表并绘出输出信号图形。图形的60秒处应为多少伏。
3．PID作用（正作用）：
（1）在手动状态将工程画面/设定画面2/ ACT1设为DIR（正作用）手动方式下，（2）PB=100%，TI=60s，TD=15s，测量信号=给定信号=50%，C/A/M切换开关置于手动，软手操使输出信号=4mA。
（3）C/A/M切换开关置于自动
（4）输入电压增加0.1V(电压为3.1V)，通过用手表记下电流计或MV的输出，列表并绘出输出图形。
（五）自动报警功能显示
1．C/A/M切换开关置于M
2．在调整画面上按翻页键进入PID设定画面1，将测量值下限报警PL1设定为20%
3．测量信号=1V
4．观察报警现象
5．在回路画面的报警画面(通过翻页)按软键相对应的PF确认报警，回到在PID设定画面1(通过SHIFT+翻页)设定PL1为0%，报警消失。
四．实验报告内容：数据与处理
主要撰写开环情况下PID特性校验的实验情况；
1．P作用的实验数据和计算过程。
2．PI作用的实验数据和计算过程
3．PID作用下的实验数据和计算过程
实验三 YS170调节器编程调校原则(设计性实验)
一．目的与要求
本实验的目的是掌握POL语言编程的方法和技巧，达到熟练掌握YS170调节器编程方法、步骤及要领的要求。
二．设备与接线
所需设备：
万用表1台
电压电流发生器1台
YS170调节器1台
个人电脑1台
直流毫安表1台
YS170调节器专用通讯电缆1条
三.内容与步骤
（一）程序设计
1.确定控制要求
本实验为一个带夹套的聚合釜温度-温度串级控制系统。如3-1图所示。要求釜内的温度维持在70℃，采用夹套温度和釜内温度串级控制系统。广义对象中的主对象为二阶滞后加纯滞后环节，从对象为一阶滞后环节。干扰环节加在从对象上，干扰量为±10%。
图3-1 聚合釜温度串级自动控制系统图
2．抽出YS170承担的部分
串级控制：两个测量值，一个输出值
PID预置功能
报警功能
3．控制规格的确定
控制模块:串级(CSC)
控制要素:CNT1 CNT2
控制类型:CNT1 为PID控制 CNT2 为PID控制
控制运算式:主回路控制采用比例先行I-DP，副回路控制采用微分先行PI-D
扩展功能寄存器的使用:控制数据寄存器、控制参数寄存器、控制标志寄存器、系
统标志寄存器。
4．操作指示部的确定
PV、SV、MV的数字及柱图显示
PF功能键在预置PID状态下为ON显示，在报警控制下为闪烁显示
C/A/M运行状态显示
ALM报警显示及报警类型状态输出。
5．确定仿真对象数学模型
主对象为e－1s/（1＋10s）（1＋5s）
副对象为1/（1＋10s）
6．数据规格化
本例无
7．工作单
8．数据单
输入信号、输出信号、常数以及可变参数填入表3-1所示的数据单
表3-1数据单
图3-2 程序框图
9．程序单
控制程序；…………………………………………………………………………………. Preset control detection
LD KY1
CCD1
GIF @CHG_PF
GO @NOCHG_PF
@CHG_PF LD T1
ST T1
CCD2
GIF@LD_PID GO@ST_PF @LD_PID
LD PB1
STT2
LDTI1
ST T3
LDTD1
STT4
LDPB2
STT5
STTI2
STT6
LDTD2
STT7
@ST_PF
LDT1
STLP1
@NOCHG_PF LDT1
NOT
CCD3
GIF@ST_PID GO@NEXT @ST_PID LDT2
STPB1
LDT3
STTI1
LDT4
STTD1
STPB2
LD T6
STTI2
LDT7
STTD2
@NEXT
LDT1
GIF @OPT_PRESET
GO@DET_ALARM ;………………………………………………………………………………………………;Preset control
@OPT_PRESET
GO@41_PREST
@41_PRESTLD P4
ST PPID1
LD P5
ST PPID2
;------------------------------------------------------------------------------
;Alarm function
@DET_ALARM
LD IOP
ST DO1
LD DO6
GIF@OPT_ALARM
LD T1
ST LP1
GO @AU_CONTROL
@OPT_ALARM
LD LP1
NOT
ST LP1
LD DO1
TIM2
CMP
GIF@MA_CONTROL
GO@AU_CONTROL
;----------------------------------------------------------------------------- ;Manual control
@MA_CONTROL
ST CAMF1
LD K6
ST MV1
ST MVM1
ST MV2
ST MVM2
GO@END
;----------------------------------------------------------------------------- ;Auto control
@AU_CONTROL
LD X1
LD X3
CSC
@END
ST Y1
END
;----------------------------------------------------------------------------- ;Simulation program
SUB @SIMPR
LD Y1
LD P6
LAG1
LD P1
+
ST Y3
LD P7 ;MAIN SIMULATION LAG2
LAG3
LD P9
DED1
ST Y2
RTN
(二)接线、送电、键入主程序和仿真程序
1．接线送电
按图3-3接线。X1与Y2连接，X2与标准电流发生器连接，X3与Y3连接。
（此处要检验Y3输出的是否为1-5V，如果没有进行跳线设置，默认应为输出电压）
图3-3接线图
YS170调节器与编程用个人电脑连接与断开的方法如下：
连接方法：
第一步：将RS-232C 电缆连接至IBM PC。
注意：下面的操作应在PC工作时进行。将电缆上的接头与PC上的RS-232-C 接口进行连接。（参见说明书的图1.2）
第二步：旋开控制器的前面板。
注意：下面的操作应在调节器工作时进行。当向上推着前面板时，锁就被打开，将面板向自己的方向拉，感觉到适当阻力时停下来。在此位置将面板旋开。
第三步：将RS-232C 电缆连接至YS170调节器。
将电缆上的接头与YS170调节器上的RS-232C接口进行连接。
断开方法：
第一步：将RS-232C 电缆与IBM PC断开。
注意：下面的操作应在PC工作时进行。按照连接相反的顺序拔掉连线。
第二步：将RS-232-C 电缆与YS170调节器断开。
注意：下面的操作应在调节器工作时进行。按照连接相反的顺序拔掉连线。
第三步：旋上调节器的前面板。
将前面板向下按，当感觉到恰当的力度时，将它向前推。随着一声响声，前面板即被上锁。
2．键入主程序和仿真程序。
生成一个新的用户程序。
（1）命名并确定存储路径
在C:\ YSS20目录下双击yss20.exe图标，菜单屏幕出现。选择New File。再选择YS170，再选择programmable mode。
（2）键入程序
在菜单屏幕上选中Edit Program 并回车确认，即进入编辑屏幕。编辑器的使用方法同写字板相似。键盘上的功能键从F1至F10依次为“标记”、“拷贝”、“剪切”、“粘贴”、“删除”、“前翻页”、“后翻页”、“置顶”、“置尾”、“回菜单屏幕”。将上面程序单内容键入编辑屏幕。按F10返回菜单屏幕。
（三）参数设置
在菜单屏幕上选中Set Parameter并回车确认，进入参数配置屏幕。本屏幕共有19页，通过“前翻页”功能键F6，“后翻页”功能键F7，进行依次配置。
1．对输入信号Xn，PV，SV定标
目的：
为了在调节器上显示Xn，PV，SV代表的工程量。
方法：
通过“前翻页”功能键F6，“后翻页”功能键F7在参数配置屏幕2、3页分别按照下列形式进行配置。通过上下方向键进行条目选择，键盘直接输入数据，然后按回车键确认更改。
SCH1 1000
SCL1 0
SCDP1 3
UNIT1 TEMP
SCH2 1000
SCL2 0
SCDP2 3
UNIT2 TEMP
通过“前翻页键”F功能键，“后翻页键”F7功能键在参数配置屏幕19页分别按照下列形式进行配置。通过上下方向键进行条目选择，键盘直接输入数据，然后回车确认更改。
01 1000 0 3
02 1000 0 3
03 1000 0 3
2．键入可变参数并定标
目的：调整可变参数与0-1之间的关系。
方法：重新确定可变参数的上限下限值。“前翻页”功能键F6，“后翻页”F7功能键在16页分别按照下列形式进行配置。通过上下方向键进行条目选择，键盘直接输入数据，然后按回车键确认更改。
01 0 0 3
02 3 0 3
04 5 0 3
05 15 0 3
06 10 0 3
07 10 0 3
08 5 0 3
09 0.1 0 3
3．状态输入/输出端口的选择
目的：确定六个状态输入/输出端口的状态。
方法：通过“前翻页”功能键F6，“后翻页”功能键F7进入参数配置屏幕第1页，通过上下方向键进行条目选择，然后通过左右方向键进行数值选择。回车键确认更改。如下：
DIO1 OUT
DIO2 OUT
DIO3 OUT
DIO4 OUT
DIO5 OUT
DIO6 OUT
4．确定控制周期，启动方式。
目的：确定程序执行动作的周期，同时使启动方式为热启动。
方法：通过“前翻页”功能键F6，“后翻页”功能键F7进入参数配置屏幕第1页，通过上下方向键进行条目选择，然后通过左右方向键进行数值选择。按回车键确认更改。
CYCL 200ms
START TIM1
5．控制类型，控制运算式，控制要素的动作方向及串级模式的确定。
目的：使调节器按照要求算法执行串级控制。
方法：通过“前翻页”功能键F6，“后翻页”功能键F7进入参数配置屏幕第2、3页，通过上下方向键进行条目选择，然后通过左右方向键进行数值选择。按回车键确认更改。
CMOD1 －
CNT1 PID
ALG1 I-PD
ACT1 RVS
CMOD2 CAS
CNT2 PD
ALG2 PI-D
ACT2 RVS
6．预置功能寄存器设定
目的：输入预置PID参数。使控制过程可以按4:1衰减。
方法：“前翻页”功能键F6，“后翻页”功能键F7在第9页分别按照下列形式进行配置。通过上下方向键进行条目选择，键盘直接输入数据，然后按回车键确认更改。
01 26.6 10 4
02 42.9 17 0
7．设定PID 整定参数。
方法：“前翻页”功能键F6，“后翻页”功能键F7在第4、5页分别按照下列形式进行配置。通过上下方向键进行条目选择，键盘直接输入数据，然后按回车键确认更改。
PB1 26.6
TI1 10
TD1 4
PB2 42.9
“计算机组成原理” 实验指导书 伟丰编写 2014年12月
实验一算术逻辑运算实验 一、实验目的 1、掌握简单运算器的组成以及数据传送通路。 2、验证运算功能发生器（74LS181）的组合功能。 二、实验容 运用算术逻辑运算器进行算术运算和逻辑运算。 三、实验仪器 1、ZY15Comp12BB计算机组成原理教学实验箱一台 2、排线若干 四、实验原理 实验中所用的运算器数据通路如图1-1所示。其中运算器由两片74LS181以并/串形式构成8位字长的ALU。运算器的两个数据输入端分别由两个锁存器（74LS273）锁存，锁存器的输入连至数据总线，数据输入开关（INPUT）用来给出参与运算的数据，并经过一三态门（74LS245）和数据总线相连。运算器的输出经过一个三态门（74LS245）和数据总线相连。数据显示灯已和数据总线（“DATA BUS”）相连，用来显示数据总线容。
图1-l 运算器数据通路图 图1-2中已将实验需要连接的控制信号用箭头标明（其他实验相同，不再说明）。其中除T4为脉冲信号，其它均为电平控制信号。实验电路中的控制时序信号均已部连至相应时序信号引出端，进行实验时，还需将S3、S2、S1、S0、Cn、M、LDDR1、LDDR2、ALU_G、SW_G 各电平控制信号与“SWITCH”单元中的二进制数据开关进行跳线连接,其中ALU_G、SW_G 为低电平有效，LDDR1、LDDR2为高电平有效。按动微动开关PULSE，即可获得实验所需的单脉冲。 五、实验步骤 l、按图1-2连接实验线路，仔细检查无误后，接通电源。（图中箭头表示需要接线的地方， 2、用INPUT UNIT的二进制数据开关向寄存器DR1和DR2置数，数据开关的容可以用与开关对应的指示灯来观察，灯亮表示开关量为“1”，灯灭表示开关量为“0”。以向DR1中置入11000001（C1H）和向DR2中置入01000011（43H）为例，具体操作步骤如下：首先使各个控制电平的初始状态为：CLR=1，LDDR1=0，LDDR2=0，ALU_G=1，SW_G=1，S3 S2 S1 S0 M CN=111111，并将CONTROL UNIT的开关SP05打在“NORM”状态，然后按下图所示步骤进行。
《液压传动》实验指导书刘玲腾刘继忠编 南昌大学机电工程学院
实验注意事项 一、液压实验是学习液压传动课程的一个重要组成环节，它可以帮助学生加深理解液压传动中的基本概念，巩固加深课堂教学内容；掌握一般液压元件和回路的实验方法及操作技能；增强实际动手能力，培养学生分析问题和解决问题的能力。因此学生对每次实验必须认真对待。 二、在每次实验前，要认真复习课程有关的内容并预习实验指导书。 三、实验前，应在实验台旁熟悉实验设备和仪器、操纵、测量等方法。在教师指导下，按实验指导书中的内容、步骤进行。 四、在实验室内必须遵守实验室有关规章制度。 五、实验完毕，应整理好场地和仪器、工具，切断电源，认真填写实验报告，按期交指导教师批阅。 六、实验成绩作为本课考核成绩的一部份。
目录 一、液压泵拆装 (1) 二、液压阀拆装 (7) 三、节流调速回路性能实验 (10) 四、液压传动系统回路组装实验 (13)
实验一液压泵拆装 一、实验目的 液压元件是液压系统的重要组成部分，通过对液压泵的拆装可加深对泵结构及工作原理的了解。并能对液压泵的加工及装配工艺有一个初步的认识。 二、实验用工具及材料 内六角扳手、固定扳手、螺丝刀、各类液压泵、液压阀及其它液压元件 三、实验内容及步骤 拆解各类液压元件，观察及了解各零件在液压泵中的作用，了解各种液压泵的工作原理，按一定的步骤装配各类液压泵。 1.轴向柱塞泵 型号：cy14—1型轴向柱塞泵（手动变量） 结构见图1—1 图1-1 （1）实验原理 当油泵的输入轴9通过电机带动旋转时，缸体5随之旋转，由于装在缸体中的柱塞10
概论思考题与习题 0-1 控制仪表与装置采用何种信号进行联络？电压信号传输和电流信号传输各有什么特点？使用在何种场合？ 0-2 说明现场仪表与控制室仪表之间的信号传输及供电方式。0～10mA的直流电流信号能否用于两线制传输方式？为什么？ 0-3 什么是本质安全型防爆仪表，如何构成本质安全防爆系统？ 0-4 安全栅有哪几种？它们是如何实现本质安全防爆的？ 第一章思考题与习题 1-1 说明P、PI、PD调节规律的特点以及这几种调节规律在控制系统中的作用。 1-2 调节器输入一阶跃信号，作用一段时间后突然消失。在上述情况下，分别画出P、PI、PD调节器的输出变化过程。如果输入一随时间线性增加的信号时，调节器的输出将作何变化？ 1-3 如何用频率特性描述调节器的调节规律？分别画出PI、PD、PID的对数幅频特性。 1-4 什么是比例度、积分时间和微分时间？如何测定这些变量？ 1-5 某P调节器的输入信号是4～20mA，输出信号为1～5Ｖ，当比例度δ=60%时，输入变化6mA所引起的输出变化量是多少？ 1-6 说明积分增益和微分增益的物理意义。它们的大小对调节器的输出有什么影响？ 1-7 什么是调节器的调节精度？实际PID调节器用于控制系统中，控制结果能否消除余差？为什么？ 1-8 某PID调节器（正作用）输入、输出信号均为4～20mA，调节器的初始值I i=I0=4mA，δ=200%，T I=T D=2min，K D=10。在t=0时输入ΔI i=2mA的阶跃信号，分别求取t=12s 时：（1）PI工况下的输出值；（2）PD工况下的输出值。 1-9 PID调节器的构成方式有哪几种？各有什么特点？ 1-10 基型调节器的输入电路为什么采用差动输入和电平移动的方式？偏差差动电平移动电路怎样消除导线电阻所引起的运算误差？ 1-11 在基型调节器的PD电路中，如何保证开关S从“断”位置切至“通”位置时输出信号保持不变？ 1-12 试分析基型调节器产生积分饱和现象的原因。若将调节器输出加以限幅，能否消除这一现象？为什么？应怎样解决？ 1-13 基型调节器的输出电路（参照图1-20）中，已知R1=R2=KR=30kΩ，R f=250Ω，试通过计算说明该电路对运算放大器共模输入电压的要求及负载电阻的范围。 1-14 基型调节器如何保证“自动”→“软手操”、“软手操”（或硬手操）→“自动”无平衡、无扰动的切换？ 1-15 积分反馈型限幅调节器和PI-P调节器是如何防止积分饱和的？ 1-16 简述前馈调节器和非线性调节器的构成原理。 1-17 偏差报警单元为什么要设置U b和U c？简述其工作原理。 1-18 输出限幅单元是如何实现限幅的？电路中的二极管起什么作用？ 第二章思考题与习题 2-1 变送器在总体结构上采用何种方法使输入信号与输出信号之间保持线性关系？ 2-2 何谓量程调整、零点调整合零点迁移，试举一例说明。 2-3 简述力平衡式差压变送器的结构和动作过程，并说明零点调整合零点迁移的方法。 2-4 力平衡式差压变送器是如何实现量程调整的？试分析矢量机构工作原理。 2-5 说明位移检测放大器的构成。该放大器如何将位移信号转换成输出电流的？ 2-6 以差压变送器为例说明“两线制”仪表的特点。
实验一万用表原理及应用 实验二电路中电位的研究 实验三戴维南定理 实验四典型信号的观察与测量 实验五变压器的原副边识别与同名端测试
实验一万用表原理及使用 一、实验目的 1、熟悉万用表的面板结构以及各旋钮各档位的作用。 2、掌握万用表测电阻、电压、电流等电路常用量大小的方法。 二、实验原理 1、万用表基本结构及工作原理 万用表分为指针式万用表、数字式万用表。从外观上万用表由万用表表笔及表体组成。从结构上是由转换开关、测量电路、模/数转换电路、显示部分组成。指针万用表外观图见后附。其基本原理是利用一只灵敏的磁电式直流电流表做表头，当微小电流通过表头，就会有电流指示。但表头不能通过大电流，因此通过在表头上并联串联一些电阻进行分流或降压，从而测出电路中的电流、电压、电阻等。万用表是比较精密的仪器，如若使用不当，不仅会造成测量不准确且极易损坏。 1）直流电流表：并联一个小电阻 2）直流电压表：串联一个大电阻 3）交流电压表：在直流电压表基础上加入二极管 4）欧姆表
2、万用表的使用 （1）熟悉表盘上的各个符号的意义及各个旋钮和选择开关的主要作用。 （2）使用万用表之前，应先进行“机械调零”，即在没有被测电量时，使万用表指针指在零电压或零电流的位置上。 （3）选择表笔插孔的位置。 （4）根据被测量的种类和大小，选择转换开关的档位和量程，找出对应的刻度线。 （5）测量直流电压 a.测量电压时要选择好量程，量程的选择应尽量使指针偏转到满刻度的2/3左右。如果事先不清楚被测电压的大小时，应先选择最高量程。然后逐步减小到合适的量程。 b.将转换开关调至直流电压档合适的量程档位，万用表的两表笔和被测电路与负载并联即可。 c.读数：实际值=指示值*（量程/满偏）。 （6）测直流电流 a.将万用表转换开关置于直流电流档合适的量程档位，量程的选择方法与电压测量一样。 b.测量时先要断开电路，然后按照电流从“+”到“-”的方向，将万用表串联到被测电路中，即电流从红表笔流入，从黑表笔流出。如果将万用表与负载并联，则因表头的内阻很小，会造成短路烧坏仪表。 c.读数：实际值=指示值*（量程/满偏）。 （7）测电阻 a.选择合适的倍率档。万用表欧姆档的刻度线是不均匀的，所以倍率挡的选择应使指针停留在刻度较稀的部分为宜，且指针接近刻度尺的中间，读数越准确。一般情况下，应使指针指在刻度尺的1/3~2/3之间。
控制装置与仪表课程设计 课程设计报告( 2012-- 2013年度第二学期) 名称：控制装置与仪表课程设计 题目：炉膛压力系统死区控制系统设计 院系： 班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 设计周数：一周 成绩： 日期：2013年7 月5日
一、课程设计(综合实验)的目的与要求 1.1 目的与要求 （1）认知控制系统的设计和控制仪表的应用过程。 （2）了解过程控制方案的原理图表示方法（SAMA图）。 （3）掌握数字调节器KMM的组态方法，熟悉KMM的面板操作、数据设定器和KMM数据写入器的使用方法。 （4）初步了解控制系统参数整定、系统调试的过程。 1.2设计实验设备 KMM数字调节器、KMM程序写入器、PROM擦除器、控制系统模拟试验台1 1.3主要内容 1. 按选题的控制要求，进行控制策略的原理设计、仪表选型并将控制方案以SAMA 图表示出来。 2 . 组态设计 2．1 KMM组态设计 以KMM单回路调节器为实现仪表并画出KMM仪表的组态图，由组态图填写 KMM的各组态数据表。 2．2 组态实现 在程序写入器输入数据，将输入程序写入EPROM芯片中。 3. 控制对象模拟及过程信号的采集 根据控制对象特性，以线性集成运算放大器为主构成反馈运算回路，模拟控制对 象的特性。将定值和过程变量送入工业信号转换装置中，以便进行观察和记录。 4. 系统调试 设计要求进行动态调试。动态调试是指系统与生产现场相连时的调试。由于生产 过程已经处于运行或试运行阶段，此时应以观察为主，当涉及到必需的系统修改 时，应做好充分的准备及安全措施，以免影响正常生产，更不允许造成系统或设 备故障。动态调试一般包括以下内容： 1)观察过程参数显示是否正常、执行机构操作是否正常； 2)检查控制系统逻辑是否正确，并在适当时候投入自动运行； 3）对控制回路进行在线整定； 4）当系统存在较大问题时，如需进行控制结构修改、增加测点等，要重新组态下装。 二、设计（实验）正文 1设计题目：炉膛压力系统死区控制系统设计（如附图1） 附图1： 引风机 炉膛压力系统死区单回路控制系统
二氧化碳临界状态观测及p-v-T关系的测定 一、实验目的 1. 观察二氧化碳气体液化过程的状态变化和临界状态时气液突变现象，增加对临界状态概念的感性认识。 2. 加深对课堂所讲的工质的热力状态、凝结、汽化、饱和状态等基本概念的理解。 3. 掌握二氧化碳的p-v-T关系的测定方法，学会用实验测定实际气体状态变化规律的方法和技巧。 4. 学会活塞式压力计、恒温器等部分热工仪器的正确使用方法。 二、实验原理 当简单可压缩系统处于平衡状态时，状态参数压力、温度和比容之间有确切的关系，可表示为： (,,)=0 (7-1-1) F p v T 或 =(,) (7-1-2) v f p T 在维持恒温条件下、压缩恒定质量气体的条件下，测量气体的压力与体积是实验测定气体p-v-T关系的基本方法之一。1863年，安德鲁通过实验观察二氧化碳的等温压缩过程，阐明了气体液化的基本现象。 当维持温度不变时，测定气体的比容与压力的对应数值，就可以得到等温线的数据。 在低于临界温度时，实际气体的等温线有气、液相变的直线段，而理想气体的等温线是正双曲线，任何时候也不会出现直线段。只有在临界温度以上，实际气体的等温线才逐渐接近于理想气体的等温线。所以，理想气体的理论不能说明实际气体的气、液两相转变现象和临界状态。 二氧化碳的临界压力为73.87bar(7.387MPa)，临界温度为31.1℃，低于临界温度时的等温线出现气、液相变的直线段，如图1所示。30.9℃
是恰好能压缩得到液体二氧化碳的最高温度。在临界温度以上的等温线具有斜率转折点，直到48.1℃才成为均匀的曲线（图中未标出）。图右上角为空气按理想气体计算的等温线，供比较。 1873年范德瓦尔首先对理想气体状态方程式提出修正。他考虑了气体分子体积和分子之间的相互作用力的影响，提出如下修正方程： ()()p a v v b RT + -=2 (7-1-3) 或写成 pv bp RT v av ab 320-++-=() (7-1-4) 范德瓦尔方程式虽然还不够完善，但是它反映了物质气液两相的性质和两相转变的连续性。 式（7-1-4）表示等温线是一个v 的三次方程，已知压力时方程有三个根。在温度较低时有三个不等的实根；在温度较高时有一个实根和两个虚根。得到三个相等实根的等温线上的点为临界点。于是，临界温度的等温线在临界点有转折点，满足如下条件： ( )??p v T =0 (7-1-5)
计算机组成原理实验指导书 (虚拟实验系统)
实验1 1位全加器 ?实验目的 ?掌握全加器的原理及其设计方法。 ?熟悉组成原理虚拟教学平台的使用。 ?实验设备 与非门（3片）、异或门（2片）、开关若干、指示灯若干 ?实验原理 1位二进制加法器单元有三个输入量：两个二进制数Ai，Bi和低位传来的进位信号Ci，两个输出量：本位和输出Si以及向高位的进位输出C(i+1)，这种考虑了全部三个输入量的加法单元称为全加器。来实验要求利用基本门搭建一个全加器，并完成全加器真值表。 ?实验步骤 各门电路芯片引脚显示于组件信息栏。 1. 测从组件信息栏中添加所需组件到实验流程面板中，按照图1.1所示搭建实验。 图1.1 组合逻辑电路实验流程图
2. 打开电源开关，按表1设置开关的值，完成表1-1。 表1-1 实验2 算术逻辑运算实验 ?实验目的 ?了解运算器的组成结构 ?掌握运算器的工作原理 ?掌握简单运算器的组成以及数据传送通路 ?验证运算功能发生器（74LS181）的组合功能 ?实验设备 74LS181（2片）,74LS273(2片), 74LS245(2片),开关若干,灯泡若干,单脉冲一片 ?实验原理 实验中所用的运算器数据通路图如图2.1所示，实验中的运算器由两片74LS181以并/串形式构成8位字长的ALU。运算器的输出经过一个三态门（74LS245）和数据总线相连，运算器的两个数据输入端分别由两个锁存器（74LS373）锁存，锁存器的输入连至数据总线，数据开关用来给出参与运算的数据(A和B)，并经过一个三态门（74LS245）和数据显示灯相连，显示结果。 ?74LS181：完成加法运算 ?74LS273：输入端接数据开关，输出端181。在收到上升沿的时钟信号前181和其 输出数据线之间是隔断的。在收到上升沿信号后，其将输出端的数据将传到181， 同时，作为触发器，其也将输入的数据进行保存。因此，通过增加该芯片，可以通 过顺序输入时钟信号，将不同寄存器中的数据通过同一组输出数据线传输到181 芯片的不同引脚之中 ?74LS245：相当于181的输出和数据显示灯泡组件之间的一个开关，在开始实验后
《发动机原理》课程实验指导书彭辅明袁守利编 汽车工程学院 2012年4月
前言 1.实验总体目标、任务与要求 1、巩固所学的理论知识、加深对内燃机性能实验的认识和了解。 2、掌物内燃机性能试验和某些专项试验的试验方法。 3、了解内燃机试验台架的基本组成和常用测试仪表的结构及其工作原理，并掌物其使用方法。 4、掌物对实验数据进行处理以及对实验结果进行分析的基本方法。 2.适用专业 热能与动力工程、车辆工程、汽车服务工程 3.先修课程 《发动机构造》、《热能与动力机械测试技术》。 4.实验项目与学时分配（见表一） 5. 实验改革与特色 通过学生在实验过程中的实际操作，培养学生的实验技能和实际动手的能力，进一步加深对理论知识的掌物和理解。
实验一发动机速度特性 1、掌物发动机速度特性的试验方法。 2、学会对实验数据进行处理，对实验结果进行分析；并绘制发动机速度特性曲线图。 二、实验条件 1、东南4A91电控汽油发动机机（Pemax=77Kw/6000r/min）一台 2、CW150型电涡流测功机一台 3、FST2S发动机数控试验台一台 3、FCM-D转速油耗测量仪一台 4、温度计一只 5、大气压力计一只 6、93＃车汽油 20升 三、实验原理 发动机速度特性：在发动机油门开度一定（部分开度或全开）的情况下，研究其功率Pe、扭矩Ttq、耗油量B及燃油消耗率be与转速n之间的关系。 四、实验内容和要求 1、调整测功机负荷及指挥全组协调动作，一人；测功机负荷的调整应均匀、准确，尽量避免大幅度增加或减小测功机负荷，造成发动机的转速剧烈波动。 2、调节、监视发动机油门，一人；当发动机出现异常情况时应立即减小或关闭发动机油门。 3、测量发动机转速和油耗，一人；测量转速时，应注意转速的上下波动情况，当转速的波动值超过±20r/min，该组实验数据应视为无效并重做。 4、调节，监视发动机冷却水出水温度，一人；保持发动机冷却水出水温度稳定在80±5℃范围内，出现气阻现象（无冷却水排除或冷却水出水温度超过100℃），应立即报告，以便及时停机。 5、监视发动机机油压力、温度，一人；出现异常情况应及时报告。 6、记录发动机扭矩（测功机读数）Ttq、发动机转速n、耗油质量△m和耗油时间△t, 一人；实验数据记录应准确无误。 7、绘制实验监督曲线，一人；当发现实验过程中因某些特殊原因而引起误差过大的点，应及时指出，以便补测校正。 五、实验方法与步骤 1、按照附录一《发动机台架试验安全操作规范》，作好试验前的准备工作。确认发
电路分析 实 验 指 导 书 安徽科技学院 数理与信息工程学院
实 验 内 容 实验一 电阻元件伏安特性的测量 一、实验目的 （1）学习线性电阻元件和非线性电阻元件伏安特性的测试方法。 （2）学习直流稳压电源、万用表、直流电流表、电压表的使用方法。 二、实验原理及说明 （1）元件的伏安特性。如果把电阻元件的电压取为横坐标（纵坐标），电流取为纵坐标（横坐标），画出电压和电流的关系曲线，这条曲线称为该元件的伏安特性。 （2）线性电阻元件的伏安特性在μ－ｉ（或ｉ－μ）平面上是通过坐标原点的直线，与元件电压或电流的方向无关，是双向性的元件，如图2.1－1，元件上的电压和元件电流之间的关系服从欧姆定律。元件的电阻值可由下式确定：α=μ= tg m m i R i u ，其中m u 、m i 分别为电压和电流在μ－ｉ平面坐标上的比例尺，α是伏安特性直线与电流轴之间的夹角。我们经常使用的电阻器，如金属膜电阻、绕线电阻等的伏安特性近似为直线，而电灯、电炉等器件的伏安特性曲线或多或少都是非线性的。 （3）非线性电阻元件的伏安特性不是一条通过原点的直线，所以元件上电压和元件电流之间不服从欧姆定律，而元件电阻将随电压或电流的改变而改变。有些非线性电阻元件的伏安特性还与电压或电流的方向有关，也就是说，当元件两端施加的电压方向不同时，流过它的电流完全不同，如晶体二极管、发光管等，就是单向元件，见图2.1－2。 根据常见非线性电阻元件的伏安特性，一般可分为下述三种类型： 1）电流控制型电阻元件。如果元件的端电压是流过该元件电流的单值函数，则称为电流控制型电阻元件，如图2.1－3（a ）所示。 2）电压控制型电阻元件。如果通过元件的电流是该元件端电压的单值函数，则称为电压控制型电阻元件，如图2.1－3(b)所示。 3）如果元件的伏安特性曲线是单调增加或减小的。则该元件既是电流控制型又是电压控制型的电阻元件，如图2.1－3（c ）所示。 (4）元件的伏安特性，可以通过实验方法测定。用电流表、电压表测定伏安特性的方法，叫伏安法。测试线性电阻元件的伏安特性，可采用改变元件两端电压测电流的方法得到，或采取改变通过元件的电流而测电压的方法得到。
电子科技专业基础实验 电子科学与技术学院编 2012．1
电子科技专业基础实验 1 微波基本测量 (1) 2 二维电场的模拟实验 (7) 3 电磁波的布拉格衍射实验 (12) 4 射频图像传输 (16) 5 偏振光实验 (23) 6 光源光谱特性的测量 (29) 7 光磁共振实验 (32) 8 半导体光电导实验 (41) 9 光栅实验 (47) 10 单色仪的标定实验 (51) 11 迈克尔逊干涉仪 (54) 12 半导体光伏效应实验 (60) 13 半导体霍尔效应实验 (66) 14 PN结正向压降温度特性实验 (72) 15 半导体少数载流子寿命测量 (77) 16 四探针测电阻率实验 (80)
实验1 微波基本测量技术 一．实验目的 1. 学习微波的基本知识； 2. 了解波导测量系统，熟悉基本微波元件的作用； 3．了解微波在波导中传播的特点，掌握微波基本测量技术； 4．掌握大、中、小电压驻波系数的测量原理和方法； 5．学习用驻波测量线校准晶体检波器特性的方法。 二．实验原理 （一）微波基本知识 在微波波段，随着工作频率的升高，导线的趋肤效应和辐射效应增大，使得普通的双导线不能完全传输微波能量，而必须改用微波传输线。常用的微波传输线有平行双线、同轴线、带状线、微带线、金属波导管及介质波导等多种形式的传输线，本实验用的是矩形波导管，波导是指能够引导电磁波沿一定方向传输能量的传输线。 传输线的特性参量与工作状态在波导中常用相移常数。波导波长，驻波系数等特性参量来描述波导中的传输特征，对于一个横截面为b a ×的矩形波导中的TE 10波： 自由空间波长 /c f λ=， 截止（临界）波长 2c a λ=， 波导波长 /g λλ= （1） 相移常量 2/g βπλ=，， 反射系数 Γ=E 反/E 入 驻波比 max min /E E ρ=， 由此可见，微波在波导中传输时，存在着一个截止波长c λ，波导中只能 传输λ＜c λ的电磁波。波导波长g λ＞自由空间波长λ。 在实际应用中，传输线并非是无限长，此时传输线中的电磁波由人射波 和反射波迭加而成，传输线中的工作状态主要决定于负载的情况。 （1）波导终端接匹配负载时，微波功率全部被负载吸收，无反射波， 波导中呈行驻波状态．此时|Γ|=0，ρ＝l 。
实验一元件伏安特性的测试 一、实验目的 1．掌握线性电阻元件，非线性电阻元件及电源元件伏安特性的测量方法。 2．学习直读式仪表和直流稳压电源等设备的使用方法。 二、实验说明 电阻性元件的特性可用其端电压U与通过它的电源I之间的函数关系来表示，这种U与I的关系称为电阻的伏安关系。如果将这种关系表示在U~I平面上，则称为伏安特性曲线。 1．线性电阻元件的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，该直线斜率的倒数就是电阻元件的电阻值。如图1－1所示。由图可知线性电阻的伏安特性对称于坐标原点，这种性质称为双向性，所有线性电阻元件都具有 这种特性。 －1 图 半导体二极管是一种非线性电阻元件，它的阻值随电流的变化而变化，电压、电流不服从欧姆定律。半导体二极管的电路符号用 表示，其伏安特性如图1－2所示。由图可见，半导体二极管的电阻值随着端电压的大小和极性的不同而不同，当直流电源的正极加于二极管的阳极而负极与阴极联接时， 二极管的电阻值很小，反之二极管的电阻值很大。 2．电压源 能保持其端电压为恒定值且内部没有能量损失的电压源称为理想电压源。理想电压源的符号和伏安特性曲线如图1－3（a）所示。 理想电压源实际上是存在的，实际电压源总具有一定的能量损失，这种实际电压源可以用理想电压源与电阻的串联组合来作为模型（见图1－3b）。其端口的电压与电流的关系为： s s IR U U- = 式中电阻 s R为实际电压源的内阻，上式的关系曲线如图1－3b 所示。显然实际电压源的内阻越小，其特性越接近理想电压源。 实验箱内直流稳压电源的内阻很小，当通过的电流在规定的范围内变化时，可以近似地当作理想电压源来处理。 （a） （b） i s I 1
实验报告 实验名称：电容式压力变送器校验实验院系：自动化系 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 实验日期：
一．实验目的 1.熟悉1151电容式差压变送器的结构原理和技术指标； 2.掌握此型号变送器的调试、检验和操作方法。 二．实验设备 1.XY1151DP3E电容式变送器（最小量程 0~1.3kpa, 最大量程 0~7.5kpa, 输出信号4-20mA ） 1台 2.数字式压力计CPC2000 1台 3.手操压力泵（-25~25kpa） 1台 4.毫安表 1块 三．实验步骤 1.实验接线 按图3-1接线，数字压力计即可测压力，又能提供24V直流电源。 电源-信号端子位于电气壳体内的接线侧，接线时，可将铭牌上标有“接线侧”那边盖子拧开，上部端子是电源信号端子，下部端子为测试端子，注意不要把电源-信号线接到测试端，否则会烧坏二极管。24VDC是通过信号线送的变送器的。 2.零点及满量程调整： 零点和满量程调整螺钉位于电气壳体内的铭牌后面，移开铭牌即可进行调校，顺时针转动调整螺钉使变送器的输出表大。 （1）零点调整： 由手操压力泵向电容式变送器高压腔轻轻加压，低压腔通大气，注意所加压力不应超过变送器的最大量程（此型号变送器量程是0—7.5KPa），向变送器压力室输入零点所对应的差压1KPa，看变送器的输出是否是4mA，若不是，调整零点螺钉使输出为4mA。 （2）满量程调整： 由手操压力泵轻轻加压，向变送器压力室输入满量程所对应的差压5KPa，看变送器的输出，是否是20mA，若不是调整量程螺钉使输出为20mA。
注意，零点调整不影响量程，但量程调整会影响零点，调整量程影响零点的量，为量程调整量的1/5。所以量程和零点须反复调整，直到符合要求为止。 3.线性度校验： 下限差压为，上限差压为，测量量程为 将相当于量程的0%，25%，50%，75%，100%的压力依次送入变送器，从输出电流表看变送器的输出电流，其误差应在精度范围之内（变送器的精度等级是0.2级）。上下行程分别校验，数据表格如下所示： 四．数据分析 1.误差分析：由于此变送器的精度等级是0.2级，量程范围是4`20mA ，所以绝对误差应小于等于0.032mA ，由表3-1、3-2可知，本次实验所用变送器经零点及满量程调节所得输出电流数据绝对误差均<0.03mA ，误差符合要求。 2.线性度分析：理论线性度满足下图， 上行程的最大绝对误差为0.02≤0.032，下行程的最大绝对误差为0.02≤0.032，在平均分配的不同点上均未超出误差限制，所以可认为该变送器线性度良好。 3.实验误差原因分析： /KPa
计算机组成原理上机实验指导
一、实验准备和实验注意事项 1．本课程实验使用专门的TDN-CM++计算机组成原理教学实验设备，使用前后均应仔细检查主机板，防止导线、元件等物品落入装置内导致线路短路、元件损坏。 2．完成本实验的方法是先找到实验板上相应的丝印字及其对应的引出排针，将排针用电缆线连接起来，连接时要注意电缆线的方向，不能反向连接；如果实验装置中引出排针上已表明两针相连，表明两根引出线内部已经连接起来，此时可以只使用一根线连接。 3．为了弄清计算机各部件的工作原理，前面几个实验的控制信号由开关单元“SWITCH UNIT”模拟输入；只有在模型机实验中才真正由控制器对指令译码产生控制信号。在每个实验开始时需将所有的开关置为初始状态“1”。 4．本实验装置的发光二极管的指示灯亮时表示信号为“0”，灯灭时表示信号为“1”。 5．实验接线图中带有圆圈的连线为实验中要接的线。 6．电源关闭后，不能立即重新开启，关闭与重启之间至少应有30秒间隔。 7．电源线应放置在机内专用线盒中。 8．保证设备的整洁。
二、实验设备的数据通路结构 利用本实验装置构造的模型机的数据通路结构框图如下图。其中各单元内部已经连接好，单元之间可能已经连接好，其它一些单元之间的连线需要根据实验目的用排线连接。 图0-2 模型机数据通路结构框图
实验一运算器实验：算术逻辑运算实验 一．实验目的 1．了解运算器的组成结构； 2．掌握运算器的工作原理； 3．掌握简单运算器的数据传送通路。 4．验证运算功能发生器(74LSl81)的组合功能。 二．实验设备 TDN-CM++计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。 三．实验原理 实验中所用的运算器数据通路如图1-l所示。其中两片74LSl81以串行方式构成8位字长的ALU，ALU的输出经过一个三态门(74LS245)和数据总线相连。三态门由ALU-B控制，控制运算器运算的结果能否送往总线，低电平有效。 为实现双操作数的运算，ALU的两个数据输入端分别由二个锁存器DR1、DR2(由74LS273实现)锁存数据。要将数据总线上的数据锁存到DR1、DR2中，锁存器的控制端LDDR1和LDDR2必须为高电平，同时由T4脉冲到来。 数据开关(“INPUT DEVICE”)用来给出参与运算的数据，经过三态门(74LS245)后送入数据总线，三态门由SW-B控制，低电平有效。数据显示灯(“BUS UNIT”)已和数据总线相连，用来显示数据总线上的内容。 图中已将用户需要连接的控制信号用圆圈标明(其他实验相同，不再说明)，其中除T4为脉冲信号外，其它均为电平信号。由于实验电路中的时序信号均已连至“W／R UNIT”的相应时序信号引出端，因此，在进行实验时，只需将“W／R UNIT”的T4接至“STATE UNIT”的微动开关KK2的输出端，按动微动开关，即可获得实验所需的单脉冲。 ALU运算所需的电平控制信号S3、S2、S1、S0、Cn、M、LDDR1、LDDR2、ALU-B、SW-B均由“SWITCH UNIT”中的二进制数据开关来模拟，其中Cn、ALU-B、SW-B为低电平有效，LDDRl、LDDR2为高电平有效。 对单总线数据通路，需要分时共享总线，每一时刻只能由一组数据送往总线。
《单片机原理》实验指导书 计算机科学与技术系2012年8月
目录 第一部分单片机仿真实验 (1) 实验一：流水灯实验 (1) 实验二：中断实验 (4) 实验三：定时器中断实验 (6) 实验四：串行口实验 (9) 实验五：矩阵式键盘输入识别 (13) 实验六：LCD循环显示设计 (19) 第二部分单片机硬件实验............................错误！未定义书签。第一章试验箱系统概述 ...................................错误！未定义书签。 一、系统地址分配........................................... 错误！未定义书签。 二、系统接口定义........................................... 错误！未定义书签。 三、通用电路简介........................................... 错误！未定义书签。第二章实验指导...............................................错误！未定义书签。实验七P1口亮灯和P1口加法器实验........... 错误！未定义书签。实验八简单I/O口扩展（选作）.................. 错误！未定义书签。实验九8255控制交通灯................................ 错误！未定义书签。实验十128*64LCD液晶显示 .......................... 错误！未定义书签。
第一部分单片机仿真实验 实验一：流水灯实验 一、实验目的： 通过对P3口地址的操作控制8位LED流水点亮，从而认识单片机的存储器。 二、实验原理图 实验参考电路图如下： 三、参考实验程序 //流水灯实验 #include
***************************************************** ***************************************************** *********************************************** 数字电路 实验指导书 广东技术师范学院天河学院电气工程系
目录 实验系统概术 (3) 一、主要技术性能 (3) 二、数字电路实验系统基本组成 (4) 三、使用方法 (12) 四、故障排除 (13) 五、基本实验部分 (14) 实验一门电路逻辑功能及测试 (14) 实验二组合逻辑电路（半加器全加器及逻辑运算） (18) 实验三译码器和数据选择器 (43) 实验四触发器（一）R-S，D，J-K (22) 实验五时序电路测试及研究 (28) 实验六集成计数器161（设计） (30) 实验七555时基电路(综合) (33) 实验八四路优先判决电路(综合) (43) 附录一DSG-5B型面板图 (45) 附录二DSG-5D3型面板图 (47) 附录三常用基本逻辑单元国际符号与非国际符号对照表 (48) 附录四半导体集成电路型号命名法 (51) 附录五集成电路引脚图 (54)
实验系统概述 本实验系统是根据目前我国“数字电子技术教学大纲”的要求，配合各理工科类大专院校学生学习有关“数字基础课程，而研发的新一代实验装置。”配上Lattice公司ispls1032E可完成对复杂逻辑电路进行设计，编译和下载，即可掌握现代数字电子系统的设计方法，跨入EDA 设计的大门。 一、主要技术性能 1、电源：采用高性能、高可靠开关型稳压电源、过载保护及自动恢复功能。 输入：AC220V±10% 输出：DC5V/2A DC±12V/0.5A 2、信号源： （1）单脉冲：有两路单脉冲电路采用消抖动的R-S电路，每按一次按钮开关产生正、负脉冲各一个。 （2）连续脉冲：10路固定频率的方波1Hz、10Hz、100Hz、1KHz、10KHz、100KHz、500KHz、1MHz、5MHz、10MHz。 （3）一路连续可调频率的时钟，输出频率从1KHz~100KHz的可调方波信号。 （4）函数信号发生器 输出波形：方波、三角波、正弦波 频率范围：分四档室2HZ~20HZ、20HZ~200HZ、200HZ~2KHZ、2KHZ~20HZ。 3、16位逻辑电平开关（K0~K15）可输出“0”、“1”电平同时带有电平指示，当开关置“1”电平时，对应的指示灯亮，开关置“0”电平时，对应的指示灯灭，开关状态一目了然。 4、16位电平指示（L0~L15）由红、绿灯各16只LED及驱动电路组成。当正逻辑“1”电平输入时LED红灯点亮，反之LED绿灯点亮。
计算机组成原理 实验报告 学号： 姓名： 提交日期： 成绩： 计算机组成原理实验报告 Computer Organization Lab Reports ______________________________________________________________________________ 班级： ____ 姓名：____学号：_____ 实验日期：____
一．实验目的 1. 熟悉Dais-CMX16+达爱思教仪的各部分功能和使用方法。 2. 掌握十六位机字与字节运算的数据传输格式，验证运算功能发生器及进位控制的组合功能。了解运算器的工作原理。 3. 完成算术、逻辑、移位运算实验，熟悉ALU运算控制位的运用。 ______________________________________________________________________________二．实验环境 Dais-CMX16+达爱思教仪 ______________________________________________________________________________三．实验原理 实验中所用的运算器数据通路如图1-1所示。ALU运算器由CPLD描述。运算器的输出经过2片74LS245三态门与数据总线相连，2个运算寄存器AX、BX的数据输入端分别由4个74LS574锁存器锁存，锁存器的输入端与数据总线相连，准双向I/O输入输出端口用来给出参与运算的数据，经2片74LS245三态门与数据总线相连。 图1-1 运算器数据通路 图1-1中，AXW、BXW在“搭接态”由实验连接对应的二进制开关控制，“0”有效，通过【单拍】按钮产生的负脉冲把总线上的数据打入，实现AXW、BXW写入操作。 表1-1 ALU运算器编码表 算术运算逻辑运算 M M13 M12 M11 功能M M13 M12 M11 功能 M S2 S1 S0 M S2 S1 S0 0 0 0 0 A+B+C 1 0 0 0 读B 0 0 0 1 A—B —C 1 0 0 1 非A 0 0 1 0 RLC 1 0 1 0 A-1
实验一熟悉AutoCAD基本环境及设置 一实验目的 1、熟悉AutoCAD的软硬件环境、启动、退出、文件管理等方法； 2、熟悉AutoCAD的工作界面、系统配置的修改等； 3、熟悉键盘和鼠标输入命令的方法。 二实验内容 1、认识AutoCAD的硬件及设备配置，学习启动、退出AutoCAD； 2、练习文件管理，包括新建文件、打开旧文件、保存、另存文件等操作； 3、练习用“选项”对话框进行常用的缺省配置修改； 4、练习用键盘和鼠标输入命令，学习工作界面中各部分功能区的使用。 三实验过程及说明 1．启动AutoCAD 进入WindowsXP开始界面后，用鼠标双击桌面上AutoCAD图标，或执行“开始”菜单中AutoCAD命令启动AutoCAD。 2．进入AutoCAD后基本练习 1）新建一文件，分别用“从草图开始”、“使用样板”、“使用向导”三种创建方法； 2）对应三种不同的创建新图的方法，练习绘图界限（LIMITS）、绘图单位（UNITS）等基本设置的操作； 3）熟悉工作界面，主要包括：标题行、下拉菜单、功能区、绘图区、工具栏（标准、绘图屏幕菜单）、命令提示区、状态栏、滚动条、十字光标等，如图1-1所示； 图1-1 AutoCAD 界面的构成
4）了解系统配置选项的修改，通过“选项”对话框练习常用的三项修改：绘图背景色、按实际情况显示线宽、自定义右键功能；（选择“显示”选项卡，修改绘图区背景颜色为白色；选择“用户系统配置”选项卡，设置线宽随图层、按实际大小显示；选择“用户系统配置”选项卡，自定义右键功能。） 说明：其它选项的缺省配置是否修改，根据具体情况自定。 3．退出AutoCAD 退出时，切不可直接关机（会丢失文件），应按下列方法之一进行： 1）从下拉菜单中选取：“文件”→“退出” 2）从键盘键入：EXIT或QUIT 3）单击工作界面标题行右边的“关闭”按钮 如果当前图形没有全部存盘，输入退出命令后，AutoCAD会弹出“退出警告”对话框，操作该对话框后，方可安全退出AutoCAD。 4．用键盘和鼠标练习输入命令LINE、ERASE、UNDO、REDO、ESC等。 1）用LINE命令画几组直线。通过练习要熟悉“C”选项和“U”选项的应用； 2）用ERASE命令擦除。通过它要逐步熟悉3种选择实体的方式；（窗交，框选，单选） 3）用UNDO（U）命令撤销前3个命令，用REDO返回一个命令； 4）用ESC终止命令，回到“Command：”提示符下。 注意： 所有命令在“Command：”提示符下输入，可用键盘直接输入命令名，也可再下拉菜单、功能区或屏幕菜单中直接点取；操作命令中需要选项时，请单击右键，使用右键菜单选项。 四实验题目 1）用NEW命令新建一张图（图幅为A3），进行基本设置后，运用键盘、鼠标等输入命令画图。以实验报告形式说明你新建该图形的步骤及设置情况。 2）用QSAVE命令指定路径，已“一面视图”为名保存。 3）用SAVE AS（另存为）命令将图形另存到软盘上或硬盘上的另一处。 4）关闭当前图形，用OPEN命令打开图形文件“一面视图”。 5）练习结束，关闭当前图形，正确退出AutoCAD。 6）以实验报告形式回答以下问题： （1）AutoCAD的操作界面由哪几部分组成？各部分的作用是什么？ （2）如何设置作图窗口的颜色和十字光标的大小？ （3）图形文件的“Save”（保存）与“Save as”（另存）有何区别？
计算机组成原理实验指导书 山东财经大学
第一节计算机组成原理常用部件实验 一、实验目的 1、掌握计算机组成原理常用部件的结构原理。 2、掌握常用部件的设计过程。 3、熟悉常用部件的功能与应用。 4、掌握常用部件的测试方法。 5、熟悉组成原理实验台和图形输入法软件的使用方法。 二、计算机组成原理中的常用部件 计算机组成原理中的常用部件通常指的是：加法器、数据选择器、译码器、寄存器和计数器等，这些常用部件均为运算器、总线、控制器、存储系统及数据通路的组成部分。熟练掌握常用部件对后续实验将有极大帮助。 三、实验系统置分调模式时，ispLSI1032E的输入、输出资源连接示意图 图1为本实验系统中ispLSI1032E的输入输出资源连接示意图。 ●输入开关：K15－8和K7－0共2组； ●发光管显示：LED15－8、LED7－0共2组； ●时钟脉冲：连续时钟和单脉冲2个； ●复位输入：RET2为ispLSI1032E的复位输入按键。 凡实验系统置分调模式时，以上输入、输出资源可任意编程使用。 图1 ispLSI1032E与输入、输出资源的连接示意图 四、常用部件实验 实验1 数据选择器 1、实验内容及说明 数据选择器是指从多路数据输入中选择一路作为输出，本实验要求设计一个三选一的数据选择器。图2所示为三路数据选择器的框图，图中：A= a3a2a1a0，B=b3b2b1b0，C=c3c2c1c0，E=e3e2e1e0。
2、实验步骤 （1）原理图输入：根据图3电路，采用图形输入法在计算机上完成实验电路的原理图输入。 （2）管脚定义：根据图1中的管脚连接示意图完成原理图中输入、输出管脚的定义。 其中a3a2a1a0定义在k15－k12(33－30)，b3b2b1b0定义在k11－k8(29－26)，c3c2c1c0定义在k7－k4(60－57)，e3e2e1e0定义在LED3－LED0（79－76）。 图3 数据选择器原理图 （3）原理图编译、适配和下载：将实验系统中的模式开关（K23）置于分调模式；在图形输入软件环境中选择ispLSI1032E器件，进行原理图的编译和适配，无误后完成下载。 （4）数据选择器的调试：使用输入开关在数据选择器输入端预置任意数值，然后使AE、BE、CE 分别有效（高电平有效，即开关向上），观察输出E的值是否和相应的输入值相同。 （5）生成元件符号，以备以后使用。 实验2 寄存器 1、实验内容及说明 本实验要求设计一个8位的寄存器，其中d7—d0、q7—q0分别为寄存器的输入和输出，cp为寄存器的时钟脉冲。 图4为8位寄存器的框图。 图5电路为8位寄存器的线路原理图。