數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)微機原理課設(shè)

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1、微型計算機原理及接口技術(shù)課程設(shè)計學(xué)院：專業(yè)：班級：學(xué)號：姓名：指導(dǎo)教師：第一部分課程設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計內(nèi)容（論文闡述的問題）設(shè)計一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基本要求：要求具有8路模擬輸入輸入信號為0——500mV采用數(shù)碼管8位，顯示十進制結(jié)果輸入量與顯示誤差<1%發(fā)揮部分：1、速度上實現(xiàn)高精度采集2、提高系統(tǒng)精度3、設(shè)計抗干擾性二、設(shè)計完成后提交的文件和圖表1.計算說明書部分：數(shù)據(jù)采集是指將壓力、流量、溫度、位移等模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，再由計算機進行存儲、處理、顯示、或打印的過程，相應(yīng)的系統(tǒng)就稱為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集的任務(wù)，就是采集傳感器輸出的

2、模擬信號并轉(zhuǎn)換成計算機能識別的數(shù)字信號，然后送入計算機進行相應(yīng)的計算和處理，取得所需的數(shù)據(jù)。同時，將計算機得到的數(shù)據(jù)進行顯示或打印，以便實現(xiàn)對某些物理量的監(jiān)控。數(shù)據(jù)采集性能的好壞，主要取決于他的精度和速度。在保證精度的條件下，應(yīng)有盡可能高的采樣速度。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)具有功能：（1）數(shù)據(jù)采集計算機按照選定的采樣周期，對輸入到系統(tǒng)的模擬信號進行采樣，稱為數(shù)據(jù)采集。（2）模擬信號處理模擬信號是指隨時間連續(xù)變化的信號，模擬信號處理是指模擬信號經(jīng)過采樣和A/D轉(zhuǎn)換輸入計算機后，要進行數(shù)據(jù)的正確性判斷、標度變換、線性化等處理。（3）數(shù)字信號處理數(shù)字

3、信號處理是指數(shù)字信號輸入計算機后，需要進行碼制的轉(zhuǎn)換處理，如BCD碼轉(zhuǎn)換成ASCII碼，以便顯示數(shù)字信號。（4）屏幕顯示就是用各種顯示裝置如CRT、LED把各種數(shù)據(jù)以方便于操作者觀察的方式顯示出來。（5）數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)存儲是就是將某些重要數(shù)據(jù)存儲在外部存儲器上。在本次設(shè)計中，我們采用8259作為中斷控制器，8255作為并行接口，ADC0809作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器。2、圖紙部分：含有總體設(shè)計的功能框圖、所用各種器件的引腳圖、內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)框圖以及相應(yīng)器件的真值表，還包括總設(shè)計的硬件連接圖及軟件設(shè)計流程圖等。第二部分一、設(shè)計指標設(shè)計一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

4、基本要求:微型計算機最小系統(tǒng)具有8路模擬輸入輸入信號為0——500mV采用數(shù)碼管8位，顯示十進制結(jié)果輸入量與顯示誤差<1%中斷方式二、設(shè)計方案論證考慮本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)要求，該系統(tǒng)的功能框圖如下：圖1系統(tǒng)功能框圖（一）AD轉(zhuǎn)換器的選擇根據(jù)AD轉(zhuǎn)換器基本原理及特點，可以分為以下類型：積分型、逐次逼近型、并行比較型/串并行型、Σ-Δ調(diào)制型、電容陣列逐次比較型及壓頻變換型。1）積分型（如TLC7135）???積分型AD工作原理是將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時間(脈沖寬度信號)或頻率(脈沖頻率)，然后由定時器/計數(shù)器獲得數(shù)字值。其優(yōu)點是用簡單電路就能獲得高分

5、辨率，但缺點是由于轉(zhuǎn)換精度依賴于積分時間，因此轉(zhuǎn)換速率極低。初期的單片AD轉(zhuǎn)換器大多采用積分型，現(xiàn)在逐次比較型已逐步成為主流。2）逐次比較型（如ADC0809）逐次比較型AD由一個比較器和DA轉(zhuǎn)換器通過逐次比較邏輯構(gòu)成，從MSB開始，順序地對每一位將輸入電壓與內(nèi)置DA轉(zhuǎn)換器輸出進行比較，經(jīng)n次比較而輸出數(shù)字值。其電路規(guī)模屬于中等。其優(yōu)點是速度較高、功耗低，在低分辯率（<12位）時價格便宜，但高精度（>12位）時價格很高。3）并行比較型/串并行比較型（如TLC5510）并行比較型AD采用多個比較器，僅作一次比較而實行轉(zhuǎn)換，又稱FLash

6、(快速)型。由于轉(zhuǎn)換速率極高，n位的轉(zhuǎn)換需要2n-1個比較器，因此電路規(guī)模也極大，價格也高，只適用于視頻AD轉(zhuǎn)換器等速度特別高的領(lǐng)域。串行比較型AD結(jié)構(gòu)上介于并行型和逐次比較型之間，最典型的是由2個n/2位的并行型AD轉(zhuǎn)換器配合DA轉(zhuǎn)換器組成，用兩次比較實行轉(zhuǎn)換，所以稱為Halfflash(半快速)型。還有分成三步或多步實現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換的叫做分級（Multistep/Subrangling）型AD，而從轉(zhuǎn)換時序角度又可稱為流水線（Pipelined）型AD，現(xiàn)代的分級型AD中還加入了對多次轉(zhuǎn)換結(jié)果作數(shù)字運算而修正特性等功能。這類AD速度比

7、逐次比較型高，電路規(guī)模比并行型小。4）Σ-Δ(Sigma?/FONT>delta)調(diào)制型（如AD7705）???Σ-Δ型AD由積分器、比較器、1位DA轉(zhuǎn)換器和數(shù)字濾波器等組成。原理上近似于積分型，將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時間(脈沖寬度)信號，用數(shù)字濾波器處理后得到數(shù)字值。電路的數(shù)字部分基本上容易單片化，因此容易做到高分辨率。主要用于音頻和測量。5）電容陣列逐次比較型???電容陣列逐次比較型AD在內(nèi)置DA轉(zhuǎn)換器中采用電容矩陣方式，也可稱為電荷再分配型。一般的電阻陣列DA轉(zhuǎn)換器中多數(shù)電阻的值必須一致，在單芯片上生成高精度的電阻并不容易。如果用電容

8、陣列取代電阻陣列，可以用低廉成本制成高精度單片AD轉(zhuǎn)換器。最近的逐次比較型AD轉(zhuǎn)換器大多為電容陣列式的。6）壓頻變換型（如AD650）壓頻變換型（Voltage-FrequencyConverter）是通過間接轉(zhuǎn)換方式實