【文章內(nèi)容簡介】 繼承了 Maxplus 4 II 友好的圖形界面及簡便的使用方法。 Altera Quartus II 作為一種可編程邏輯的設(shè)計環(huán)境 , 由于其強(qiáng)大的設(shè)計能力和直觀易用的接口，越來越受到數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計者的歡迎。 數(shù)據(jù)采集，又稱數(shù)據(jù)獲取，是利用一種裝置，從系統(tǒng)外部采集數(shù)據(jù)并輸入到系統(tǒng)內(nèi)部的一個接口。數(shù)據(jù)采集技術(shù)廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域。比如攝像頭，麥克風(fēng)，都是數(shù)據(jù)采集工具。 被采集數(shù)據(jù)是已被轉(zhuǎn)換為電訊號的各種物理量，如溫度、水位、風(fēng)速、壓力等，可以是模擬量，也可以是數(shù)字量。采集一般是采樣方式，即隔一定時間（稱采樣周期）對同一點數(shù)據(jù)重復(fù)采集。采集的數(shù)據(jù)大多是瞬時值，也可是某段時間內(nèi)的一個特征值。準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)量測是數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)量測方法有接觸式和非接觸式，檢測元件多種多樣。不論哪種方法和元件，均以不影響被測對象狀態(tài)和測量環(huán)境為前提，以保證數(shù)據(jù)的正確性。數(shù)據(jù)采集含義很廣，包括對面狀連續(xù)物理量的采集。在計算機(jī)輔助制圖、測圖、設(shè)計中，對圖形或圖像數(shù)字化過程也可稱為數(shù)據(jù)采集，此時被采集 的是幾何量（或包括物理量，如灰度）數(shù)據(jù)。 在互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)快速發(fā)展的今天，數(shù)據(jù)采集已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)及分布式領(lǐng)域，數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)生了重要的變化。首先，分布式控制應(yīng)用場合中的智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在國內(nèi)外已經(jīng)取得了長足的發(fā)展。其次，總線兼容型數(shù)據(jù)采集插件的數(shù)量不斷增大，與個人計算機(jī)兼容的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)量也在增加。國內(nèi)外各種數(shù)據(jù)采集機(jī)先后問世，將數(shù)據(jù)采集帶入了一個全新的時代。 5 第二章 總體設(shè)計 硬件設(shè)計 線性電源模塊 根據(jù)系統(tǒng)要求，需提供 +12V、 12V、 +5V 的電源。因此我采用了濾波電容、防自激電容、 LED 燈及 固定式三端穩(wěn)壓器 LM790 LM7812 和 LM7912 等器件搭建成能產(chǎn)生 精度高、穩(wěn)定度好的直流輸出電壓 的線性電源電路。 系統(tǒng)的線性電源電路部分原理圖如圖 1所示： 圖 1 系統(tǒng)的線性電源模塊電路 當(dāng)電路接通后，如果 LED 燈亮起，則代表能產(chǎn)生出要求的電壓。為了實驗的攜帶方便，我另外再加上電源變壓器和整流電橋。 數(shù)據(jù)采集模塊 系統(tǒng)采用 ADC0809 進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。 ADC0809 是逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)化器，由 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器、 8路多路開關(guān)以及微處理機(jī)兼容組成的控制邏輯的 CMOS 組件。 ADC0809 每進(jìn)行一次比較，即決定數(shù)字碼中的以為碼的去留操作，需要 8個時鐘的脈沖，而它是 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器， 6 所以它完成一次轉(zhuǎn)換需要 8*8=64 個時鐘，這樣它的轉(zhuǎn)換時間為 t=64*（ 1/f）， f為時鐘頻率。系統(tǒng)用的時鐘為 500KHz，所以 ADC0809 的轉(zhuǎn)換時間為 128us[6]。因為采樣時需要滿足采樣定理，即采樣頻率需要大于等于輸入信號最高頻率的 2倍，所以 ADC0809 能采樣的最高頻率為 。 ADC0809 的主要特性： 8 位。 。 +5V 電源供電。 0~+5V，不需要零點和滿刻度校準(zhǔn)。系統(tǒng)中由可調(diào)電位器提供。 40~+85 攝氏度。 ，約 15mW。 它的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)如圖 2所示： 圖 2ADC0809 內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) ADC0809 引腳排列如圖 3 所示： 7 圖 3 ADC0809 引腳排列 ADC0809 實物圖如圖 4： 圖 4 ADC0809 實物圖 ADC0809 為 28 引腳雙列直插式封裝，各引腳含義如下： IN0－ IN7： 8位模擬量輸入引腳。 D0－ D7： 8 位數(shù)字輸出量引腳。 START： A/D 轉(zhuǎn)換啟動信號輸入端。 EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出引腳，開始轉(zhuǎn)換時為低電平，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時為高電平。 OE：輸出允許控制端，用以打開三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。 CLK：時鐘信號輸入端。 VCC： +5V 工作電壓。 VREF（＋）：參考電壓正端。 GND：地。 VREF（－）：參考電壓負(fù)端。 ALE：地址鎖存允許信號輸入端。 ABC：地址輸入線。 8 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊部分電路原理 圖如圖 5所示： 圖 5 系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模塊電路 當(dāng) ALE 高電平有效時，因為 ABC 接的都是低電平，所以選擇的是 IN0 通道。當(dāng) START 為上跳沿時，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時，開始 A/D 轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間， START 需保持低電平不變。而當(dāng) EOC 為高電平時，表明 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束。當(dāng)OE=1 時，輸出轉(zhuǎn)換得來的數(shù)據(jù)；否則，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻態(tài)。 數(shù)據(jù)輸出模塊 系統(tǒng)采用的數(shù)據(jù)輸出為 DAC0832。 DAC0832 是 8 分辨率的 D/A 轉(zhuǎn)換集成芯片 ， 由 8位輸入鎖存器、 8 位 DAC 寄存器、 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成。 它因為 價格低廉、接口簡單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點， 而 得到 了 廣泛的應(yīng)用 [7]。 DAC0832 的主要參數(shù)有： 8 位。 1us。 177。 1LSB。 10~+10V。 +5~+15V。 TTL 兼容。 它的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)如圖 6所示： 9 圖 6 DAC0832 內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) DAC0832 引腳排列如圖 7 所示： 圖 7 DAC0832 引腳排列 DAC0832實物圖如圖 8： 10 圖 8 DAC0832 實物圖 各引腳含義如下： CS：片選信號輸入線（選通數(shù)據(jù)鎖存器），低電平有效 。 WR1：數(shù)據(jù)鎖存器寫選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于 500ns）有效。 AGND：模擬信號地 。 D0～ D7： 8 位數(shù)據(jù)輸入線 。 VREF：基準(zhǔn)電壓輸入線，范圍為 10V～ +10V。 Rfb：反饋信號輸入線， 可通過 改變 Rfb 端外接電阻值 來 調(diào)整轉(zhuǎn)換滿量程精度 。 DGND：數(shù)字信號地 。 IOUT1：電流輸出端 1，其值隨 DAC 寄存器的內(nèi)容線性變化 。 IOUT2：電流輸出端 2，其值與 IOUT1 值之和為一常數(shù) 。 XFER：數(shù)據(jù)傳輸控制信號輸入線，低電平有效 。 WR2： DAC 寄存器選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于 500ns）有效 。 ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號輸入線，高電平有效 。 VCC：電源輸入端，范圍為 +5V～ +15V。本實驗用的是 +5V。 11 DAC0832 的輸出放大和濾波電路采用 TL082 芯片搭建。 TL082 是一通用 JFET 雙運(yùn)算放大器。它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳排列如圖 9 所示： 圖 9 TL082 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳排列 TL082 為 8 引腳雙列直插式封裝，各引腳含義如下： （ 1） Output 1—— 輸出 1； （ 2） Inverting input 1—— 反向輸入 1； （ 3） Noninverting input 1—— 正向輸入 1； （ 4） Vcc—— 電源 12V； （ 5） Noninverting input 2—— 正向輸入 2； （ 6） Inverting input 2—— 反向輸入 2； （ 7） Output 2—— 輸出 2； （ 8） Vcc+—— 電源 +12V。 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸出電路部分原理圖如圖 10所示： 圖 10 系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸出模塊電路 按鍵控制模塊 系統(tǒng)采用兩個按鍵開關(guān)設(shè)計正 /負(fù)電平輸入信號電路，作按鍵控制模塊。一 12 個按鍵控制 CLR，另一個按鍵控制 WREN。兩個按鍵開關(guān)電路如圖 11所示： 圖 11 系統(tǒng)按鍵控制模塊電路 軟件設(shè)計 ADCINT 設(shè)計 ADCINT 是控制 0809 的采樣狀態(tài)機(jī)。 由 ADC0809 驅(qū)動程序生成的原理圖如圖 12 所示：