【導讀】行存儲、處理、顯示、或打印的過程，相應的系統(tǒng)就稱為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。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，應有盡可。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。換成ASCII碼，以便顯示數(shù)字信號。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。作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器。的真值表，還包括總設計的硬件連接圖及軟件設計流程圖等。由于輸出的電信號太微弱，所以在送入采樣保持電路前要經(jīng)過一。中斷控制器進行中斷請求，經(jīng)過8255并行口與8086CPU對中斷請求的響應進行中斷處理，換精度依賴于積分時間，因此轉(zhuǎn)換速率極低。逐次比較型已逐步成為主流。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。視頻AD轉(zhuǎn)換器等速度特別高的領域。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。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。

　　

【正文】 控制字的格式如 圖 11 所示 課件之家精心整理 資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 圖 11 8255 方式選擇控制字 PC 口控制字 PC 口的各信號線常作為控制線來使用，因此，經(jīng)常需要單獨對每根信號線置 1 或置0。這種操作用向 PC 口控 制字寄存器送出 PC 口控制字來實現(xiàn)。 PC 口控制字格式如 圖 12 所示。 圖 12 PC 口控制字 （五） LED 顯示 5 . 電源干擾采用 IBMPC/XT 機內(nèi)電源，種類有正負 5V,正負 12V，由于直流電源供電電壓隨著交流電壓。負載電流，環(huán)境溫度，元器件老化等因素變化而變化，產(chǎn)生干擾，因此，在本系統(tǒng)的擴展擦卡接口電源入口處設置了低頻和高頻濾波電路。以消除電源的干擾。 5． 采樣保持電容的選擇 S/H LF398 的采樣保持電容 Ch 對系統(tǒng)穩(wěn)定性 影響較大，要選用高質(zhì)量的電容以減少損耗，提高測試精度。 5． 地線干擾當一根導線的兩端在不同的接點接地時，由于導線內(nèi)阻導致這兩點電位差并不為 0。若將此電位差看作信號源，便會影響輸入和輸出，為了克服影響，本系統(tǒng)采樣一下 2 條措施：（ 1）數(shù)字地和模擬地分開接，最后在一點接地，以免互相串擾。（ 2）地線盡量短而粗，印制板上地線設計接成閉合環(huán)路，并設計出網(wǎng)格狀，以減小接地電位差。 三、硬件電路連接 根據(jù)以上各功能部件的選擇，按照各自的硬件連接要求及相互之間在本次設計中的關系，做出本次設計的硬件連接圖如圖 13。 課件之家精心整理 資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 圖 13 數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)原理電路圖 四、軟件編程 MOV BL 04H MVLBL MOV BX , AX MOV AX , SIV SIV 為中斷服務程序首地址 NOP MOV 【 BX】 , AX PUSH CS POP AX INC BX INC BX MOV 【 BX】 , AX 課件之家精心整理 資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 MOV SI , 2020H 數(shù)據(jù)緩沖區(qū)首地址 MOV CX , 200。 AUC 轉(zhuǎn)換點數(shù)， CX 為次數(shù)計數(shù)器 MOV OX OF802H. F802H 為首地址寄存器地址 MOV BX , 0103 ADC 轉(zhuǎn)換通道存放地址 MOV AL , [BX] OUT DX , AL MOV DX , OFFEFH FFEFH 為定時器 8253 控制寄存器地址、 MOV AL 054H 選定一號通道， 16 位二進制計數(shù)碼 工作方式 2 只讀寫低字節(jié) MOV DX OFFEBH FFFEBH 為 8253 計數(shù)到首地址 MOV BX 0102H。 0102H 為計數(shù)性存放地址 MOV AL , [BX]。 00T DX ALSTI 允許中斷 AL:HLT。 程序 MPAN OP SIV MOV DX OF800H 中端服務程序： INAX , DX 。 從 ADC 轉(zhuǎn)換器讀出程序 MOV [SI] AXINCSI 數(shù)據(jù)緩沖區(qū)地址操作 INC SIDECCX 采樣次數(shù)計數(shù)器減一 JC XZ MIRET 中斷返回 M 五、誤差分析 由于 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的中的元器件很多，從數(shù)據(jù)采集，信號 處 理，模數(shù)轉(zhuǎn)換，直至信號課件之家精心整理 資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 輸出，經(jīng)過許多環(huán)節(jié)，其中既有模擬電路，又有數(shù)字電路，各種誤差源很復雜 ，歸納起來 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的誤差主要包括模擬電路誤差、采樣誤差和轉(zhuǎn)換誤差。 （一） 模擬電路誤差 模擬開關導通電阻 Ron 的誤差 多路模擬開關泄漏電流 Is 引起的誤差 采樣保持器衰減率引起的誤差 放大器的誤差 （二） 采樣誤差 采樣頻率引起的誤差 系統(tǒng)的通過速率與采樣誤差 （三） A/D 轉(zhuǎn)換器的誤差 A/D 轉(zhuǎn)換器是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的重要部件，它的性能指標對整個系統(tǒng)起著至關重要的作用，也是系統(tǒng)中的重要誤差源。選擇 A/D 轉(zhuǎn)換器時，必須從精度和速度兩方面考慮 ，選用 A/D 轉(zhuǎn)換器要考慮它的位數(shù)、速度及輸出接口。 A/D 轉(zhuǎn)換器的靜態(tài)誤差 1） 量化誤差 2） 失調(diào)誤差 3） 增益誤差 4) 非線性誤差 A/D 轉(zhuǎn)換器的速度對誤差的影響 A/D 轉(zhuǎn)換器速度用轉(zhuǎn)換時間來表示。在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通過速率（吞吐時間）中， A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間占有相當大的比重。選用 A/D 轉(zhuǎn)換器時必須考慮到轉(zhuǎn)換時間滿足系統(tǒng)通過率的要求，否則會產(chǎn)生較大的采樣誤差。 A/D 轉(zhuǎn)換器接轉(zhuǎn)換速度可分為高速、快速和低速三類。高速 A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間小于 1us ，快速的轉(zhuǎn)換時間為 1－ 100us ，低速的在 100us 以上 （四） D/A 轉(zhuǎn)換器的誤差 同 A/D 轉(zhuǎn)換器一樣 D/A 轉(zhuǎn)換器 誤差控制要從精度和轉(zhuǎn)換速率兩方面考慮。 轉(zhuǎn)換精度： DAC 的轉(zhuǎn)換精度與 D／ A 轉(zhuǎn)換芯片的結(jié)構、外部電路器件配置和電源誤差 有關。當這些因素造成較大的 D／ A 轉(zhuǎn)換誤差，并超過一定程度時， D／ A 轉(zhuǎn)換就會產(chǎn)生課件之家精心整理 資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 錯誤。如果不考慮 D／ A 轉(zhuǎn)換的誤差， DAC 轉(zhuǎn)換精度就是分辨率的大小，因此，要獲得高精度的 D／ A 轉(zhuǎn)換結(jié)果，首先要選擇有足夠高分辨率的 DAC。 D／ A 轉(zhuǎn)換精度分為絕對和相對轉(zhuǎn)換精度，一般是用誤差大小表示。 DAC 的轉(zhuǎn)換誤差包括零點誤差、漂移誤差、增益誤差、噪聲和線性誤差、微分線性誤差等綜合誤差。 絕對轉(zhuǎn)換精度是指滿 劍度數(shù)字量輸入 BJ，模擬量輸出接近理論值的程度。它和標準電源的精度、權電阻的精度有關。相對轉(zhuǎn)換精度指在滿刻度已經(jīng)校準的前提下，整個刻度范圍內(nèi)，對應任一模擬量的輸出與它的理論值之差。它反映了 DAC 的線性度。通常，相對轉(zhuǎn)換精度比絕對轉(zhuǎn)換精度更有實用性。相對轉(zhuǎn)換精度一般用絕對轉(zhuǎn)換精度相對于滿量程輸出的百分數(shù)來表示，有時也用最低位 (LSB)的幾分之幾來表示。 非線性誤差： D／ A 轉(zhuǎn)換器的非線性誤差定義為實際轉(zhuǎn)換特性曲線與理想特性曲線之間的最大偏差，并以該偏差相對于滿量程的百分數(shù)度量。轉(zhuǎn)換器電路設計一殷要求非線性 誤差不大于 177。 1／ 2LSD。 轉(zhuǎn)換速率 /建立時間： 轉(zhuǎn)換速率實際是由建立時問來反映的。建立時間是指數(shù)字量為滿刻度值 (各位全為 1)時， DAC 的模擬輸出電壓達到某個規(guī)定值 (比如， 90％滿量程或 177。 1／ 2LsB 滿量程 )時所需要的時間。建立時間是 D／ A 轉(zhuǎn)換速率快慢的一個重要參數(shù)。很顯然，建立時間越大，轉(zhuǎn)換速率越低。不同型號 DAC 的建立時間一般從幾個毫微秒到幾個微秒不等。若輸出形式是電流， DAC 的建立時間是很短的；若輸出形式是電壓， DAC 的建立時間主要是輸出運算放大器所需要的響應時間。 （五） 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)誤差的計算 在分析了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得誤差來源后，要計算誤差，誤差的計算公式有以下兩個：按均方根形式綜合誤差的表達式為 2222 AD CSHAM PM U X ????? ???? 按絕對值和方式綜合誤差的表達式為： A D CSHA M PM U X ????? ???? 式中： MUX? —— 多路模擬開關的誤差； AMP? —— 放大器的誤差； 課件之家精心整理 資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 SH? —— 采樣保持器的誤差； ADC? —— A ／ D 轉(zhuǎn)換器的誤差 六、設計體會總結(jié) 《 微機原理與 接口技術》 作為電子信息類本科生教學的主要基礎課之一 ,課程緊密結(jié)合電子信息類的專業(yè)特點 ,圍繞微型計算機原理和應用主題 ,以 Intel80x86CPU為主線 ,系統(tǒng)介紹微型計算機的基本知識 ,基本組成 ,體系結(jié)構和工作模式 ,從而使學生能較清楚地了解微機的結(jié)構與工作流程 ,建立起系統(tǒng)的概念。 這次微機原理課程設計歷時 一 個星期，在整整 一 星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知 識。以前我接觸的那些程序都是很短、很基礎的，但是在課程設計中碰到的那些需要很多代碼才能完成的任務，畫程序方框圖是很有必要的。因為通過程序方框圖，在做設計的過程中，我們每一步要做什么，每一步要完成什么任務都有一個很清楚的思路，而且在程序測試的過程中也有利于查錯。 其次，以前對于編程工具的使用還處于一知半解的狀態(tài)上，但是經(jīng)過一段上機的實踐，對于怎么去排錯、查錯，怎么去看每一步的運行結(jié)果，怎么去了解每個寄存器的內(nèi)容以確保程序的正確性上都有了很大程度的提高。 這次課程設計終于順利完成了，在設計中遇到了很多編程問題， 最后 在同學們的幫助下并且查閱了很多相關的資料才得以解決。 通過本次課程設計，我進一步溫習和鞏固了課本的理論知識，增強了理論聯(lián)系實際的能力。同時也增強了我通過檢索資料來獲取相關專業(yè)信息以及利用檢索到的信息來解決面臨問題的能力。本次設計使我深刻認識到自己軟件編程方面的知識薄弱，同時也使我體會到軟件編程在實際硬件電路連接中的重要作用，軟件編程的使用是硬件開銷大大減少，同時也使設計更加的簡潔易于控制。在今后的學習我要加強軟件編程方面知識的積累和運用。 七、主要參考資料