【導(dǎo)讀】師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過的材料。均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文。不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位。印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。高速數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)技術(shù)在通信、航天、氣象等領(lǐng)域中有廣泛的應(yīng)用。領(lǐng)域的不斷發(fā)展，對(duì)數(shù)據(jù)采集的速率及容量要求越來越高。高速數(shù)據(jù)采集主要包。的控制下得到性能優(yōu)良的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，是本次設(shè)計(jì)的目標(biāo)。本文介紹了本項(xiàng)研究目標(biāo)與總體現(xiàn)狀，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的實(shí)用價(jià)值。最后總結(jié)了本次的設(shè)計(jì)工作，指出進(jìn)一步研究的方向。

　　

【正文】 號(hào)輸出端，現(xiàn)只有根據(jù)數(shù)據(jù)的寫入速率及芯片本身容量大小判斷將滿的時(shí) 間，如 16MHz 的時(shí)鐘頻率下，寫滿 384k 8bits的 FIFO 所需時(shí)間為：（ 384 1024） /（ 16 106） = = 。于是，只能在開始采集后延遲 再關(guān)閉 /WE 端即可，如下圖 61： 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 36 頁 共 52 頁 圖 61 AL422B 程序流程圖 串口程序設(shè)計(jì) 使用 UART 串行口工作在方式 1，由單片機(jī)向 PC 發(fā)送數(shù)據(jù)，選用波特率 9600，定時(shí)器 T1 工作在方式 2，如下圖 62。串口編程時(shí)的注意事項(xiàng)：（ 1）若串行口接收數(shù)據(jù)， REN 必須賦值為 1；（ 2） TI 和 RI標(biāo)志，須由軟 件清 0。 圖 62 串口程序流程圖 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 37 頁 共 52 頁 7 實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果 硬件系統(tǒng)連接 根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的電路圖，連接好的硬件系統(tǒng)如下圖 71 所示的照片： 圖 71 硬件系統(tǒng)照片 圖中主要有五個(gè)部分，一個(gè)單片機(jī)開發(fā)板，兩個(gè)電路板，一個(gè)有源晶振（如圖 72），一個(gè)穩(wěn)壓源（如圖 75）。單片機(jī)開發(fā)板上的芯片是 STC89C52，兩個(gè)電路板上一個(gè)是 TLC5510 和 AL422B 兩塊芯片（如下圖 73），一個(gè)是它們的外圍電路元器件接線（如下圖 74）。 圖 71中為一個(gè)有源晶振，標(biāo)準(zhǔn)晶振頻率為 16MHz。圖 73 中， 左邊的芯片為 TLC5510，它是 24 引腳的 SOP 封裝；右邊的芯片為 AL422B，它是 28 引腳的SOP 封裝。為了便于試驗(yàn)，現(xiàn)分別使用一個(gè) 28 腳的 SOP 轉(zhuǎn) DIP 插座，使它們排列在一塊電路板上，并使用杜邦線連接電路。圖 74中，集成了磁珠、電容等各中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 38 頁 共 52 頁 種元器件，以完成芯片的外圍電路連接。圖 75 中是實(shí)驗(yàn)所用的電壓源，都采用了實(shí)驗(yàn)室的穩(wěn)壓源，工作在 5V 電壓下。 圖 72 有源晶振 圖 73 雙芯片電路板 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 39 頁 共 52 頁 圖 74 元器件電路板 圖 75 穩(wěn)壓源 實(shí)驗(yàn)調(diào)試過程 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 40 頁 共 52 頁 要使幾個(gè)模塊連接而成的系統(tǒng) 正常工作，就需要對(duì)各個(gè)模塊先分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與調(diào)試。整個(gè)調(diào)試過程十分復(fù)雜，現(xiàn)簡(jiǎn)要介紹下實(shí)驗(yàn)及調(diào)試的方法。 TLC5510 模塊實(shí)驗(yàn) 對(duì)這一模塊的調(diào)試，即檢查 TLC5510 芯片的接線是否正確，工作是否正常，運(yùn)作是否按程序進(jìn)行，程序效果是否與預(yù)想的一致。 此模塊實(shí)驗(yàn)的硬件電路如下圖 76 所示，實(shí)驗(yàn)方法，即把 TLC5510 的數(shù)據(jù)輸出端 D1— D8 接到單片機(jī) P0 端，通過 PC 經(jīng)串口讀取 P0 口數(shù)據(jù)，看 TLC5510 的數(shù)據(jù)輸出是否正常。模擬信號(hào)的輸入可以先使用直流電壓源接入。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖77 所示： 圖 76 TLC5510 實(shí)驗(yàn) 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 41 頁 共 52 頁 圖 77 TLC5510 實(shí)驗(yàn)顯示結(jié)果 AL422B 模塊實(shí)驗(yàn) 對(duì)這一塊模塊的實(shí)驗(yàn)，即檢查 AL422B 芯片的接線是否正確，工作是否正常，運(yùn)作是否按程序進(jìn)行，程序效果是否與預(yù)想的一致。 實(shí)此模塊實(shí)驗(yàn)硬件電路如下圖 78 所示，實(shí)驗(yàn)方法，即把 AL422B 的數(shù)據(jù)輸出端 DO0— DO7 接到單片機(jī) P0端，數(shù)據(jù)輸入端 DI0— DI7 接到單片機(jī) P3 口，輸入特定的 8 位電平（如 03H），再通過 PC經(jīng)串口讀取 P0口數(shù)據(jù)，看 AL422B 的數(shù)據(jù)輸出是否與輸入一致。模擬信號(hào)的輸入可以先使用直流電壓源接 入。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖 79所示： 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 42 頁 共 52 頁 圖 78 AL422B 實(shí)驗(yàn) 圖 79 AL422B 實(shí)驗(yàn)顯示結(jié)果 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 43 頁 共 52 頁 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果 經(jīng)過一系列復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)與調(diào)試，能初步得到一樣數(shù)據(jù)采集的成果，但由于本人水平有限，整個(gè)系統(tǒng)存在很多的缺點(diǎn)與難以實(shí)現(xiàn)的功能，需要在以后繼續(xù)進(jìn)行調(diào)整與改進(jìn)，在此需向?qū)Ρ救思囊院裢睦蠋焸冎乱郧敢狻Ｕ麄€(gè)實(shí)驗(yàn)過程所用到的實(shí)物（或?qū)嶒?yàn)環(huán)境）如下圖 710 所示，某次實(shí)驗(yàn)?zāi)艿玫降臄?shù)據(jù)被存入的 .TXT文件如下圖 711 所示。 圖 710 實(shí)驗(yàn)環(huán)境 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 44 頁 共 52 頁 圖 711 保存數(shù)據(jù)的文件 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 45 頁 共 52 頁 8 結(jié) 論 隨著科技的發(fā)展和應(yīng)用的推廣，開發(fā)滿足實(shí)時(shí)性要求的高速數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)越來越成為一個(gè)趨勢(shì)。本系統(tǒng)利用單片機(jī)、高速 AD 轉(zhuǎn)換器、 FIFO 和 UART 串口設(shè)計(jì)了一套滿足要求的高速數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，它可以為一些需要數(shù)據(jù)采集處理的場(chǎng)合提供一定的硬件支持。 總結(jié)全文，完成的主要工作如下： （ 1）針對(duì)高速數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的功能要求及各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，提出了系統(tǒng)的組成框架，詳細(xì)分析制定各部分的實(shí)現(xiàn)方案； （ 2）以高速 ADC 芯片 TLC5510 為核心，完成了包含電源模塊、驅(qū)動(dòng)模塊單片機(jī)控制模塊的高速數(shù)據(jù)采集部分的硬件電路的設(shè)計(jì)與制 作。由于本系統(tǒng)屬于數(shù)字模擬混合高速電路，為了降低電磁干擾，對(duì)去耦電容，地線的分離和數(shù)字電路與模擬電路的分割布局都做了細(xì)致的考慮； （ 3）對(duì) AL422B 芯片進(jìn)行詳細(xì)的分析，研究了該芯片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，完成了以該 FIFO 為核心的包含電源模塊、復(fù)位模塊、時(shí)鐘模塊、串口模塊的數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)、處理系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)與制作； （ 4）在硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，提出了在本系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)時(shí)序和邏輯控制的單片機(jī)部分的 C語言程序設(shè)計(jì)。 （ 5）由于時(shí)間、水平和條件的限制，本系統(tǒng)還需要后續(xù)的測(cè)驗(yàn)與調(diào)試，在很多方面也還需要進(jìn)一步的改進(jìn)。 展望現(xiàn)在的高 速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，隨著現(xiàn)實(shí)對(duì)高速數(shù)據(jù)采集的要求越來越高，隨著數(shù)據(jù)處理器的快速發(fā)展，如更快、更強(qiáng)的 DSP 的出現(xiàn)與應(yīng)用，隨著更新型、更穩(wěn)定的高速大容量非易失性存儲(chǔ)器的投入使用，未來的系統(tǒng)將向著速度更快、數(shù)據(jù)更精確、采集容量更大的方向發(fā)展快速發(fā)展。 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 46 頁 共 52 頁 附錄 1 系統(tǒng) C 語言程序 include typedef unsigned char uint8。 typedef unsigned int uint16。 typedef unsigned long uint32。 uint8 byte。 sbit RST=P1^0。 sbit WE=P1^1。 sbit RE=P1^2。 sbit RCK=P1^3。//FIFO 讀時(shí)鐘接口 /*******非精確延遲 ********/ void delay(uint16 n) { while(n)。 } /********FIFO 初始化復(fù)位 ********/ 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 47 頁 共 52 頁 void reset(void) { RST=1。 RST=0。 delay(200)。 RST=1。 } /*********FIFO 寫入 *********/ void write(void) { WE=0。 delay(2512)。 WE=1。 } /*********FIFO 讀出 *********/ void read(void) { RCK=0。 RE=0。 RCK=1。 byte=P0。 RE=1。 } 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 48 頁 共 52 頁 /*******串口初始化 *******/ void UARTinit(void) { SCON=0x50。 TMOD=0x20。 TH1=0xFD。 TL1=0xFD。 TR1=1。 ES=1。 EA=1。 } /*******串口發(fā)送數(shù)據(jù) *******/ void UARTsend(uint8 dat) { SBUF=dat。 while(!TI)。 TI=0。 } /*******主函數(shù) *******/ void main() { reset()。 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 49 頁 共 52 頁 write()。 UARTinit()。 while(1) { read()。 UARTsend(byte)。 delay(888)。//可修改時(shí)間，也可以直接去掉 } } 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 50 頁 共 52 頁 參考文獻(xiàn) [1] 高禮忠 ﹒ FIFO 在高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中應(yīng)用 ﹒ 電子測(cè)量技術(shù)， 20xx， 1：51~52 [2] 侯利軍，王殊，汪安民 ﹒ IDT72V2113 在高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用 ﹒ 電子與封裝， 20xx， 4（ 6）： 53~56 [3] 唐穎，阮文海 ﹒ 高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)控制電路的設(shè)計(jì) ﹒ 現(xiàn)代電子技術(shù)， 20xx，19： 21~23 [4] 周鵬， 傅元，王亮 ﹒ 基于 FIFO 的高速血流數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) ﹒ 測(cè)試技術(shù)學(xué)報(bào)， 20xx， 24（ 4）： 357~361 [5] 徐順剛 ﹒ 基于單片機(jī)的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ﹒ 重慶師范學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 20xx， 20（ 3）： 16~18 [6] 黃再銀 ﹒ 視頻幀存儲(chǔ)器 AL422B 及其應(yīng)用 ﹒ 中國(guó)有線電視， 20xx， 06： 59~60 [7] 楊維劍 ﹒ 在 MCS51 系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中利用 FIFO 芯片 AL422B 實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖像的靜態(tài)存儲(chǔ) ﹒ 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20xx， 7： 59~61 [17] TLC5510， TLC5510A， 8BIT HIGHSPEED ANALOGTODIGITAL CONVERTERS [18] AL422 Data Sheets (Revision ) 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 52 頁 共 52 頁 致謝 本文是在導(dǎo)師王利的悉心指導(dǎo)下完成的，從選題到論文完成的每一個(gè)環(huán)節(jié)，王老師都嚴(yán)格要求，耐心、細(xì)致地進(jìn)行指導(dǎo)，給予了我極大的支持和幫助，同時(shí)王老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)那髮W(xué)態(tài)度也給我留下了深刻的印象，在此謹(jǐn)向王老師表示深深的敬意和衷心的感謝！同時(shí)，機(jī)電工程學(xué)院的很多老師和同學(xué)都在具體問題上給出了有益的 建議和意見，在此一并表示感謝。 最后，對(duì)在百忙中抽出時(shí)間和精力來審閱本文的各位專家、教授和學(xué)者表示衷心的感謝 !