【正文】 VVq 本系統(tǒng)基準電壓 VVREF )( ?? ， VVREF 0)( ?? 此時 q=（ ） /82 =20Mv， 轉(zhuǎn)換結(jié)果 D= )(/)( mVqmVVIN A/D 轉(zhuǎn)換器與單片機的硬件接口一般有兩種方法，一種方法是通過并行 I/O 接口與8051A 單片機連接（例如 8155 或 8255）需要占用兩個并行口（其中一個端口接 A/D 轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)線，另一個端口用來產(chǎn)生 A/D 轉(zhuǎn)換器工作控制信號）；第二種接口方法是利用ADC0809 轉(zhuǎn)換器三態(tài)輸出鎖存功能，可以直接與 8051 的總線連接，在系統(tǒng)中把 ADC0809轉(zhuǎn)換器當作外部 RAM 單元對待。 A、 B、 C： 3位地址線即模擬量通道選擇線。同時 START 的上升沿將轉(zhuǎn)換器內(nèi)部清零，下降沿起動 A/D 轉(zhuǎn)換，即在時鐘的作用下，逐位逼近過程開始，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號 EOC 即變?yōu)榈碗娖健? 8位 A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率約為 ，轉(zhuǎn)換精度在 ％以下 , 這對一些精度要求比較高的控制系統(tǒng)而言是不夠的，因此要采用更多位的 A/D轉(zhuǎn)換器，如 10 位、 12位、14位等 A/D 轉(zhuǎn)換器。 A/D 轉(zhuǎn)換器的任務是完成采樣信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換， ADC0809 是逐次逼近式，轉(zhuǎn)換時間為100μ s的 8位轉(zhuǎn)換器，它的線性誤差為177。 在本系統(tǒng)中根據(jù)采樣時間、電壓下降率等 HC 取為 F，這樣信號達到 %精度的獲取時間為 25μ s，保持期間的輸出電壓下降率為每秒 3mV。減小 HC 可提高采樣頻率，但會降低精度。采樣控制電平為“ 1”，保持控制電平為“ 0”， OFFSET 用于零位調(diào)整。保持器把 kTt? 時刻的采樣值保持到 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束。 大慶師范學院本科畢業(yè)論文（設計） 16 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 3 1 M a y 20 0 6 S he e t o f F i l e : C : \ D o c u m e n t s a n d S e t t i n gs \ u s e r \桌面 \ M y D e s i g n .d dbD r a w n B y:I N 026m s b 2 1212 220I N 1272 3192 418I N 2282 582 615I N 312 714l s b 2 817I N 42E O C7I N 53A D D A25I N 64A D D B24A D D C23I N 75A L E22r e f ( )16E N A B L E9S T A R T6r e f ( + )12C L O C K10U 0 0A D C 08 0 9O S A D J2IN3L O G I C R E F7L O G I C 8OUT5H O L D C A P6U2L F 3 9 8 A N ( 8 )O S A D J2IN3L O G I C R E F7L O G I C 8OUT5H O L D C A P6U3L F 3 9 8 A N ( 8 )O S A D J2IN3L O G I C R E F7L O G I C 8OUT5H O L D C A P6U4L F 3 9 8 A N ( 8 )O S A D J2IN3L O G I C R E F7L O G I C 8OUT5H O L D C A P6U5L F 3 9 8 A N ( 8 )O S A D J2IN3L O G I C R E F7L O G I C 8OUT5H O L D C A P6U1L F 3 9 8 A N ( 8 )O S A D J2IN3L O G I C R E F7L O G I C 8OUT5H O L D C A P6U0L F 3 9 8 A N ( 8 )O S A D J2IN3L O G I C R E F7L O G I C 8OUT5H O L D C A P6U6L F 3 9 8 A N ( 8 )O S A D J2IN3L O G I C R E F7L O G I C 8OUT5H O L D C A P6U7L F 3 9 8 A N ( 8 )通道 0通道 1通道 2通道 3通道 4通道 5通道 6通道 7P 1. 0C2C A PC3C A PC1C A PC0C A PC4C A PC5C A PC6C A PC7C A POC1C111D31Q22D42Q53D73Q64D84Q95D135Q126D146Q157D177Q168D188Q19U 0 17 4L S 3 73P 0. 0P 0. 1P 0. 2P 0. 3P 0. 4P 0. 5P 0. 6P 0. 7A L E / PP 1. 10V5 .1 2 VI N 0I N 1I N 2I N 3I N 4I N 5I N 6I N 7I N 0I N 1I N 2I N 3I N 4I N 5I N 6I N 7O U T 0O U T 1O U T 2O U T 3O U T 4O U T 5O U T 6O U T 7O U T 0O U T 1O U T 2O U T 3O U T 4O U T 5O U T 6O U T 7P 1. 2 圖 34數(shù)據(jù)采集模塊硬件圖 數(shù)據(jù)采集模塊是將從調(diào)理電路送過來的信號進行量化，把模擬量變成數(shù)字量的模塊， A/D 轉(zhuǎn)換過程（即采樣信號的量化過程）需要時間，如果輸入信號變化較大，就會引起轉(zhuǎn)換誤差。 ADC 接著進行離散信號的量化。 這樣，數(shù)據(jù)采集時在模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC 前采用采樣保持放大器 SHA，就解決了 ADC 轉(zhuǎn)換時間較長與分辨率要求較短的孔徑時間的矛盾，其實質(zhì)是把模擬信號的離散化與量化分兩步進行。顯然，如在孔徑時間 Ta內(nèi)，輸入模擬信號仍在孔徑時間 Ta 內(nèi)，輸入模擬信號仍在變化時進行量化，會引入一定的誤差 ，稱其為“孔徑誤差”，仍考慮對輸入的正弦信號采樣，那么對 M 位 ADC，并采用SHA的數(shù)據(jù)采集器。 )(2 11m a x HzTf C O N VM ??? 其中 M為模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC 的分辨率 。 現(xiàn)在考慮對正弦波信號 ftVV FS ?2sin? 采樣，在轉(zhuǎn)換時間 TCONV 內(nèi)，信號電壓的最大改變發(fā)生在正弦信號過零時，所以 fvFSdtdV t ?20 ?? 而在轉(zhuǎn)換時間 TCONV 內(nèi)最大可能的 0???? tC ON V dtdVTV 大慶師范學院本科畢業(yè)論文（設計） 15 由此可以得出：CONVFS fTV V ?2?? 其中 f為輸入的正弦信號頻率。如在轉(zhuǎn)換時間 TCONV 內(nèi)，輸入模擬信號仍在變化。 數(shù)據(jù)采集模塊電路設計 如果在數(shù)據(jù)采集器中，直接使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器對模擬信號進行轉(zhuǎn)換，則應該考慮到任何一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器都需要有一小段時間來完成量化及編碼操作。 18V。 LM198 的工作電源為177。 ％的增益精度 在 Ck= 下， 的保持階躍 18V 電源下 工作在177。 JFET 比以前設計中所用的 MOS 器件具有更低的噪聲，而且沒有高溫時的不穩(wěn)定性。寬范圍帶寬使 LF198 可放于 1MHZ 運算放大器反饋回路內(nèi)，而不引起穩(wěn)定性問題。作為一個單獨的增益跟隨器工作，其直流增益精度典型值為 大慶師范學院本科畢業(yè)論文（設計） 14 %，采集時間低至 6μ S 在 ％精度時，一個雙極性輸入級用于實現(xiàn)低偏差電壓和寬范圍帶寬。沒有調(diào)整時， ADC 0809 的這個電壓在士 1/2LSB 范圍內(nèi)，在大多數(shù)情況下，在引腳 15 上加上 1kΩ 的電位器可實現(xiàn)這個調(diào)整。在引腳 5 和地之間接一 475Ω 電阻是實現(xiàn)零點調(diào)整的最好近似。 GND：電源地 零點調(diào)整：這是當輸入電壓是 1 / 2LSB （滿量程 時為 20mV ) ，輸出從11111111 變?yōu)? 11111110 。取決于被轉(zhuǎn)換的模擬電壓范圍，通常 VR+ = ?5V DC， VR = 0V DC。當脈沖頻率為 640kHz 時， A/D 轉(zhuǎn)換時間為 100?s。由于有三態(tài)輸出鎖存，可與主機數(shù)據(jù)總線直接相連。 D0～ D7： 8 位數(shù)字量輸出。 OE：輸出允許信號，輸入高電平有效。上升沿時將轉(zhuǎn)換器內(nèi)部清零，下降沿時啟動 A/D轉(zhuǎn)換。上升沿時鎖存 3 位通道選擇信號。允許 8路模擬量分時輸入，共用一個 A/D轉(zhuǎn)換器。這些特點使該器件非常適合于從過程和機器控制到消耗裝置及自動化的應用。鎖存及譯碼的多路地址輸人和鎖存的 TTL三態(tài)輸出使該器件易于和微處理器接口 。該轉(zhuǎn)換器的主要特點是：具有一高阻抗斬波穩(wěn)定比較器，帶有模擬開關(guān)樹的 256R 分壓器、以及一逐位逼近寄存器， 8個通道的模擬開關(guān)可以直接訪問 8 個單端信號中的任何一個。正常工作時 Vss 引腳接地。正常工作時 Vcc 引腳接 +5V 電源電壓。對于 EPROM 型單片機，在對片內(nèi) EPROM 編程時，Vpp引腳輸入 21V 的編程電源電壓。當 EA =“ 1”時選擇訪問單片機內(nèi)部的程序存儲器；當 EA =“ 0”時選擇訪問外部的程序存儲器。 EA ：內(nèi)、外程序存儲器選擇信號。 RD 、 WR 是用于讀 /寫數(shù)據(jù)存儲器的，而 PSEN 是用于讀程序代碼的，他在應用系統(tǒng)中接程序存儲器的讀控制端。 PSEN ：外部程序存儲器讀寫信號，輸出，低電平有效。 PROG：片內(nèi)程序存儲器編程脈沖，輸入。在每一個機器周期（ MOVX 指令除外）出現(xiàn)兩個 ALE 正脈沖，當 ALE為高電平時，地址鎖存的輸出隨輸入變化（這時 P0口輸出的是低 8 位地址信息）；當 ALE有高電平變成低電平時，鎖存器將地址鎖定，即輸出不再隨輸入變化（ P0口可傳送數(shù)據(jù)信息）。 ALE：地址鎖存信號，輸出。兩引腳連接于單片機內(nèi)部的一個高增益反向放大器，用于與外部振蕩源一起構(gòu)成振蕩電路。當 Vcc恢復時，備 用電源仍然保持一定時間，以便完成復位操作，然后重新開始工作。在振蕩信號正常運行情況下，只要 RST 引腳保持兩個機器周期以上時間的高電平，系統(tǒng)復位。 ～ ： P3 口是帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，它是雙功能 I/O 端口。 ～ ： P2 口是帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 ～ ： P1 口是帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，它是通用 I/O 端口。 管腳功能： ～ ： P0 口是一個漏極開路型準雙向 I/O 口。因此，這個系列成為主流單片機。功能強大的芯片可以代替若干普通芯片，隨著生產(chǎn)工藝的提高，新型芯片的價格不斷下降，體積不斷縮小，具有很高的性價比，是硬件設計的首選。 主要芯片介紹 在系統(tǒng)設計中，硬件系統(tǒng)設計和軟件系統(tǒng)設計兩者相互滲透，不可分離。 大慶師范學院本科畢業(yè)論文（設計） 9 第 3 章 數(shù)據(jù)采 集系統(tǒng)硬件設計 在整個系統(tǒng)中硬件是基礎，也是系統(tǒng)設計的基礎，硬件系統(tǒng)的建立才使系統(tǒng)有運算的可能，硬件的參數(shù)決定了系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)。如果被測量處于動態(tài)變化中，用一般的顯示儀表讀數(shù)就十分困難，這時可將輸出信號送給計算機進行圖像顯示或送至記錄儀，從而描繪出被測量隨時間變化的曲線，并以之作為檢測結(jié)果，供分析使用。這類檢測儀器還可附加打印機，打印記錄測量數(shù)值，并 大慶師范學院本科畢業(yè)論文（設計） 8 易于計算機聯(lián)機，使數(shù)據(jù)處理更加方便。但這種顯示方式的精度受標尺最小分度限制，而且讀數(shù)時易引入主觀誤差。目前常用的顯示方式有模擬顯示、數(shù)字顯示、圖像顯示三種方式。