学科基础综合性与创新性实验报告

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1、USB1203数据采集卡的AD测试实验摘要：本实验利用USB1203多功能数据采集卡的AD转换功能，开展了基于个人电脑的温度传感器数字化及图像化显示。其中通过VB软件搭建了一个MFC的对话框界面，运用简单直观的数显控件封装类调用数据采集卡动态数据库中的函数对采集得到的数据进行实时数字显示，运用实时曲线显示功能控件封装类对数据进行曲线图像显示。实验达到了预期的结果，直观地显示了当前的温度。关键字：AD转换数据采集MFC数字化显示图像化显示一、背景介绍数据采集是指从传感器或其它待测设备中自动采集模拟或数字被测单

2、元的信息的过程。数据采集系统是一套结合计算机软硬件来实现的，灵活的，用户自定义的测量系统。此系统整合了信号、传感器、激励器、信号调理、数据采集设备和应用软件。尽管数据采集系统根据不同的应用需求有不同的定义，但各个系统采集、分析和显示信息的目的却都相同。即为了得出已被转换为电信号的各种物理量，如温度、水位、风速、压力、频率等，可以是模拟量也可以是数字量。采集的数据大多是瞬时值，也可是某段时间内的一个特征值。准确的数据测量是数据采集的基础。本实验中默认温度传感器的精确度足够，误差在可接受范围内。数据采集作为数字

3、信号处理的必不可少的前期工作在整个数字系统中起到关键性、乃至决定性的作用，其应用已经深入到信号处理的各个领域中。作为一名工科生，了解熟悉数据采集的整个过程，并掌握一些数据采集和程序编写的技巧是很有必要的。二、采集卡特性、原理及库函数简介2.1USB1203数据采集卡及其AD转换特性简介USB-1203卡采用USB2.0接口芯片及门阵列作为主控芯片。逻辑控制采用现场可编程逻辑器件（FPGA）控制模拟输入通道切换、采样、模拟输出及开关量、脉冲加法计数、PWM输出。同时数字地（GND）、模拟地（AGND）分离，单

4、点接地，消除回路干扰。AD转换器为120KHz12位A/D，ADC内置采样保持器。AD采样稳定在mV级。具有16路模拟输入，输入阻抗大于100，单极性输入幅度有5V、10V，双极性输入幅度为5V，对应输入幅度及精度如下：InputRangeLSBSizeFSRange0－5V1.22mV5/40950－10V2.44mV10/4095-5V－+5V2.44mV10/4095模拟信号输入范围由两针跳线JP3、JP4决定，如图一，可选择的与输入幅9度相对应的模拟信号输入范围为：0-5V、0-10V、5V，其中的

5、默认设置为0-5V。量程JP3JP40-5V0-10V-5-5V图1两针跳线的AD输入量程选择方法示意图2.2原理简介2.2.1采样原理简介AD转换过程包括了采样、保持、量化、编码。（1）采样：又称为抽样，是利用采样脉冲序列p(t)，从连续时间信号x(t)中抽取一系列离散样值，使之成为采样信号x(nTs)的过程。n=0，1…。Ts称为采样间隔，或采样周期，1／Ts=fs称为采样频率。（2）保持：由于后续的量化过程需要一定的时间τ，对于随时间变化的模拟输入信号，要求瞬时采样值在时间τ内保持不变，这样才能保证转

6、换的正确性和转换精度，这个过程就是采样保持。正是有了采样保持，实际上采样后的信号是阶梯形的连续函数。（3）量化：又称幅值量化，把采样信号x（nTs）经过舍入或截尾的方法变为只有有限个有效数字的数，这一过程称为量化。若取信号x（t）可能出现的最大值A，令其分为D个间隔，则每个间隔长度为R=A／D，R称为量化增量或量化步长。当采样信号x（nTs）落在某一小间隔内，经过舍入或截尾方法而变为有限值时，则产生量化误差，如上图所示。一般又把量化误差看成是模拟信号作数字处理时的可加噪声，故而又称之为舍入噪声或截尾噪声。量

7、化增量D愈大，则量化误差愈大，量化增量大小，一般取决于计算机A/D卡的位数。例如，8位二进制为28=256，即量化电平R为所测信号最大电压幅值的1／256。（4）编码：将离散幅值经过量化以后变为二进制数字的过程。信号x(t)经过上述变换以后，即变成了时间上离散、幅值上量化的数字信号。2.2.2电路原理简介模拟量0到15模拟输入通道经电子开关及缓冲放大器进入AD转换器，模拟转换由FPGA提供控制信号，同时转换结果存放在FPGA中。92.3相关库函数简介（1）打开设备：USB1203_OpenDevice(lo

8、ngcard_id)功能为打开USB1203设备，返回句柄值，为NULL则无效。参数card_id为指定USB设备ID号取值范围为0到15。（2）关闭设备：USB1203_CloseDevice(HANDLEhDevice)功能为关闭USB1203设备。参数hDevice为由USB1203_OpenDevice函数返回的设备操作句柄。（3）AD转换函数：USB1203_VAD(HANDLEhDevice,BYTE