数据采集系统

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1、微型计算机原理及接口技术课程设计学院：专业：学号：姓名：指导教师：第一部分课程设计任务书一、设计内容（论文阐述的问题）设计一个数据采集系统基本要求：要求具有8路模拟输入输入信号为0——500mV采用数码管8位，显示十进制结果输入量与显示误差<1%发挥部分：1、速度上实现高精度采集2、提高系统精度3、设计抗干扰性二、设计完成后提交的文件和图表1.计算说明书部分：数据采集是指将压力、流量、温度、位移等模拟量转换成数字量后，再由计算机进行存储、处理、显示、或打印的过程，相应的系统就称为数据采集系统。数据采集的任务，就

2、是采集传感器输出的模拟信号并转换成计算机能识别的数字信号，然后送入计算机进行相应的计算和处理，取得所需的数据。同时，将计算机得到的数据进行显示或打印，以便实现对某些物理量的监控。数据采集性能的好坏，主要取决于他的精度和速度。在保证精度的条件下，应有尽可能高的采样速度。数据采集系统应具有功能：（1）数据采集计算机按照选定的采样周期，对输入到系统的模拟信号进行采样，称为数据采集。（2）模拟信号处理模拟信号是指随时间连续变化的信号，模拟信号处理是指模拟信号经过采样和A/D转换输入计算机后，要进行数据的正确性判断、标度

3、变换、线性化等处理。（3）数字信号处理数字信号处理是指数字信号输入计算机后，需要进行码制的转换处理，如BCD码转换成ASCII码，以便显示数字信号。（4）屏幕显示就是用各种显示装置如CRT、LED把各种数据以方便于操作者观察的方式显示出来。（5）数据存储数据存储是就是将某些重要数据存储在外部存储器上。在本次设计中，我们采用8259作为中断控制器，8255作为并行接口，ADC0809作为模数转换器。2、图纸部分：含有总体设计的功能框图、所用各种器件的引脚图、内部逻辑结构框图以及相应器件的真值表，还包括总设计的硬件

4、连接图及软件设计流程图等。第二部分一、设计指标设计一个数据采集系统基本要求：要求具有8路模拟输入输入信号为0——500mV采用数码管8位，显示十进制结果输入量与显示误差<1%第一章系统概述总体的工作过程与原理压力，流量，温度，位移等非电信号送入传感器，经传感器中转换元件转换后变为电信号输出且输出为模拟信号。由于输出的电信号太微弱，所以在送入采样保持电路前要经过一级放大器进行放大，本系统采用ICL7150放大10倍，可将0~500mv的电压信号放大到0~5V。此电压信号为模拟量，故需要送入型号为ADC0809的A

5、/D转换器进行转换，此芯片可以将模拟信号转为数字信号，而且同时可处理8位信号，将转换后的信号即数字信号送入8259中断控制器进行中断请求，经过8255并行口与8086CPU对中断请求的响应进行中断处理，将处理的中断的子程序的信号送入锁存器保存，再将锁存器中的信号送入有驱动功能的LED显示器进行显示。传感器，放大器，采样电路，采样保持电路，AD转换器，并行接口电路，8086CPU，8253定时器，中断控制，锁存器，LED显示器以及比较器全部采用集成的成品件。一、设计方案论证1.AD转换器的选择1、根据AD转换器

6、基本原理及特点，可以分为以下类型：积分型、逐次逼近型、并行比较型/串并行型、Σ-Δ调制型、电容阵列逐次比较型及压频变换型。1）积分型（如TLC7135）   积分型AD工作原理是将输入电压转换成时间(脉冲宽度信号)或频率(脉冲频率)，然后由定时器/计数器获得数字值。其优点是用简单电路就能获得高分辨率，但缺点是由于转换精度依赖于积分时间，因此转换速率极低。初期的单片AD转换器大多采用积分型，现在逐次比较型已逐步成为主流。2）逐次比较型（如ADC0809）逐次比较型AD由一个比较器和DA转换器通过逐次比较逻辑构成，

7、从MSB开始，顺序地对每一位将输入电压与内置DA转换器输出进行比较，经n次比较而输出数字值。其电路规模属于中等。其优点是速度较高、功耗低，在低分辩率（<12位）时价格便宜，但高精度（>12位）时价格很高。3）并行比较型/串并行比较型（如TLC5510）并行比较型AD采用多个比较器，仅作一次比较而实行转换，又称FLash(快速)型。由于转换速率极高，n位的转换需要2n-1个比较器，因此电路规模也极大，价格也高，只适用于视频AD转换器等速度特别高的领域。串行比较型AD结构上介于并行型和逐次比较型之间，最典型的是由2

8、个n/2位的并行型AD转换器配合DA转换器组成，用两次比较实行转换，所以称为Halfflash(半快速)型。还有分成三步或多步实现AD转换的叫做分级（Multistep/Subrangling）型AD，而从转换时序角度又可称为流水线（Pipelined）型AD，现代的分级型AD中还加入了对多次转换结果作数字运算而修正特性等功能。这类AD速度比逐次比较型高，电路规模比并行型小。4）Σ-Δ