模数数据采集系统毕业设计--ad数据采集系统设计

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1、本科学生毕业论文A/D数据采集系统设计作　者　　　　系（院）　物理与电气工程学院　专　　业　　电气工程及其自动化　年　　级　　学　号　　指导教师　日　　期　2011.6.　　A/D数据采集系统设计摘要：由于系统的实际对象往往都是一些模拟量(如温度，压力，位移，图像等)，要使计算机或数字仪表能识别处理这些信号，必须首先将这些模拟信号转换成数字信号，而经计算机分析处理后输出的数字量也往往需要将其转换成相应模拟信号才能为执行机构所接受。本文研究了一种能在模拟信号与数字信号之间起桥梁作用的电路-模数和数模转换器，硬件实验证明设计的A/D转换器可实现预期的转换精度

2、和转换速度标准。关键词：模数转换器；转换精度；转换速度1引言随着数字技术，特别是信息技术的飞速发展与普及，在现代控制，通信及检测等领域，为了提高系统的性能指标，对信号的处理广泛采用了数字计算机技术。这样，就需要一种能在模拟信号与数字信号之间起桥梁作用的电路-模数和数模转换器。将模拟信号转换成数字信号的电路称为模数转换器；将数字信号转换成模拟信号的电路称为数模转换器。为确保系统处理结果的精确度，A/D转换器和D/A转换器还要求具有较高的转换速度。转换精度和转换速度是衡量A/D转换器和D/A转换器的重要指标。随着集成技术的发展，现已研制和生产出许多单片的和混

3、合集成性的A/D转换器和D/A转换器，它们具有愈来愈先进的技术指标。本文在深入理解《单片机原理及应用》课程的基础上，利用STC12C5A60S2系列单片机设计可实现A/D转换和D/A转换的控制器，在设计的过程中进行模块化处理，并进行程序的设计，通过最后的硬件试验，证明设计的A/D转换器和D/A转换器可以在满足转化速度和转换精度的前提下，完成预期的设计目的。2A/D转换器介绍2.1A/D转换器的结构STC12C5A60AD/S2系列带A/D转换的单片机的A/D转换口在P1口（P1.0-P1.7），有8路10位高速A/D转换器，速度可达到250KHz（25万

4、次/秒）。8路电压输入型A/D，可做温度检测,电池电压检测，按键扫描，频谱检测等。上电复位后P1口为弱上拉型I/O口，用户可以通过软件设置将8路中的任何一路设置为A/D转换，不需作为A/D使用的口可继续作为I/O口使用。STC12C5A60S2系列单片机ADC（A/D转换器）的结构图如下图所示。第20页图1ADC_CONTRRegister当AUXR.1/ADRJ=0时，A/D转换结果寄存器格式如下：ADC_RES[7:0]ADC_B9ADC_B8ADC_B7ADC_B6ADC_B5ADC_B4ADC_B3ADC_B2ADC_RESL[1:0]-----

5、-ADC_B1ADC_B0当AUXR.1/ADRJ=1时，A/D转换结果寄存器格式如下：ADC_RES[1:0]------ADC_B9ADC_B8ADC_RESL[7:0]ADC_B7ADC_B6ADC_B5ADC_B4ADC_B3ADC_B2ADC_B1ADC_B0STC12C5A60S2系列单片机ADC由多路选择开关，比较器，逐次比较寄存器，0位DAC，转换寄存器以及ADC_CONTR构成。STC12C5A60S2系列单片机的ADC是逐次比较型ADC。逐次比较型ADC由一个比较器和D/A转换器构成，通过逐次比较逻辑，从高位（MSB）开始，顺序地对每

6、一输入电压与内置D/A转换器输出进行比较，经过多次比较，使转换所得的数字量逐次逼近输入模拟量对应值。逐次比较型A/D转换器具有速度高，功耗低等优点。从上图可以看出，通过模拟多路开关，将通过ADC0-7的模拟量输入送给比较器。用数/模转换器转换的模拟量与本次输入的模拟量通过比较器进行比较，将比较结果保存到逐次比较器，并通过逐次比较寄存器输出转换结果。A/D转换结束后，最终的转换结果保存到ADC转换结果寄存器ADC_RES和ADC_RESL，同时，置位ADC控制寄存器ADC_CONTR中的A/D转换结束标志位ADC_FLAG，以供程序查询或发出终端申请。模拟

7、通道的选择控制由ADC控制寄存器ADC_CONTR中的CHS2-CHS0确定。ADC的转换速度由ADC控制寄存器中的SPEED和SPEED0确定。在使用ADC之前，应先给ADC上电，也就是置位ADC控制寄存器中的ADC_POWER位。第20页当ADRJ=0时，如果取10位结果，则按下面公式计算：10-bitA/DConversionResult：（ADC_RES[7:0],ADC_RESL[1:0]）=1024x（Vin/Vcc）当ADRJ=0时，如果取8位结果，按下面公式计算：8-bitA/DConversionResult：（ADC_RES[7:0]

8、）=256x（Vin/Vcc）当ADRJ=1时，如果取10位结果，则按下面公式计