《AD数据采集及显示2.docVIP

湖 南 科 技 大 学 信息与电气工程学院 《微机原理与接口技术》 课程设计报告 题目： AD数据采集及显示 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导老师： 目 录 1.设计目的及意义 1 1.1设计目的 1 1.2设计意义 1 2.设计要求及方案论证 1 2.1设计要求 1 2.2方案论证 1 3.硬件设计 2 3.1端口地址译码电路 2 3.2 A/D模数转换电路 3 3.3数码管显示电路 5 4.软件设计 5 5.心得体会 7 附录： 8 1.设计目的及意义 1.1设计目的 掌握计算机应用系统特别是微机接口系统的设计； 掌握接口电路设计，初步掌握电子设计软件Altium designer使用； 掌握微机接口程序的编写与调试技术； 学会ADC0809八位模数转换芯片的使用方法； 利用所学微机的理论知识进行软硬件整体设计，提高综合应用能力。 1.2设计意义 A/D数据采集及其显示作为一种常用的模数转换显示器，是现代测试控制领域中应用非常广泛的通用仪器之一。计算机只能对数字信号进行处理，处理的结果还是数字量，然而计算机在用于生产过程自动控制时，其所要处理的变量往往是连续变化的模拟量，如温度、压力、速度等都是模拟量，这些非电的模拟量经过传感器变成电压或电流等电的模拟量，然后将电的模拟量经过数模转换器转换成数字量，才能送入计算机进行处理。本课程设计目的是将电压模拟量经ADC0809模数转换器转换成数字量后用数码管显示其数值。 2.设计要求及方案论证 2.1设计要求 本设计为设计一个AD数据采集及显示接口电路，通过电位计改变电压大小，电压满程为5V，将电压送至ADC0809模数转换芯片，ADC0809是八位逐次逼近式模数转换器，选择通道0输入，8255并行输入输出接口芯片PA口输出，选择方式“0”。转换后的八位二进制数字量经过74LS273锁存器送至七段数码管显示数值。 2.2方案论证 方案一：逐次逼近式A/D转换器。逐次逼近式A/D转换器是将一个待转换的模拟输入信号VIN与一个“推测”信号V1相比较，根据推测信号是大于还是小于输入信号来决定减小还是增大该推测信号，以便模拟输入信号逼近。推测辛哈由D/A变换器的输出获得，当推测信号与模拟输入信号“相等”时，向D/A转换器输入的数字即为对应的模拟输入的数字。其“推测”的算法是这样的，它使二进制计数器的二进制数的每一位从最高位起依次置1，每接一位时，都要进行测试。若模拟输入信号VIN小于推测信号V1，则比较器的输出为零，并使该位置零；否则比较器输出为1，并使该位保持1.无论哪种情况，均应继续比较下一位，直到最末位为止。此时在D/A变换器的数字输入即为对应于模拟输入信号的数字量，将此数字输出，即完成A/D转换过程。 方案二：双积分式A/D转换器。双积分式A/D转换器先对未知的输入电压进行固定时间的积分，然后转为对标准电压进行反向积分，直至积分输出返回到起始值。则对标准电压进行积分的时间T正比于输入模拟电压。输入电压大，则反向积分时间长。用高频率标准时钟脉冲来测量这个时间，即可得到相应于输入模拟电压的数字量。 方案三：高速并行式ADC。为了提高转换速率可以采用并行编码结构的ADC，工作过程：当正输入电压大于负输入电压大小时，该比较器给出数字1状态；当正输入端电压小于负输出端电压时，比较器给出数字0状态。 方案四：子区式ADC。子区式ADC采用并行编码与串行编码相结合，可获得速度较高的ADC。实际工作时由第一个4位并行粗精度ADC完成对模拟量的转换，得到高4位的编码，经高速ADC后，输入运算放大器的反相端，与原模拟输入Vi相减得到差值信号，经16倍放大器放大以后，由第二个4位并行细精度ADC转换，得到低4位数码，高低4位组合后，得到Vi的8位ADC数码。 逐次逼近式A/D转换器的转换速度较快，一般在几微妙到上百微妙之间。其他方案A/D转换器的速度很慢。因此，本设计采用八位逐次逼近式ADC0809。 3.硬件设计 3.1端口地址译码电路 本电路模块为74LS138端口译码电路，提供的I/O端口地址信号为200-23F。74LS138译码器的Y0输出端接ADC0809的片选信号CS，低电平有效，即端口地址为200H。200H=1000000000b，即十根可用地址线的A9为1，其