数据采集的实现与存储Word文件下载.docx

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2.2电路设计方案的确定1

第三章电路图的设计2

3.1各部分电路的设计2

3.1.1震荡电路2

3.1.20809主电路2

3.1.3DAC0832数模转换电路4

3.1.4八分频电路6

3.1.5LM324放大电路9

3.1.6译码电路9

3.1.7电源•指示灯•模拟电压•总开关电路10

3.2总电路原理图11

3.3PCB图12

第四章性能测试与分析和实验总结13

4.1性能测试与分析13

4.1.1整体测试13

4.1.2各部分电路测试13

4.1.3误差分析13

4.2实验总结14

附录15

工程训练成绩评定表16

摘要

本次工程训练是设计和制作数据采集实现与存储电路，要求可以进行模数和数模的转换。

以ADC0809和DAC0832作为核心元件，利用石英晶体多谐振荡器为时钟信号，外接由函数发生器产生的信号作为模拟量，结合数码管的显示以观察模数转换的结果，并用示波器检验数模转换结果。

秉着从实际与实践的观点出发，不断求索，发现问题，解决问题。

在熟悉掌握数模、模数转换原理的基础上，设计出原理图，并结合自己所学到的proteus软件仿真,最终完善、确定设计方案。

利用AltiumDesiger软件绘制完整原理电路图，使用可有的原材料，选择合适的元件封装，绘制PCB板图，并不断改善，以达到精益求精，最终调试与验证成功。

在这短短的两周工程训练中，我学会了很多，收获了很多，当然了，也同时付出了很多,正所谓“一份努力一份收获”啊。

对于本次的工程训练项目，我感触颇多。

这是一次将理论付诸实践的机会，培养了我们的实际动手能力，提高对知识的理解与应用能力，增强把书本知识转化为实际运用能力。

在整个实训过程中，不断发现问题、分析问题和解决问题，强化了我们的实践创新能力及独立思考分析能力。

第一章数据采集的实现与储存的概述

1.1简介

此电路的作用是采集外接模拟信号，把之转换为数字信号，又可将数字信号转换为模拟信号。

其利用ADC0809和DAC0832为本电路的核心元件，分别实现模数转换和数模转换。

用石英多谐晶体振荡器（经过分频）作为时钟脉冲以驱动ADC0809,还外接2KHZ脉冲以启动ADC0809,最终用示波器观测输出的信号并与原外接模拟信号相对比，以此两信号比较为相同波形和频率为测试成功标志。

1.2基本原理及结构

模拟信号经采样、保持、量化和编码，转化为数字信号，由此实现了模数转换部分；

数字量是用代码按数位组合起来表示的，对于有权码，每位代码都有一定的位权。

为了将数字量转换成模拟屋，必须将每1位的代码按其位权的人小转换成相应的模拟量，然后将这些模拟量相加，即可得到与数字量成正比的总模拟量，从而实现了数模转换。

本实验电路的结构框图如下：

第二章设计方案的选择和确定

2.1电路设计要求和指标

1、利用4MHz晶振构建石英晶体多谐振荡器，并通过分频得到SOOKHz的方波信号（需预留测试端IDo

2、在模数的信号输出端接数码管，以观察结果。

并且在输出端并上排针，留出端II方便以后使用。

3、在模数芯片的时钟信号输入端及START信号输入端预留测试端。

4、使用数模芯片恢复模数芯片转换的模拟信号。

5、在布局完成的基础上完成实物焊接，制作实物时应尽量避免使用跳线。

各种功能模的构成器件尽屋紧凑排布。

6、在制作实物时，电源及地需预留端II出来，以便仪器的测量。

2.2电路设计方案的确定

根据上述设计要求，结合现有元件，利用集成芯片完成具有以上功能的电路。

选用AD

转换器实现模数的转换，而知此AD转换器需要有时钟脉冲的驱动，所以也得构建多谐振荡电路，再由计数器实现分频获得时钟脉冲。

数字屋的表现可利用数码管，故译码电路也是其中的一部分。

然而，也要恢复出模拟信号。

第三章电路图的设计

3.1各部分电路的设计

74LS00

3Y-

[J1

右图所示的电路是对称式多谐振荡器的肌型电路，

芯片用得是74LS00的四组TTL与非门中的两组组成两个非门，高电平4V左右吧，低电平IV左右。

对于

74系列的门电路而言，R的阻值应取在0.5〜1.9KQ之

间。

上面电路的优点是结构简单，调节频率方便，但频

率稳定度不高。

为了提高振荡器的频率稳定度，往往使用石英晶体多谐振荡器。

石英晶体的固有谐振频率十分稳定，当频率为谐振频率f0时，石英晶体的等效阻抗最小，信号最容易通过，而其它频率信号均被衰减掉。

因此振荡电路的工作频率仅决定于石英晶体的谐振频率丹，而与电路中的爪。

数值

无关。

3.1.20809主电路

ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。

它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接相接。

8路模拟量开关、8路A/D转

换器、三态输出锁存器、地址锁存与译码器。

ADC0809芯片有28条引脚，如下图所示。

ADC0809芯片采用双列直插式封装，下

面说明各引脚功能。

IN0-IN7:

8路模拟量输入端。

DO〜D7：

8位数字量输出端。

A、B、C：

3位地址输入线，用于选通8路模拟输入IN0-IN7±

的一路模拟量输入。

ALE：

地址锁存允许信号，高电平有效。

当ALE=1时，锁存通道的地址选择信号才能选通相应的模拟通道。

图2ADC0809片引脚图

START：

启动信号端。

当其上升沿来到时，使所有内部寄存器清零，卞隆沿到来时ADC开始转换。

在START端给出的正脉冲信号至少需要有100ns宽度。

EOC：

A/D转换结束信号，输出，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平），以通知其它设备（如微机）来取结果。

0E：

数据输出允许信号，高电平有效。

当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。

CLK：

时钟脉冲输入端。

因ADC0809的内部没

有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZo

REF（+）、REF（-）:

基准电压的正负电源端，其范围为0〜土Uy。

VCC：

电源，单一+5V。

GND：

地。

ADC0809的工作过程

首先输入3位地址，并使ALE二1,将地址存入地址锁存器中。

此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。

START±

升沿将逐次逼近寄存器复位。

下降沿启动A/D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。

直到A/D转换完成，EOC变为高电平，指示A/D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。

当0E输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。

原理图工作介绍：

通过拨码开关控制选择哪个通道，一空有八个，其中一通道为同向放大十倍，二通道为反向放人九倍。

再外接电压输入通过D0"

D7输出数字信号，其中ALE为转换结束的测试端II,clk4为500KHz脉冲输入端II,bigkey为第一次转换时给一个高电平进行转换时用。

3.1.3DAC0832数模转换电路

利用DAC0832实现数模转换。

DAC0832是用CMOS工艺集成的8通道单片ADC。

它由8路模拟信号选择器

（又称8路模拟开关）及其地址锁存与译码器、8位逐次逼近型ADC和三态输出锁存缓冲器三大部分组成。

DAC0832以电流形式输出，当需要转换为电压输出时，可外接运算放人器。

DA转换器的功能是将数字信号转换为模拟信号，它是一种将二进制数字量形式的离散信号转换成以标准量（或参考量）为基准的模拟量的转换器，简称DAC或D/A转换器。

最常见的数模转换器是将并行二进制的数字量转换为直流电压或直流电流，数模转换器电路还用在利用反馈技术的模数转换器设计中。

D/A转换器由数码寄存器、模拟电子开关电路、解码网络、求和电路及基准电压几部分组成。

数字量以串行或并行方式输入、存储于数码寄存器中，数字寄存器输出的各位数码，分别控制对应位的模拟电子开关，使数码为1的位在位权网络上产生与其权值成正比的电流值，再由求和电路将各种权值相加，即得到数字量对应的模拟量。

DAC0832内部结构资料：

芯片内有两级输入寄存器，使DAC0832具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路的需要（如要求多路D/A异步输入、同步转换等）oD/A转换结果采用电流形式输出。

要是需要相应的模拟信号，可通过一个高输入阻抗的线性运算放人器实现这个供功能。

运放的反馈电阻可通过RFB端引用片内固有电阻，还可以外接。

DAC0832引脚功能说明：

DI0、DI7：

数据输入线，TLL电平。

ILE：

数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效。

CS：

片选信号输入线，低电平有效。

WR1：

为输入寄存器的写选通信号。

XFER：

数据传送控制信号输入线，低电平有效。

WR2：

为DAC寄存器写选通输入线。

Ioutl:

电流输出线。

当输入全为1时Ioutl最人。

Iout2：

其值与Ioutl之和为一常数。

Rfb:

反馈信号输入线，芯片内部有反馈电阻.

Vcc：

电源输入线（+5v"

+15v）

Vref：

基准电压输入线（-10v、+10v）

AGND:

模拟地，模拟信号和基准电源的参考地。

DGND:

数字地,两种地线在基准电源处共地比较好。

CS

vcc

wrT

ILE（BY1/BY2）

GND

WR2

DI3

XFER

DI2

DI4

DI1

DI5

D10

DI6

VREF

DI7

RFB

I0UT2

I0UT1

DAC0832

0-9-87654321CsJ■X—■X—X—X—X—X—X—X—X—

P6接「连接上面的模数转换后的数据接IIP7（注意通道的对接，解决办法是用带锁插槽）

P11的作用是当有数据输出时，P11需要接低电平，数据才会进入第一寄存器，这样才可以进行数模转换，P3为模拟输出的电压，其中LM358的作用是将模拟输出的电流转换为电压输出。

3・1・4八分频电路

分频电路是将由多谐振荡器产生的脉冲进行分频以得到合适频率的时钟脉冲。

本电路是

利用74LS163（4位二进制同步计数器）实现8分频，时序波形如下图所示：

简单介绍74163芯片的结构和功能表,

CR：

置零端

CP（clock）：

时钟信号

D。

〜2：

数据输入端

P、T：

工作状态选择端

Z万：

预置数控制端

0。

〜0：

输出端

c：

进位输出端

2、74LS163的功能表

74LS163包扌舌异步清零、同步并行预置数、保持、同步二进制计数、进位输出C这些功能。

功能选择如表1所示。

输入

输出

CRLDCTpCPtCP5E>

iD25

QoQiQaQ3

oxxxfxxxx

0000

10XXtdo