《智能仪器原理》实验指导书Word文件下载.docx
《《智能仪器原理》实验指导书Word文件下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《智能仪器原理》实验指导书Word文件下载.docx(18页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
2.实验参考电路
3.实验内容
(1)与单片机接口:
a)采用程序查询,可利用D5~D1,
信号,比较用
与不用
的结果。
b)用
作为中断,利用8031的INT0和INT1实现中断采集。
(2)利用8255实现程序查询和中断方式采集数据。
(3)利用8155实现程序查询和中断方式采集数据。
(二)AD57412位A/D转换器
1.AD574简介
(1)AD574A的特性与引脚功能
1)分辨率及精度为12位。
2)转换12位时速度为25μs,8位时速度为16μs。
3)带有时钟电路和参考电压基准。
4)转换结果通过内部三态缓冲器,总线取数时间为250ns。
5)模拟信号输入范围允许0~+10V,0~+20V以及±
5V或±
10V。
AD574A为DIP28脚封装。
12/8:
输出数据方式选择。
A0:
转换数据长度选择。
CS:
片选信号,低电平有效。
R/C:
读或转换选择。
CE:
芯片允许信号。
VCC:
正电源,其范围为0~+16.5V。
REFOUT:
+10V参考电压输出。
AC:
模拟信号公共端。
DC:
数字信号公共端。
REFIN:
参考电压输入。
VEE:
负电源。
BIPOFF:
双极性偏移。
10VIN:
单极性输入0~+10V范围输入端。
20VIN:
单极性输入0~+20V范围输入端。
STS:
状态输出信号。
D0~D11:
12位转换数据的输出线。
(2)读转换数据:
在CS=0和CE=1且R/C为高时,才能读数据,由12/8决定是12位并行读出,还是两次读出。
(三)ADC0809
TDN86/51教学实验系统的A/D单元,地址为7FF8H7FFFH,分别对应8个模拟输入通道。
参考电路如下:
参考程序:
MAIN:
MOVR0,#30H
MOVP2,#7FH
MOVR1,#F8H
L1:
MOVX@R1,A
LCALLDALLY
L2:
JNBP3.3,L2
MOVXA,@R1
MOV@R0,A
INCR0
CJNER0,#40H,L1
L3:
SJMPL3
NOP
DALLY:
MOVR2,#10H
L4:
DJNZR2,L4
RET
END
实验二智能仪器常用信号转换技术
(一)采用NE555实现V/F转换。
输入0~5V信号,转换为0~10kHz信号。
1.NE555的性能
NE555为单定时器电路,基本单元包括两个电压比较器、一个RS触发器、放电场效应管和输出反相器。
(1)电源电压:
4.5~16V。
(2)触发电压:
电源电压5V时典型值为1.67V。
(3)阈值电压:
2/3电源电压。
(4)触发电流典型为0.5μA。
(5)输出低电平:
5V电源电压,吸收电流5mA.
(6)输出高电平:
5V电源电压,驱动能力为100mA。
(7)输出上升,下降时间典型值都为100ms。
2.用NE555构成V/F转换电路
NE555的应用很广,如图所示的电路,它可以把0~-5V电压变换成0~4kHz脉冲频率输出,线性误差仅0.2%左右。
输出频率f0可用下式计算:
f0=(VIN/VH)/R1C
(二)用运算放大器组成V/I转换电路。
实验三智能仪器中弱信号放大技术
(一)运算放大器7650的使用。
设计放大100倍电路,测试其性能:
带宽、频响、零漂、噪声等。
(二)运算放大器保持电路实验。
抑制共模干扰、差模干扰、工频干扰、输出幅度的控制。
实验四智能仪器D/A转换技术
(一)DAC0832D/A转换器与8031接口设计。
1.DAC0832输入工作方式
(2)用运算放大器组成I/V转换。
1)输入输出直通方式将WR2及XFER接地,ILE接高电平,CS及WR接地,输入数据便可直接送D/A转换器进行电流转换。
2)单缓冲寄存器工作方式将WR和XFER接地,则DAC寄存器为不锁存状态,ILE接高电平,CS和WR信号有效时(低电平有效),输入数据就输入寄存器,当WR信号变为高电平时,数据就被锁存到输入寄存器。
3)双缓冲寄存器工作方式
2.DAC0832的模拟输出方式
1)单极性输出
UREF可以是稳定的直流电压,也可以是从-10~+10V之间的可变电压。
2)双极性输出
(二)采用脉宽调制原理的D/A转换。
提示:
利用8031T0、T1及P1.0实现。
(三)采用MCS-2型A/D和D/A转换接口板在8088系统上实验。
实验D/A转换实验研究
一、实验目的
1.掌握DAC0832的使用方法。
2.掌握DAC0832在51系列单片机系统中的使用方法。
二、实验内容及提示
实验电路如图所示,同中当WR和P2.7有效时选中该片,因此可取7FFFH为片选地址。
1.产生锯齿波,要求周期为2mS
MOVDPTR,#7FFFH
CLRA
A1:
MOVX@DPTR,A
INCA
SJMPA1
2.产生三角波,要求周期为4mS
DPTR,#7FFFH
CJNEA,#0FFH,L1
DECA
CJNEA,#00H,L2
SJMPL1
3.产生阶梯波,要求周期为30mS
ADDA,#10H
ACALLL1
SJMPL2
PUSH0E0H
PUSH0F0H
MOVA,#02H
MOV0F0H,#0FAH
DJNZ0F0H,L3
JNZL4
POP0F0H
POP0E0H
实验步骤
(1)按图接线。
(2)输入程序并检查无误,经汇编、连接后装入系统。
(3)运行程序,用示波器观察波形是否正确。
实验五智能仪器的人机对话通道技术
(一)BCD码拨盘电路与软件设计。
(二)行列式键盘使用编程的设计。
(三)LED动态显示。
采用串行与并行输入两种方式的设计。
(四)8279实验设计。
(五)8155键盘及显示接口实验设计
采用8155接口电路实现键盘及显示接口的设计。
实验内容及提示
1.线路原理图
图中画圈的线需用导线或排针在线路板上连接,其它的线在板子上均已连接。
2.实验参考程序
MOV52H,#00H
MOV53H,#00H
MOV51H,#00H
MOV50H,#00H
MOVR5,#53H
KEY:
MOVA,#03H
MOVDPTR,#7F00H
MOVX@DPTR,A
BEGIN:
ACALLDIS
ACALLCLEAR
ACALLCCSCA
JNZINK1
AJMPBEGIN
INK1:
ACALLDIS
ACALLDL1MS
JNZINK2
INK2:
MOVR2,#0FEH
MOVR4,#00H
COLUM:
MOVDPTR,#7F01H
MOVA,R2
INCDPTR
MOVXA,@DPTR
JBACC.0,LONE
MOVA,#00H
AJMPKCODE
LONE:
JBACC.1,NEXT
MOVA,#04H
KCODE:
ADDA,R4
ACALLPUT
PUSHACC
KON:
JNZKON
POPACC
NEXT:
INCR4
JNBACC.3,KERR
RLA
MOVR2,A
AJMPCOLUM
KERR:
CCSCA:
MOVDPTR,#7F01H
CPLA
ANLA,#03H
RET
CLEAR:
MOVDPTR,#7F02H
MOV@DPTR,A
DIS:
PUSH00H
PUSH03H
MOVDPTR,#7F00H
MOVR0,#50H
MOVR3,#0F7H
MOVA,R3
AGAIN:
MOVA,@R0
MOVDPTR,#DSEG
MOVCA,@A+DPTR
ACALLDL1MS
JNBACC.0,OUT
RRA
MOVR3,A
AJMPAGAIN
OUT:
POP03H
POP00H
POPACC
DSEG:
DB3FH,06H,5BH
DB4FH,66H,6DH
DB7DH,07H
DL1MS:
MOVR7,#01H
DL0:
MOVR6,#0FFH
DL1:
DJNZR7,DL0
PUT:
MOVA,R5
MOVR0,A
实验六串并转换接口实验设计
采用74LS164串并转换接口实现灯光设计及接口设计设计
(一)发光二极管电路设计
1.参考图
2.参考程序
MOVSCON,#00H
MOVR0,#00H
MOVR1,#30H
MOVA,R0
MOVSBUF,A
JNBTI,L1
CLRTI
MOVR2,#0FFH
MOVR3,#0FFH
DJNZR3,L2
DJNZR2,L3
MOV@R1,A
L5:
INCR1
CJNER0,#10H,L4
SJMPL5
(1)接好电路。
注意连接中AD转换器地址的设置。
(3)在1014处设断点。
(4)用万用表测IN0线上电压值,GB=0000↙运行程序,直到断点为止,用R07×
×
↙命令检查转换结果,即片内30-3F单元内容或累加器中的内容。
(5)改变W,并用万用表测INT0线上电压值,系统线路板上已提供地址线插孔,重复(4),观察是否与显示器上显示结果相符。
(二)键盘显示电路设计
参考教材有关内容自行设计
实验七智能仪器的通讯技术
(一)MCS-51单片机之间通讯程序设计。
单机设计、主从(多机)式通讯设计。
(二)单片机与PC机之间的通讯:
程序设计。
实验八智能仪器的总体设计与调试
(一)智能仪器开发装置的使用。
(二)RAM掉电保护电路实验。
(三)WDT监视定时器的设计。
(四)系统抗干扰实验——数字滤波。
模拟噪声信号,利用A/D采集,经处理后D/A转出,从示波器上观察,输入与输出波形的变化。
附录1:
设计报告要求及格式
标题
——副标题
内容简介(提要)
关键词
一、系统功能概述
①国内外技术发展
②研究的意义
③研究的内容
④系统功能
⑤系统总的技术路线(方框图)
二、系统的硬件设计
①技术要求、技术指标、技术实现方案(可多种,然后讲所确定的方案的优点、可得性。
②分功能块介绍,从输入——中心—输出,或输入、输出、中心,或中心、输入、输出
③每个模块按①分述,讨论与其他模块的衔接。
输入通道:
传感器、转换、切换、放大、外围抗干措施、A/D、键盘
输出通道:
驱动方式、驱动能力、输出形式的多样化、D/A、显示、并/串
通讯:
RS232、或RS485等
主控:
单片机低功耗、最小系统
保护:
RAM掉电保持,程序跑飞的自动复位
电源:
①自设计②开关电源模块③自设计基础上使用DC-DC模块
重点:
放大电路、信号转换
三、软件设计
主程序:
初始化+闭合循环+功能子程序(对应键)
中断子程序:
定时中断T0:
显示、延时用(复用,以10mS为一单位)
T1:
计数、延时
INT0:
外部中断:
键中断
INT1:
外部信号测量
(一)流程图
(二)主程序主要部分
(三)关键的子程序:
显示、键盘、数制转换、通讯、计算、数据采集
(四)信号处理:
数字滤波
四、系统性能分析
①性价比②不足:
缺陷、测量、处理由于技术原因引起的误差
附录2:
部分设计题内容与要求供学生课程设计选题
1.多路数据采集器
技术要求:
32路模拟通道输入,或16路差分输入。
测量信号范围:
直流电流:
0~20μA~200μA~2mA~20mA~200mA~2A
直流电压:
0~20mV~200mV~2V~20V~200V
可自动换量程,自动指示量程,超量程报警,
或
位BCD码显示。
2.数字式测温仪
①32点:
热电阻(铜电阻100Ω),测温范围:
50℃~300℃
②32点:
可预报警A/D590(用参数,每点有限值,随值到指示并报警)直接显示温度值,精确到0.1℃,有自校准功能,可输入参数
3.可编程信号发生器及频率计
①一路测频0~16MHz范围,6位有效数字
②测周期,有选择周期数功能
③有编程输入波形函数功能(可独立设计)
4.蒸汽流量校正系统:
水蒸汽、根据温度、压力来校正蒸气流量。
有模拟输出
5.电力系统监测:
(V、I、P、Q、f)打印输出
V:
0~500VI:
0~30A有功功率、无功功率及频率
6.超生测厚仪设计
7.激光测距仪
8.血液粘度测量仪的设计
以上设计要包括如下功能:
1.有自检
2.有键盘控制
3.显示通道多及测量值
4.可与上位机通讯(异步通讯)
5.可输出报警
6.要考虑抗干扰能力
7.电源电路(保护)