数据采集与智能仪器大作业.docx

1、数据采集与智能仪器大作业学 号： 课 程 大 作 业题 目数据采集与智能仪器学 院信息工程学院专 业电子信息工程班 级1204姓 名苗强强指导教师王绪国年月日数据采集与智能仪器课程考核（大作业）武汉理工大学信息学院 参考书 赵茂泰 智能仪器原理及应用（第三版） 电子工业出版社程德福 智能仪器（第二版）机械工业出版社第1章 概述本章要求掌握的内容：智能仪器分类、基本结构及特点、智能仪器设计的要点考试题（10分）1 智能仪器设计时采用CPLD/FPGA有哪些优点？第2章 数据采集技术本章要求掌握的内容：数据采集系统的组成结构、模拟信号调理、A/D转换技术、高速数据采集与传输、D/A转换技术、数据采

2、集系统设计考试题（30分）1 设计一个MCS-51单片机控制的程控增益放大器的接口电路。已知输入信号小于10mv,要求当输入信号小于1mv时，增益为1000，而输入信号每增加1mv时，其增益自动减少一倍，直到100mv为止。（15分）评分标准：正确设计硬件电路图（5分）；正确编写控制程序（5分）；完成仿真调试，实现基本功能（5分）；2 运用双口RAM或FIFO存储器对教材中图2-22所示的高速数据采集系统进行改造，画出采集系统电路原理图，简述其工作过程。（15分）评分标准：正确设计硬件电路图（10分）；正确描述工作过程（5分）；第3章 人机接口本章要求掌握的内容：键盘；LED、LCD、触摸屏考

3、试题（30分）1 设计8031单片机与液晶显示模块LCM-512-01A的接口电路，画出接口电路图并编写上下滚动显示XXGCXY(6个大写英文字母)的控制程序（包含程序流程图）。评分标准：正确设计硬件电路图（10分）；正确画出程序流程图（5分）；正确编写控制程序（5分）；完成仿真调试（10分）第4章数据通信本章要求掌握的内容：RS232C、RS485串行总线，USB通用串行总线，PTR2000无线数据传输考试题（30分）1 设计PC机与MCS-51单片机的RS232C数据通信接口电路（单片机端含8位LED显示），编写从PC机键盘输入数字，在单片机的6位LED上左右滚动显示的通信与显示程序。评分

4、标准：正确设计硬件电路图（5分）；正确画出程序流程图（5分）；正确编写单片机通信程序（5分）；在开发系统上运行，实现基本功能（10分）；制作实物,实现基本功能，效果良好（5分）。第1章 概述考试题（10分）1 智能仪器设计时采用CPLD/FPGA有哪些优点？FPGA/CPLD芯片都是特殊的ASIC芯片，他们除了ASIC的特点之外，还有以下优点：（1）随着VLSI工艺的不断提高，FPGA/CPLD的规模也越来越大，所能实现的功能越来越强可以实现系统集成；（2）FPGA/CPLD的资金投入小，研制开发费用低；（3）FPGA/CPLD可反复的编程、擦除、使用或者在外围电路不动的情况下用不同的EPRO

5、M就可实现不同的功能；（4）FPGA/CPLD芯片电路的实际周期短；（5）FPGA/CPLD软件易学易用，可以使设计人员更能集中精力进行电路设计。FPGA/CPLD适合于正向设计，对知识产权保护有利。第2章 数据采集技术考试题（30分）1 设计一个MCS-51单片机控制的程控增益放大器的接口电路。已知输入信号小于10mv,要求当输入信号小于1mv时，增益为1000，而输入信号每增加1mv时，其增益自动减少一倍，直到100mv为止。（15分）评分标准：正确设计硬件电路图（5分）；正确编写控制程序（5分）；完成仿真调试，实现基本功能（5分）；1硬件电路图2程序框图3程序数组合并测试程序#inclu

6、deusing namespace std;int main() int i,j; float k; float C72; float A8=1,1.5,2,2.7,3.3,5.1,6.8,10; float B8=1,1.5,2,2.7,3.3,5.1,6.8,10; for(i=0;i8;i+) for(j=0;j8;j+) Ci*8+j+1=Ai*Bj/(Ai+Bj); coutC64endl; for(i=0;i8;i+) Ci+65=Ai; coutC72endl; for(i=0;i72;i+) for(j=0;jCj+1) k=Cj; Cj=Cj+1; Cj+1=k; for(i

7、=1;i=72;i+) coutCi ; system(pause); 数组排序测试源程序#includeusing namespace std;int i,b,c,d,e;float a;int geti(float c36,float a) if(a=c35) for(i=0;cia; b=geti(B,a); c=getjk(C,b); d=c/10; e=c%10; coutbendlcendldendle0;j-);char geti(float c36,float a) if(a=c35) for(i=0;civolmax) volmax=vol; FloatcodeAmp36=0

8、.5,0.6,0.6667,0.7297,0.75,0.7674,0.8361,0.8571,0.8718,0.9091,0.9643,1,1.0313,1.1489,1.1591,1.2289,1.2453,1.3044,1.35,1.4366,1.485,1.5455,1.65,1.6667,1.7654,1.9326,2.0036,2.126,2.2218,2.4812,2.55,2.9143,3.3775,3.4,4.0476,5;UnsignedcharCD36=77,76,75,74,66,73,72,65,71,70,64,55,63,54,62,61,53,60,44,52,4

9、3,51,33,50,42,41,32,40,31,30,22,21,20,11,10,0;int main() unsigned char volget; int voltcal; char display4,screen4; LcdInit(); display1=-2; PutStr(0,0,Please wait!); while(1) volget=TLC549_GetAD(); /AD数据获取 vppfun(volget); /峰值获取 if(P1_5=0) delay(30); Ap=127.0/(volmax-128); /放大倍数获取 beishu=geti(Amp,Ap);

10、 /通过如已知倍数比较获取合适倍数 cod=CDbeishu; / 将倍数与引脚关系相对应 f=Ampbeishu; p1=cod/10; /获取P1引脚数值，CD4051选通 p2=cod%10; /获取P2引脚数值，CD4051选通 P1=p1; P2=p2; voltcal=f*100; display0= voltcal/100; display2=( voltcal%100)/10; display3= voltcal%10; for(i=0;i4;i+) screeni=displayi+48; PutStr(0,0,The Ampi is:); PutChar(i+6,1,scr

11、eeni); 4仿真结果图1波形显示情况图2最小放大倍数检测图3最大放大倍数检测2 运用双口RAM或FIFO存储器对教材中图2-22所示的高速数据采集系统进行改造，画出采集系统电路原理图，简述其工作过程。（15分）评分标准：正确设计硬件电路图（10分）；正确描述工作过程（5分）1硬件电路图2工作过程IDT7206是IDT公司容量为16K9的且引脚功能完全兼容的串行FIFO双端口RAM单向的FIFO双端口存储器。因为是一个FIFO(先入先出)存储器,所以没有绝对地址的概念,只有读指针和写指针的相对位置。当相对位置为0时,表明存储器空;为所用的存储器的容量时,表明存储器已满。AD7677为ADI

12、公司研制的16位、1MSPS的高速A/ D转换器。采集系统的原理图如上图所示。用一片AD7677和两片IDT7206构成了一个16位的、最高采样频率可达1MHz、每组最大采样点数为16K的数据采集系统。若要增加采集样本长度,只需要换IDT7206即可,其硬件的连接方式基本不变。在此系统中单片机的作用只是控制何时采样,以及采样完成后对采样数据的处理,在采样过程中,单片机无须任何干预。至于一次采集多少次,可以由硬件决定,也可以有软件控制。在中断中,单片机首先关闭采样脉冲信号(使P1. 1输出为0) ,然后把每一点数据分两次分别从IDT7206(存低位)和IDT7206(存高位)读出,进行处理。每组

13、数据的数量应该由程序计数判断,当然也可以利用IDT7206的EF标志进行查询判断。在进行第二组数据的采集前,最好将IDT7206先复位,通过在IDT7206的RS引脚输入一个低脉冲,即在8031的P1. 0引脚输出一个低脉冲。这样可以更充分地保证FIFORAM的读、写指针的稳定。第3章 人机接口考试题（30分）1 设计8031单片机与液晶显示模块LCM-512-01A的接口电路，画出接口电路图并编写上下滚动显示XXGCXY(6个大写英文字母)的控制程序（包含程序流程图）。评分标准：正确设计硬件电路图（10分）；正确画出程序流程图（5分）；正确编写控制程序（5分）；完成仿真调试（10分）1. 接

14、口电路图2. 程序流程图3. 程序#includetypedef unsigned char uint8;typedef unsigned int uint16;sbit RS=P20;sbit RW=P21;sbit EN=P25;sbit BUSY=P07;unsigned char code word1=XXGCXY;unsigned char code word2=XXGCXY;void delay() uint16 i,j; for(i=0;i200;i+) for(j=0;j200;j+);void wait() P0=0xff; do RS=0; RW=1; EN=0; EN=1

15、; while(BUSY=1); EN=0;void w_dat(uint8 dat) wait(); EN=0; P0=dat; RS=1; RW=0; EN=1; EN=0;void w_cmd(uint8 cmd) wait(); EN=0; P0=cmd; RS=0; RW=0; EN=1; EN=0;void Init_LCD1602() w_cmd(0x38); w_cmd(0x0f); w_cmd(0x06); w_cmd(0x01);void w_string(uint8 addr_start, uint8 *p) w_cmd(addr_start); while (*p !=

16、 0) w_dat(*p+); p=WHLGDX; delay();main() Init_LCD1602(); while(1) w_string(0x80,word1); w_cmd(0x01); w_string(0xc0,word2); w_cmd(0x01); 4.结果第4章数据通信考试题（30分）1 设计PC机与MCS-51单片机的RS232C数据通信接口电路（单片机端含8位LED显示），编写从PC机键盘输入数字，在单片机的6位LED上左右滚动显示的通信与显示程序。评分标准：正确设计硬件电路图（5分）；正确画出程序流程图（5分）；正确编写单片机通信程序（5分）；在开发系统上运行，实

17、现基本功能（10分）；制作实物,实现基本功能，效果良好（5分）。1.接口电路图图1 如上图所示，51单片机通过MAX232与232接口相连接。其中，MAX232用来实现TTL电平与RS232电平的转化。 这是我第一次做这个232接口实验，通过查阅资料，了解到了Virtual Serial Port Driver和UartAssist，前者即创建虚拟串口的软件，后者是串口调试助手。这两个软件可以说是模拟串口实验的利器。本次试验中我就运用到了它们。 如图2，打开Virtual Serial Port Driver，我已经匹配了三组串口，它们两两相连（COM1与COM2，COM3与COM4，COM5

18、与COM6），本实验中，只要用到一组即可（不放就用COM3与COM4这组）。 在Virtual Serial Port Driver软件中设置好后，我们打开计算机的设备管理器，可以看到这几个虚拟串口，如图3所示。图2图3现在串口已经设计好了，COM3与COM4相连，然后设置电路图（如图1）中COMPIM的属性，具体参数如图4所示。选择串口COM3，然后数据位设置为8为，波特率设置为9600bps。这样一来，51单片机与COMPIM（即COM3）相连，COM3与COM4相连，假设COM4是PC的接口，那么这样一来就实现了51单片机与PC机的串口连接，有了配套的软件就可以进行二者的通信了。图43.

19、流程图4.程序(1)下位机51单片机程序#include #include#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar code tab=0xc0 , 0xcf , 0xa4, 0xb0 , 0x99 , 0x92 , 0x82 , 0xf8 , 0x80 , 0x990 , 0x88 ,0x83 , 0xc6 , 0xa1 , 0x06 , 0x8e , 0xff;uchar i,aa;uint flag;sbit P3_6=P36;void delay(uint n) uint i,j; for(i=0;in;i+) f

20、or(j=0;j110;j+);void display(uchar n) P2=_crol_(P2,1); P0=tabn; delay(100); void main() aa=0; P2=0xfe; TMOD=0X20; SM0=0; SM1=1; REN=1; TR1=1; EA=1; ES=1; TH1=0XFd; TL1=0XFd; P3_6=1; while(1) if(flag=1) if(flag=1) /发送接受到的数据 ES=0;/关闭串口中断 flag=0; SBUF=a; while(!TI); TI=0; ES=1; display(aa); void ser()

21、interrupt 4RI=0; a=SBUF; b=a; flag=1;(2)上位机C#实现程序using System;using System.Collections.Generic;using System.ComponentModel;using System.Data;using System.Drawing;using System.Linq;using System.Text;using System.Windows.Forms;namespace WindowsFormsApplication1 public partial class Form1 : Form public

22、 Form1() InitializeComponent(); private void button1_Click(object sender, EventArgs e) try serialPort1.PortName = comboBox1.Text; serialPort1.Open(); serialPort1.Write(q); System.Threading.Thread.Sleep(200); /1秒 if (serialPort1.ReadExisting() = a) pictureBox1.Image=global:WindowsFormsApplication1.Pr

23、operties.Resources.Connect_Y; button1.Enabled = false; button2.Enabled = true; button3.Enabled = true; catch MessageBox.Show(连接错误); private void button2_Click(object sender, EventArgs e) pictureBox1.Image=global:WindowsFormsApplication1.Properties.Resources.Connect_N; button1.Enabled = true; button2

24、.Enabled = false; button3.Enabled = false; serialPort1.Close(); private void button3_Click(object sender, EventArgs e) if (serialPort1.IsOpen = true) string x = textBox1.Text; serialPort1.Write(x); else MessageBox.Show(请先进行连接, MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Warning); 5实验过程记录首先，仿真实验的情况下，我不放就直接用串口助手软件UartAssist，如图5所示，选择串口4（COM4），数据位设置为8为，波特率设置为9600bps。停止位设为1位。然后点击“打开”。COM4相当于PC机的串口，我们借助串口助手从COM4发送数据，而51COM3与COM4相连，单片机与COMPIM（即COM3）相连，所以单片机将接受到所发数据。接收到以后，再通过8位数码管进行显示。图5 如图6至图9所示，我从COM4端口发送数据“22”，单片机接收到以后，通过数码管进行循环显示。图6图7图8图9