AD数据采集卡设计

1、微机原理课程设计微机原理课程设计报告设计题目：a/d数据采集卡设计61 .课程设计目的通过课程设计，提高理论联系实际的解决实际问题的能力；提高对接口 技术等相关硬件知识的深入理解；掌握 8255a的控制字的设置、工作方式、 编程原理和微机接口方法。加深理解逐次逼近法模数转换器的特征和工作原 理，掌握adc0809勺接口方法以及a/d输入程序的设计和调试方法。熟悉 adc0809i数转换器的特性和接口方法，掌握 a/d输出程序的设计和调试方 法，进而提高动手能力和学习兴趣为顺利进入毕业环节做必要的准备。2 .课程设计内容设计一块a/d卡，该卡具有对05v的模拟电压进行采集功能的能力， 该卡通过系

2、统的i/o扩展接口与微机系统连接。选用芯片：adc0809等。3 .设计要求画出电路原理图，说明工作原理，编写利用该卡进行256个数据的采集并显示在显示器上的程序.4 .概要设计adc0809是一种8路模拟输入、8位数字输出的逐次逼近法a/d器件, 转换时间约100us,转换精度一1/512到+1/512,适合于多路采集系统。adc0809片内有三态输出的数据锁存器,故可以与8088微机总线直接接口。adc0809的clk信号接系统的clk输入，基准电压 vref(+)接vcc。一般 实际应用系统中应该接精度+5v,以提高转换精度，adc0809片选信号 0809cs和/iow、/ior经逻辑

3、组合后，去控制 adc0809的ale、start、 enable信号。adc0809cs连译码输出的00h-0fh。adc0809的转换结束 信号eoc接ior。本试验以延时方式等待 a/d转换结束，adc0809的通道 号选择线add-a、add-b、add-c接系统数据线的低3位，因此adc0809 的 8 个通道值地址分别为 00h、01h、02h、03h、04h、05h、06h、07h。调节电位器 w1,以改变模拟电压值，用adc0809做a/d转换，其模拟 量与数字量对应关系的典型值为 +5vffh、2.5v80h、0v00h。译码器：通过一片 sn74ahc138n现对adc08

4、09 8255a二片芯片的选择， 138的oe1接+5v的vcc。 oe2a oe2嵌地，通过 ad4 ad5 ad6实现对芯 片0809、8255的选择5 .实验原理及程序流程图1. a/d转换器的一般工作原理a/d转换方法很多，最常用的有以下两种：逐次逼近式a/d转换器和双 积公式a/d转换器。逐次逼近式a/d转换器的主要原理为：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。推测信号由 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

5、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；否则比较器的输出为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，即完成其a/d转换过程。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

6、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。逐次逼近式a/d转换器的转换速度较快，一般在几微秒到上百微秒之 问，但成本较高。双积分 a/d转换器容易做到较高的分辨率(位数)，抗扰 性能好，对时间和温度也有较好的稳定性，缺点是转换速度比逐次逼近式 a/d转换器要慢得多(尤其在位数较多的情况下)。2. a/d转换器的主要参数及其连接特性由a/d转换器一般工作原理分析得知其转换性能的主要参数有：(1)分辨率：指a/d转换器可转换成数字量的最小模拟电压值，如果要再 小于这个电压值，则a/d转换器就分辨不出来。(2)转换时间：指从输入启动转换信号开始到转换结束，所得到稳定的数 字输出量为

7、止的时间。a/d转换器的外部特性：a/d转换芯片一般具有输入/输出信号线为：转换启动线，由系统控制器发出的控制信号，表明 a/d转换立即开始；转换结束线，转换完毕后由 adc发出的状态信号，表明转换结束，用它中 请中断或dma传送，或作查询信号之用；模拟信号输入线，来自被转换的 对象，有单通道输入与多通道输入之分；数字量输出线，由 adc送给cpu 的数据线。3. adc0809 芯片adc0809是cmos材料的8位单片a/d转换器件。片内有8路模拟开 关、模拟开关的地址锁存与译码电路、比较器、 256r电阻t型网络、树状 电子开关、逐次逼近寄存器sar、三态输出锁存缓冲器、控制与时序电路等

8、。adc0809通过引脚in0、in1、in7可输入8路单片模拟输入电压。ale将三位地址线adda、addb、addc进行锁存，然后由译码器选通 8 路中的一路进行a/d转换。三态输出锁存器输出对应于数字量最高位的 d7,对应于最低位d0o oe 端为输出允许信号，当oe端为最高电平时，将三态输出锁存器中的数字量 放在数据总线上，以供cpu读入。start和eoc分别为启动信号和转换结束信号，eoc用来申请中断。眄ad-1羽dm3-324m2纪其qt-3其蜘$dt-ieocdmmbih-tjile哂eh.lestaet城clock-:国(e0c1iovjt翔江加fh|adc0809芯片引脚图

9、4. 8255芯片8255是可编程i/o 口扩展芯片。对8255输入不同的指令可改变i/o 口的工作方式。8255与单片机系统连接方式简单，工作方式由程序设定。8255内部有4个寄存器：分别为寄存器a、b、c和控制寄存器。a、b、 c寄存器的数据就是引脚 pa7pa0、pb7pb0、pc7pc0上输入或输 出的数据。而控制寄存器的数据则表明pa、pb、pc的工作方式。通过cs、 a0、a1、rd和wr对4个寄存器进行操作。1） cs为低电平时选通8255;2） a1、a0为地址选通；3） rd和wr为读、写信号：rd为低、wr为高时为读方式，rd为 高、wr为低时为写方式。4） d0d7为数据

10、口。向控制寄存器写入不同的数据可以使 8255工作在三种不同的方式下。 这里只介绍应用最多的方式 00方式0下8255的pa、pb及pc 口上半部 分（pc7pc4）和下半部分（pc3pc0）中任何一个端口都可以设定为 输入或输出，pc 口还可以进行位操作。reset:复位输入线，当该输入端外于高电平时，所有内部寄存器（包括 控制寄存器）均被清除，所有i/o 口均被置成输入方式。cs：片选信号线，当这个输入引脚为低电平时，表示芯片被选中，允许8255与cpu进行通讯。rd:读信号线，当这个输入引脚为低电平时，允许8255通过数据总线向 cpu发送数据或状态信息，即cpu从8255读取信息或数据

11、。wr:写入信号，当这个输入引脚为低电平时，允许cpu将数据或控制字 写 8255。d0d7:三态双向数据总线，8255与cpu数据传送的通道，当cpu执 行输入输出指令时，通过它实现8位数据的读/写操作，控制字和状态信息也 通过数据总线传送。pa0pa7:端口 a输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，一 个8位的数据输入锁存器。pb0pb7:端口 b输入输出线，一个8位的i/o锁存器， 一个8位的 输入输出缓冲器pc0pc7:端口 c输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，一 个8位的数据输入缓冲器。端口 c可以通过工作方式设定而分成 2个4位 的端口，每个4位的端口包含一个4

12、位的锁存器，分别与端口 a和端口 b 配合使用，可作为控制信号输出或状态信号输入端口。8255方式0是基本输入/输出方式，a、b、c三个口中任何一个口都可 提供简单的输入和输出操作，不需要应答联络信号，即可用于无条件传送的 场合，也可以用作查询方式传送。当采用查询方式传送时，原则上可用a、b和c三个口的任一位充当查询信号，但通常都是选用 c 口充当查询信号， 这和c 口的编程有关。通常把c 口的4位（高4位或低4位）规定为输出口 , 用以输出一些控制信号，把c口的另4位规定为输人口，用以输入外设的状 态。方式1是一种选通输人偷出方式，a 口和b 口均可工作在这种方式。方 式1可作为查询式传送方

13、式，此时握手联络信号，c 口要用6位（分成两个3 位）分别作为a 口和b 口的应答联络信号。方式1也可用作中断方式，此时 要写对应的c 口的按位置位字，打开中断。方式2是a 口独有的双向传送方式，一般使用中断传送方式。34dod1d2d3d4d5d6d7paopaipa2pa3pa4pa5pa(5paya3333223j1304132939283327375rupbowrpb1aopb2alpb3resetpb4ospb5pb6pb718361992082135226232425pco pci pc 2 pcs pc4 pc5pc(5pc7141516171312110时5 5微机原理课程设计

14、5） 流程图主程序流程图：1）、初始化8255:a,b,c均为方式0,a入b出,cl入。由工作方式可彳4到，控制字为 91h 从电路图可知a 口地址为37bh 2）、a/d 转化：256个数 要设置一个256次的循环；每次循环应包括：选择通道0;ale信号产生上升沿；start言号产生下降沿；判断eoc勺状态，若为0表示这种转换结束，若不为0继续等待eoc4到其状 态为0 ;将转换结果，从8255的a 口输入到al中，再将al中的内容存入存储器中。微机原理课程设计子流程图：(1)显示高四位1)、流si中的值存放在al中，由于后面的显示低4位时还用到al中的 数据，所以先将al中的数据存放到bx

15、中已备后面调用，al中的高4位保持低 4位置0,由于该程序中循环用到cx中的内容所以需用cx时得保护cx中的 内容，将al中的数据左移4位,al中的内容加上30h,判断al中的值与39h 进行比较，若(al)<=39h则直接显示，否则将al中的值加上07h然后再在屏幕 上显示。2)流程图(2)显示低四位1)、将al中低4位保持.高4位置0,al中的内容加30h,由于015在ascii中用09,af表示，故需要判断低4位表示的ascii是09还是af,若是09直接在屏幕上显示，若是af则需将 al中的值加上07h再在屏幕上显示。160匚74138g舶 gebbc这个图好像不对，你到时候改一

16、下吧六：原程序：datasegmentresult db 256 dupdataendscodesegmentassume cs:code, ds:dataint_8255 proc near;8255mov dx,37bhmov al,91h;a,b,c出,cl入out dx,alretint_8255 endpstart:mov ax,seg datamov ds,axmov si,offset datacall int_8255;82553in6 此ininnc ini tn£ ina初始化均为方式0,a入b初始化选择通道0送通道地址送ale信号（上升沿）输出startw号（下

17、降沿）读eoc 犬态若eogm氐电平则等待端为高电平则输出读读入转换结果将转换的数字量送存储器 修改指针高位十六进制转ascii码mov bl,0;mov cx,256again:mov al,blmov dx,379hout dx,al;or al,10hout dx,al;and al,0efhout dx,al;mov dx,37ahwait1:in al,dx;and al,02hjz wait1;mov al,blmov dx,379hor al,20hout dx,al;eoc允许信号；oe=1mov dx,378hin al,dx;movsi,al;inc si;loop aga

18、indisplay:mov al,simov bx, aland al,0f0h;push cxmov cl,04hshr al ,clpop cxadd al, 30hcmp al, 39hjbe as1add al, 07hjmp as1as1:mov dl,al显示高位mov ah, 02hint 21hmov al, bxand al, 0fhadd al, 30hcmp al, 39hjbe as2add al, 07hjmp as2as2:mov dl,al;显示低位mov ah, 02hint 21hmov dl,20h;显示两个空格mov ah,02hint 21hinc si

19、loop displaymov ah,4ch;返回 dosint 21hcodeendsend start七：硬件连接图1、电路图模块设计思路本设计采用的芯片有ad转换器adc0809并行接口芯片8255,以及用于译码 的74ls138.基本采集过程如下：外界模拟信号通过ad转换器adc0809勺0通道 输入，由于需要采集256个模拟量，所以需要输入256次.输入的模拟量经adc0809 转换成数字量，然后通过并行接口 8255,输入系统内部进行处理.外界模 拟信号a/d转换器adc0809数字 信号并行 接口 8255数字 信号计算机系统o 口。nwqqqwwm吊出后基密混记bejudsgsbpl, d d d d pm d