多路数据采集系统

组号：日期：2012年5月j/北京航空航天大学BEIHANGUNIVERSITYDigitalElectronicTechnology多路数据采集系统组长：郭瑾成员：孟勤超杨敏

张丹枫马骥骁一、 项目理解：该项目名为多录数据采集系统，是智能仪表和自动控制的电路中不可缺少的部分。它是通过传感器获取外界的物理量将其转换为电信号模拟量再经过模数转换电路，转换为所需要的数字信号并能够将其储存进行后期处理的的一个系统。因此，多路数据采集系统应具有控制电路，模数转换电路，译码显示电路，数据处理电路，数模转换电路。二、 项目进度经过了这一段时间的讨论，项目有了长足的进展，电路图已经基本绘制完成，各部分芯片的知识准备也已经完成，到目前为止还未完成的步骤是对单片机的控制来完成仿真。三、 项目分工郭瑾：ADC0809孟勤超：DAC0808、MCM6264张丹枫：74HC573、74LS161杨敏：温度传感器电路，温度、电压、数字量转换算法，74LS48、数码管马骥骁：8051四、 项目总体介绍1、ADC0809ADC0809是CMOS器件，不仅包括一个8位的逐次逼近型的ADC部分，而且还提供一个8通道的模拟多路开关和通道寻址逻辑，因而有理由把它作为简单的“数据采集系统”。利用它可直接输入8个单端的模拟信号分时进行A/D转换，在多点巡回检测和过程控制、运动控制中应用十分广泛。1）主要技术指标和特性（1） 分辨率：8位。（2） 总的不可调误差：ADC0808为±1/2LSB,ADC0809为±1LSB。（3） 转换时间：取决于芯片时钟频率，如CLK=500kHz时，TCONV=128仇s。（4） 单一电源：+5V。（5） 模拟输入电压范围：单极性0〜5V；双极性±5V,±10V（需外加一定电路）。（6） 具有可控三态输出缓存器。（7） 启动转换控制为脉冲式（正脉冲），上升沿使所有内部寄存器清零，下降沿使A/D转换开始。（8） 使用时不需进行零点和满刻度调节。（1）IN0〜IN7 8路模拟输入，通过3根地址译码线ADDA、ADDB、ADDC来选通一路。（2） D7〜D0——A/D转换后的数据输出端，为三态可控输出，故可直接和微处理器数据线连接。8位排列顺序是D7为最高位，D0为最低位。（3）ADDA、ADDB、ADDC 模拟通道选择地址信号，ADDA为低位，ADDC为高位。地址信号与选中通道对应关系如表11.3所示。（4） VR（+）、VR（-）——正、负参考电压输入端，用于提供片内DAC电阻网络的基准电压。在单极性输入时，VR（+）=5V，VR（-）=0V;双极性输入时，VR（+）、VR（-）分别接正、负极性的参考电压。

Dual-ln-LinePackageIN3—12B—IHZIN4—227klH1IN5—32G—IMOIN6—425—倾AIH7—524—ADDBSTAR!—623—4DDCE0€—722—ALEK一821—2-1MSBOUTPUTENABLE—g20CLOCK—1019昌3血一11IB卜LVREF（*）-1217—2-&LSBGN。一1316fef〔T2-7-1415-2"#DSDD5672-11OrderNumberADC0808CCNorADC0309CCNSeeNSPackageJ2&AorN28ATABLE1SELECTEDANALOGCHANNELADDRESSLINECBAINOLLLIN1LLHIN2LHLIN3LHHIN4HLLIN5HLHIN6HHLIN7HHH地址信号与选中通道的关系地址选中通道ADDCADDBADDA000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7（5） ALE——地址锁存允许信号，高电平有效。当此信号有效时，A、B、C三位地址信号被锁存，译码选通对应模拟通道。在使用时，该信号常和START信号连在一起，以便同时锁存通道地址和启动A/D转换。（6） START——A/D转换启动信号，正脉冲有效。加于该端的脉冲的上升沿使逐次逼近寄存器清零，下降沿开始A/D转换。如正在进行转换时又接到新的启动脉冲，则原来的转换进程被中止，重新从头开始转换。（7） EOC——转换结束信号，高电平有效。该信号在A/D转换过程中为低电平，其余时间为高电平。该信号可作为被CPU查询的状态信号，也可作为对CPU的中断请求信号。在需要对某个模拟量不断采样、转换的情况下，EOC也可作为启动信号反馈接到START端，但在刚加电时需由外电路第一次启动。（8）OE 输出允许信号，高电平有效。当微处理器送出该信号时，ADC0808/0809的输出三态门被打开，使转换结果通过数据总线被读走。在中断工作方式下，该信号往往是CPU发出的中断请求响应信号。3）工作时序与使用说明ADC0809的工作时序如下图所示。当通道选择地址有效时，ALE信号一出现，地址便马上被锁存，这时转换启动信号紧随ALE之后（或与ALE同时）出现。START的上升沿将逐次逼近寄存器SAR复位，在该上升沿之后的2〃s加8个时钟周期内（不定），EOC信号将变低电平，以指示转换操作正在进行中，直到转换完成后EOC再变高电平。微处理器收到变为高电平的EOC信号后，便立即送出OE信号，打开三态门，读取转换结果。(CPU)WR复位SAR/启动转换START/ALEADD(A;B,C)EOC2、DAC0832DAC0832是采用CMOS/Si-Cr工艺实现的8位D/A转换器。该芯片包含8位输入寄存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换器。DAC0832中有两级锁存器，

Dual-ln-Lineand

Small-OutlinePackagesCS l・戏 VccWRi 219 lLE|aYTE1/B¥TE?irGND 318叱 417——XFER叱 15160I4oh—615!—di5DkO(LSB) 7T4DlftVref '日13| 0l¥(MSB)临 912 I诉J17GND 1011顷T1DI0~DI7：数据输入线，DI0~DI7：数据输入线，TTL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。输入寄存器的写选通信号。数据传送控制信号输入线，低电平有效。DAC寄存器写选通输入线。电流输出线。当输入全为1时Ioutl最大。电流输出线。其值与Iout1之和为一常数。WR1：XFER：WR2：Iout1：Iout2：第一级即输入寄存器，第二级即DAC寄存器，可以工作在双缓冲方式下。外部引脚：（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）（10）Rfb：反馈信号输入线，芯片内部有反馈电阻。Vref：基准电压输入线。1112Rfb：反馈信号输入线，芯片内部有反馈电阻。Vref：基准电压输入线。1112旨1516DDDDDDIout2RfbVrtfILEWR2WRl

电路图如上图所示，此接法是用DAC0832的直通方式，只要二进制数据送到DAC0832的数据口，则会自动把数据转为相应的电压。输出端接示波器来观测。SETTLEDTO±VsSETTLEDTO±VsLSB时序图如上图所示3、MCM62641)内部结构和外部引脚图NC—NC—1=28—VccAn—227—WEA-—326—NCAft——425—Ana5—524—AgA-i‘—623一Ana3—76264 22—OEA24—821—AmAi—920—CEAo■—1019——D?Do—1118—DgDi—1217—DsD>—1316—DjGND—1415—Dj(b)(b)引脚图(a)内部％构2）真值表TruthTableReadCycleNo.1【8,9]DATAReadCycleNo.1【8,9]DATAOUTSUPPLYCURRENTIMPEDANCECE〔ce2WEOEInput/OutputModeHXpX「XHighZDeselect/Power-DownXLXXHighZDeselectLHHLDataOutReadLHLXDataInWriteLHHHHighZDeselect3）时序图

WriteCycleNo.2WriteCycleNo.2(CEControlled)^'11-1214、 74LS48、数码管使用了3个数码管，分别显示度数的十位、个位以及小数点后一位。5、 74LS161、计数器4个74LS161计数器级联，通过连线构成13位二进制计数器作为地址发生器。6、LM35温度传感器GND一4 5238电子WWWSmallOutlineMoldedPackageGND一4 5238电子WWWN.C.N.C.—NC8381） 工作电压：直流4〜30V；2） 工作电流：小于133皿3） 输出电压：+6V〜-1.0V4） 输出阻抗：1mA负载时0.10；5） 精度：0.5°（精度（在+25°（时）；6） 漏泄电流：小于60皿；7） 比例因数：线性+10.0mV/°G8） 非线性值：±1/4°G9） 校准方式：直接用摄氏温度校准;10） 额定使用温度范围：-55〜+150°

11）引脚说明：①电源负GND；②电源正VCC；③信号输出S；这个传感器精度较低，但使用简单，直接能够输出电压，配合ADC0809的REF可得出温度，电压，数字量之间的线性关系。还在考虑是否使用该传感器。7、 74HC573通过74HC573的数据锁存和高阻态来进行信号的控制。8、8051:控制部分，正在研究各模块的时序和功能。五、项目问题1、 转换部分最困扰的是芯片的选择和仿真，因为老师推荐的芯片仿真软件中没有，我们也没有一个可以直接用来研究的实物，就导致我们不知道在芯片中到底包含哪些电路，还需要再外加哪些电路给初期研究带来了很大困难。2、 控制电路部分最困扰的是整个系统的协同工作问题，因为整个过程涉及了很多芯片的工作，信号处于连续的传递和处理之中，如何保证过程的有序和准确是最大的问题。3、 存储器部分中的地址发生器的作用也是困扰大家的一大难题，我们经过多次讨论也无法确定它的作用是什么。4、我们最后选择的时钟是12MHz的晶振，而不是用555定时器产生谐波来给电路提供时钟，再通过单片机ALE口进行6分频给电路的各部分提供时钟信号。5、 控制部分我们最终选择了8051作为控制器，有投机取巧的成分，但其中也是因为所需要控制的芯片太多，管脚过多。6、 现在最大的问题是仿真的问题，电路图已经出来，但是写出程序之后的仿真和Debug因为项目的规模会略显复杂。六、 项目感受明确分工后，组员们都能够积极的行动起来，很好的负起自己的责任。在平时的学习和研究当中，都能够将现有的资源利用起来，比如说去图书馆查阅相关资料，上网查询相关的文献，积极的其他同学讨论遇到的问题。在不断地交流中每个人的能力都得到了很大的提升，组员之间的默契度也在不断提高。在完成数电期末设计的时候，每个人都遇到了不同的困难也发现了很多问题，有很多问题也困扰了我们很久，通过这些问题的解决让我们对项目有了更深的理解，而且通过这些问题的提出也可以看出组员们在平时的学习和研究当中是非常认真的。我们的项目主要分为五部分，时序电路部分，控制电路部分，存储器部分，转换部分，其余部分。这几个部分都有各自的着重点，也有相互联系的地方，每个人不单单要掌握自己的那部分内容还要对其他部分的内容有一定的了解。下面就研讨时发现的一些比较具有代表性的问题做一陈述。七、 项目计划计划本周末完成仿真，如果时间允许的话，我们尽可能在答辩之前完成实物。八、 项目总体电路图LM35温度传感器产生电压输出传给ADC0809的IN0端口，单片机对ADDA、B、C进行控制选择IN0端口，通过对管脚的控制，完成取样、转换、输出的过程，从8路输出口输出数据。打开数据锁存器1、