多数据采集电路 中北大学 毕业设计.doc

中北大学
课程设计说明书
 
学生姓名:
高晋钟
学号:
0706024216 
学院:
 电子与计算机科学技术学院
专业:
 微电子学
题目:
多路数据采集电路
 
 

指导教师: 孟令军职称: 副教授
2010年 1月 15日
目录
课程设计目的……………………………………………2
2、设计内容和要求
设计内容……………………………………………………2
设计要求……………………………………………………3
3、设计方案
采样保持电路………………………………………………4
8031单片机…………………………………………………5
A/D数模转换器……………………………………………6
AD574A参数及电路…………………………………………7
系统处理储存………………………………………………8
4、多路数据采集电路原理图………………………………9
5、多路数据采集电路PCB电路板图………………………10
6、课程设计心得……………………………………………10
7、参考书目…………………………………………………12
设计目的
1 掌握电子电路的一般设计方法和设计流程;
2 学习使用PROTEL软件绘制电路原理图及印刷板图;
二、设计内容和要求(包括原始数据、技术参数、条件、设计要求)
设计内容:

系统处理器
多路数据开关
S/H1

→
滤波
D/A
A/D
→→→→

s/H10
→
图1 采集电路示意图
数据采集系统是一种通用测试系统,它可以对各种物理量(如温度、压力、转速、位移等)进行测量、存储、处理和结果输出。
10路模拟信号通过采样/保持电路进行采样,然后进行保持,将保持的信号通过由地址控制的多路开关送进A/D数模转换器,将模拟信号量转换为数字信号量。A/D转换的数字信号送入系统处理器(FPGA、微机等处理系统)处理、储存,在数字处理完成后,将数字信号量输入D/A数模转换器,将数字信号量转换为模拟信号。最后经过运算放大器滤波,输出到PC。操作人员就可以看到所采集的信号了
。
设计要求:
10路数据采集系统,由单片机8031、10路模拟开关AD7506、采集保持器LP398、模数转换器AD574A组成。单片机8031作为系统的控制器,管理整个数据采集系统。10路输入信号范围均为0~10V,由模拟开关AD7506将被测信号分时的接入到系统中。LF398对输入信号进行采集保持,并将采样保持的信号送进模数转换器AD574A中。AD574A是12位逐次逼近式模数转换器,转换速度为25us。AD574A的管脚2(12/8)接+5V,接成12位转换形式,单极性输入。其数据采集系统的工作过程如下:8031单片机通过P3口,控制模拟开关AD7506的输入通道的选通端A0、A1、A2、A3可以按顺序选通10路输入通道,也可以根据需要有选择的接通输入信号。
单片机选通模拟开关时,同时给采样保持器LF398的控制端8脚发出高电平,使之进入采样状态。待采样保持器捕获到输入信号后,单片机发出保持命令,给LF398的8脚发低电平,使之进入保持状态。同时启动AD574A进行A/D转换,即8031通过PO口经74ALS373锁存器使AD574A的A0=0,R/C=,单片机进入等待状态。当A/D转换结束时,AD574A的STS=0,(INT1)查询到转换结束后,开始读取数据,先读高8位数据,再读低8位数据,分两个字节送到8031单片机内部RAM中
图2 单片机数据采集系统组成框图
三、设计方案
采样保持电路

图3 采样保持电路
采样保持电路的获取时间:获取时间是从开始采样到达精度指标输出之间的时间。如下图。它与电容器的充电时间常数、放大器的响应时间及保持电压的变化幅度有关——保持电压的变化幅度越大,获取时间越长。
图4 采样保持电路获取时间及保持电压的下降
保持电压的下降:在保持电容的漏电流和其它掺杂散漏电流,引起保持电压下降。下降幅度用V/s表示。
(2)8031单片机:
8031单片机是Intel公司生产的MCS-51系列单片机中的一种,除无片内ROM外,其余特性与MCS-51单片机基本一样。8031单片机都采用40引脚的直插封装(DIP方式),在单片机的40条引脚中有2条专用于主电源的引脚,2条外接晶体的引脚,4条控制或与其它电源复用的引脚,32条输入/输出(I/O)引脚。8031单片机的引脚除了电源、复位、时钟接入,用户I/O口外,其余管脚是为实现系统扩展而设置的。这些引脚构成8031单片机片外三总线结