-模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器

1、長 沙 學(xué) 院電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)說明書題目模 擬 數(shù) 字 轉(zhuǎn) 換 器系(部)電子信息與電氣工程系專業(yè)(班級(jí))光電一班姓名蔣智文學(xué)號(hào)2013041125指導(dǎo)教師劉亮 龍英 陳希 張海濤起止日期2015.6.1-2015.6.6電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(30)系（部）：電子信息與電氣工程系 專業(yè)：光電信息工程 指導(dǎo)教師：張海濤課題名稱模 擬 數(shù) 字 轉(zhuǎn) 換 器設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1 說明模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的基本概念和原理；2 給出A1集成電路的主要技術(shù)參數(shù)，熟悉IC芯片（ADC）各引腳的功能，逐個(gè)說明；3 通過實(shí)際測試，給出A/D轉(zhuǎn)換的對(duì)應(yīng)關(guān)系表，并分析計(jì)算其轉(zhuǎn)換精度；4寫出設(shè)計(jì)心得。 設(shè)計(jì)工作量1、系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

2、；2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真；3、在Multisim或同類型電路設(shè)計(jì)軟件中進(jìn)行仿真并進(jìn)行演示；4、提交一份完整的課程設(shè)計(jì)說明書，包括設(shè)計(jì)原理、仿真分析、調(diào)試過程，參考文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)總結(jié)等。進(jìn)度安排起止日期（或時(shí)間量）設(shè)計(jì)內(nèi)容（或預(yù)期目標(biāo)）備注第一天課題介紹，答疑，收集材料第二天設(shè)計(jì)方案論證第三天進(jìn)行具體設(shè)計(jì)第四天進(jìn)行具體設(shè)計(jì)第五天編寫設(shè)計(jì)說明書指導(dǎo)老師意見年 月 日教研室意見年 月 日長沙學(xué)院課程設(shè)計(jì)鑒定表姓名蔣智文學(xué)號(hào)2013041125專業(yè)光電信息工程班級(jí)1設(shè)計(jì)題目模 擬 數(shù) 字 轉(zhuǎn) 換 器指導(dǎo)教師張海濤指導(dǎo)教師意見：評(píng)定成績： 教師簽名： 日期： 答辯小組意見：評(píng)定成績：答辯小組長簽名：日期：教研室

3、意見：最終評(píng)定等級(jí)：教研室主任簽名：日期：說明課程設(shè)計(jì)成績分“優(yōu)秀”、“良好”、“中等”、“及格”、“不及格”五等。目錄一、前言5二、設(shè)計(jì)任務(wù)與目的5三、設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求5四、總體設(shè)計(jì)框圖6五、元器件選擇6(一)ADC0808芯片6(二)時(shí)鐘脈沖源8(三)LED燈8六、設(shè)計(jì)原理9七、Proteus軟件運(yùn)行仿真10(一)Proteus軟件10(二)運(yùn)行仿真結(jié)果10(三)運(yùn)行結(jié)果分析11八、實(shí)訓(xùn)心得及體會(huì)11參考文獻(xiàn)12一、 前言電子技術(shù)基礎(chǔ)是一門發(fā)展迅速、實(shí)踐性和應(yīng)用性很強(qiáng)的電子技術(shù)專業(yè)基礎(chǔ)課程，有數(shù)字部分和模擬部分。為了適應(yīng)現(xiàn)代電子技術(shù)飛躍發(fā)展的需要，更好的培養(yǎng)21世紀(jì)應(yīng)用型電子技術(shù)人才，需要在

4、加強(qiáng)學(xué)生基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)的同時(shí)，還要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練。將理論知識(shí)、課題內(nèi)容的作業(yè)、討論與技能訓(xùn)練相結(jié)合，融為一體，課程設(shè)計(jì)以此為目的使能力培養(yǎng)貫穿于整個(gè)教學(xué)過程。本課程設(shè)計(jì)通過對(duì)數(shù)字邏輯電路的性能測試和調(diào)整，使學(xué)生鞏固和加深理解所學(xué)的理論知識(shí)，熟悉電子電路中常用元器件的性能和常用電子儀器的使用，掌握電子電路測量的基本原理和方法，為制作和調(diào)試整機(jī)電路打下基礎(chǔ)。二、 設(shè)計(jì)任務(wù)與目的1.了解模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換2. 的基本概念和原理；3. 了解A1集成電路的主要技術(shù)參數(shù)，熟悉IC芯片（ADC系列）各引腳的功能；4. 學(xué)習(xí)AD轉(zhuǎn)換系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)，并學(xué)會(huì)用仿真軟件進(jìn)行仿真。5. 鞏固加深對(duì)電子線路的基本知識(shí)，提高綜

5、合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)的能力；6. 培養(yǎng)學(xué)生查閱參考文獻(xiàn)，獨(dú)立思考、設(shè)計(jì)、鉆研專業(yè)知識(shí)相關(guān)問題的能力；7. 通過實(shí)際制作安裝電子線路，學(xué)會(huì)單元電路以及整機(jī)電路的調(diào)試與分析方法；8. 培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)與科學(xué)態(tài)度，建立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ碳夹g(shù)觀念；培養(yǎng)工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和綜合設(shè)計(jì)能力。三、 設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求1. 說明模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的基本概念和原理；2. 給出A1集成電路的主要技術(shù)參數(shù)，熟悉IC芯片（ADC）各引腳的功能，逐個(gè)說明；3. 通過實(shí)際測試，給出A/D轉(zhuǎn)換的對(duì)應(yīng)關(guān)系表，并分析計(jì)算其轉(zhuǎn)換精度；4. 寫出設(shè)計(jì)心得。四、 總體設(shè)計(jì)框圖根據(jù)設(shè)計(jì)要求，要將模擬信號(hào)如直流電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，查找資料知道，可以使用

6、集成A/D轉(zhuǎn)換器芯片完成。A/D轉(zhuǎn)化芯片型號(hào)為ADC0808五、 元器件選擇(一) ADC0808芯片目前國內(nèi)外各半導(dǎo)體器件生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)并生產(chǎn)出了多種多樣的ADC芯片, 常用的兩種為ADC0808和ADC00809，在實(shí)際使用中，ADC0808更常用于電路仿真，本設(shè)計(jì)采用ADC0808。ADC0808是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。1） ADC0808的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)由下圖可知，ADC0808由一個(gè)8路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸

7、入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。2） ADC0808引腳結(jié)構(gòu)ADC0808各腳功能如下： D7-D0：8位數(shù)字量輸出引腳。 IN0-IN7：8位模擬量輸入引腳。 VCC：+5V工作電壓。 GND：地。 REF（+）：參考電壓正端。 REF（-）：參考電壓負(fù)端。 START：A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)輸入端。 ALE：地址鎖存允許信號(hào)輸入端。 （以上兩種信號(hào)用于啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換）. EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出引腳，開始轉(zhuǎn)換時(shí)為低電平，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)為高電平。 OE：輸出允許控制端，用以打開三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。

8、CLK：時(shí)鐘信號(hào)輸入端（一般為500KHz）。A、B、C：地址輸入線。ADC0808對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是05V，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當(dāng)ALE線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將A，B，C三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 ST為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。當(dāng)ST上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST應(yīng)保持低電平。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。當(dāng)EOC為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在

9、進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。OE為輸出允許信號(hào)，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。D7D0為數(shù)字量輸出線。 CLK為時(shí)鐘輸入信號(hào)線。因ADC0808的內(nèi)部沒有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)必須由外界提供，通常使用頻率為500KHZ。(二) 時(shí)鐘脈沖源采用激勵(lì)源端子，提供頻率為100KHZ的方波脈沖。(三) LED燈為獲取數(shù)字信號(hào)，需要對(duì)ADC0808輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行顯示。采用LED燈，通過LED燈的亮與暗指示輸出的數(shù)字信號(hào)為1還是0.六、 設(shè)計(jì)原理1) 輸入直流電壓：在電位器上產(chǎn)生05V的電壓，在將其連接到ADC0808芯片的信號(hào)輸入端口

10、IN0口，讓電壓信號(hào)能夠輸入芯片中。2) 脈沖產(chǎn)生電路：產(chǎn)生一個(gè)頻率較高的方波信號(hào)CP，可選用激勵(lì)源端子，提供ADC0808芯片工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)。3) 地址輸入信號(hào)控制電路：ADC0808芯片有三位地址選通輸入端,用以選擇對(duì)應(yīng)的輸入通道，本設(shè)計(jì)采用信號(hào)輸入端口IN0口，故將A、B、C3個(gè)地址輸入線都連接地，固定輸入通道為IN0口。地址信號(hào)與選中通道的關(guān)系如下：4) 數(shù)字信號(hào)輸出顯示電路：用LED燈分別連接ADC0808的8個(gè)輸出信號(hào)端口，另一端接地，則可以顯示輸出信號(hào)為0還是1.5) 總的電路如下所示：七、 Proteus軟件運(yùn)行仿真(一) Proteus軟件Proteus軟件是英國Lab

11、 Center Electronics公司出版的EDA工具軟件, 它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件?？梢苑抡鏀?shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件，有30多個(gè)元件庫?？商峁┦静ㄆ?、邏輯分析儀、虛擬終端、SPI調(diào)試器、I2C調(diào)試器、信號(hào)發(fā)生器、模式發(fā)生器、交直流電壓表、交直流電流表等仿真儀表資源。本設(shè)計(jì)是采用它進(jìn)行電路仿真。(二) 運(yùn)行仿真結(jié)果ADC0808模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器仿真結(jié)果圖(三) 運(yùn)行結(jié)果分析如圖所示：ADC0808芯片通過通道IN0采集由電位器產(chǎn)生的電壓信號(hào)，在ST為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，在轉(zhuǎn)換期間，ST應(yīng)保持低電平，轉(zhuǎn)換結(jié)束后，EOC

12、變?yōu)楦唠娖?，OE為輸出允許信號(hào)，OE1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)，然后LED燈顯示出輸出的數(shù)據(jù)。如圖中，輸入電壓為0.25V，輸出數(shù)據(jù)為00001101.結(jié)果分析：對(duì)于這個(gè)8位的電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換器，如果將參考設(shè)為5V，那么輸出的信號(hào)有64種編碼，分別代表輸入電壓在0V-0.078125V, 0.078125V-0.15625V, .4.291875V-5V。分為64個(gè)等級(jí)編碼，當(dāng)一個(gè)0.08V的信號(hào)輸入時(shí)，轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)據(jù)為00000001。部分電壓與輸出量的關(guān)系如下：電壓V輸出數(shù)字量UD7D6D5D4D3D2D1D00.01000000000.08000000000.40000001010.80001

13、010011.60010100103.20101000114.00110011004.5011100101八、 實(shí)訓(xùn)心得及體會(huì)通過這次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了Proteus仿真軟件的使用。利用Proteus對(duì)ADC0808模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器各個(gè)單元電路和整體電路的設(shè)計(jì)和仿真，只要點(diǎn)擊鼠標(biāo)就能方便、快捷地搭建電路，并且修改電路方便。在電路設(shè)計(jì)仿真完成之后再構(gòu)建實(shí)際電路，從而降低了成本，大大提高了教學(xué)和專業(yè)設(shè)計(jì)的效率。在本次課程設(shè)計(jì)，我掌握了計(jì)數(shù)式8位A/D轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)原理，了解了ADC0808以及ADC0809的工作原理，對(duì)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換有了一定的認(rèn)識(shí)。通過對(duì)軟件Proteus的學(xué)習(xí)和使用，進(jìn)一步加深了我對(duì)數(shù)字電路的認(rèn)識(shí)，同時(shí)加強(qiáng)了我動(dòng)手、思考和解決問題的能力，并為我以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了良好的基礎(chǔ)。做課程設(shè)計(jì)的同時(shí)也是對(duì)課本知識(shí)的鞏固和加強(qiáng)，平時(shí)看課本時(shí)有些弄不懂的問題，在做課程設(shè)計(jì)時(shí)就找到了解決的方法；與此同時(shí)，還可以記住很多東西。比如一些芯片的功能，平時(shí)看完課本很容易忘，就是因?yàn)闆]有動(dòng)手實(shí)踐過，這也說明了“理論聯(lián)系實(shí)際”的重要性