數(shù)據(jù)采集大作業(yè)報告

1、課程名稱：數(shù)據(jù)采集與智能儀器姓名：學(xué)號：專業(yè)班級：數(shù)據(jù)采集與智能儀器課程考核（大作業(yè)）參考書趙茂泰智能儀器原理及應(yīng)用（第三版）電子工業(yè)出版社程德福智能儀器（第二版）機(jī)械工業(yè)出版社第1章概述本章要求掌握的內(nèi)容：智能儀器分類、基本結(jié)構(gòu)及特點、智能儀器設(shè)計的要點考試題（10分）1智能儀器設(shè)計時采用CPLD/FPGAt哪些優(yōu)點？第2章數(shù)據(jù)采集技術(shù)本章要求掌握的內(nèi)容：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)、模擬信號調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)、高速數(shù)據(jù)采集與傳輸、D/A轉(zhuǎn)換技術(shù)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計考試題（30分）1設(shè)計一個MCS-51單片機(jī)控制的程控增益放大器的接口電路。已知輸入信號小于10mv,要求當(dāng)輸入信號小于1mv時，增益

2、為1000,而輸入信號每增加1mv時，其增益自動減少一倍，直到100mv為止。（15分）評分標(biāo)準(zhǔn)：正確設(shè)計硬件電路圖（5分）；正確編寫控制程序（5分）；完成仿真調(diào)試，實現(xiàn)基本功能（5分）；2運用雙口RAM或FIFO存儲器對教材中圖2-22所示的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行改造，畫出采集系統(tǒng)電路原理圖，簡述其工作過程。（15分）評分標(biāo)準(zhǔn)：正確設(shè)計硬件電路圖（10分）；正確描述工作過程（5分）；第3章人機(jī)接口本章要求掌握的內(nèi)容：鍵盤；LEDLCD觸摸屏考試題（30分）1設(shè)計8031單片機(jī)與液晶顯示模塊LCM-512-01A的接口電路，畫出接口電路圖并編寫上下滾動顯示XXGCXY（6T大寫英文字母）的控制程

3、序（包含程序流程圖）。評分標(biāo)準(zhǔn)：正確設(shè)計硬件電路圖（10分）；正確回出程序流程圖（5分）；正確編寫控制程序（5分）；完成仿真調(diào)試（10分）第4章數(shù)據(jù)通信本章要求掌握的內(nèi)容：RS232CRS485串行總線，USB通用串行總線，PTR200CK線數(shù)據(jù)傳輸考試題（30分）1設(shè)計PC機(jī)與MCS-51單片機(jī)的RS232或據(jù)通信接口電路（單片機(jī)端含8位LED顯示），編寫從PC機(jī)鍵盤輸入數(shù)字，在單片機(jī)的6位LED上左右滾動顯示的通信與顯示程序。評分標(biāo)準(zhǔn)：正確設(shè)計硬件電路圖（5分）；正確回出程序流程圖（5分）；正確編寫單片機(jī)通信程序（5分）；在開發(fā)系統(tǒng)上運行，實現(xiàn)基本功能（10分）；制作實物，實現(xiàn)基本功能，效

4、果良好（5分）。第一章.概述1.智能儀器設(shè)計時采用CPLD/FPGM哪些優(yōu)點？FPGA/CPLCE片者B是特殊的ASIC芯片，他們除了ASCI的特點值外，還有以下優(yōu)點：1 .隨著VLSI工藝的不斷提高，F(xiàn)PGA/CPLD勺規(guī)模也越來越大，所能實現(xiàn)的功能也越來越強(qiáng)。2 .FPGA/CPLD勺資金投入小，研制開發(fā)費用低。3 .FPGA/CPLDT反復(fù)的編程、擦除、使用或者在外圍電路不動的情況下用不同的EPROM就可以實現(xiàn)不同的功能。4 .FPGA/CPLCE片電路的實際周期短。5 .FPGA/CPLD軟件易學(xué)易用，可以使設(shè)計人員能集中精力進(jìn)行電路設(shè)計，F(xiàn)PGA/CPLDS合于正向設(shè)計，對知識產(chǎn)權(quán)保

5、護(hù)有利。第二章.數(shù)據(jù)采集技術(shù)1.設(shè)計一個MCS-51單片機(jī)控制的程控增益放大器的接口電路。已知輸入信號小于10mv探求當(dāng)輸入信號小于1mv時，增益為1000,而輸入信號每增加1mv時,其增益自動減少一倍，直到100mv為止。（15分）評分標(biāo)準(zhǔn)：正確設(shè)計硬件電路圖（5分）；正確編寫控制程序（5分）；完成仿真調(diào)試，實現(xiàn)基本功能（5分）。設(shè)計與分析：輸入信號大小放大倍數(shù)0-1mv10001-2mv5002-3mv2503-4mv1254-5mv62.55-6mv31.256-7mv15.6257-8mv7.812當(dāng)輸入信號大于7mv時，放大倍數(shù)為7.875,達(dá)到小于100mv,故該程控放大器可設(shè)計為

6、8個檔，可用8路模擬開關(guān)實現(xiàn)。具體實現(xiàn)過程：將小于10mv的信號通過兩級放大器放大500倍，輸入ad轉(zhuǎn)換器的信號幅度為0-5v。通過ad轉(zhuǎn)換，程序選擇信號不同峰值，控制8路模擬開關(guān)的導(dǎo)通，得到不同的放大倍數(shù)。1 .硬件電路圖*-Ml-JJJ1r-JwflJ4*寶基P2£UiU>ra.i«fl用犯LIU屋W/Hraw*.i2PJ3;1/PEMi電F2F4,婚irF-J_士PAEAmDraiiKr對A£iriP-3-SfflPJTJS7A11口，>C，5hn2 .程序#include<reg52.h>#include<intrins.h&

7、gt;#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitcs=P3A5;sbitwr=P3A6;sbitrd=P3A7;sbitA1=P1A0；sbitB1=P1A1；sbitC1=P1A2;ucharad4;voiddelay(ucharxms)uchark,j;for(k=xms;k>0;k-)for(j=110;j>0;j-);ucharAtranD()/AD轉(zhuǎn)換/第一次cs=0;wr=1;_nop_();wr=0;/wr一段時間0,讀取數(shù)據(jù);_nop_();wr=1;delay；P0=0xff;/讀取至ijP1之前全置1;r

8、d=1;_nop_();rd=0;_nop_();ad0=P0;_nop_();rd=1;_nop_();/第二次wr=1;_nop_();wr=0;_nop_();wr=1;delay(1);P0=0xff;rd=1;_nop_();rd=0;_nop_();ad1=P0;_nop_();rd=1;_nop_();/第三次wr=1;_nop_();wr=0;_nop_();wr=1;delay(1);P0=0xff;rd=1;_nop_()；rd=0;_nop_()；ad2=P0;_nop_()；rd=1;while(1)(if(ad1>ad0&&ad1>ad2)

9、returnad1;/丟棄第一次ad0=ad1;ad1=ad2;wr=1;_nop_();wr=0;_nop_();wr=1;delay(1);P0=0xff;rd=1;_nop_();rd=0;_nop_();ad2=P0;_nop_();rd=1;voidmain()uchara;a=AtranD();while(1)wr=1;_nop_();wr=0;_nop_();wr=1;delay(1);P0=0xff;rd=1;_nop_()；rd=0;_nop_();ad3=P0;_nop_();rd=1;if(ad3>a)a=ad3;if(a<=25)C1=0;B1=0;A1=0

10、;elseif(a<=51)C1=0;B1=0;A1=1;elseif(a<=76)C1=0;B1=1;A1=0;elseif(a<=102)C1=0;B1=1;A1=1;elseif(a<=127)C1=1;B1=0;A1=0;elseif(a<=153)C1=1;B1=0;A1=1;elseif(a<=178)C1=1;B1=1;A1=0;elseC1=1;B1=1;A1=1;3 .仿真調(diào)試當(dāng)輸入信號幅度為2.2mv時，模擬開關(guān)接通R2,輸出信號幅度為520mv,大概放大250倍。DigitalOscillosi&peClklhllr&l

11、Blhliih6lCPrwiinnChdiinelD2.運用雙口RAM或FIFO存儲器對教材中圖2-22所示的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行改造，畫出采集系統(tǒng)電路原理圖，簡述其工作過程。（15分）評分標(biāo)準(zhǔn)：正確設(shè)計硬件電路圖（10分）；正確描述工作過程（5分）1原理圖orifRRdzi玳DiKaiA&rHia>,1156dri1SF-1聿自"KKtjJUamrnaM式三L£3.-tEhEfc-F以M.SL工BLI生S三sf=31L1LL32.工作過程：IDT7206是IDT公司容量為16Kx9的且引腳功能完全兼容的串行FIFO雙端口RAM單向的FIFO雙端口存儲器。因為

12、是一個FIFO（先入先出）存儲器，所以沒有絕對地址的概念，只有讀指針和寫指針的相對位置。當(dāng)相對位置為0時，表明存儲器空；為所用的存儲器的容量時，表明存儲器已滿。AD7677為ADI公司研制的16位、1MSPS勺高速A/D轉(zhuǎn)換器。采集系統(tǒng)的原理圖如上圖所示。用一片AD767/口兩片IDT7206構(gòu)成了一個16位的、最高采樣頻率可達(dá)1MHz每組最大采樣點數(shù)為16K的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。若要增加采集樣本長度，只需要換IDT7206即可，其硬件的連接方式基本不變。在此系統(tǒng)中單片機(jī)的作用只是控制何時采樣，以及采樣完成后對采樣數(shù)據(jù)的處理,在采樣過程中，單片機(jī)無須任何干預(yù)。至于一次采集多少次，可以由硬件決定,也可

13、以有軟件控制。在中斷中，單片機(jī)首先關(guān)閉采樣脈沖信號（使P0.0輸出為0）,然后把每一點數(shù)據(jù)分兩次分別從IDT7206（存低位）和IDT7206（存高位）讀出，進(jìn)行處理。每組數(shù)據(jù)的數(shù)量應(yīng)該由程序計數(shù)判斷，當(dāng)然也可以利用IDT72068的EF標(biāo)志進(jìn)行查詢判斷。在進(jìn)行第二組數(shù)據(jù)的采集前，最好將IDT7206先復(fù)位,通過在IDT7206的RS引腳輸入一個低脈沖，即在8031的P0.0引腳輸出一個低脈沖。這樣可以更充分地保證FIFORAM勺讀、寫指針的穩(wěn)定。第3章人機(jī)接口本章要求掌握的內(nèi)容：鍵盤；LEDLCD觸摸屏考試題（30分）1設(shè)計8031單片機(jī)與液晶顯示模塊LCM-512-01A的接口電路，畫出接

14、口電路圖并編寫上下滾動顯示XXGCXY（階大寫英文字母）的控制程序（包含程序流程I評分標(biāo)準(zhǔn)：正確設(shè)計硬件電路圖（10分）；正確畫出程序流程圖（5分）；正確編寫控制程序（5分）；完成仿真調(diào)試（10分）設(shè)計與分析：初始化LCD后，在上下行延時顯示數(shù)據(jù)即可實現(xiàn)上下滾動的效果即：顯示第一行延時清屏顯示第二行延時循環(huán)。1.硬件電路iWT2.流程圖開始開始V結(jié)束3.程序#include<reg52.h>typedefunsignedcharuint8;/typedefunsignedintuint16;sbitRS=P2A0;sbitRW=P2A1；sbitEN=P2A5;sbitBUSY=P

15、0A7;unsignedcharcodestr1="LUOSHUYU"voiddelay()uint8i,j;for(i=0;i<255;i+)for(j=0;j<111;j+);10)voidwait()(P0=0xff;doRS=0;RW=1;EN=0;EN=1;)while(BUSY=1);EN=0;)voidw_dat(uint8dat)wait();EN=0;RS=1;P0=dat;RW=0;EN=1;EN=0;)voidw_cmd(uint8cmd)wait();EN=0;RS=0;11P0=cmd;RW=0;EN=1;EN=0;)voidInit_

16、LCD()w_cmd(0x38);w_cmd(0x0f);w_cmd(0x06);w_cmd(0x01);)voidw_str(uint8addr_start,uint8*p)w_cmd(addr_start);while(*p!='0')w_dat(*p+);)main()Init_LCD();while(1)w_str(0x80,str1);/顯示第一行delay();/延時w_cmd(0x01);/清屏w_str(0xc0,str1);/顯示第二行delay();/延時12w_cmd(0x01);)3.仿真調(diào)試第4章數(shù)據(jù)通信本章要求掌握的內(nèi)容：RS232CRS485串行總

17、線，USB通用串行總線，PTR2000無線數(shù)據(jù)傳輸考試題（30分）1設(shè)計PC機(jī)與MCS-51單片機(jī)的RS232吸據(jù)通信接口電路（單片機(jī)端含8位LED顯示），編寫從PC機(jī)鍵盤輸入數(shù)字，在單片機(jī)的6位LED上左右滾動顯示的通信與顯示程序。評分標(biāo)準(zhǔn)：正確設(shè)計硬件電路圖（5分）；正確回出程序流程圖（5分）；正確編寫單片機(jī)通信程序（5分）；在開發(fā)系統(tǒng)上運行，實現(xiàn)基本功能（10分）；制作實物，實現(xiàn)基本功能，效果良好（5分）。設(shè)計與分析：仿真采用虛擬終端發(fā)送數(shù)據(jù)，收到數(shù)據(jù)后，將文本數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為整型數(shù)字，通過位選循環(huán)顯示數(shù)字。131.硬件電路圖!EliXi1Ah£ri卻工皿g4AMM巾5AMM如Xta

18、T曲救就妣raiwaP22AIQF12mIM”W如£nsai3P2BMMp27ml;rjH/rmpj：-rfJT?T咫:rfk電4HUPMT1PJUPl?fiTT2.程序流程圖串口中斷服務(wù)子程序讀取接收緩存中內(nèi)容將數(shù)據(jù)發(fā)送回PCM并清楚中斷標(biāo)志位While(1)滾動顯示接收數(shù)據(jù)143.程序#include"reg52.h"typedefunsignedintu16;typedefunsignedcharu8;u8flag,i,k;u8a='0'u8codetable1=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00;u8codetable2=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;voidInit()SCON=0X50;TMOD=0X20;/4800波特PCON=0X80;TH1=0XF3;TL1=0X