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实验一：《过程接口板设计》上机报告班级：姓名：学号：一、实验内容设计一个16路的数据采集系统二、实验要求1、输入信号为0-5V；用查询法读取A/D的转换数。2、Protel软件画出该数据采集板的原理线路图。3、简要说明设计思路以及所采用的芯片。三、实验内容1、芯片选择与功能说明ADC0809八位逐次逼近式A/D转换器是一种单片CMOS器件，包括8位模拟转换器、8通道转换开关和与微处理器兼容的控制逻辑。8路转换开关能直接联通8个单端模拟信号中的任意一个。ADC0809的引脚图及51单片机引脚图如下：ADC0809管脚图及51单片机芯片管脚图ADC0809模数转换器的引脚功能：IN0～IN7:８路模拟量输入。A、B、C:３位地址输入，3个地址输入端的不同组合选择八路模拟量输入。ALE:地址锁存启动信号，在ALE的上升沿，将A、B、C上的通道地址锁存到内部的地址锁存器。D0～D7:八位数据输出线，A/D转换结果由这８根线传送给单片机。OE:允许输出信号。当OE=1时，即为高电平，允许输出锁存器输出数据。START:启动信号输入端，START为正脉冲，其上升沿清除ADC0808的内部的各寄存器，其下降沿启动A/D开始转换。EOC:转换完成信号，当EOC上升为高电平时，表明内部A/D转换已完成。CLK:时钟输入信号，0809的时钟频率范围在10～1200kHz，典型值为640kHz。当ALE为高电平时，通道地址输入到地址锁存器中，下降沿将地址锁存并译码，在START上升沿时所有的内部寄存器清零，在下降沿时，开始进入A/D装换，此期间START应保持低电平。在START下降沿后10us左右，转换结束信号变为低电平，EOC为低电平时，表示正在转换，在高电平时，表示转换结束。OE为低电平时，表示正在转换，为高电平时，允许转换结果输出。ADC0809的主要性能：◆逐次比较型◆CMOS工艺制造◆单电源供电◆无需零点和满刻度调整◆具有三态锁存输出缓冲器，输出与TTL兼容◆易与各种微控制器接口◆具有锁存控制的8路模拟开关◆分辨率：8位◆功耗：15mW◆最大不可调误差小于±1LSB◆转换时间128us◆转换精度：±0.4%◆ADC0809没有内部时钟，必须由外部提供，其范围为10~1280kHZ，典型的时钟频率为640kHZ。3、设计流程本设计为16路数据采集系统，本文着重介绍该系统组成和硬件设计，本设计的主要组成如下：第一步：信号调理电路第二步：16路模拟信号的产生与A/D转换器第三步：发送端的数据采集与传输控制器第四步：人机通道的接口电路第五步：数据传输接口电路开始系统初始化调用数制转换子程序调用数据采集子程序取相应通道数据调用标度变换子程序调用数据显示子程序调用数据发送子程序主程序流程图4、设计结果（提交线路图）由于ADC0809无片内时钟，时钟信号有51单片机的ALE信号经D触发器二分频后获得。此外，由于ADC0809内部设有地址锁存器，所以通道地址由P0口的低3位直接与ADC0809的ABC相连。通道基本地址为0000H~0007H。其对应关系如下表所示：ADC0809与51单片机的接口方法：ADC0809与51单片机的接口有3种形式，分别是查询方式、中断方式和延时等待方式，本题中选用查询接口方式。由于ADC0809无片内时钟，时钟信号时可由单片机的ALE信号经D触发器二分频后获得。ALE引脚的脉冲频率是8051时钟频率的1/6.该题目中单片机时钟频率采用6MHz，则ALE输出的频率是1MHz，二分频后为500KHz，符合ADC0809对频率的要求。由于ADC0809内部没有地址锁存器，所以通道地址有P0口的低3位直接与ADC0809的A,B,C相连。通道基本地址为0000H~0007H。控制信号：将P2.7作为片选信号，在启动A/D转换时。由单片机的写信号和P2.7控制ADC的地址锁存和启动转换。由于ALE和START连在一起，因此ADC0809在锁存通道地址的同时也启动转换。在读取转换结果时，用单片机的读信号RD和P2.7引脚经或非门后，产生正脉冲作为OE信号用一打开三态输出锁存器。地址码输入通道CBA000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7三、实验总结通过这次课程设计，我深刻的了解到了数据采集系统的原理、构成部分和数据采集系统和电气工程及其自动化之间的紧密联系，该系统可以采集的发电厂运行数据包括电气参数和非电气参数两类。在此次课程设计当中学到了很多东西，特别是用protel软件绘制原理图，要求细心布置图局并自己制作元器件80C51、74LS373、8155、ADC0809确实对自己专业的理论知识和实践的结合有了很大的帮助，对我个人而言确实受益匪浅。本次课程设计是一个由80C51控制的A/D数据采集控制系统，这卡上对应有8个通道0到5V的模拟电压采集的能力，要求用键盘选择转换通道。在以上的设计里，基本满足了设计需求的要素。这次的课程设计主要应用的知识，有单片机控制系统的构成，接口电路与应用程序，再一次巩固了所学的理论知识。结合自己大学期间的实际积累的专业基础知识和相关专业课程知识。总体来说这是一次，理论与实践的结合，有助于我们应用专业的理论知识解决实际问题。