数据采集大作业报告

1、 课程名称: 数据采集与智能仪器 姓名： 学号： 专业班级： 数据采集与智能仪器课程考核（大作业） 参考书 赵茂泰 智能仪器原理及应用（第三版） 电子工业出版社程德福 智能仪器（第二版）机械工业出版社第1章 概述本章要求掌握的内容：智能仪器分类、基本结构及特点、智能仪器设计的要点考试题（10分）1 智能仪器设计时采用CPLD/FPGA有哪些优点？第2章 数据采集技术本章要求掌握的内容：数据采集系统的组成结构、模拟信号调理、A/D转换技术、高速数据采集与传输、D/A转换技术、数据采集系统设计考试题（30分）1 设计一个MCS-51单片机控制的程控增益放大器的接口电路。已知输入信号小于10mv,要

2、求当输入信号小于1mv时，增益为1000，而输入信号每增加1mv时，其增益自动减少一倍，直到100mv为止。（15分）评分标准：正确设计硬件电路图（5分）；正确编写控制程序（5分）；完成仿真调试，实现基本功能（5分）；2 运用双口RAM或FIFO存储器对教材中图2-22所示的高速数据采集系统进行改造，画出采集系统电路原理图，简述其工作过程。（15分）评分标准：正确设计硬件电路图（10分）；正确描述工作过程（5分）；第3章 人机接口 本章要求掌握的内容：键盘；LED、LCD、触摸屏考试题（30分）1 设计8031单片机与液晶显示模块LCM-512-01A的接口电路，画出接口电路图并编写上下滚动显

3、示XXGCXY(6个大写英文字母)的控制程序（包含程序流程图）。评分标准：正确设计硬件电路图（10分）；正确画出程序流程图（5分）；正确编写控制程序（5分）；完成仿真调试（10分）第4章数据通信本章要求掌握的内容：RS232C、RS485串行总线，USB通用串行总线，PTR2000无线数据传输考试题（30分） 1 设计PC机与MCS-51单片机的RS232C数据通信接口电路（单片机端含8位LED显示），编写从PC机键盘输入数字，在单片机的6位LED上左右滚动显示的通信与显示程序。评分标准：正确设计硬件电路图（5分）；正确画出程序流程图（5分）；正确编写单片机通信程序（5分）；在开发系统上运行，

4、实现基本功能（10分）；制作实物,实现基本功能，效果良好（5分）。第1章 .概述1.智能仪器设计时采用CPLD/FPGA有哪些优点？FPGA/CPLD芯片都是特殊的ASIC芯片，他们除了ASCI的特点值外，还有以下优点：1.随着VLSI工艺的不断提高，FPGA/CPLD的规模也越来越大，所能实现的功能也越来越强。2.FPGA/CPLD的资金投入小，研制开发费用低。3.FPGA/CPLD可反复的编程、擦除、使用或者在外围电路不动的情况下用不同的EPROM就可以实现不同的功能。4.FPGA/CPLD芯片电路的实际周期短。5.FPGA/CPLD软件易学易用，可以使设计人员能集中精力进行电路设计，FP

5、GA/CPLD适合于正向设计，对知识产权保护有利。第2章 .数据采集技术1.设计一个MCS-51单片机控制的程控增益放大器的接口电路。已知输入信号小于10mv,要求当输入信号小于1mv时，增益为1000，而输入信号每增加1mv时，其增益自动减少一倍，直到100mv为止。（15分）评分标准：正确设计硬件电路图（5分）；正确编写控制程序（5分）；完成仿真调试，实现基本功能（5分）。设计与分析： 输入信号大小 放大倍数0-1mv 10001-2mv 5002-3mv 2503-4mv 1254-5mv 62.55-6mv 31.256-7mv 15.6257-8mv 7.812 当输入信号大于7mv

6、时，放大倍数为7.875，达到小于100mv，故该程控放大器可设计为8个档，可用8路模拟开关实现。具体实现过程：将小于10mv的信号通过两级放大器放大500倍，输入ad转换器的信号幅度为0-5v。通过ad转换，程序选择信号不同峰值，控制8路模拟开关的导通，得到不同的放大倍数。1.硬件电路图2.程序 #include<reg52.h> #include<intrins.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit cs=P35; sbit wr=P36; sbit rd=P37; sbit A1

7、=P10; sbit B1=P11; sbit C1=P12; uchar ad4; void delay(uchar xms) uchar k,j; for(k=xms;k>0;k-) for(j=110;j>0;j-); uchar AtranD()/AD转换 /第一次 cs=0; wr=1; _nop_(); wr=0;/wr一段时间0，读取数据； _nop_(); wr=1;delay(1);P0=0xff;/读取到P1之前全置1；rd=1;_nop_();rd=0;_nop_(); ad0=P0;_nop_();rd=1;_nop_(); /第二次 wr=1; _nop_

8、(); 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) return ad1; /丢弃第一次 ad0=ad1; ad1=ad2; wr=1; _nop_(); wr=

9、0; _nop_(); wr=1; delay(1); P0=0xff;rd=1;_nop_();rd=0;_nop_(); ad2=P0;_nop_();rd=1; void main() uchar a; 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;else if(a<=51) C1=0; B

10、1=0; B1=0; A1=1;else if(a<=178) C1=1; B1=1; A1=0;else C1=1; B1=1; A1=1; A1=1;else if(a<=76) C1=0; B1=1; A1=0;else if(a<=102) C1=0; B1=1; A1=1;else if(a<=127) C1=1; B1=0; A1=0;else if(a<=153) C1=1;3.仿真调试 当输入信号幅度为2.2mv时，模拟开关接通R2，输出信号幅度为520mv，大概放大250倍。当输入信号幅度为4.5mv时，模拟开关接通R4，输出信号幅度为280mv

11、，大概放大62倍。2.运用双口RAM或FIFO存储器对教材中图2-22所示的高速数据采集系统进行改造，画出采集系统电路原理图，简述其工作过程。（15分）评分标准：正确设计硬件电路图（10分）；正确描述工作过程（5分）。1. 原理图2.工作过程： IDT7206是IDT公司容量为16K×9的且引脚功能完全兼容的串行FIFO双端口RAM单向的FIFO双端口存储器。因为是一个FIFO(先入先出)存储器,所以没有绝对地址的概念,只有读指针和写指针的相对位置。当相对位置为0时,表明存储器空;为所用的存储器的容量时,表明存储器已满。AD7677为ADI 公司研制的16位、1MSPS的高

12、速A/ D转换器。采集系统的原理图如上图所示。用一片AD7677和两片IDT7206构成了一个16位的、最高采样频率可达1MHz、每组最大采样点数为16K的数据采集系统。若要增加采集样本长度,只需要换IDT7206即可,其硬件的连接方式基本不变。  在此系统中单片机的作用只是控制何时采样,以及采样完成后对采样数据的处理,在采样过程中,单片机无须任何干预。至于一次采集多少次,可以由硬件决定,也可以有软件控制。在中断中，单片机首先关闭采样脉冲信号(使P0.0输出为0)，然后把每一点数据分两次分别从IDT7206(存低位)和IDT7206(存高位)读出，进行处理。每组数

13、据的数量应该由程序计数判断，当然也可以利用IDT7206的EF标志进行查询判断。在进行第二组数据的采集前，最好将IDT7206先复位，通过在IDT7206的RS引脚输入一个低脉冲，即在8031的P0.0引脚输出一个低脉冲。这样可以更充分地保证FIFORAM的读、写指针的稳定。、第3章 人机接口 本章要求掌握的内容：键盘；LED、LCD、触摸屏考试题（30分）1 设计8031单片机与液晶显示模块LCM-512-01A的接口电路，画出接口电路图并编写上下滚动显示XXGCXY(6个大写英文字母)的控制程序（包含程序流程图）。评分标准：正确设计硬件电路图（10分）；正确画出程序流程图（5分）；正确编写

14、控制程序（5分）；完成仿真调试（10分）设计与分析：初始化LCD后，在上下行延时显示数据即可实现上下滚动的效果。即 ：显示第一行>延时>清屏>显示第二行>延时>循环。1.硬件电路2.流程图3.程序 #include<reg52.h> typedef unsigned char uint8; /typedef unsigned int uint16; sbit RS=P20; sbit RW=P21; sbit EN=P25; sbit BUSY=P07; unsigned char code str1="LUOSHUYU" void

15、 delay() uint8 i,j; for(i=0;i<255;i+) for(j=0;j<111;j+); void wait() P0=0xff; do RS=0; RW=1;EN=0;EN=1; while(BUSY=1); EN=0; void w_dat(uint8 dat) wait(); EN=0; RS=1; P0=dat; RW=0; EN=1; EN=0; void w_cmd(uint8 cmd) wait(); EN=0; RS=0; P0=cmd; RW=0; EN=1; EN=0; void Init_LCD() w_cmd(0x38); w_cmd

16、(0x0f); w_cmd(0x06); w_cmd(0x01); void w_str(uint8 addr_start,uint8 *p) w_cmd(addr_start); while(*p!='0') w_dat(*p+); main() Init_LCD(); while(1) w_str(0x80,str1);/显示第一行 delay();/延时 w_cmd(0x01);/清屏w_str(0xc0,str1);/显示第二行 delay();/延时w_cmd(0x01); 3.仿真调试第4章数据通信 本章要求掌握的内容：RS232C、RS485串行总线，USB通用串

17、行总线，PTR2000无线数据传输考试题（30分） 1 设计PC机与MCS-51单片机的RS232C数据通信接口电路（单片机端含8位LED显示），编写从PC机键盘输入数字，在单片机的6位LED上左右滚动显示的通信与显示程序。评分标准：正确设计硬件电路图（5分）；正确画出程序流程图（5分）；正确编写单片机通信程序（5分）；在开发系统上运行，实现基本功能（10分）；制作实物,实现基本功能，效果良好（5分）。设计与分析： 仿真采用虚拟终端发送数据，收到数据后，将文本数据转换为整型数字，通过位选循环显示数字。1. 硬件电路图2. 程序流程图3. 程序#include "reg52.h&quo

18、t; typedef unsigned int u16; typedef unsigned char u8; u8 flag,i,k; u8 a='0' u8 code table1=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07, 0x7f,0x6f,0x00; u8 code table2=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;void Init()SCON=0X50;TMOD=0X20;/4800波特PCON=0X80;TH1=0XF3;TL1=0XF3;ES=1;EA=1;TR1=1;void delay(