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1、0电子信息工程系毕业设计论文基于 ICL7135A/D 转换器的模拟转换显示电路的设计专业名称 xxxxx 班级名称 xxxx 学生姓名 xxxxx 学号 xxxx 指导教师 xxxxxxx 职称 xxxxxxxxx 毕业设计时间2009 年 11 月 23 日至 2010 年 1 月 15 日1摘要摘要：随着数字技术，特别是信息技术的飞速发展与普及，在现代控制。通信及检测等领域，为了提高系统的性能指标，对信号的处理广泛采用了数字计算机技术。由于系统的实际对象往往都是一些模拟量(如温度。压力。位移。图像等),要使计算机或数字仪表能识别。处理这些信号，必须首先将这些模拟信号转换成数字信号；而经计
2、算机分析。处理后输出的数字量也往往需要将其转换为相应模拟信号才能为执行机构所接受。这样，就需要一种能在模拟信号与数字信号之间起桥梁作用的电路-模数和数模转换器。精度高、抗干扰性能好、价格低，越来越广泛地使用在一些高精度仪器仪表和测量设备中，介绍该转换器的基本原理，应用十分广泛给社会发展需求带来福音,面向未来,为社会主义现代化建设打下坚实的基础。关键词：单片机 ICL7135A/D 转换器 电源和接地2目录第一章 引言.4 第二章 a d 转换器的介绍.5 第三章 单片机.9 3.1 单片机概述.9 3.2 单片机的基本组成.9 3.3 单片机的特点.11 3.4 单片机的应用.12 第四章 系
3、统硬件设计.14 4.1 相关知识.14 4.2 功能说明.16 4.3 硬件电路.17 第五章 系统软件设计.18 5.1 系统程序.18 结 语.21 参考文献.223第一章第一章 引言引言随着电子技术的迅速发展以及计算机在自动检测和自动控制系统中的广泛应用，利用数字系统处理模拟信号的情况变得更加普遍。数字电子计算机所处理和传送的都是不连续的数字信号，而实际中遇到的大都是连续变化的模拟量，模拟量经传感器转换成电信号的模拟量后，需经模/数转换变成数字信号才可输入到数字系统中进行处理和控制，因而作为把模拟电量转换成数字量输出的接口电路-A/D 转换器是现实世界中模拟信号向数字信号的桥梁，是电子
4、技术发展的关键和瓶所在。在信息数字化时代，对数字信号的处理是非常重要的。但是，现实世界中的信号,包括声音，位置，图像，光学和电信号等都是模拟的。这就需要把模拟信号转换成数字信号。因此,可以说数模转换器是数字信号处理的基础。当前，为了适应计算机、通讯和多媒体技术的飞速发展以及高新技术领域的数字化进程不断加快，ADC 在工艺、结构、性能上都有了很大的变化，正在朝着低功耗、高速、高分辨率的方向发展。A/D 转换后，输出的数字信号可以有 8 位、10 位、12 位和 16 位等。A/D 转换器是用来通过一定的电路将模拟量转变为数字量。模拟量可以是电压、电流等电信号，也可以是压力、温度、湿度、位移、声音
5、等非电信号。但在 A/D 转换前，输入到 A/D 转换器的输入信号必须经各种传感器把各种物理量转换成电压信号。）输入阻抗达 以上，对被测电路几乎没有影响；）自动校零；）有精确的差分输入电路；）自动判别信号极性；）有超、欠压输出信号）采用位扫描与码输出。4第二章第二章 adad 转换器的介绍转换器的介绍将模拟信号转换成数字信号的电路，称为模数转换器（简称 a/d 转换器或adc,analog to digital converter） ；将数字信号转换为模拟信号的电路称为数模转换器（简称 d/a 转换器或 dac,digital to analog converter） ；a/d 转换器和 d/
6、a 转换器已成为信息系统中不可缺俚慕涌诘缏贰?br 为确保系统处理结果的精确度，a/d 转换器和 d/a 转换器必须具有足够的转换精度；如果要实现快速变化信号的实时控制与检测，a/d 与 d/a 转换器还要求具有较高的转换速度。转换精度与转换速度是衡量 a/d 与 d/a 转换器的重要技术指标。随着集成技术的发展，现已研制和生产出许多单片的和混合集成型的 a/d 和 d/a转换器，它们具有愈来愈先进的技术指标。A/D 转换的作用是将时间连续、幅值也连续的模拟量转换为时间离散、幅值也离散的数字信号，因此，A/D 转换一般要经过取样、保持、量化及编码 4个过程。在实际电路中，这些过程有的是合并进行
7、的，例如，取样和保持，量化和编码往往都是在转换过程中同时实现的。取样和保持 取样是将随时间连续变化的模拟量转换为时间离散的模拟量。取样过程示意图如图 11.8.1 所示。图（a）为取样电路结构，其中，传输门受取样信号S(t)控制，在S(t)的脉宽期间，传输门导通，输出信号vO(t)为输入信号v1,而在（Ts-）期间，传输门关闭，输出信号vO(t)=0。电路中各信号波形如图（b）所示。图 11.8.1 取样电路结构(a)5图 11.8.1 取样电路中的信号波形(b)通过分析可以看到，取样信号S(t)的频率愈高，所取得信号经低通滤波器后愈能真实地复现输入信号。但带来的问题是数据量增大，为保证有合适
8、的取样频率，它必须满足取样定理。取样定理：设取样信号S(t)的频率为fs，输入模拟信号v1(t)的最高频率分量的频率为fimax，则fs与fimax必须满足下面的关系fs2fimax，工程上一般取fs(35)fimax。将取样电路每次取得的模拟信号转换为数字信号都需要一定时间，为了给后续的量化编码过程提供一个稳定值，每次取得的模拟信号必须通过保持电路保持一段时间。 取样与保持过程往往是通过取样-保持电路同时完成的。取样-保持电路的原理图及输出波形如图 11.8.2 所示。图 11.8.2 取样-保持电路原理图 6图 11.8.2 取样-保持电路波形图电路由输入放大器A1、输出放大器A2、保持电
9、容CH和开关驱动电路组成。电路中要求A1具有很高的输入阻抗，以减少对输入信号源的影响。为使保持阶段 CH上所存电荷不易泄放，A2也应具有较高输入阻抗，A2还应具有低的输出阻抗，这样可以提高电路的带负载能力。一般还要求电路中AV1AV2=1。现结合图 11.8.2 来分析取样-保持电路的工作原理。在t=t0时，开关S闭合，电容被迅速充电，由于AV1AV2=1，因此v0=vI，在t0t1时间间隔内是取样阶段。在t=t1时刻S断开。若A2的输入阻抗为无穷大、S为理想开关，这样可认为电容CH没有放电回路，其两端电压保持为v0不变，图 11.8.2(b)中t1到t2的平坦段，就是保持阶段。取样-保持电路
10、以由多种型号的单片集成电路产品。如双极型工艺的有AD585、AD684；混合型工艺的有 AD1154、SHC76 等。量化与编码数字信号不仅在时间上是离散的，而且在幅值上也是不连续的。任何一个数字量的大小只能是某个规定的最小数量单位的整数倍。为将模拟信号转换为数字量，在 A/D 转换过程中，还必须将取样-保持电路的输出电压，按某种近似方式归化到相应的离散电平上，这一转化过程称为数值量化，简称量化。量化后的数值最后还需通过编码过程用一个代码表示出来。经编码后得到的代码就是 A/D 转换器输出的数字量。量化过程中所取最小数量单位称为量化单位，用表示。它是数字信号最低位为 1 时所对应的模拟量，即
11、1LSB。在量化过程中，由于取样电压不一定能被整除，所以量化前后不可避免地存在误差，此误差称之为量化误差，用 表示。量化误差属原理误差，它是无法消除的。A/D 转换器的位数越多，各离散电平之间的差值越小，量化误差7越小。量化过程常采用两种近似量化方式：只舍不入量化方式和四舍五入的量化方式。.只舍不入量化方式以 3 位 A/D 转换器为例，设输入信号v1的变化范围为 08V，采用只舍不入量化方式时，取=1V，量化中不足量化单位部分舍弃，如数值在 01V 之间的模拟电压都当作 0，用二进制数 000 表示，而数值在 12V 之间的模拟电压都当作 1，用二进制数 001 表示这种量化方式的最大误差为。.四舍五入量化方式 如采用四舍五入量化方式，则取量化单位=8V/15，量化过程将不足半个量化单位部分舍弃，对于等于或大于半个量化单位部分按一个量化单位处理。它将数值在 08V/15 之间的
