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1、智能仪器智能仪器课程设计课程设计报告报告 量程自动调节电压表报告 上海交通大学电气工程系 小组成员列表 姓名 班级 学号 徐英成 丁然 I 目目 录录 1.1. 预备实验预备实验 . 3 1.1. PROTEL软件 16 路数据采集系统设计 . 3 1.1.1. 数据采集系统简介 . 3 1.1.2. 数据采集系统设计 . 3 1.1.3. Protel 系统图绘制 . 5 1.2. LABVIEW虚拟仪器设计 . 7 1.2.1. 虚拟仪器简介 . 7 1.2.2. 虚拟仪器设计概述 . 7 1.2.3. 数据采集卡设置 . 7 1.2.4. 虚拟示波器设计 . 8 1.2.5. 虚拟信号发
2、生器设计 . 9 2.2. 实验目的实验目的 . 11 3.3. 实验内容实验内容 . 11 4.4. 实验设备实验设备 . 11 5.5. 实验原理实验原理 . 11 6.6. 实验设计与实实验设计与实现现 . 12 6.1. 硬件部分. 12 6.2. 软件部分. 14 6.2.1. 接线说明 . 14 6.2.2. 程序清单 . 16 6.2.3. 控制程序说明 . 19 6.2.4. 实验步骤及注意事项 . 20 7.7. 实验结果及分析实验结果及分析 . 21 II 8.8. 结论建议与感谢结论建议与感谢 . 22 8.1. 结论 . 22 8.2. 建议 . 22 8.3. 感谢
3、. 22 9.9. 附件附件. 23 9.1. 模拟端口设置定义【附件 1】 . 23 9.2. 数字端口设置定义【附件 2】 . 24 3 1.1. 预备预备实验实验 1.1.1.1. ProtelProtel 软件软件 1616 路数据采集系统设计路数据采集系统设计 1.1.1. 数据采集系统简介数据采集系统简介 数据采集系统是计算机、智能仪器与外界联系的桥梁，是获取信息的重要途径。 数据采样系统的核心是计算机，它对整个系统进行控制和数据处理。 采样/保持器将连续信号离散化， 从连续信号中抽取采样时刻的信号值采样过程。 计算机所处理的是数字信号，因此模拟信号必须进行 A/D 转换量化过程。
4、 1.1.2. 数据采集系统设计数据采集系统设计 (1)(1) 系统设计要求系统设计要求 使用 Protel 软件设计一个 16 路的数据采集系统 要求：画出 SCH,PCB 图，简述工作原理 (2)(2) 系统结构设计系统结构设计 数据采集系统根据测试对象及系统的技术指标，在其结构设计过程中主要考虑下列因素： 输入信号的特性：信号数量、特点、是模拟量或数字量等 对数据采集系统性能的要求：系统的通过速率、系统分辨率、系统精度、非线性误差等 接口特性：数据的输出形式、数据编码格式、数据总线类型等 常见的数据采集系统结构有：多通道共享采样/保持器和 A/D 转换器；多通道同步型数据采集系统；多通道
5、并行数据采集系统。 (3)(3) 系统图原理分析系统图原理分析 1)1) 多路开关多路开关 AD7506AD7506 输入信号从 S1S16 口输入， 单片机选通信号通过 A0A3 输入选通一路信号输入，输入信号经 OUT 口进入采样保持器。 4 2)2) 采样保持器采样保持器 LF398LF398 OUT 输入信号经 LM101 正端输入，P1.4 连接采样保持器 LF398 的第 8 脚(logic in+)，8031 在选通某一通道的同时，P1.4 输出高电平则高电平， LF398 进入采样状态。待采样保持器捕获到信号后 P1.4 输出低电平给单片机，LF398 进入保持状态,信号送入
6、AD。 3)3) 模数转换器模数转换器 A A D574D574 AD574 为 12 位 A/D 转换器, 最快转换时间为 25ms，转换误差为1LSB。其引脚 R/C 为读/启动信号，高时读转换结果，低时启动转换。12/8 为输出数据长度控制信号，高为 12 位低为 8 位。STS 为工作状态信号，高为正在转换，低为转换结束。10VIN，20VIN 为模拟量输入端。A0 与 R/C 组合可选择启动 8 位或 12 位 AD 转换的开始及选择低 4 位或高 8 位数据的输出。 单片机收到 P1.4 输出低的电平后通过锁存器 A0 和 R/C 置低启动 AD 转换。 图中AD574 的连接为单
7、极性输入,12 位转换形式。 4)4) 锁存器锁存器 LS373LS373 LS373 为锁存器,用于扩展端口，使 P0 口既可以接收来自 A/D 的数据又可作命令总线低 8 位。D0D7 接单片机 P0 口，Q0 和 Q1 为采样保持期控制信号输出端。 5)5) 单片机单片机 80318031 单片机等待直至转换结束(STS=0)，开始读取数据，先读高 8 位，再读低 8位数据，分两字节送至 8031 内部 RAM。 单片机 8031 为系统的控制器。 STS 信号由 AD574 发出进入引脚 INT1。 单片机各引脚的使能控制详见相关书籍。 5 1.1.3. ProtelProtel 系统图绘制系统图绘制 徐英成作品徐英成作品 (1)(1) 原理图原理图 (2)(2) PCBPCB 图图 6 丁然作品丁然作品 (1)(1) 原理图原理图
