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1、智能仪器原理实验指导书本课程是一门理论联系实际，它涉及到机、电、磁、光、单片机等方面的知识。本课程的任务是综合运用以前所学习的知识，了解智能仪器的原理及设计过程。培养学生综合、灵活运用已学知识，进行仪器设计的能力。学生通过实验了解智能仪器仪表的基本组成及仪器的核心：单片微型计算机及系统；掌握单片机应用系统设计基础、基本系统设计、系统译码电路、常用接口芯片的使用；掌握智能仪器的弱信号转换技术；掌握A/D转换技术及智能仪器中常用的其他信号转换技术；掌握了解智能仪器的人机对话通道技术，通讯技术及串行接口的使用；掌握简单智能仪器的设计、调试过程。实验一 A/D转换技术A/D转换技术是智能仪器中最基本的
2、部件，用于将模拟信号输入到计算机中处理，本实验内容是设计软件，实现A/D转换。（一）ICL7135 位双积分A/D转换器。1ICL7135简介ICL7135（国产有5G7135）采用CMOS工艺制作，为位双积分式A/D转换器，满量程达2.0000V，最大显示读数19999，分辨率为0.1mV。其主要特性如下：（1）在20000字范围内，转换误差1字。（2）电路内部自动调零，保证0信号输入时，输出读数为零。（3）输入电流典型值可达1pA。（4）测量电压时，能自动进行极性转换并指示出极性。（5）提供过量程（OR）与欠量程（UR）信号。（6）所有输入、输出端信号能直接和TTL兼容。（7）动态扫描输出
3、BCD码。（8）ICL7135电参数（极限参数）ICL7135内部模拟部分主要由三个运放和若干开关组成。CAL，CR，CINT和一个电阻RINT就能完成双积分和自动调零功能。VINH0应取满量程电压2V。R/H=“1”时，7135处于连续转换状态，每4002个周期完成一次A/D转换。若R/H由“1”变为“0”，则7135在完成本次A/D转换后进入保持状态。若把R/H端用作启动功能时，只要在该端输入一宽度大于300ns正脉冲，转换器就可开始进行A/D转换。ST 每次A/D转换周期结束后，ST端输出五个负脉冲，其输出时间对应在每个周期开始时五个位选信号正脉冲的中间。BUSY 此信号在双积分阶段为高
4、电平，其余时间为低电平。OR 超量程信号。UR 欠量程信号。POL 输入信号极性指示。D5，D4，D3，D2，D1 位驱动信号。B8，B4，B2，B1 BCD码输出信号。2实验参考电路3实验内容（1）与单片机接口：a）采用程序查询，可利用D5D1，信号，比较用与不用的结果。b）用作为中断，利用8031的INT0和INT1实现中断采集。（2）利用8255实现程序查询和中断方式采集数据。（3）利用8155实现程序查询和中断方式采集数据。（二）AD574 12位A/D转换器1AD574简介（1）AD574A的特性与引脚功能1）分辨率及精度为12位。2）转换12位时速度为25s，8位时速度为16s。3
5、）带有时钟电路和参考电压基准。4）转换结果通过内部三态缓冲器，总线取数时间为250ns。5）模拟信号输入范围允许010V，020V以及5V或10V。AD574A为DIP28脚封装。12/8：输出数据方式选择。A0：转换数据长度选择。CS：片选信号，低电平有效。R/C：读或转换选择。CE：芯片允许信号。VCC：正电源，其范围为016.5V。REFOUT：10V参考电压输出。AC：模拟信号公共端。DC：数字信号公共端。REFIN：参考电压输入。VEE：负电源。BIPOFF：双极性偏移。10VIN：单极性输入010V范围输入端。20VIN：单极性输入020V范围输入端。STS：状态输出信号。D0D1
6、1：12位转换数据的输出线。（2）读转换数据：在CS=0和CE=1且R/C为高时，才能读数据，由12/8决定是12位并行读出，还是两次读出。（三）ADC 0809TDN86/51教学实验系统的A/D单元，地址为7FF8H 7FFFH，分别对应8个模拟输入通道。参考电路如下：参考程序：MAIN：MOV R0，#30HMOV P2，#7FHMOV R1，#F8HL1： MOVX R1，ALCALL DALLYL2： JNB P3.3，L2MOVX A，R1MOV R0，AINC R0CJNE R0，#40H，L1L3： SJMP L3NOPNOPNOPDALLY：MOV R2，#10HL4： DJ
7、NZ R2，L4RETEND实验二 智能仪器常用信号转换技术（一）采用NE555实现V/F转换。输入05V信号，转换为010kHz信号。 1NE555的性能NE555为单定时器电路，基本单元包括两个电压比较器、一个RS触发器、放电场效应管和输出反相器。（1）电源电压：4.516V。（2）触发电压：电源电压5V时典型值为1.67V。（3）阈值电压：2/3电源电压。（4）触发电流典型为0.5A。（5）输出低电平：5V电源电压，吸收电流5mA.（6）输出高电平：5V电源电压，驱动能力为100mA。（7）输出上升，下降时间典型值都为100ms。2用NE555构成V/F转换电路NE555的应用很广，如图
8、所示的电路，它可以把05V电压变换成04kHz脉冲频率输出，线性误差仅0.2%左右。输出频率f0可用下式计算： f0=（VIN/VH）/R1C（二）用运算放大器组成V/I转换电路。实验三 智能仪器中弱信号放大技术（一）运算放大器7650的使用。设计放大100倍电路，测试其性能：带宽、频响、零漂、噪声等。（二）运算放大器保持电路实验。抑制共模干扰、差模干扰、工频干扰、输出幅度的控制。实验四 智能仪器D/A转换技术（一）DAC 0832 D/A转换器与8031接口设计。1DAC0832输入工作方式（2）用运算放大器组成I/V转换。1）输入输出直通方式 将WR2及XFER接地，ILE接高电平，CS及
9、WR接地，输入数据便可直接送D/A转换器进行电流转换。2）单缓冲寄存器工作方式 将WR和XFER接地，则DAC寄存器为不锁存状态，ILE接高电平，CS和WR信号有效时（低电平有效），输入数据就输入寄存器，当WR信号变为高电平时，数据就被锁存到输入寄存器。3）双缓冲寄存器工作方式2DAC0832的模拟输出方式1）单极性输出UREF可以是稳定的直流电压，也可以是从1010V之间的可变电压。 2）双极性输出（二）采用脉宽调制原理的D/A转换。提示：利用8031 T0、T1及P1.0实现。（三）采用MCS-2型A/D和D/A转换接口板在8088系统上实验。实验 D/A转换实验研究一、实验目的1掌握DA
10、C0832的使用方法。2掌握DAC0832在51系列单片机系统中的使用方法。二、实验内容及提示 实验电路如图所示，同中当WR和P2.7有效时选中该片，因此可取7FFFH为片选地址。1 产生锯齿波，要求周期为2mSMAIN：MOV DPTR，#7FFFHCLR AA1： MOVX DPTR，AINC ASJMP A1END2 产生三角波，要求周期为4mSMAIN：DPTR，#7FFFHCLR AL1： MOVX DPTR，AINC ACJNE A，#0FFH，L1DEC AL2： MOVX DPTR，ADEC ACJNE A，#00H，L2SJMP L1END3 产生阶梯波，要求周期为30mSM
11、AIN：MOV DPTR，#7FFFHCLR AL2： MOVX DPTR，AADD A，#10HACALL L1SJMP L2L1： PUSH 0E0HPUSH 0F0HMOV A，#02HL4： MOV 0F0H，#0FAHL3： DJNZ 0F0H，L3DEC AJNZ L4POP 0F0HPOP 0E0HRETEND实验步骤（1）按图接线。（2）输入程序并检查无误，经汇编、连接后装入系统。（3）运行程序，用示波器观察波形是否正确。实验五 智能仪器的人机对话通道技术（一）BCD码拨盘电路与软件设计。（二）行列式键盘使用编程的设计。（三）LED动态显示。采用串行与并行输入两种方式的设计。（
12、四）8279实验设计。（五） 8155键盘及显示接口实验设计采用8155接口电路实现键盘及显示接口的设计。实验内容及提示1线路原理图图中画圈的线需用导线或排针在线路板上连接，其它的线在板子上均已连接。2实验参考程序MAIN：MOV 52H，#00HMOV 53H，#00HMOV 51H，#00HMOV 50H，#00HMOV R5，#53HKEY： MOV A，#03HMOV DPTR，#7F00HMOVX DPTR，ABEGIN：ACALL DIS ACALL CLEAR ACALL CCSCA JNZ INK1 AJMP BEGININK1： ACALL DIS ACALL DL1MS A
13、CALL DL1MS ACALL CLEAR ACALL CCSCA JNZ INK2 AJMP BEGININK2： MOV R2，#0FEHMOV R4，#00HCOLUM： MOV DPTR，#7F01H MOV A，R2 MOVX DPTR，A INC DPTR INC DPTR MOVX A，DPTR JB ACC.0，LONE MOV A，#00H AJMP KCODELONE： JB ACC.1，NEXT MOV A，#04HKCODE：ADD A，R4 ACALL PUT PUSH ACCKON： ACALL DIS ACALL CLEAR ACALL CCSCA JNZ KON POP ACCNEXT： INC R4 MOV A，R2 JNB ACC.3，KERR RL A MOV R2，A AJMP COLUMKERR： AJMP BEGINCCSCA：MOV DPTR，#7F
