电气工程学院课程设计数据采集电路的设计
学生姓名韩章强
学号2013411107
学院电气工程学院
指导老师雷继海
专业测控技术与仪器
答辩日期
测控电路课程设计任务书
一、设计目的
根据常用的电子技术知识，以及可获得技术书籍与电子文档，初步形成电子设计过程中收集、阅读及应用技术资料的能力；熟悉电子系统设计的一般流程；掌握分析电路原理及对主要技术性能进行测试的常见方法；使学生学会使用电路仿真分析软件（Multisim）在计算机上进行电路设计与分析的方法。
二、任务与要求
设计一个数据采集电路，满足以下条件：
1.结合单片机的课程，选用ADC0808A/D转换器，采集输入实时电压，用四位的共阴数码管显示，并设计完整电路以及程序，仿真调试。
2.设计的精度为小数点后两位，输入电压的范围是0-5v,要求电路图简单合理。
三、进程安排
1．布置任务、查阅资料，方案设计
根据设计要求，查阅参考资料，进行方案设计及可行性论证，确定设计方案，2．上机在Multisim境下按要求进行设计。
3．总结报告
四、所需调试工具
Keil和Multisim软件。
目录
测控电路课程设计任务书 (1)
1 课程设计要求 (4)
2 89C51单片机简介 (4)
2.1ADC0808转换器简介 (4)
2.2引脚功能 (5)
2.3A/Ｄ转换原理 (6)
3 时钟电路 (6)
3.1复位电路 (6)
3.2LED显示电路 (7)
4 仿真设计图 (7)
5 仿真心得 (8)
6 程序 (8)
6.1程序调试 (11)
参考文献 (11)
致谢 (12)
摘要:数据采集与显示系统是利用一种装置，从系统外部采集数据并输入到系统内部的一个接口。然后利用处理器处理，最后在显示出来。数据采集与显示技术广泛应用在各个领域。
被采集数据是已被转换为电讯号的各种物理量，如电压、温度、水位、风速、压力等，可以是模拟量，也可以是数字量。采集的数据大多是瞬时值，也可是某段时间内的一个特征值。准确的数据测量是数据采集的基础。不论哪种方法和元件，均以不影响被测对象状态和测量环境为前提，以保证数据的正确性。数据采集含义很广，包括对面状连续物理量的采集。在计算机辅助制图、测图、设计中，对图形或图像数字化过程也可称为数据采集，此时被采集的是几何量（或包括物理量，如灰度）数据。
关键词；数据采集；电路；信号；
Abstract Data acquisition and display system is the use of a device, collect data from outside the system and input to the internal system of an interface. Then the processor, finally came up on the screen. Data acquisition and display technology is widely used in various fields.
Data is being collected has various physical quantities, are converted to electrical signals such as voltage, temperature, water level, wind pressure, etc., can be analog, also can be the digital quantity. Most of the data collected is instantaneous, but also a feature within a certain period of time value of accurate data measurement is. The basis for data collection. No matter what kind of methods and components are not affected the measured object and measuring environment is the premise to ensure the accuracy of the data. Data acquisition is a very broad meaning, including planar continuous physical collection. In computer aided drawing, mapping, design, digital graphics or image the process is called data acquisition, the acquisition is the geometric volume (including the physical quantities, such as the gray data).
Keywords : Data acquisition; Circuit; Signal;
1课程设计要求
结合单片机的课程，选择一款A/D转换器，采集输入实时电压并显示，并设计完整电路以及程序，仿真调试。
289C51单片机简介
AT89C51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flas h只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，A T89C51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛
应用。51单片机内包含以下几个部件：
1)8位微处理器（CPU）。
2)数据存储器（128B RAM）。
3)程序存储器（ROM/EPROM）。
4)4个8位可编程并行I/O口（P0口，P1口，P2口，P3口）。
5)1个全双工的异步串行口。
6)2个16定时器/计数器。
7)中断系统。
8)特殊功能寄存器（SFR）。
2.1ADC0808转换器简介
ADC0808是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模/数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。
图2-1 ADC0808引脚图
2.2引脚功能
ADC0808芯片有28条引脚，采用双列直插式封装。各引脚功能如下：
1～5和26～28（IN0～IN7）：8路模拟量输入端。
8、14、15和17～21：8位数字量输出端。
22（ALE）：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。
6（START）：A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。
7（EOC）：A/D转换结束信号，输出，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。
9（OE）：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。
10（CLK）：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。
12（VREF（+））和16（VREF（-））：参考电压输入端
11（Vcc）：主电源输入端。
13（GND）：地。
23～25（ADDA、ADDB、ADDC）：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路
2.3 A/Ｄ转换原理
基本原理是从高位到低位逐位试探比较，好像用天平称物体，从重到轻逐级增减砝码进行试探。逐次逼近法转换过程是：初始化时将逐次逼近寄存器各位清零；转换开始时，先将逐次逼近寄存器最高，送入D/A 转换器，经D/A 转换后生成的模拟量送入比较器，称为 Vo ，与送入比较器的待转换的模拟量Vi 进行比较，若Vo 3 时钟电路 XTAL1是片内振荡器的反相放大器输入端，XTAL2则是输出端，使用外部振荡器时，外部振荡信号应直接加到XTAL1，而XTAL2悬空。内部方式时，时钟发生器对振荡脉冲二分频，如晶振为12MHz ，时钟频率就为6MHz 。晶振的频率可以在1MHz-24MHz 内选择。电容取30PF 左右。系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路如下图3-1所示： 图3-1时钟电路 3.1复位电路 由电容串联电阻构成,由图并结合"电容电压不能突变"的性质,可以知道,当系统一上电,RST 脚将会出现高电平,并且,这个高电平持续的时间由电路的RC 值来决定.典型的51单片机当RST 脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位,所以,适当组合RC 的取值就可以保证可靠的复位.一般教科书推荐C 取10u,R 取8.2K.当然也有其他取法的,原则就是要让RC 组合可以在RST 脚上产生不少于2个机周期的高电平.至于如何具体定量计算,可以参考电路分析相 关书籍.复位电路如下所示。 图3-2 复位电路 3.2 LED显示电路 本项目所用显示屏为4位LED显示屏。本LED显示器为8段（DP为小数点段），每一段为一个发光二极管。发光二极管有共阳极和共阴极两种。本显示器的发光二极管为共阴极数码管。发光二极管的阳极连接在一起，通常在此共阴极接地，当某个发光二极管的阳极接低高平时，发光二极管被点亮，相应的段被显示。通过给LED显示器提供不同的代码，是这些不同的LED显示器相应的段发光显示不同的字型，这些代码称为段码。 本项目所用段码值如下（表1）所示： 4 仿真设计图 如下4-1图所示 图4-1数据采集系统仿真图 5 仿真心得 这次通过自己再一次熟悉仿真软件，学到了在连线过程使用总线和网络标号，使得整体布局显得非常的美观，比以前密密麻麻的连线效果好多了。从效率上来说也节省了时间。对于别人来看，也方便多了，很容易看懂。加深了对仿真软件的认识。 6 程序 #include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char #define Data_ADC0809 P1 sbit ST=P3^2; sbit EOC=P3^3; sbit OE=P3^1; sbit DIAN = P0^5; //小数点 unsigned char dis[3]; //显示数值 unsigned int sum=0; unsigned int temp=0; unsigned int dat=0; /*******************************共阴LED段码表*******************************/ Unsigned char code tab[]={0x5F,0x44,0x9D,0xD5,0xC6,0xD3,0xDB,0x47,0xDF,0xD7,0x5e/*字母U*/}; //gc.debfa /**************************************************************************** uchar ADC0809() { uchar temp_=0x00; OE=0; ST=0; ST=1; ST=0; while(EOC==0) OE=1; temp_=Data_ADC0809; OE=0; return temp_; } void delay(unsigned int x)//延时函数 { unsigned int i,j; for(i=0;i for(j=0;j<121;j++); } /**************************************************************************** 函数功能:将0-255级换算成0.00-5.00的电压数值 入口参数:i 出口参数: ****************************************************************************/ void convdata(unsigned char dat1) { unsigned int V o; Vo=dat1*1.96; dis[0] = V o/100; //十位 dis[1] = V o%100/10; //个位 dis[2] = V o%100%10; //小数点后第1位 } /**************************************************************************** 函数功能:数码管显示子程序 入口参数: 出口参数: ****************************************************************************/ void display(void) { P0=~tab[dis[0]]; P2=0xfe; //11011111 delay(1); P2=0xff; DIAN=0; P0=~tab[dis[1]]; P2=0xfb; //10111111 delay(1); P2=0xff; P0=~tab[dis[2]]; P2=0xef; //01111111 delay(1); P2=0xff; P0=~tab[0]; P2=0xbf; delay(1); P2=0xff; } /**************************************************************************** 函数功能:主程序 入口参数: 出口参数: ****************************************************************************/ void main(void) { unsigned char p=0; while(1) //主循环 { for(p=0;p<20;p++) { sum=sum+ADC0809(); display(); } // dat=((sum/20)+dat)/2; dat=sum/20; convdata(dat); //数据转换 sum=0; display(); //显示数值 6.1 程序调试 在程序调试过程中也收获不少，在编译完程序，连接好线路，把程序加进去，开始运行。但始终数码管不亮，通过虚拟示波器对线路的测试，波形是合适的。最终想到问题出在数码管的段码上，井进行了仔细的查看，发现在单片机的输出口与数码管直接的连线没有按照字母顺序链接，修改之后，数码管正常显示了。然后并没有就此罢休，又思考能不能只改段马码不改连线呢？最后在进一步研究之后，成功的改写了断码。此设计就是自己任意连线，然后自己推到出来的代码。通过一个这样小小的问题，进一步熟悉了数码管驱动显示原理，做事不能照步就搬，要深刻理解它的原理，才能更加灵活的运用。 参考文献 [1] 魏立峰. 单片机原理及应用技术[M]. 北京: 北京大学出版社，2006. [2] 陈光绒. 单片机技术应用教程[M].北京: :北京大学出版社，2005. [3] 李广弟. 单片机基础[M]. 北京: 北京航空航天大学出版社，2007 . 致谢 在本次的课程设计中，我得到了雷老师的精心指导，不管是从开始定方向还是在查资料准备的过程中，一直都耐心地给予我指导和意见，使我在总结学业及撰写论文方面都有了较大提高;同时也显示了老师高度的敬业精神和责任感。在此，表示诚挚的感谢以及真心的祝福。 四年大学生活即将结束，回顾几年的历程，老师们给了我们很多指导和帮助。他们严谨的治学，优良的作风和敬业的态度，为我们树立了为人师表的典范。在此，我对所有的学院的老师表示感谢，祝你们身体健康，工作顺利! 课程设计(论文)任务书 信息工程学院物联网专业2014-2 班 一、课程设计(论文)题目基于Ucos 的多通道数据采集系统 二、课程设计(论文)工作自2017 年06 月26 日起至2017 年06 月30 日止。三、 课程设计(论文) 地点:嵌入式系统实验室 四、课程设计(论文)内容要求： 1.本课程设计的目的 （1）使学生掌握嵌入式开发板（实验箱）各功能模块的基本工作原理； （2）培养嵌入式系统的应用能力及嵌入式软件的开发能力； （3）使学生较熟练地应用嵌入式操作系统及其API 开发嵌入式应用软件； （4）培养学生分析、解决问题的能力； （5）提高学生的科技论文写作能力。 2.课程设计的任务及要求 1）基本要求： （1）分析所设计嵌入式软件系统中各功能模块的实现机制； （2）选用合适嵌入式操作系统及其API； （3）编码实现最终的嵌入式软件系统； （4）在实验箱上调试、测试并获得最终结果。 2）创新要求： 在基本要求达到后，可进行创新设计，如改善嵌入式软件实时性能；扩展嵌入式软件功能及改善其图形用户界面。 3）课程设计论文编写要求 （1）要按照书稿的规格打印誊写课程设计论文。 （2）论文包括目录、正文、小结、参考文献、谢辞、附录等（以上可作微调）。 （3）课程设计论文装订按学校的统一要求完成。 4)课程设计评分标准： （1）学习态度：20 分； （2）回答问题及系统演示：30 分 （3）课程设计报告书论文质量：50 分。 成绩评定实行优秀、良好、中等、及格和不及格五个等级。不及格者需重做。 5）参考文献： （1）罗蕾.《嵌入式实时操作系统及应用开发》北京航空航天大学出版社 （2）Jean https://www.doczj.com/doc/a87360931.html,brosse. 《嵌入式实时操作系统uC/OS-II》北京航空航天大学出版社 （3）王田苗.《嵌入式设计与开发实例》.北京航空航天大学出版社 （4）北京博创科技公司. 《嵌入式系统实验指导书》 课程设计 题目数据采集及处理系统的设计学院自动化学院 专业自动化 班级0902班 姓名何润 指导教师张丹红 2012年07月03日 课程设计任务书 学生姓名：何润专业班级：自动化0902班 指导教师：张丹红工作单位：自动化学院 题目: 数据采集及处理系统的设计 初始条件： 设计一个64路巡回数据采集及处理系统，系统循环周期为1秒，16路模拟信号输入，16路开关信号输入，16路模拟输出，16路数字输出。 要求完成的主要任务: 1．输入通道及输出通道设计（0~20mV输入），（0~10V输出）2．每周期内各通道采样10次； 3．对模拟信号采用一种数字滤波算法； 4．完成系统硬件电路设计，软件流程及各程序模块设计； 5．完成符合要求的设计说明书。 时间安排： 2012年6月25日~2010年7月4日 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日 摘要 数据采集及处理系统是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采用非电量或者电量信号,送到上位机中进行分析,处理的过程。数据采集系统是结合基于计算机或者其他专用测试平台的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。而数据处理就是通过一些滤波算法，删除原始数据中的干扰和不必要的信息，分离出反映被测对象的特征的重要信息。本次课程设计采用A/D和D/A转换器和MCS-51单片机组成数据采集系统，数据采集系统可以通过A/D转换把模拟信号转换成数字信号，并且可以方便的实现数字信号存储。该设计具有结构简单、操作方便、高性价比、具有显示、记录存储功能，能够适应油田野外恶劣环境,；具有性能稳定、可靠性高、响应速度快操作简单、费用低廉、回放过程的信号可以直观的观察。它与有线数传相比主要有布线成本低、安装简便、便于移动等性能。 数据采集器的市场需求量大，以数据采集器为核心构成的小系统在工农业控制系统、医药、化工、食品等领域得到了广泛的应用。数据采集器具有良好的市场前景，在我们工业生产和生活中有着举足轻重的地位，因此，本次课程设计数据采集及处理系统有着一定的实际意义 关键词：数据采集，处理，A/D转换，D/A转换，采样保持 高速数据采集系统 设计 基于FPGA和SoC单片机的 高速数据采集系统设计 一．选题背景及意义 随着信息技术的飞速发展，各种数据的实时采集和处理在现代工业控制和科学研究中已成为必不可少的部分。高速数据采集系统在自动测试、生产控制、通信、信号处理等领域占有极其重要的地位。随着SoC单片机的快速发展，现在已经能够将采集多路模拟信号的A/D转换子系统和CPU核集成在一片芯片上，使整个数据采集系统几乎能够单芯片实现，从而使数据采集系统体积小，性价比高。FPGA为实现高速数据采集提供了一种理想的实现途径。利用FPGA高速性能和本身集成的几万个逻辑门和嵌入式存储器块，把数据采集系统中的数据缓存和控制电路全部集成在一片FPGA芯片中，大大减小了系统体积，提高了灵活性。FPGA 还具有系统编程功能以及功能强大的EDA软件支持，使得系统具有升级容易、开发周期短等优点。 二．设计要求 设计一高速数据采集系统，系统框图如图1-1所示。输入模拟信号为频率200KHz、Vpp=0.5V的正弦信号。采样频率设定为25MHz。经过按键启动一次数据采集，每次连续采集128点数据，单片机读取128点数据后在LCD模块上回放显示信号波形。 图1-1 高速数据采集原理框图 三．整体方案设计 高速数据采集系统采用如图3-1的设计方案。高速数据采集系统由单片机最小系统、FPGA最小系统和模拟量输入通道三部分组成。输入正弦信号经过调理电路后送高速A/D转换器，高速A/D 转换器以25MHz的频率采样模拟信号，输出的数字量依次存入FPGA内部的FIFO存储器中，并将128字节数据在LCD模块回放显示。 图3-1 高速数据采集系统设计方案 四．硬件电路设计 1.模拟量输入通道的设计 模拟量输入通道由高速A/D转换器和信号调理电路组成。信号调理电路将模拟信号放大、滤波、直流电平位移，以满足A/D转换器对模拟输入信号的要求。 目：基于LabVIEW的多通道数据采集系统 2010 年 03 月 20 日 互联网会议PPT资料大全技术大会产品经理大会网络营销大会交互体验大会 毕业设计开题报告 1．结合毕业论文课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述： 文献综述 1. 本课题的研究背景及意义 近年来，以计算机为中心、以网络为核心的网络化测控技术与网络化测控得到越来越多的应用，尤其是在航空航天等国防科技领域。网络化的测控系统大体上由两部分组成：测控终端与传输介质，随着个人计算机的高速发展，测控终端的位置原来越多的被个人计算机所占据。其中，软件系统是计算机系统的核心，设置是整个测控系统的灵魂，应用于测控领域的软件系统成为监控软件。传输介质组成的通信网络主要完成数据的通信与采集，这种数据采集系统是整个测控系统的主体，是完成测控任务的主力。因此，这种“监控软件-数据采集系统”构架的测控系统在很多领域得到了广泛的应用，并形成了一套完整的理论。 2. 本课题国内外研究现状 早期的测控系统采用大型仪表集中对各个重要设备的状态进行监控，通过操作盘进行集中式操作；而计算机系统是以计算机为主体，加上检测装置、执行机构与被控对象共同构成的整体。系统中的计算机实现生产过程的检测、监督和控制功能。由于通信协议的不开放，因此这种测控系统是一个自封闭系统，一般只能完成单一的测控功能，一般通过接口，如RS-232或GPIB接口可与本地计算机或其他仪器设备进行简单互联。随着科学技术的发展，在我国国防、通信、航空、气象、环境监测、制造等领域，要求测控和处理的信息量越来越大、速度越来越快。同时测控对象的空间位置日益分散，测控任务日益复杂，测控系统日益庞大，因此提出了测控现场化、远程化、网络化的要求。传统的单机仪器已远远不能适应大数量、高质量的信息采集要求，产生由计算机控制的测控系统，系统内单元通过各种总线互联，进行信息的传输。 网络化的测控技术兴起于国外，是在计算机网络技术、通信技术高速发展，以及对大容量分布的测控的大量需求背景下发展起来，主要分为以下几个阶段：第一阶段： 起始于20世纪70年代通用仪器总线的出现，GPIB实现了计算机与测控系统的首次 结合，使得测量仪器从独立的手工操作单台仪器开始总线计算机控制的多台仪器的测控系统。此阶段是网络化测控系统的雏形与起始阶段。第二阶段： 单片机课程设计 课题名称运用8051、ADC0809设计一个8路数据采集系统院校兴湘学院 专业机械设计制造及其自动化班级3班 学生姓名曾繁宁 学号2010963036 指导教师李玉声 2013年12月29 日 1.设计内容 以pc机为控制器,采用中断方式进行8通道数据采集, 2.设计要求 要求利用ADC 0809作A/D转换器,设计相应的接口电路,画出原理图并给出采用中断方式下的数据采集程序. 3.系统总体设计步骤 第一步：信号调理电路 第二步：8路模拟信号的产生与A/D转换器 被测电压要求为0~5V的直流电压，可通过电位器调节产生。 考虑本设计的实际需要，我选择八位逐次比较式A/D转换器（ADC0809）。 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 用单片机作为控制系统的核心，处理来自ADC0809的数据。经处理后通过串口传送，由于系统功能简单，键盘仅由两个开关和一个外部中断组成，完成采样通道的选择，单片机通过接口芯片与LED数码显示器相连，驱动显示器相应同采集到的数据。 经过分析，本系统数据采集部分核心采用ADC0809，单片机系统采用8051构成的最小系统，用LED动态显示采集到的数据。数据采集与传输系统一般由信号调理电路，多路开关，采样保持电路，A/D，单片机，电平转换接口，接收端（单片机、PC或其它设备）组成。本设计没有通信部分。系统框图如下图所示。 4.硬件系统的设计 4.1信号调理 信号调理的任务：将被测对象的输出信号变换成计算机要求的输入信号。多路数据采集输入通道的结构图如下图： 图5-1-1多路数据采集输入通道结构图 注：缓慢变化的信号和直流信号，采样保持电路可以省略。 4.2 A/D转换器的选取 转换速度是指完成一次A/D转换所需时间的倒数，是一个很重要的指标。A/D 转换器型号不同，转换速度差别很大。通常，8位逐次比较式ADC的转换时间为100us左右。由于本系统的控制时间允许，可选8位逐次比较式A/D转换器。 技术创新 电子设计 您的论文得到两院院士关注 两千兆高速数据采集电路设计 The Design of an 2GSPS High Speed Data Acquizition System (中国石油大学北京) 桑泉柯式镇钱步仁 SANG Quan KE Shi-zhen QIAN Bu-ren 摘要:本文采用美国国家半导体公司的高速双通道模数转换器(ADC08D1000),以及Altera 公司CycloneII 系列的FPGA (EP2C70F896C8)实现对双路信号的高速采样,每片ADC 通过交叉采样对每路信号的采样率达到2GSPS 。本文着重介绍电路的设计,以及PCB 制版过程当中的技巧问题。关键词:高速采集;LVDS;阻抗匹配;电源分割中图分类号:TP274+.2文献标识码:B Abstract:In this paper,a high speed dual ADC(ADC08D1000)produced by National Semiconductor and an FPGA (EP2C70F896C8)in CycloneII series of Altera are used to sampling two signals in the same time ,and each converter is interleaved to increased the sample rate up to 2GSPS.Here our emphases are on some tips on design of the cirsuit and PCB board.Key words:High speed acuizition;LVDS;Impedance matching;Spliting on power board 文章编号:1008-0570(2010)04-2-0191-02 1高速ADC 芯片ADC08D1000 ADC08D1000是美国国家半导体公司(National Semiconduc － tor)于近年推出的双通道、 低功耗高速采样芯片,具有8位分辨率,单通道最高采样率达到1.3GHz 。双通道可以同时对两路信号同时采样,也可以同一信号进行交叉采样,这时采样率可以高达2GHz 。器件使用单一的1.9V 电压供电,整个器件的典型功率 消耗仅1.6W 。 当输入信号为500MHz,采样率为1GHz 的时,其独特的设计结构可以保证获得7.4位的有效采样位数,而位出错率仅只10-18。 ADC08D1000的输出数据采用了低电压差分传输信号(Low-Voltage Differential Signaling)。LVDS 的摆幅很小,典型值仅为350mA,这样一方面降低了系统的功率消耗,另外也使得高速的信号传输成为可能,并且由于高速差分先的成对出现,使得信号的完整性更好,当然,这个也需要适当的布线才能完成。在芯片当中每个通道有两路8位信号输出总线,这样,当每片ADC 对一路信号进行交叉采样后,共有4条信号输出总线将数据输出,即此时的数据输出速率为500MHz,通过这样的降速,使得接收器件的选择范围更大,也使避免使用专门的LVDS 接收器成为可能。 在本系统当中使用Altera 公司的CycloneII 系列的FPGA 接收采样数据,这是处于对产品成本和性能的综合考虑而来的。CycloneII 系列的FPGA 的LVDS 信号的接收速率达到805Mbps,发送可以达到640Mbps,完全可以满足接收ADC 的信号要求。另外在本设计当中,使用了两片ADC,要求对两路ADC 进行同时操作,即对ADC 采样开始时间、采样数据多少要保持一致,所以尽量使用一片控制芯片,能同时接收两片ADC 信号的输出采样数据,并且可以对两路ADC 进行控制。由于ADC 芯片输出为4条8位总线输出数据,这样每片ADC 的输出数据共有32对LVDS 线,同时ADC 芯片的输出数据的随路时钟信号 (DCLK)以及数据溢出标志位(OVR)同样是采用LVDS 信号,那么每片上面共有34对LVDS 线,所以要求FPGA 有接收68对LVDS 数据的能力,同时考虑到FPGA 的引脚的分配和全局时钟的位置安排,本系统选取了EP2C70F896C8作为数据接收及其他芯片的控制芯片。 2硬件电路设计 2.1ADC 外围电路设计 ADC 芯片的外围电路如下图所示: 对于输入被采样信号来说,使用差分信号要比单端信号更加可靠,如果经过前端放大电路后仍是单端信号,那么可以使用平衡-不平衡变压器(例如ADTL2-18)。 ADC 的控制方式有两种,一种是将控制一脚的电平直接处于高电位或者低电位,这种方式可以使用ADC 的大部分功能,但是不可更改;另外一种方式是基于SPI 口的扩展模式,在这种模式下可以使用ADC 的全部功能,本设计就使用了这种方式,在这种方式下,需要对控制信号的电平进行适当的分压,如图所示上图所示。 Rext 引脚必须外接一个高精度的3.3K 的电阻,可以降低偏 桑泉:硕士研究生 计算机基础知识培训教案 第一课时 发展史略（一） 时间：2007年5月11日 地点：微机室 辅导：高勇刚 世界上第一台电子数字式计算机于1946年2月15日在美国宾夕法尼亚大学正式投 入运行，它的名称叫ENIAC(埃尼阿克)，是电子数值积分计算机(The Electronic Numberical Intergrator and Computer)的缩写。目前，计算机的应用已扩展到社会的 各个领域。 电子计算机还在向以下四个方面发展： 巨型化 微型化 网络化 智能化 第二课时 时间：2007年5月18日 地点：微机室 辅导：高勇刚 基本配置(一) 计算机系统由主机、显示器、键盘、鼠标组成。具有多媒体功能的计算机配有音箱和话筒、游戏操纵杆等。除此之外，计算机还可以外接打印机、扫描仪、数码相机等设备。 第三课时 时间：2007年5月25日 地点：微机室 辅导：高勇刚 基本配置（二） 键盘。键盘上有很多的按键，各个按键有着不同的功能，按键每受一次敲击，就给计算机的中枢神经系统送去了一个信号，计算机就是根据这些信号的指示来办事，执行一个又一个任务。 键盘的使用比较简单，实际操作一下，您很快就会熟悉的。为了提高打字速度，十指应分工负责不同的按键，这就是"指法" 鼠标鼠标（看起来小小的身子拖着一条长尾巴，满不起眼的，可你千万别小瞧它，它和键盘一样是给计算机的中枢送信号、下指令的。鼠标一般有左键、右键、中键，底部有一个小球。你只须握住它，使它底部的小球滚动，这时，屏幕上就会有一个箭头样的"光标"移动，当光标停在屏幕上你要执行的命令位置时，根据具体情况按动左键、右键或中键，计算机就会执行你下达的操作命令。现在，有的鼠标表面还带有滚轮，增加了特殊的功能。一 音箱和话筒 计算机的音箱有一对，个头一般不大，上有音量旋钮，放在显示器的左右两边。有的音箱没有电源线，只要和计算机相连，打开计算机，也就给音箱通上了电，叫做无源音箱；有的音箱备有自己的电源线，叫做有源音箱，这个"源"字就是指的电源。 二○一二～二○一三学年第一学期 信息科学与工程学院 自动化系 课程设计计划书 班级：自动化1006班 课程名称：微机原理及应用课程设计姓名： 指导教师： 二○一二年月十二日 一、设计题目 键控数据采集及数值显示电路设计 二、设计任务 按不同的数字键（0、1、2、3、4、5、6、7）采集0809相应数据通道的模拟量，并在LED数码管上显示值。设定输入模拟量在0—5V范围内，显示值在0—255范围内。 三、设计要求 1.画出连接线路图或功能模块引脚连接图。 2.采用8088CPU作主控制器，0809作A/D转换器，采用直接地址译码方法，给各芯片分配地址，选取芯片中必须包含有8255。 3.采用3个共阴极型LED动态显示，只需显示0—255范围内的值。 四、设计思想及需要用的主要芯片 1、设计思想 首先通过编程对8255初始化，然后通过8255对ADC0809转换器初始化，通过0~7号按键（在这里0~7号按键用开关实现，有按键的过程中会有抖动，所以需要加入一个74LS244芯片，用于缓冲），经8088微处理器处理后选择ADC0809的模拟通道，将0~5V内的模拟量通过选择的模拟通道传递给模数转换器，通过转换器把模拟量转换为0~255之间的数字量，将数字量通过可编程并行接口8255（在这里端口A作为数据输入端，端口B作为数据输出端，端口C 作为控制端），送给LED数码管显示。 2.主要芯片及其功能 ADC0809是8位逐次逼近式A/D转换器。片内有8路模拟开关及地址锁存与译码电路、8位A/D转换和三态输出锁存缓冲器。其芯片引脚图如下 8255是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片，有3个8位并行I/O 口。具有3个通道3种工作方式的可编程并行接口芯片（40引脚）。。 74LS244是数据输入三态缓冲器。外设输入的数据和状态信号，通过数据输入三态缓冲器井经过数据总线传递给微处理器。8个数据输入端与外设相连，8个数据输出端与微型计算机的数据总线相连。其引脚图如下 74LS273是数据输出寄存器。8个输入端微型计算机的数据总线相连，8个数据输出端与外设相连，由时终端控制数据的写入。其引脚图如下 高速数据采集技术发展综述 摘要：高速数据采集系统广泛应用于军事、航天、航空、铁路、机械等诸多行业。区别于中速及低速数据采集系统，高速数据采集系统内部包含高速电路，电路系统1/3以上数字逻辑电路的时钟频率>=50MHz；对于并行采样系统，采样频率达到50MHz，并行8bit以上；对于串行采样系统，采样频率达到200MHz，目前广泛使用的高速数据采集系统采样频率一般在200KS/s~100MS/s，分辨率16bit~24bit。本篇文章主要简单介绍高速数据采集技术的发展，高速数据采集系统的结构、功能、原理、实现形式以及一些主要的应用。 关键词：高数数据采集系统、系统结构、系统原理、系统功能、实现形式、应用举例。 引言：高速数据采集技术在通信、航天、雷达等多个领域中广泛应用。随着软件无线电、通信技术、图像采集等技术的发展，对数据采集系统的要求越来越高，不仅要求较高的采集精度和采样速率，还要求采集设备便携化、网络化与智能化，并且需要将采集信息稳定的传输到计算机，进行显示与数据处理。同时，以太网协议已经成为当今局域网采用的最通用的通信协议标准。在嵌入式领域中，将以太网协议与数据采集系统相结合，形成局域网，实现方便可靠的数据传输与控制，是当前的研究热点。 1. 高速数据采集的发展 数据采集系统起始于20世纪50年代，由于数据采集测试系统具有高速性和～定的灵活性，可以满足众多传统方法不能完成的数据采集和测试任务，因而得到了初步的认可。到了70年代中后期，在数据采集系统发展过程中逐渐分为两类，一类是实验室数据采集系统，另一类是工业现场数据采集系统。就使用的总线而言，实验室数据采集系统多采用并行总线，工业现场数据采集系统多采用串行数据总线。随着微型机的发展，诞生了采集器、仪表等同计算机融为一体的数据采集系统。由于这种数据采集系统的性能优良，超过了传统的自动检测仪表和专用数据采集系统，因此获得了惊人的发展他3。随着计算机的普及应用，数据采集系统得到了极大的发展，基于标准总线并带有高速DSP的高速数据采集板卡产品也越来越多，技术先进、市场主流的厂商主要有Spectrum Signal Processing，SPEC，Signatec，Acquisition Logic，Blue Wave等公司 2001年Acquisition logic公司推出了基于PCI总线，采样率为500MS／s，1GS／s的8bit数据采集板卡AL500和AL51G，它的存储深度分别为64MB，256MB和1000MB三种。PCI 总线为主模式，数据宽度32bit，时钟频率33MHz，在突发模式下传输速率可达到133MB ／s。两种板卡还同时具有数字信号处理功能：通过板卡上的现场可编程门阵列FPGA来实 第一节系统整体结构 系统的整体组成结构是测量目标经过传感器模块后转换成电信号，在由信号调理模块对信号做简单的调理工作，例如，scc-sg04全桥应变调整模块，scc-td02模块，scc-rtd01热电偶热电阻制约模块等，将调理好的信号传送到数据采集模块中进行数据采集，然后在用软件进行特定的处理。在采集的过程中同时将数据保存到指定数据库里。如图4-1多通道数据采集系统硬件结构图所示。 图4-1 多通道数据采集系统硬件结构图 第二节数据采集系统的硬件设计 一、PC机 传统仪器很多情况完成某些任务必须借助复杂的硬件电路，而由于计算机数据具备极强的信号处理能力，可以替代这些复杂的硬件电路，这便是虚拟仪器最大的特点。数据采集系统能够正常运行的前提便是选择一个优良的计算机平台。由于数据采集功能器件通常工作在工业领域中，往往伴随着强烈的振动，噪声，电源线的干扰和电磁干扰等。为了保证记录仪正常的运行，设计系统时选定工业计算机。考虑到计算机平台的可靠运行工业计算机通常采取了抗干扰措施。另一方面的考虑是工业计算机通常具有很多类型的接口，这样有利于功能进一步的扩展。 二、传感器 传感器设备能接受到来自测量目标发来的信号，而且把接受到的讯息，通 过设定的变换比例将其改变成为电信号亦或其它形式，从而能够完成数据信号的处理、存储、显示、记录和控制等任务。传感器是系统进行检测与控制的第一步。 三、信号调理 经过传感器的信号大多是要经过信号调理才可以被数据采集设备所接收，调理设备能够对信号进行放大、隔离、滤波、激励、线性化等处理。由于不同类型的传感器各有不同的功能，除了考虑一些通用功能之外，还要依据不同传感器的性质和要求来实现特殊的信号调理功能。信号调理电路的通用功能由如下几个方面： （1）放大功能为了提高系统的分辨率以及降低噪声干扰，微弱信号必须要进行放大，从而使放大之后信号电压与模数转换的电压范围一致。信号在经过传感器之后便直接进入信号调理模进行调理，这样就不易受到外部环境的影响，从而使得信噪比进一步的改善。 （2）隔离功能隔离是指为了避免直接的电连接，通过光线、交互电源或变压等方法，使得数据信息在系统之间进行传递。使用隔离的原因：一是为了安全考虑；二是能够保证采集到的数据不会受到其它原因的影响。 （3）滤波滤波是为了保证测量的信号的纯洁性，滤去不需要的信号。大部分的信号调理模块具有一个低通滤波器是用来过滤噪声。通常还需要抗混叠滤波器，滤除信号中感兴趣的最高频率以上的所有频率的信号。 （4）激励功能信号调理模块能够为某些传感器提供激励信号，而且很多信号调理模块都提供有电流源和电压源以便给传感器提供激励。 （5）线性化大部分的传感器是测量信号的线性和非线性响应的结合，为了使传感器误差补偿，对输出信号的线性化是必要的。目前，该数据采集系统可以通过软件解决这个问题。 四、输入信号的类型 要知道信号采集到的数据集，这是因为信号的要求和系统性能的不同的测量是不同的，只有了解被测信号的性质，才可以准确地选择合适的采集系统。 一个任意的信号在时间上是一个物理量的变化。在一般情况下，信号携带的信息是非常广泛的，如：状态，率，水平，形式，频率等。根据信号运载信息的不同，可以将信号分为数字信号或模拟信号。其中数字信号包括脉冲信号和开关信号两种类型。模拟信号包括直流信号、时域信号、频域信号等。 （1）数字信号 第一类数字信号为开关量信号，如图4-2所示。一个开关信号携带信息信 网络信息安全基础知识培训 主要内容 网络信息安全知识包括哪些内容 培养良好的上网习惯 如何防范电脑病毒 如何安装杀毒软件 如何防范邮件病毒 如何防止QQ密码被盗 如何清除浏览器中的不明网址 各单位二级站点的安全管理 如何提高操作系统的安全性 基本网络故障排查 网络信息安全知识 包括哪些基本内容 (一)网络安全概述 (二)网络安全协议基础 (三)网络安全编程基础 (四)网络扫描与网络监听 (五)网络入侵 (六)密码学与信息加密 (七)防火墙与入侵检测 (八)网络安全方案设计 (九)安全审计与日志分析 培养良好的上网习惯 １、安装杀毒软件 ２、要对安装的杀毒软件进行定期的升级和查杀 ３、及时安装系统补丁 ４、最好下网并关机 ５、尽量少使用BT下载，同时下载项目不要太多 ６、不要频繁下载安装免费的新软件 ７、玩游戏时，不要使用外挂 ８、不要使用黑客软件 ９、一旦出现了网络故障，首先从自身查起，扫描本机 如何防范电脑病毒 （一）杜绝传染渠道 病毒的传染主要的两种方式：一是网络，二是软盘与光盘 建议： 1、不使用盗版或来历不明的软件，建议不要使用盗版的杀毒软件 2、写保护所有系统盘，绝不把用户数据写到系统盘上 3、安装真正有效的防毒软件，并经常进行升级 4、对外来程序要使用尽可能多的查毒软件进行检查（包括从硬盘、软盘、局域网、Internet、Email中获得的程序），未经检查的可执行文件不能拷入硬盘，更不能使用 5、尽量不要使用软盘启动计算机 6、一定要将硬盘引导区和主引导扇区备份下来并经常对重要数据进行备份，防患于未然 7、随时注意计算机的各种异常现象 8、对于软盘、光盘传染的病毒，预防的方法就是不要随便打开程序或安装软件、可以先复制到硬盘上，接着用杀毒软件检查一遍，再执行安装或打开命令 9、在使用聊天工具（如QQ、MSN）时，对于一些来历不明的连接不要随意点击；来历不明的文件不要轻易接收 （二）平时的积极预防，定期的查毒，杀毒 （三）发现病毒之后的解决办法 1、在解毒之前，要先备份重要的数据文件 2、启动反病毒软件，并对整个硬盘进行扫描 3、发现病毒后，我们一般应利用反病毒软件清除文件中的病毒，如果可执行文件中的病毒不能被清除，一般应将其删除，然后重新安装相应的应用程序 4、某些病毒在Windows状态下无法完全清除，此时我们应采用事先准备的干净的系统引导盘引导系统，然后在DOS下运行相关杀毒软件进行清除 备注：可以随时随地防护任何病毒反病毒软件是不存在的、随着各种新病毒的不断出现，反病毒软件必须快速升级才能达到杀除病毒的目的、具体来说，我们在对抗病毒时需要的是一种安全策略和一个完善的反病 摘要 数据采集系统，是用计算机控制的多路数据自动检测或巡回检测，并且能够对数据实行存储、处理、分析计算以及从检测的数据中提取可用的信息，供显示、记录、打印或描绘的系统。 本课程设计对数据采集系统作了基本的研究。本系统主要解决的是采集10路模拟量(10位精度)，20路开关量，采集的数据每隔1毫秒，通过串行通讯方式RS485向一台工控机传送的实现方法。 关键字：数据采集、A/D转换、模拟量。数字量、串行通信 数据采集系统的设计 1 设计内容及要求 设计一个数据采集系统，系统要采集10路模拟量(10位精度)，20路开关量，采集的数据每隔1毫秒，通过串行通讯方式RS485向一台工控机传送。 要求：①选择合适的芯片；②设计原理电路（包含译码电路）；③编制数据采集的程序段；④编制数据通信程序段；⑤撰写设计说明书。 2 数据采集系统原理及实现方案 本课设是设计一个数据采集系统，系统要采集10路模拟量(10位精度)，20路开关量，采集的数据每隔1毫秒，通过串行通讯方式RS485向一台工控机传送。 数据采集与传输系统一般由信号调理电路，多路开关，采样保持电路，A/D，单片机，电平转换接口，接收端（单片机、PC或其它设备）组成。硬件设计应用电子设计自动化工具，数据采集原理图如图1所示： 图1 数据采集原理图 由原理图可知，此设计主要分三大部分：模拟量的输入采集，数字量的输入采集，从机向主机的串行通信。 信号采集分析：采集多路模拟信号时，A/D转换器前端需加采样/保持(S/H)电路。待测量一般不能直接被转换成数字量，通常要进行放大、特性补偿、滤波 等环节的预处理。被测信号往往因为幅值较小，而且可能还含有多余的高频分量等原因，不能直接送给A/D转换器，需对其进行必要的处理，即信号调理。如对信号进行放大、衰减、滤波等。 高速数据采集系统信号调理电路的设计 上海交通大学电子信息与电气工程学院(200030) 乔 巍 杜爱玲 陈 春 叶 生摘 要 文章针对基于微控制器和PC 的高速数据采集系统,在讨论了信号调理电路功能及必要 性的基础上,给出了包括信号放大、衰减、隔离和滤波的设计方案,并对滤波电路的拓扑设计进行了研究。此外,针对广泛存在的电力信号采集与分析,以电能质量为分析、研究对象,给出了基于Sallen 2Key 和状态变量拓扑的滤波方案。对高速数据采集系统精度的提高和采集设备的保护具有实际意义。关键词 信号调理 高速数据采集 Sallen 2Key 拓扑 状态变量拓扑 目前,基于微控制器及基于PC 和内插板卡的数据采集系统在很大领域内得到了应用[1]。数据采集卡和微控制器前端的高速A/D 转换作为信号采集设备非常适合用来测量电压信号。但是,许多传感器和变送器输出的信号必须经过调理之后,才能进入数据采集卡、高速A/D 转换器或设备 ,以实现有效精确的测量。这种前端的预处理,一般就称为信号调理,包括信号放大衰减、滤波、电气隔离和多路技术。图1为基于PC 和内插板卡的数据采集系统框图[2]。 图1 基于PC 和内插板卡的数据采集系统框图 1 信号调理电路的组成 1.1 放大衰减电路 由于很多信号幅度比较小,所以需要通过放大器来提高测量的精度。放大器通过匹配信号电平和A/D 转换器的测量范围,来达到提高测量分辨率的目的。出于这个原因,现在许多数据采集卡都包括了板载放大器。同样情况,当需要数字化的电压超过了允许输入范围时,衰减就不可缺少了。1.2 隔离电路 数据采集系统中不合适的接地是造成测量问题和数据采集卡损坏的最普遍原因。对信号进行电气隔离可以防止这些问题的发生。隔离破坏了接地环路,避免了高的共模电压,并且保护了价格不菲的数据采集设备 。 通常的隔离方法有利用光耦、磁或者容性隔离器。磁或容性隔离器将信号从电压形式调制成频率形式。频率能够在转回成电压之前以非直接物理连接的方式通过变压器或者电容。当将被测信号的地和数据采集系统的地连起来的时候,会发现在两处输入的地之间存在一定的电势差,这个电压称为共模电压。如果我们用的是一个单端测量系统,如图2所示,测得的电压就会包括期望测试的电压V s 和共模电压V G 。如果采用差分输入为数据采集卡的输入方式,就能消除这些共模电压,一般说来,典型值能高达12V 。然而,高的地之间的电势差或者接地环路,都会损坏未经保护的数据采集设备。如果没有办法消除这种电势差,那么,就可以用信号隔离器来破坏接地环路以达到消除共模电压的作用。隔离器的另一个作用就是抑制一些来自电力线、闪电或者高压设备的浪涌高压。当存在这种高压的时候,一个浪涌往往能损坏设备。信号隔离器通过切断连接,建立了数据采集系统和这些高压浪涌之间的屏障。 图2 隔离原理 1.3 滤波电路 信号调理往往需要抑制一定频率范围内的噪 声,而噪声对于不同的系统有不同的含义。对于数据采集系统来说,通常有两种情况,一是来自于电力线或机器的频率在50Hz 或60Hz 的噪声,对于这种情况,大多数信号调理器的设计采用低通滤波器来实现最大程度的抑制[3]。 另一种常见的用法是用来防止信号混叠,这是由于采样率太低而引起的现象。奈奎斯特定理指出,如果对一种模拟信号进行采样,所有频率超过1/2采样率的信号都会以一种低频率信号的方式出现。我们只有在采样前把所有频率超过1/2采样率 网络基础知识 .什么是局域网： 局部区域网络( )通常简称为"局域网",缩写为。局域网是结构复杂程度最低的计算机网络。局域网仅是在同一地点上经网络连在一起的一组计算机。局域网通常挨得很近，它是目前应用最广泛的一类网络。通常将具有如下特征的网称为局域网。 ）网络所覆盖的地理范围比较小。通常不超过几十公里，甚至只在一幢建筑或一个房间内。 ）信息的传输速率比较高,其范围自到,近来已达到。而广域网运行时的传输率一般为、或者、。专用线路也只能达到。 ）网络的经营权和管理权属于某个单位。 .什么是广域网： 广域网( , )它是影响广泛的复杂网络系统。 由两个以上的构成，这些间的连接可以穿越*以上的距离。大型的可以由各大洲的许多和组成。最广为人知的就是，它由全球成千上万的和组成。 有时、和间的边界非常不明显，很难确定在何处终止、或在何处开始。但是可以通过四种网络特性通信介质、协议、拓扑以及私有网和公共网间的边界点来确定网络的类型。通信介质是指用来连接计算机和网络的电缆、光纤电缆、无线电波或微波。通常结束在通信介质改变的地方，如从基于电线的电缆转变为光纤。电线电缆的通常通过光纤电缆与其他的连接。 .什么是网桥： 网桥这种设备看上去有点像中继器。它具有单个的输入端口和输出端口。它与中继器的不同之处就在于它能够解析它收发的数据。网桥属于模型的数据链路层；数据链路层能够进行流控制、纠错处理以及地址分配。网桥能够解析它所接受的帧，并能指导如何把数据传送到目的地。特别是它能够读取目标地址信息（），并决定是否向网络的其他段转发（重发）数据包，而且，如果数据包的目标地址与源地址位于同一段，就可以把它过滤掉。当节点通过网桥传输数据时，网桥就会根据已知的地址和它们在网络中的位置建立过滤数据库（也就是人们熟知的转发表）。网桥利用过滤数据库来决定是转发数据包还是把它过滤掉. .什么是网关： 网关不能完全归为一种网络硬件。用概括性的术语来讲，它们应该是能够连接不同网络的软件和硬件的结合产品。特别地，它们可以使用不同的格式、通信协议或结构连接起两个系统。和本章前面讨论的不一样，网关实际上通过重新封装信息以使它们能被另一个系统读取。为了完成这项任务，网关必须能运行在模型的几个层上。网关必须同应用通信，建立和管理会话，传输已经编码的数据，并解析逻辑和物理地址数据。 10通道数据采集系统设计 10通道数据采集系统设计 一、设计任务 实现10通道模拟信号的采集 二、设计要求 1、采样频率200HZ，位数12位 2、设计实现模拟/数字转换的方法，给出转换速度 三、设计原理 1、AD574A芯片介绍 AD574A 是单片高速12 位逐次比较型A/D 转换器，内置双极性电路构成的混合集成转换显片，具有外接元件少，功耗低，精度高等特点，并且具有自动校零和自动极性转换功能，只需外接少量的阻容件即可构成一个完整的A/D 转换器，其主要功能特性如下： 分辨率：12 位 非线性误差：小于±1/2LBS 或±1LBS 转换速率：25us 模拟电压输入范围：0—10V 和0—20V，0—±5V 和0—±10V 两档四种 电源电压：±15V 和5V 数据输出格式：12 位/8 位 芯片工作模式：全速工作模式和单一工作模式 主要功能引脚介绍如下： AC：模拟地 DC：数字地 CS：片选信号，低电平有效 CE：片使能，高电平有效 R/C：读/启动信号，高电平读数据，低转换 12/8：数据格式选择，高电平12位数据同时 有效，低电平时第一次输出高8位，第二次输出 低四位有效，中四位为零。 A0：内部寄存器控制输入端，在12/8接地的情况下，高电平时高8位数据有效，低电平时低4位有效，中间4位为零，高4位为高阻态；在R/C为低的情况下，高电平启动12位转换，低电平启动8为转换。 STS：工作状态输出端，高电平表示正在转换，低电平表示转换完毕 AD574和单片机的接口 在设计硬件电路时要十分注意的一点就是AD574的数据输出线与单片机数据总线的连接方式：应该将高8位DB4~DB11接到数据总线的D0~D7，低4位DB0~DB3接到数据总线的高4位D4~D7。如果接错的话就不能读取正确的转换结果，而且还很容易烧坏芯片。 AD574A 的工作模式：如果需AD574A 工作于单一模式，只需将CE、12/8端接至 +5V 电源端， CS和A0接至0V，仅用R/C端来控制A/D 转换的启动和数据输出。当RC=0 时，启动A/D 转换器，经25us 后STS=1，表明A/D 转换结束，此时将R/C置1，即可从 数据端读取数据。 AD574控制端标志意义： AD574的接口电路 下图是8051 单片机与AD574A 的接口电路，其中还使用了三态锁存器74LS373 和 74LS00 与非门电路，逻辑控制信号由(CS、R/C和A0)有8051 的数据口P0 发出，并由三态锁存器74LS373 锁存到输出端Q0、Q1 和Q2 上，用于控制AD574A 的工作过程。AD 转换器的数据输出也通过P0 数据总线连至8051，由于我们只使用了8 位数据口，12 位数据分两次读进8051，所以R/C接地。当8051 的p3.0 查询到STS 端转换结束信号后，先将转换后的12 位A/D 数据的高8 位读进8051，然后再将低4 位读进8051。这里不管AD574A 是处在启动、转换和输出结果，使能端CE 都必须为1，因此将8051 的写控制线WR和读控制线RD通过与非门74LS00 与AD574A 的使能端CE 相连。 基于FPGA 高速数据采集的解决方案 于 1 ,肇云波2 (1.贵州大学通信工程学院 贵州贵阳 550003;2.沈阳理工大学 辽宁沈阳 110168) 摘 要:随着接口速度和带宽的不断提高,有必要对高速数据采集问题进行研究。如何在高接口速率的情况下正确采集到有效的数据,成为目前要解决的问题。解决此问题的方法是采用Xilinx Virtex 4FP GA 的ChipSync 或Altera Stratix Ⅱ FP GA DPA (动态相位调整)两种不同技术,并介绍了Altera DPA 技术在高速源同步接口的实际设计过程。使用这两种技术 的结果是在数据速率达到1Gb/s 时,完成对有效数据的正确采集。 关键词:源同步;FP GA ;ChipSync ;DPA 中图分类号:TP355+14 文献标识码:B 文章编号:1004373X (2007)0514504 High Speed Data Acquisition B ased on FPG A YU Xuan 1,ZHAO Yunbo 2 (https://www.doczj.com/doc/a87360931.html,munication Engineering College ,Guizhou University ,Guiyang ,550003,China ;2.Shenyang Ligong University ,Shenyang ,110168,China ) Abstract :With the interface speed and bandwidth is constantly increasing ,it is important to undertake a study of high 2speed data acquisition.How to collect the high rate of correct data effective is the current problem should be solved.One way is using Chip Sync of FP GA Xilinx Virtex4or DPA (dynamic phase adjustment )of the Altera Stratix ⅡFP GA which are two different technical approaches.We introduced the actual design process of Altera DPA technology in high 2speed source syn 2chronous interfaces.The results of using both techniques show that it could complete the effective collection of the correct data at 1Gb/s data rates. K eywords :source synchronization ;FP GA ;Chip Sync ;DPA 收稿日期:20060726 当前,越来越多的通信系统工作在很宽的频带上,对于保密和抗干扰有很高要求的某些无线通信更是如此。随着信号处理器件的处理速度越来越快,数据采样的速率也变得越来越高,在某些电子信息领域,要求处理的频带要尽可能宽,动态范围要尽可能大,以便得到更宽的频率搜索范围,获取更大的信息量。因此,通信系统对信号处理前端的A/D 采样电路提出了更高的要求,即希望A/D 转换速度快而采样精度高,以便满足系统处理的要求[1]。随着系统时钟的不断提高,系统同步的收发两端的时钟延迟不能得到有效地解决,因此提出采用源同步接口设计的解决方案。在数据接口速度和带宽的不断提高,数据有效窗口不断缩减的情况下,源同步接口无法采集到正确数据,因此在信号余量不断缩减的情况下,采用Xilinx Virtex 4FP GA 或Altera Stratix ⅡFP GA 的两种不同技术解决如何正确地采集数据的问题是有效的,并在SPI 412高速源同步接口上得到广泛的应用。1 系统同步与源同步的简述1.1 系统同步与源同步 系统同步中多个部件在同一个系统时钟下同步工作, 各个部件之间的通道只传递数据,数据的时序关系以系统时钟为参考,在常见的电子系统中通常采用系统同步设计方式。系统同步设计具有部件间各系统全局同步工作的特点,但是在部件之间高速传递数据时接口收发两端的时延比较难确定,因此不太适合高速的芯片间的接口设计。 源同步系统中每两个部件之间数据单项或双向传递,在和数据同向的传递方向上同时传一个和数据保持特定相位关系的参考时钟,在数据的源端,参考时钟和数据保持确定的相位关系,而在数据的目的端,另外一个部件可以根据参考时钟的相位来准确捕获对应的数据。源同步接口是相对系统同步接口而言的,通常存在于两个芯片之间的局部,他的时钟和数据之间关系是局部的、是准确的,时延模型得到了进一步的简化,因此非常适合高速芯片间的接口设计。 随着系统互连的带宽的需求的不断增长,源同步接口逐渐成为主流,得到了广泛的应用。目前SFI 24(SERDES 到“成帧器”的接口)和SPI 412(系统信息包接口,level4, phase2)接口已经采用了源同步互连的接口,而且接口带 宽可达到16GHz 。电信网络中SPI 412,SFI 24和XSBI 和大量的高速存储器DDR SDRAM ,DDR2SDRAM ,QDR ⅡSRAM ,PLDRAM Ⅱ已广泛采用源同步设计技术。 5 41基于Ucos的多通道数据采集系统(DOC)(可编辑修改word版)
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