数据采集系统36148new

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1、一、主要内容及意义本设计用8088控制的数据采集系统，本文着重介绍该系统的工作原理及硬件与软件设计，本设计的主要组成如下：（1）数据输入单元。（2）采样保持电路的A/D转换单元。（3）硬件和8088的连接电路。（4）8088输出的数据锁存和D/A转换单元。多路数据采集系统的方案及总体设计，包括主体电路的设计和8088控制电路的设计（要用到8088的控制整个系统），因此要完成8088应用系统的硬、软件设计并完成软件调试，以满足整个系统的要求。整个系统的设计包括硬件设计和软件设计两部分。硬件设计主要完成多路数据采集整个硬件电路及I/O接口的设计：运算放大电路、采样保

2、持电路、模数转换电路、硬件和8088的连接电路、数模转换电路、转换开关保护电路等组成；软件设计主要完成控制整个系统的应用程序与调试。包括主程序、A/D和D/A转换程序、多路开关控制以及I/O接口控制等程序的设计。系统总框图如图1所示。单片机外设数据转换器二、系统硬件设计2.1、数/模转换电路模块D/A转换部分也是数据采集系统的一个重要部分，在数字控制系统中作为关键器件，用来把8088输出的数字信号转换成电压或电流等模拟信号，并送入执行机构进行控制或调解。除了新型的现场总线控制系统外，传统的计算机控制系统大都是用模拟电压或电流作为传输信号的。模拟量输出通道的作用就

3、是把计算机处理得出的数字量结果转换成模拟电压或电流信号，传输给相应的执行机构，实现对被控对象的控制。能把数字量转换成模拟量的器件称为数/模转换器简称D/A转换器或DAC。输出接口电路、DAC是模拟量输出通道的基本部件。由于实现较远距离的信号传输时采用的是电流信号，而DAC通常输出的是电压故模拟量输出通道一般具有电压/电流（V/I）转换环节[8]。此外，根据需要可能还要有零点和满度调节部件。因数/模转换器是模拟输出通道的核心，所以通常也把模拟量输出通道称为D/A通道。2.1.1.D/A通道的结构8088周期地输出控制数据给执行机构，在下次数据输出以前，必须将前一次

4、输出的数据保持。单个的D/A通道由数据锁存器保持数据，通道由输出接口电路数据锁存器、D/A转换电路、V/I转换电路等构成。许多DAC芯片的输入端都有数据锁存器，这时不需另加锁存器。对于多模拟量输出通道，有两种不同的输出量保持方式，即有两种不同的结构。一种方式是采用数据锁存器保持输出量，每个输出通道都有独立的数据锁存器（一般含在DA芯片内）及D/A转换器。这种方案的优点是速度快，精度高，工作可靠，不用多路开关。另一种方式是使用采样保持器保持输出量，各通道共享一个D/A转换器，通过多路开关进行切换。由于各路共用一个D/A转换器，其转换速度减慢，且输出端靠保持电容模拟

5、量信息，当控制周期较长时，需要软件刷新。优点是节约了芯片。由于D/A通道的第一种方式的转换速度快，精度高，工作可靠，不用多路开关又节约了芯片降低了系统的造价，所以本设计的系统采用D/A通道的第一种方式。第一种方式如图12所示。单片机输出接口电路锁存器1D/AV/ID/A锁存器1V/I图12具有独立DAC的多路模拟量输出通道2.1.2、选用D/A芯片集成电路D/A转换器是将精密电阻网络、模拟开关、甚至包括基准电源和运算放大器集成在同一芯片上，而且和8位或16位微处理器兼容，可直接接口，或只需少量外围电路即可构成完整的D/A转换器。这些集成电路芯片是由大规模集成电路

6、技术（LSI）实现的，它们有TTL、CMOS等用不同的逻辑和工艺生产的产品，是典型的数字电路和模拟电路混合集成芯片。D/A有多种分类方法，各有不同特点。按数据输入方式有并行、串行之分。按字长区分，则有8、10、12、···位之分，字长不同，微分阶梯粗细不同。按模拟开关工艺分类有双极型、JFET型和MOS型，它们的速度和精度不同；按结构有带或不带数据锁存器之分；按输出形式有电压型和电流型之分；等等。尽管如此，但转换原理基本上是一致的。DAC0832是常用的8位COMS电流输出型乘法D/A转换器，由于采用COMS电流开关和控制电路，所以功耗低，输出漏电流小。可以直接

7、8088连接。DAC0832片内含有输入缓冲寄存器和DAC锁存器两个8位寄存器。可以进行两级缓冲操作，具有很大的灵活性，可以采用流水线方式，一边输入数据一边转换上一次输入的数据。因此，本设计选用美国半导体公司推出的8位D/A转换芯片DAC0832。DAC0832的及特点如下：(1)基本特性分辨率：8位。电流稳定时间：1μs。功耗：20mV。单电源供电：+5V~+15V。数字输入与TTL兼容。可采用双缓冲、单缓冲或直接数字输入三种工作方式。(2)结构DAC0832是采用CMOS工艺，具有20个引脚的双列直插式8位D/A转换器，其引脚如图13所示。DAC0832有两

8、级锁存器，第一级称为输入