基于AD的流量控制器的设计.doc

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1、合肥学院计算机科学与技术系微机原理与接口技术课程设计2009～2010学年第一学期课程设计科目基于AD的流量控制器的设计学生姓名沈宏亮学号0704011018班级07计本（1）班指导教师高玲玲2010年1月一、题义分析与解决方案1.题义需求分析用STARES598PCI单板机开发机设计一个模拟探流器。用电压信号模拟流量信号，采用A/D转换的对模拟点信号进行数字量转换，转换结果通过LED显示，并和预设的阀值相比较，当流量达到预设阀值1后，探测器发出低频率声音报警，当流量达到预设阀值2后，探测流发出高频声音报警。根据题

2、目要求进行以下几点分析：1)输入的电压值是模拟信号，而检测的值只能为数字信号。因此对0—5V的模拟电压信号进行检测前，要利用A/D转换器（ADC0809）将模拟量转换为数字量。2)选用8255A作为微处理器的输入输出接口芯片,最后将3位数字信号量显示到LED显示器上。3)因为要对信号进行阀值检测，因此自行设定阀值大小：通过开关来设置阈值。4)当流量达到预设阀值1后，探测器发出低频率声音报警，当流量达到预设阀值2后，探测流发出高频声音报警。声音可用蜂鸣器。2.解决问题方法及思路1）硬件部分ADC0809模数转换器一片

3、（用于将采集的模拟信号转换成数字信号）可编程并行接口芯片8255一片蜂鸣器一个（用于报警声音提示）七段LED显示器（用于显示电压值以及阀值）8086通过8255同ADC0809相连，由电位器将模拟量送入ADC0809，并由8255采用查询工作方式控制ADC0809工作。8086通过8255向报警系统蜂鸣器以及七段LED显示器发送控制信号。2）软件部分首先对8255进行初始化设置，设置8255的工作方式和端口地址，然后启动ADC0809的程序进行模/数转换，通过ADC0809信道0将输入的0～5V的模拟电压信号转换成

4、数字信号并将其保存在AH寄存器中，比较AH的值与事先定义的阈值进行比较，若小于则继续采集信号并通过七段LED显示器显示转换后的值，当流量达到预设阀值1后，探测器发出低频率声音报警，当流量达到预设阀值2后，探测流发出高频声音报警，蜂鸣器相连的PC1端口置位（置低电平有效），进行报警，再经过延时后再进行复位重新进行模拟信号的转换。二、硬件设计1．ADC0809模数转换器1．1ADC0809的作用众所周知，CPU能应用的只能是数字量。而本设计中的输入电压为模拟信号，因此需要ADC0809进行模数转换，将采样电压转换为数字

5、信号。1．2ADC0809的功能分析图1-1ADC0809原理图模/数转换是指通过一定的电路将模拟量转变为数字量，由于模拟量是连续的，而数字量是离散的，所以，一般在某个范围中的模拟量对应于某一数字量，这就是说，在A/D转换时，模拟量和数字量之间并不是一一对应的关系。即从理论上，有一个转换精度的问题，转换精度反映了A/D转换器的实际输出接近理想输出的精确程度，A/D转换的精度通常是用数字量的最低有效位（LSB）来表示的，设数字量的最低度有效位于对应于模拟量△，这时，我们称△为数字量的最低有效位的当量，ADC0809采

6、用的是逐位逼近A/D转换，逐位逼近A/D转换时，也用D/A转换器的输出电压来驱动运算放大器的反相端，不同的是用逐位式进行转换时，要用一个逐位逼近寄存器存放转换好的数字量，转换结束时，将数字量送到缓冲寄存器中，当启动信号由高电平变为低电平时，逐位逼近寄存清零，这时D/A转换器输出电压V0也为0，当启动信号变为高电平时，转换开始。同时，逐位逼近寄存进行计数。逐位逼近寄存器工作是从最高位开始，通过设置试探值来计数，在第一个时钟脉冲时，控制电路板最高位送到逐位逼近寄存器，使它输出为10000000，则D/A转换器输出电压V

7、0为满量程值128/255，若V0大于Vi，则作为比较器的运算放大器的输出成为低电平，控制电路据此清除逐位逼近寄存器中的最高位；若V0小于Vi,则比较器输出高电平，控制电路使最高位的1保留下来，如果最高位被保留，则值10000000下一个时钟脉冲使次高位D6为1，于是逐位逼近寄存器值为11000000，V0为满量程值192/255。此后，若V0大于Vi，则比较器输出低电平，从而使次高位D6复位，如果V0小于Vi,则比较器输出高电平，从而保留高位D6为1，再下一个时钟脉冲D5置1，比较……直到D0为1，再与输入电压比

8、较，经N次比较，寄存器中得到的值就是转换后的数据，转换以后，控制电路送出一个低电平作为结束信号，这个信号的下降沿将逐位逼近寄存器中的数字量送入缓冲寄存器，从而得到数字量输出。1．3ADC0809的技术参数1）分辨率表示转换器对微小输入量变化的敏感程度，通常用转换器输出数字量的位数来表示。例如，对8位A/D转换器，其数字输出量的变化范围0-255，当输入电压满