1、專業班級：學號：學生姓名：指導教師：起止時間：10 通道數據采集系統設計一、設計任務實現 10通道模擬信號的采集二、設計要求1、采樣頻率 200HZ ，位數 12位2、設計實現模擬/數字轉換的方法，給出轉換速度三、 設計原理1、 AD574A 芯片介紹AD574A 是單片高速 12 位逐次比較型A/D 轉換器，內置雙極性電路構成的混合集成轉換顯片，具有外接元件少，功耗低，精度高等特點，并且具有自動校零和自動極性轉換功能，只需外接少量的阻容件即可構成一個完整的A/D 轉換器，其主要功能特性如下：分辨率： 12 位非線性誤差：小于±1/2LBS 或 ±1LBS轉換速率： 25u

2、s模擬電壓輸入范圍：0 10V 和 0 20V ，0 ±5V 和0 ±10V 兩檔四種電源電壓： ±15V 和 5V數據輸出格式：12 位 /8 位芯片工作模式：全速工作模式和單一工作模式主要功能引腳介紹如下：AC ：模擬地DC：數字地CS：片選信號，低電平有效CE：片使能，高電平有效R/C：讀 /啟動信號，高電平讀數據，低轉換12/8 ：數據格式選擇，高電平12 位數據同時有效，低電平時第一次輸出高8 位，第二次輸出低四位有效，中四位為零。A0 ：內部寄存器控制輸入端，在12/8 接地的情況下，高電平時高8 位數據有效，低電平時低4 位有效，中間4 位為零，高4

3、 位為高阻態；在R/C為低的情況下，高電平啟動12 位轉換，低電平啟動8 為轉換。STS：工作狀態輸出端，高電平表示正在轉換，低電平表示轉換完畢AD574和單片機的接口在設計硬件電路時要十分注意的一點就是AD574的數據輸出線與單片機數據總線的連接方式：應該將高8 位DB4DB11接到數據總線的D0D7 ，低4 位DB0DB3接到數據總線的高4 位 D4D7 。如果接錯的話就不能讀取正確的轉換結果，而且還很容易燒壞芯片。AD574A 的工作模式：如果需AD574A 工作于單一模式，只需將CE、 12/8端接至+5V 電源端， CS和 A0 接至 0V ，僅用 R/C端來控制 A/D 轉換的啟動

4、和數據輸出。當RC=0 時，啟動 A/D 轉換器，經 25us 后 STS=1，表明 A/D 轉換結束，此時將R/C 置1，即可從數據端讀取數據。AD574 控制端標志意義：CEA0工作狀態0XXXX禁止x1XXX禁止100X0啟動 12位轉換100X1啟動 8位轉換101接 +5VX12位并行輸出有效101接 0V0高 8位并行輸出有效101接 0V1低 4 位并行輸出有效AD574的接口電路下圖是8051 單片機與AD574A的接口電路，其中還使用了三態鎖存器74LS373 和74LS00與非門電路，邏輯控制信號由(CS、 R/C和 A0) 有8051 的數據口P0 發出，并由三態鎖存器

5、74LS373鎖存到輸出端Q0、 Q1 和 Q2 上，用于控制AD574A的工作過程。AD轉換器的數據輸出也通過P0 數據總線連至8051 ，由于我們只使用了8 位數據口，12 位數據分兩次讀進 8051，所以R/C 接地。當8051 的 p3.0 查詢到STS 端轉換結束信號后，先將轉換后的12 位A/D數據的高8 位讀進 8051 ，然后再將低4 位讀進8051。這里不管AD574A是處在啟動、轉換和輸出結果，使能端CE都必須為1，因此將8051 的寫控制線WR 和讀控制線RD 通過與非門 74LS00與AD574A的使能端CE相連。2、 74LS150 芯片介紹74LS150 是一個16

6、 選1 數據選擇器（有選通輸入端，反碼輸出）。數據選擇端（ABCD）按二進制譯碼，以從16 個數據（ E0-E15 ）中選取1 個所需的數據。只有在選通端STROBE 為低電平時才可選擇數據。輸出端W 為反碼數據。引腳圖：引出端符號：A 、 B、 C、 D選擇輸入端E0-E15數據輸入端STROBE選通輸入端（低電平有效）W反碼數據輸出端Y數據輸出端功能圖：H= 高電平； L= 低電平； X= 任意； E0 E15=對應的 E 端電平3、 74HC573 芯片簡介74HC573 是八進制3 態非反轉透明鎖存器為高性能硅門CMOS器件。SL74HC573跟 LS/AL573的管腳一樣。器件的輸入

7、是和標準CMOS輸出兼容的；加上拉電阻，他們能和LS/ALSTTL輸出兼容。當鎖存使能端為高時，這些器件的鎖存對于數據是透明的（也就是說輸出同步）。當鎖存使能變低時，符合建立時間和保持時間的數據會被鎖存。×輸出能直接接到CMOS ， NMOS 和 TTL 接口上×操作電壓范圍：2.0V6.0V×低輸入電流：1.0uA×CMOS 器件的高噪聲抵抗特性管腿安排：見右圖功能表：輸入輸出輸出使能鎖存使能DQLHHHLHLLLLX不變HXXZX= 不用關心Z高阻抗最大值范圍：符號VCCVINVOUTIINIOUTICCPDTstgTL參數值單位DC 供電電壓（參考

8、 GND ）-0.5+7.0VDC 輸入電壓（參考 GND ）-1.5VCC+1.5VDC 輸出電壓（參考 GND ）-0.5VCC+0.5V每一個 PIN 的DC輸入電流20mA每一個 PIN 的DC輸出電流mA35DC 供電電流， VCC 和 GND 之間75mA在自然環境下， PDIP 和SOIC 封mW裝下的功耗 750,500存儲溫度-65+150引線溫度， 10（PDIP,SOIC ）260* 最大值范圍是指超過這個值，將損害器件。操作最好在下面的推薦操作條件下：額定功率的下降 PDIP ： 10mW/ ， 65 125SOIC： 7 mW/ ， 65 125四、 設計過程1、本系

9、統需要的控制比較簡單，選用80c51 單片機芯片進行控制。2、由于輸入是10 通道模擬輸入，12 位精度數字輸出。所以選用的AD 轉換芯片必須至少有 10 個模擬輸入通道，而且數字輸出為12 位。考慮到芯片的價格與芯片結構復雜程度要便于設計的因素，本設計選用一通道模擬輸入、12 精度數字輸出的AD574 模數轉換芯片，與 16 選 1 數據選擇器 74LS150 搭配使用。使用 74LS150 的 16 個輸入通道中的10 個通道即可，然后把選擇的通道中的模擬輸入量送到AD574 。3、由于 12 位數字輸出需要分兩次送到單片機，因此需要在AD574 與單片機之間加數據鎖存器，本設計選用74H

10、C573 鎖存器。4、 74LS150 的通道選擇由單片機的P1 口的 P1.0-P1.3 控制， 0000 對應 0 通道， 0001 對應 1 通道，1001 對應 9 通道。共使用10 個通道。具體原理見設計原理的74LS150 芯片介紹部分。5、軟件流程圖主程序：開始選擇 0通道調用 AD 轉換程序保存 AD 轉換值通道號加一Y通道號 =11？NAD 轉換子程序：AD 轉換子程序啟動 AD 轉換YAdbusy=0 ？N返回 AD 轉換值6、軟件程序#include<absacc.h>#include<intrins.h>#include<reg51.h&g

11、t;#define uint unsigned int#define uchar unsigned char#define ADCOM XBYTE0xff7c #define ADLO XBYTE0xff7f #define ADHI XBYTE0xff7d/控制寄存器地址/數據字節低4 位地址/數據字節高8 位地址sbit r = P37 。sbit x = P36 。/p3.7/p3.6口口sbit adbusy = P30。/p3.0口uint ad574(void)/AD轉換子程序r = 0。x = 0 。ADCOM = 0 。/ 啟動轉換while(adbusy = 0) 。retu

12、rn(uint)(ADHI<<4)+(ADLO&0x0f)。/ 返回轉換數據main()/ 主程序uint idata result10 。/ 定義數據存儲數組uchar ad_now = 0 。/ 通道號while(1)P1 = ad_now 。/通過 p1 選擇通道_nop_() 。resultad_now = ad574() 。/取轉換數據ad_now+ 。/ 通道號加一if(ad_now = 11) ad_now = 0 。/ 返回 0 通道/數據通過10 通道選擇器進入AD574 （AD574 是一個 12 位數模轉換期間，內置采樣保持電路，無需附加外圍電路），通

13、過單片機控制數據選擇器的控制端口，選擇進行AD 轉換的通result10DFile:A4SizeTitleDate:CBA7、電路連接圖ACCS?C?CapSW-PB 30pF200R?1Res11K R?Res1GND/EAALEP1P1.7.P16.P15P1.4.P13P1.2.P1.0 P0.P07P0.6.5 P0P0.3.P02P0.1.0P0.4/PSEN2031 29 3098 765432132 3334 35 3637 3839EARSTP1.P17P1.6.P15P1.4P1.3.P12P1.080c51GNDALEPSENP0.P07/AD7P0.6/AD6P0.5/A

14、D5.P04/AD4P0.3/AD3.P02/AD2P0.1/AD1.0/AD0DS5000-8-16X2X1P3.P35/T1P3.4/T0.P33/INTP3.2/INTP3.1.0/RXDP2.P27/A15P2.6/A14.P25/A13P2.4/A12P2.3/A11.P22/A10P2.1/A9.0/A8VCCP3P3.7/RD.6/WR18191716 1514 13 1211 10282726 2524 23 222140X2X1/T1/RD/TO1/WRTXDVCC2C?/INT1/INT0 RXD D7D6D5D4D3D2D1D0CapY?30pFXTAL2C?CapP0.

15、P07P0.6.P05P0.4P0.3.P02P0.1.0 ALE30pFGNDGND109876543211112GNDD7D6D5D4D3D2D1D0LEOEU?AQ7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0VDDMC74HC573NMC74HC573NDM74LS04M2112 1314 151617 181920U?AP1.3DM74LS00MQ5Q4Q3Q2Q0GNDGNDDATA6DATA83Q7Q6Q1VCCDATA1DATA2DATA3DATA4DATA5DATA71211109876543213GNDDE0E1E2E3E4E5E6E7100K74ls15074ls150W OUTR2RP

16、ot2STORBE100KR1Q1Q7Q0GNDGNDRPot2GND159810141312246 35CBAE15E14 E13E12E11E10E9E8VCCA0CECSR/CAD574Number1314151617 18192021222324AGNDREF OBIPO 12/8DGNDREF IN20V10VRNGRNG2007-12-15ADC574AJPP3.0STSD0D1D2D3D4D5D6D7D8D9STATV+VEED10D11VL+P1.2 P1.1 P1.0VCC111617 18 1920 2122 232425 2627 2817DATA9C:Documents

17、 and Settings.10DATA105V通道-15STS +15P0.P0P0.1.P02P0.3P0.4.P05P0.6.712位數模轉4換Sheet ofDrawn By:.SchDocRevision五、 系統誤差分析與補充說明1、 AD574 采樣頻率大于200HZ ，且滿足 12 位精度轉換，達到本實驗要求。由于先高8位送入鎖存器鎖存，再傳送低4 位，因此會對轉換速度有一定的影響。2、 AD574 轉換速率為25us，一個采樣周期延遲25us。故每個采樣數據轉化后比原信號延遲 25us。3、本設計AD574 采用 10V IN 口，模擬信號輸入電壓幅值小于10V ， 1LBS<2.44mv 。故轉化誤差小于2.44mv 。4、由于單片機80C51 的存儲單元非常少，采集轉化后的數據量很大，因此用80C51 來存儲采集轉化后的數據沒有實用性。本設計