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说明书
中北大学
课程设计说明书
学生姓名:
贾智
学号:
1106024215
学院:
仪器与电子学院
专业:
微电子科学与工程
题目:
八路信号采集电路设计
指导教师:
王红亮职称:
副教授
2014年1月5日
目录
1、课程设计目的·················································1
2、课程设计内容和要求···········································1
2.1、设计内容······················································1
2.2、设计要求······················································1
3、 设计方案及实现情况··········································1
3.1、设计思路······················································1
3.2、工作原理及框图················································2
3.3、硬件电路原理图················································5
3.4、PCB版图设计·················································5
4、课程设计总结·················································6
5、参考文献······················································6
附录······························································7
1、课程设计目的:
(1)掌握电子电路的一般设计方法和设计流程;
(2)学习简单电路系统设计,掌握Protel99或其它工具软件的使用方法;
(3)掌握8051单片机、8位A/D芯片ADC0809的应用;
(4)学习掌握硬件电路设计的全过程。
2、课程设计内容及要求:
2.1设计内容:
(1)学习掌握8051单片机的工作原理及应用;
(2)学习掌握8位A/D芯片ADC0809的工作原理及应用;
(3)设计基于ADC0809的8路模拟信号采集器的工作原理图及PCB版图;
(4)整理设计内容,编写设计说明书。
2.2设计要求:
(1)理解设计流程和工作原理;
(2)课程设计说明书;
(3)电路原理图及PCB图。
3、设计方案及实现情况:
3.1设计思路:
由外部给ADC0809的IN0-IN7输入八路模拟信号,通过开关控制ADDA、ADDB、ADDC口的高低进行选通,ABC即可获得一个三位二进制数,由ALE对地址进行锁存。
然后ADC0808/ADC0809对输入的模拟信号进行采样、保持、量化、编码,把模拟信号转换为数字信号。
当START的下降沿到来时,输出控制端EOC变低,转换开始,当EOC变高时,转换结束。
当OE为高电平时,允许输出端输出数字信号,否则输出端被禁止输出。
输出一个信号,经8051把转换得到的数字信号再转换为对应的十进制数,由液晶显示器或数码显示器显示出来。
(期间,ADC0809的CLK、EOC、OE等均由8051单片机提供。
)
1
3.2工作原理及框图:
3.2.1A/D转换器功能简介
ADC0809/ADC0808是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容控制逻辑的CMOS组件。
它是逐次逼近式A/D转换器,可以和单片机直接接口。
图1ADC0809管脚图
引脚排列及各引脚的功能,引脚排列如图1所示。
IN0~IN7:
8个通道的模拟量输入端。
可输入0~5V待转换的模拟电压。
D0~D7:
8位转换结果输出端。
三态输出,D7是最高位,D0是最低位。
ADDA、ADDB、ADDC:
通道选择端。
当CBA=000时,IN0输入;当CBA=111时,IN7输入。
ALE:
地址锁存信号输入端。
该信号在上升沿处把A、B、C的状态锁存到内部的多路开关的地址锁存器中,从而选通8路模拟信号中的某一路。
START:
启动转换信号输入端。
从START端输入一个正脉冲,其下降沿启动ADC0809开始转换。
脉冲宽度应不小于100~200ns。
EOC:
转换结束信号输出端。
启动A/D转换时它自动变为低电平。
OE:
输出允许端。
CLK:
时钟输入端。
ADC0809的典型时钟频率为640kHz,转换时间约为100μs。
REF(-)、REF(+):
参考电压输入端。
ADC0809的参考电压为+5V。
2
VCC、GND:
供电电源端。
ADC0809使用+5V单一电源供电。
当ALE为高电平时,通道地址输入到地址锁存器中,下降沿将地址锁存,并译码。
在START上升沿时,所有的内部寄存器清零,在下降沿时,开始进行A/D转换,此期间START应保持低电平。
在START下降沿后10us左右,转换结束信号变为低电平,EOC为低电平时,表示正在转换,为高电平时,表示转换结束。
OE为低电平时,D0~D7为高阻状态,OE为高电平时,允许转换结果输出。
图2ADC0809内部结构图
3.2.28051单片机功能简介:
图380C51管脚图
3
电源:
⑴VCC-芯片电源,接+5V;⑵VSS-接地端;
时钟:
XTAL1、XTAL2-晶体振荡电路反相输入端和输出端。
控制线:
控制线共有4根,
(1)ALE/PROG:
地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲
1.ALE功能:
用来锁存P0口送出的低8位地址
2.PROG功能:
片内有EPROM的芯片,在EPROM编程期间,此引脚输入编程脉冲。
(2)PSEN:
外ROM读选通信号。
(3)RST/VPD:
复位/备用电源。
1.RST(Reset)功能:
复位信号输入端。
2.VPD功能:
在Vcc掉电情况下,接备用电源。
(4)EA/Vpp:
内外ROM选择/片内EPROM编程电源。
1.EA功能:
内外ROM选择端。
2.Vpp功能:
片内有EPROM的芯片,在EPROM编程期间,施加编程电源Vpp。
I/O线:
80C51共有4个8位并行I/O端口:
P0、P1、P2、P3口,共32个引脚。
P3口还具有第二功能,用于特殊信号输入输出和控制信号(属控制总线)。
80C51共有4个8位并行I/O端口:
P0、P1、P2、P3口,共32个引脚。
(1)P3口还具有第二功能,用于特殊信号输入输出和控制信号(属控制总线)。
(2)P0口有三个功能:
1.外部扩展存储器时,当作数据总线;
2.外部扩展存储器时,当作地址总线;
3.不扩展时,可当作一般的I/O口使用,但内部无上拉阻。
(3)P1口只做I/O口使用,其内部有上拉电阻。
(4)P2口由两个功能:
1.扩展外部存储器时,当作地址总线使用;
2.做一般I/O口使用,其内部有上拉电阻。
4
3.2.3七段码:
此次设计使用的是四个七段显示管集成来完成,它们由P23、P22、P21、P20进行选通,P0端口控制其显示内容,对num进行一系列变换最后赋值给P0完成显示。
3.3硬件原理图电路:
图4protel硬件原理图
3.4PCB电路板图设计:
图5PCB板图
5
图6电路仿真结果
4、课程设计总结:
通过这次课程设计,极大的提高了我的动手能力。
在设计过程中,通过亲自查找资料和积极向各位老师及同学请教,顺利的完成了工作。
我深刻的认识到学习知识和运用知识的巨大不同,只有学以致用,至知于行,才能真正学习到有用的知识。
数模电的学习,只让我对部分元件有了一定的了解,却并不能真正掌握其特性和应用规则。
这次的课程设计,让我对80c51和ADC0809有了进一步的认识,对单片机C语言的编程有了一定的了解,对下学期学习51单片机也奠定了一定的基础。
设计过程中通过对八路信号采集电路的分析与设计,Protell99SE和单片机C语言编程工具,也加深了对这些软件的了解和使用规则,有了极大的提高。
5、参考文献:
(1)童诗白.模拟电子技术基础.北京:
高等教育出版社,2002
(2)张建华.数字电子技术.北京:
机械工业出版社,2004
(3)陈汝全.电子技术常用器件应用手册.北京:
机械工业出版社,2005
(4)毕满清.电子技术实验与课程设计.北京:
机械工业出版社,2005
(5)潘永雄.电子线路CAD实用教程.西安:
西安电子科技大学出版社,2002
6
附录:
#include
sbitALE=P3^3;
sbitOE=P3^4;
sbitEOC=P3^5;
sbitSTA=P3^6;
sbitCLK=P3^7;//管脚定义
unsignedintnum;//AD转换结果
charch;//通道号
voiddelay(unsignedintz)//延时
{
unsignedintx,y;
for(x=z;x>0;x--)
for(y=2;y>0;y--)
CLK=~CLK;
}
voiddisplay()//显示
{
charcodetable[]={
0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,
0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};
P0=0;P2=0xf7;P0=table[ch];delay
(2);//通道号
P0=0;P2=0xfb;P0=table[num/100]+128;delay
(2);//百位和小数点
P0=0;P2=0xfd;P0=table[num%100/10];delay
(2);//十位
P0=0;P2=0xfe;P0=table[num%10];delay
(2);//个位
}
voidmain(void)
{
7
while
(1){//无穷循环
ch=P2/32;//取来通道号码
P3=ch+0xf8;//送给ADC0809
ALE=0;ALE=1;//地址锁存
STA=1;STA=0;//开始转换
display();//显示,既做延时,又输出CLK
while(EOC==0)display();//等待转换结束
num=P1;//取出转换结果
num=num*100/51;//比例变换:
255-->500
}
}
8
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
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