采集AD值显示波形图案例原理与测试说明
AD数据采集及显示 (2)
湖南科技大学信息与电气工程学院《微机原理与接口技术》课程设计报告题目：AD数据采集及显示专业：班级：姓名：学号：指导老师：目录1.设计目的及意义 (1)1.1设计目的 (1)1.2设计意义 (1)2.设计要求及方案论证 (1)2.1设计要求 (1)2.2方案论证 (1)3.硬件设计 (2)3.1端口地址译码电路 (2)3.2 A/D模数转换电路 (3)3.3数码管显示电路 (5)4.软件设计 (5)5.心得体会 (7)附录： (8)1.设计目的及意义1.1设计目的（1）掌握计算机应用系统特别是微机接口系统的设计；（2）掌握接口电路设计，初步掌握电子设计软件Altium designer使用；（3）掌握微机接口程序的编写与调试技术；（4）学会ADC0809八位模数转换芯片的使用方法；（5）利用所学微机的理论知识进行软硬件整体设计，提高综合应用能力。
1.2设计意义A/D数据采集及其显示作为一种常用的模数转换显示器，是现代测试控制领域中应用非常广泛的通用仪器之一。
计算机只能对数字信号进行处理，处理的结果还是数字量，然而计算机在用于生产过程自动控制时，其所要处理的变量往往是连续变化的模拟量，如温度、压力、速度等都是模拟量，这些非电的模拟量经过传感器变成电压或电流等电的模拟量，然后将电的模拟量经过数模转换器转换成数字量，才能送入计算机进行处理。
本课程设计目的是将电压模拟量经ADC0809模数转换器转换成数字量后用数码管显示其数值。
2.设计要求及方案论证2.1设计要求本设计为设计一个AD数据采集及显示接口电路，通过电位计改变电压大小，电压满程为5V，将电压送至ADC0809模数转换芯片，ADC0809是八位逐次逼近式模数转换器，选择通道0输入，8255并行输入输出接口芯片PA口输出，选择方式“0”。
转换后的八位二进制数字量经过74LS273锁存器送至七段数码管显示数值。
2.2方案论证方案一：逐次逼近式A/D转换器。
《微机控制技术》AD采集技术实验
实验一AD采集技术一、实验目的1．进一步熟悉A/D 变换原理和编程方法。
2．了键盘扫描和LED 显示原理和编程方法。
二、实验原理与系统组成单片机温度控制系统由硬件结构和软件设计两部份组成。
（一）硬件系统组成1、下图是一个较常用的温度测量电路，大致分成电源，电阻电桥，运放，输出四部分。
电源由R4、R6、C1、U1B 组成，R4、R6 为分压电路，C1 主要滤除VCC 中纹波，U1B 为LM324 运算放大器，工作于电压跟随器方式，其特点是具有高输入阻抗低输出阻抗，为后级电桥提供较稳定的电流。
电桥由R1、R2、R3、R13 及热敏电阻组成，通过调节R13 使电桥平衡，当温度发生变化时，热敏电阻阻变化，电桥产生电压差。
运放电路由R7、R8、R9、R10 及U1A 组成，这是一种灵敏度较高的电桥放大电路，放大倍数由R9/R8 得到。
输出电路由R4、R12、R14、D1 组成，调节R14 可以调整输出电压幅度。
D1 主要用于防止输出负电压，保护后级A/D 电路。
图4－1 温度检测电路2、利用实验仪上显示电路，键盘电路，A/D 变换电路，完成类似空调恒温控制实验，可以利用实验仪上的电位器模仿温度变化，加热和致冷电机可以用发光管代替。
要求可以用键盘设定恒温温度，当外界温度超过设定温度+/-2℃时，就要启动加热或致冷电机。
如图4-2所示。
图4-2 实验原理图3、温度设定与显示电路 由4×4键盘进行温度设定，4位数码管显示设定温度及被测温度。
键盘显示电路参考实验一。
4、可以利用实验仪上的电位器模仿温度变化，加热和致冷电机可以用发光管代替。
（二）系统软件功能模块1、主程序模块AD 初始化2、温度设置模块进行键盘扫描和键码识别，判断分析设定值，保存以用于显示及温度比较。
3、温度测试模块处理A/D 转换的数据，进行标度转换。
标度转换的目的是把实际采样的数据转换成二进制的温度值，以便与设定值进行比较。
标度转换公式为：A X = A 0 + ( A M - A 0) - 0-M 0X N N N -N A M 式中：A X 为实际测量值；A 0 为测量仪表的下限；A M 为测量仪表的上限；N X 为测量所得数字量；N 0为仪表下限对应的数字量。
采集AD值显示波形图案例原理与测试说明
“采集AD值显示波形图”案例原理与测试说明1 程序设计目标及程序运行效果说明程序设计目标：该程序是分时的采集四种AD值，并利用定时器以上位机要求的不同速率定时发送AD值，上位机把上传的四种AD值分别显示成波形。
程序运行效果说明：采集的四种AD值显示在上位机上，通过改变温度和光照强度可以看出波形的变化。
2 程序相关电路及工作原理说明2.1工作原理下位机工作原理：主函数中分时初始化四种AD，AD中断根据不同的标志位获取相应的AD值，我们用定时器T0计时，T0中断根据上位机要求的速率通过串口发送四个AD值。
串口通信采用协议来完成，发送过程包含：包头(A5)，中间数据(P1.0AD值，P1.1AD值，温度AD值，光AD值，四种10位AD值中剩余两位的和)，校验和(前面六个字节的和，进位丢弃)，共七个字节，如：A5 01 02 71 03 60 7C ；接收过程包含：包头(5A)，中间数据(上位机修改下位机传输速率)，校验和(前面两个字节的和，进位丢弃)，如：5A 04 5E 。
串口中断接收上位机发送过来的用于调节下位机发送速率的包，并用校验和检查收到的包是否正确，如果正确则在定时器T0中断中修改发送数据的频率，否则丢弃该包。
上位机工作原理：接收下位机发送的包，并通过校验和检查收到的包是否正确，如果正确则把收到的四个字节的AD 值分别显示成四种波形图，分别对应P1.0口电压值，P1.1口电压值，温度值，光照值。
上位机还可以调节下位机发送数据的频率，分别为低速，中速和高速，可以从波形图中很清楚的观察到速率的变化。
每一副波形图都有提取波形数据，保存波形图等功能。
2.2 程序总框图设计流程如下否是否初始化串口 串口中断，收到上位机发送的数据初始化定时器T0 T0中断，按照上位机的要求速率通过串口定时发送AD 数据包给上位机 上位机显示下位机发送四种AD 值的波形图 是否通过校验 丢弃该包 上位机发送要求的速率给下位机 是否通过校验 丢弃该包 主函数分时初始化AD AD 中断，获取四种AD 值2.3 上位机图形界面3 测试方法（1）将Hex文件下载到实验板；（2）打开“工程文件”文件夹，打开“上位机”文件夹，并启动程序Ware.exe;（3）采集波形软件自动连接实验板；（4）出现波形并正常显示即为成功。
ADC数据采集显示实验
实验目的：1、掌握ADC的工作原理和操作过程2、掌握ADC的接口方法3、了解数据处理的实现方法主要实验仪器：硬件：个人电脑一台软件：ICCA VR软件、protuse仿真软件实验原理及主要工作：1、实验原理将连续变化的模拟信号转换为数字信号，显示在1602液晶显示上。
2、主要工作（1）使用ICCA VR软件编写C程序并编译（2）使用protuse仿真，找到相应的软件符号并连接线路（3）仿真结果请按以下几个部分完成实验报告。
一、实验步骤二、实验原理图（proteus）三、程序流程图四、C程序代码全部五、调试结果截图六、实验总结及心得体会七、附件（原理图及程序压缩包）二、实验原理图三、实验流程图四、C程序代码#include <iom16v.h>#include <macros.h>#include <math.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define RS_CLR PORTB&=~BIT(2)#define RS_SET PORTB|=BIT(2)#define RW_CLR PORTB&=~BIT(1)#define RW_SET PORTB|=BIT(1)#define E_CLR PORTB&=~BIT(0)#define E_SET PORTB|=BIT(0)const uchar disp[]={"ADC TXT "}; uint value=0;void delay_ms (t){uchar x,y;for(;t>0;t--){for(x=0;x<114;x++) for(y=0;y<1;y++);}}void WR_DAT(uchar dat) {E_CLR;RS_SET;RW_CLR;PORTC=dat;E_SET;delay_ms(5);E_CLR;}void WR_COM(uchar dat) {E_CLR;RS_CLR;RW_CLR;PORTC=dat;E_SET;delay_ms(5);E_CLR;}void init_1602(void){DDRB=0XFF;DDRC=0XFF;delay_ms(20);WR_COM(0X38);delay_ms(5);WR_COM(0X38);delay_ms(5);WR_COM(0X38);delay_ms(5);WR_COM(0X08);WR_COM(0X0C);WR_COM(0X01);delay_ms(10);WR_COM(0X06);WR_COM(0X85);}void ADC_init(void){DDRA=0X00;PORTA=0X00;ADMUX=0X00;ADCSRA=0XE7;SFIOR=0X00;}void main(void){uchar i,ADC_L,ADC_H;DDRA=0X00;DDRB=0XFF;DDRC=0XFF;ADC_init();init_1602();WR_COM(0X80);for(i=0;i<15;i++){WR_DAT(disp[i]);}while(1){ADC_L=ADCL;ADC_H=ADCH;WR_COM(0Xc0);value=(ADC_H*256+ADC_L)*5/10.24; ADC_init();WR_DAT('0'+value/100);WR_DAT('.');WR_DAT('0'+value%100/10);WR_DAT('0'+value%100%10);WR_DAT('v');}}五、实验结果。
adc采集工作原理
adc采集工作原理一、模拟信号输入模拟信号输入是ADC采集工作的第一步，即将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号。
模拟信号可以是温度、压力、声音、光线等物理量，通过传感器将这些物理量转换为电信号，再经过信号调理电路的处理，最终形成适合ADC采集的模拟信号。
二、采样保持在ADC采集过程中，采样保持电路的作用是对输入的模拟信号进行采样和保持，以便进行后续的量化编码。
采样电路负责按照一定的时间间隔对模拟信号进行取样，而保持电路则负责在取样点处对信号进行保持，以便ADC进行量化编码。
三、量化编码量化编码是将取样保持电路输出的模拟信号转换为数字信号的过程。
ADC 内部通常包含比较器，将取样保持电路输出的模拟信号与一系列参考电压进行比较，根据比较结果输出相应的数字信号。
这个过程中，ADC的分辨率决定了数字信号的精度，即能够表示的模拟信号的离散程度。
四、转换精度与分辨率转换精度是指ADC实际输出的数字信号与理想值之间的误差，通常用LSB （Least Significant Bit）表示。
分辨率是指ADC能够表示的模拟信号的最大离散程度，通常用位数表示。
一般来说，ADC的位数越多，其分辨率越高，转换精度也越高。
五、转换速度转换速度是指ADC完成一次模拟信号到数字信号转换所需的时间。
转换速度与采样速率和分辨率有关，通常用每秒转换的位数（bps）表示。
在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的转换速度，以满足实时性和精度要求。
六、噪声和失真ADC采集过程中存在的噪声和失真主要源于采样保持电路、量化编码和电路本身的非线性等因素。
噪声可能是由内部或外部干扰引起的，而失真则可能是由于采样时间、比较器精度等参数设置不当引起的。
为了减小噪声和失真，需要选择高性能的ADC器件和合理的参数设置。
七、电源和功耗ADC的正常运行需要稳定的电源供应，而其功耗取决于多种因素，如转换速度、分辨率和工作模式等。
为了降低功耗，可以采用适当的电源管理技术和低功耗模式，以延长设备的续航时间并减小散热负担。
实验2：AD数据采集与显示实验
LOGO实验2A/D数据采集与显示实验设计报告系别：专业：学号：姓名：指导老师：目录一、实验目的 (3)二、实验硬件设计 (3)三、实验电路仿真设计图 (4)四、实验程序设计 (6)五、实验小结 (11)一、实验目的1、完成用单片机和AD1674接口电路设计，用电位器改变输入电压实现A/D 数据采集处理。
模拟输入信号可以在10Vin引脚接一个电位器，电位器接5V电压，改变电位器即可输入0~5V电压，提供给A/D进行采样(AD1674与AD574的引脚和用法完全一样)2、完成用单片机接口4位数码管做动态显示，把A/D采集的数字量经过数字滤波处理后显示出对应的电压值来。
二、实验硬件设计AD1674：引脚按功能可分为逻辑控制端口、并行数据输出端口、模拟信号输入端口和电源端口四种类型。
（1）逻辑控制端口12/8：数据输出位选择输入端。
当该端输入为低时，数据输出为双 8 位字节；当该端输入为高时，数据输出为单 12 位字节。
CS：片选信号输入端；R/C：读/转换状态输入端。
CE：操作使能端；输入为高时，芯片开始进行读/转换操作。
A0：位寻址/短周期转换选择输入端。
STS：转换状态输出端。
输出为高时表明转换正在进行；输出为低时表明转换结束。
（2）并行数据输出端口DB11～DB8：在 12 位输出格式下，输出数据的高 4 位；在 8 位输出格式下，A0 为低时也可输出数据的高 4 位。
（3）模拟信号输入端口10VIN：10V 范围输入端，包括 0V～10V 单极输入或±5V 双极输入；20VIN：20V 范围输入端，包括 0V～20V 单极输入或±10V 双极输入；（4）供电电源端口REF IN：基准电压输入端，在 10V 基准电源上接 50Ω电阻后连于此端；REF OUT：+10V 基准电压输出端；BIP OFF：双极电压偏移量调整端，VCC：+12V/+15V 模拟供电输入；VEE：-12V/-15V 模拟供电输入；VLOGIC：+5V 逻辑供电输入；AGND/DGND：模拟/数字接地端；74LS164：符号引脚说明DSA 1 数据输入DSB 2 数据输入Q0~Q3 3~6 输出GND 7 地 (0 V)CP 8 时钟输入（低电平到高电平边沿触发）/M/R 9 中央复位输入（低电平有效）Q4~Q7 10~13 输出VCC 14 正电源74LS373：D0～D7 数据输入端OE 三态允许控制端（低电平有效）Q0～Q7 输出端三、实验电路仿真设计图四、实验程序设计ORG 0000HSJMP MAINORG 0030HMAIN: ACALL INIT ;初始化函数LOOP: ACALL Get_ADC ;A/D采集函数ACALL DATA_Hand ;数据处理ACALL DISPLAY ;数码管显示函数AJMP LOOPINIT: ;初始化函数MOV SCON,#00H ;方式0时:移位寄存器I/O方式,波特率=晶振频率/12,工作于方式0时，SM2必须为0。
AD采集测试报告
测试报告1 测试内容STM32 407单片机为核心板,配合AD7656读取差模信号的16位A/D采样值。
2 测试方法2.1整体方案使用串口调试助手（Baud 115200、数据位8、停止位1、效验位无）做为下位机接收数据，通过Stm32 407单片机采样的值发送给串口助手显示十进制的A/D采样值。
分别输入不同的信号进行观察数据变化是否成线性并进行数据统计。
整体方案如图1所示。
图1 方案原理图2.1方法原理硬件电路连接好之后，先给板子供电，用万能表测量板子供电电压是否正确，测试前保证硬件电路正常。
根据说明手册连接好外围电路以及供电电源，供电电压选择+15V—15V的模拟电压，AD7656板子选用ADC3通道（总共有6个通道，使用哪一个注释其他的观察即可），ADC3接信号发生器的正接线柱、AD7656板子GND接信号发生器的接地接线柱（下载程序之前先关闭信号发生器的CH1），分别让信号发生器输出正弦波、余弦波，通过AD7656板子进行采集并进行观察，如果AD7656板子采集的数据跟信号发生器给的信号相似或者呈线性，则观察结果和理论相吻合。
主程序流程图如图2所示图2 AD采集主程序流程图观察结束后,分别设置软件其他通道的参数并把采集的数据打印出来,与其它通道进行对比,看各个通道的采集情况,并导入到Excel表格中进行观察.3 测试结果让信号发生器输出一个频率:10KHz,高电平:1V,低电平:-1V,占空比:50%的方波信号.用串口助手观察数据并把这些数据导出到Excel表格中进行观察.观察结果如图3所示图3.1 测试结果观察结果显示的是一个与输出信号相吻合的方波信号,数据跳动厉害是信号发生器的精度不准确原因导致的,所以实际测量值与理论测量值呈线性相关.其它五个通道的采集情况与ADC3采集的情况基本相似.4.1 问题1调试AD采集程序的时候,AD采集的数据在串口上不显示, 测试硬件电路供电是否正常，当只给AD板子供电时候，测试引脚电压为3.3V.当外围接入数字电压+5V时,只能烧进去程序.4.1.1解决方案回看原理图,发现AD7656板子的供电电压只有在+15时才能带动板子正常工作,所以给AD7656板子外加一个+15V电源,观察AD采集数据和信号发生器输出的信号相吻合。
数电AD-DA实验
实验五 EWB 仿真试验：AD-DA 转换一、实验内容（一）研究采样频率对AD-DA 的影响UI=3V,f = 200hz 的正弦波电压。
ADC 参考电压V REF =±4.25V ，DAC 参考电压 V REF1=10V , V REF2 = 5V ，采样频率分别取 2kHz 5kHz 10kHz分别记录输出电压波形，分析波形变化规律及原因。
（二）研究ADC 参考电压对AD-DA 转换的影响输入电压保持不变，采样频率取 f = 10kHzADC 参考电压分别取：V REF = ± 3V ； V REF = +4.25和 -3V 分别记录输出电压波形，分析波形变化规律及原因。
V REF = ±5V V REF = ± 8分别记录输出电压波形，分析波形变化规律及原因。
（三）研究DAC 参考电压对DA 转换的影响输入电压保持不变，采样频率取 f = 10kHz ADC 参考电压取：V REF = ± 4.25V ； DAC 参考电压取：（1）V REF1=10V , V REF2 = 5V （2）V REF1=14V , V REF2 = 7V分别记录输出电压波形，分析波形变化规律及原因。
二、数据分析处理（一）采样频率分别取2kHz 5kHz 10kHz 时输出电压波形分别如图1、2、3。
图11212图2 12图3图中线1为输入信号，图中线2为输出信号。
波形变化规律：随着采样频率的增加，输出的正弦信号波形更加精确。
原因：采样频率也叫做采样率，定义了每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数，采样频率的倒数是采样周期，它是采样之间的时间间隔。
采样频率越高，即采样的间隔时间越短，即在单位时间内得到的信号数据就越多，对波形的表示也越精确。
（二）输入电压保持不变，采样频率取 f = 10kHz1、ADC参考电压分别取：VREF= ± 3V，输出电压波形如图4。
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“采集AD值显示波形图”案例原理与测试说明
1 程序设计目标及程序运行效果说明
程序设计目标：该程序是分时的采集四种AD值，并利用定时器以上位机要求的不同速率定时发送AD值，上位机把上传的四种AD值分别显示成波形。
程序运行效果说明：采集的四种AD值显示在上位机上，通过改变温度和光照强度可以看出波形的变化。
2 程序相关电路及工作原理说明
2.1工作原理
下位机工作原理：主函数中分时初始化四种AD，AD中断根据不同的标志位获取相应的AD值，我们用定时器T0计时，T0中断根据上位机要求的速率通过串口发送四个AD值。
串口通信采用协议来完成，发送过程包含：包头(A5)，中间数据(P1.0AD值，P1.1AD值，温度AD值，光AD值，四种10位AD值中剩余两
位的和)，校验和(前面六个字节的和，进位丢弃)，共七个字节，如：A5 01 02 71 03 60 7C ；接收过程包含：包头(5A)，中间数据(上位机修改下位机传输速率)，校验和(前面两个字节的和，进位丢弃)，如：5A 04 5E 。
串口中断接收上位机发送过来的用于调节下位机发送速率的包，并用校验和检查收到的包是否正确，如果正确则在定时器T0中断中修改发送数据的频率，否则丢弃该包。
上位机工作原理：接收下位机发送的包，并通过校验和检查收到的包是否正确，如果正确则把收到的四个字节的AD 值分别显示成四种波形图，分别对应P1.0口电压值，P1.1口电压值，温度值，光照值。
上位机还可以调节下位机发送数据的频率，分别为低速，中速和高速，可以从波形图中很清楚的观察到速率的变化。
每一副波形图都有提取波形数据，保存波形图等功能。
2.2 程序总框图设计流程如下
否
是
否
初始化串口 串口中断，收到上位机发送的数据
初始化定时器T0 T0中断，按照上位机的要求速率通过串口定时发送AD 数据包给上位机 上位机显示下位机发送
四种AD 值的波形图 是否通过校验 丢弃该包 上位机发送要求的速率给下位机 是否通过校验 丢弃该包 主函数分时初始
化AD AD 中断，获取四种AD 值
2.3 上位机图形界面
3 测试方法
（1）将Hex文件下载到实验板；
（2）打开“工程文件”文件夹，打开“上位机”文件夹，并启动程序Ware.exe;
（3）采集波形软件自动连接实验板；
（4）出现波形并正常显示即为成功。