模拟电压采集电路及程序设计_(计科)
电压采集系统课程设计
电压采集系统课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解电压采集系统的原理与组成，掌握基本电路知识，学会使用电压采集设备进行数据采集与分析。
通过本课程的学习，使学生具备以下能力：1.知识目标：（1）了解电压的概念及其测量方法；（2）掌握电压采集系统的基本组成及其工作原理；（3）熟悉电压采集设备的操作与使用。
2.技能目标：（1）能够正确使用电压采集设备进行电压测量；（2）能够对电压数据进行处理与分析；（3）能够根据实际需求设计简单的电压采集系统。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对科学探究的兴趣和热情；（2）培养学生团队合作精神，提高动手实践能力；（3）培养学生关注社会热点，将所学知识应用到实际生活中。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.电压的概念及其测量方法；2.电压采集系统的基本组成及其工作原理；3.电压采集设备的操作与使用；4.电压数据的处理与分析；5.电压采集系统的设计与实践。
教学大纲安排如下：第一课时：电压的概念及其测量方法第二课时：电压采集系统的基本组成及其工作原理第三课时：电压采集设备的操作与使用第四课时：电压数据的处理与分析第五课时：电压采集系统的设计与实践三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用以下教学方法：1.讲授法：讲解电压采集系统的理论知识，使学生掌握基本概念和原理；2.讨论法：分组讨论实际案例，培养学生分析问题和解决问题的能力；3.案例分析法：分析电压采集系统的应用实例，使学生了解电压采集系统在实际工程中的应用；4.实验法：动手实践，让学生熟练操作电压采集设备，提高实际操作能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：《电压采集系统教程》；2.参考书：相关电压采集技术的书籍；3.多媒体资料：电压采集系统的动画演示、实验视频等；4.实验设备：电压采集设备、数据处理软件等。
通过以上教学资源，为学生提供丰富的学习体验，帮助他们更好地掌握电压采集系统的相关知识。
电压采样电路的课程设计
电压采样电路的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解电压采样电路的基本原理，掌握电路的组成和功能。
2. 学生能掌握电压采样电路中各个元件的作用，如电阻、电容和运放等。
3. 学生能了解不同类型的电压采样电路，并分析其优缺点。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计简单的电压采样电路。
2. 学生能够运用示波器、万用表等工具进行电压采样电路的测试与调试。
3. 学生能够通过实验和数据分析，解决电压采样电路中存在的问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生动手实践、合作学习的意识，提高对电子技术的兴趣。
2. 培养学生严谨的科学态度，养成实验过程中记录、分析数据的习惯。
3. 增强学生的环保意识，了解电子电路在生产生活中的应用，认识到科技与社会发展的紧密联系。
课程性质：本课程属于电子技术基础课程，以实验和实践为主，注重培养学生的动手能力和实际操作技能。
学生特点：学生处于高中阶段，具有一定的物理基础和电路知识，对电子技术有一定兴趣，但实践经验不足。
教学要求：结合学生特点，注重理论联系实际，通过实验和实践活动，提高学生的实际操作能力。
在教学过程中，注重启发式教学，引导学生主动探究，培养学生的创新思维。
同时，关注学生的情感态度价值观培养，提高学生的综合素质。
通过分解课程目标为具体的学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 电压采样电路基本原理：介绍电压采样电路的定义、作用及其在电子系统中的应用。
- 教材章节：第二章第二节“电压采样电路的基本原理”2. 电压采样电路的组成与功能：分析电压采样电路的各个组成部分，如电阻、电容、运放等，并阐述各自的作用。
- 教材章节：第二章第三节“电压采样电路的组成与功能”3. 不同类型的电压采样电路：介绍常见电压采样电路的类型，如放大器型、积分型、差分型等，并分析其优缺点。
- 教材章节：第二章第四节“不同类型的电压采样电路”4. 电压采样电路的设计与制作：讲解如何根据实际需求设计电压采样电路，并进行电路制作与调试。
电压采集采样电路设计
电压采集采样电路设计
电压的采集是我们进行电路设计常常用到的，具体的采集类型上又分为直流采集和交流采集，将源电压通过一系列的电路设计，最终通过AD（数模转换芯片或单片机内部AD）读入MCU，并执行相应的决策，是我们大多设计的要求。
下文将通过具体的实例介绍如何设计合适的电压采集电路。
直流电压采集
要求：采集一个输出范围为20V-28V的Uo电压信号到0-3.3V的AD。
设计思路：将20v到28v中的8v压差全部映射到0-3.3v的范围内，才内能更好的利用AD模块，所以首先将Uo与20V做差分，将电压抬低到0-8v（注：有时碍于仪放信号输入电压的范围较小会先分压再抬低见形式二），然后通过电阻分压将8v映射到3.3v的范围内。
形式一：
1、利用现有的电压产生20v的基准电压
2、通过仪放将Uo与20v差分（注：826的REF引脚为输出基准）
3、分压及输出阻抗匹配（电压跟随器）
4、输出钳位保护
形式二：
1、将Uo分压7倍，即将0-28v映射到0-4v，同理将20v也分压7倍即要产生2.857v的电压基准
2、差分并放大2.887倍及钳位电路（计算方法：3.3/（4-2.857），差放直接输入给AD不需要阻抗匹配）
交流电压采集
要求：采集单相正弦交流电的有效值范围为（0-24v）
设计思路：通过电压互感器将电压读取到，并放缩到合适的范围内，输入给有效值检测芯片，再将有效值检测芯片的输出给AD
1、电压互感器读取
2、有效值检测芯片及保护电路
总结：不论电路设计的多么精确，误差总会是有的，所以在电路的设
计基础上，再通过MATLAB将数据进行拟合，才能将误差进一步的消除。
毕业设计(论文)-多路模拟信号采集电路设计[管理资料]
![毕业设计(论文)-多路模拟信号采集电路设计[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/0aae6ed70722192e4436f6af.png)
1 绪论课题来源及研究的目的和意义近年来，数据采集与处理的新技术、新方法，直接或间接地引发其革新和变化，实时监控(远程监控)与仿真技术(包括传感器、数据采集、微机芯片数据、可编程控制器PLC、现场总线处理、流程控制、曲线与动画显示、自动故障诊断与报表输出等)把数据采集与处理技术提高到一个崭新的水平。
“数据采集”是指将温度、压力、流量、位移等模拟量采集转换成数字量后，再由计算机进行存储、处理、显示或打印的过程。
相应的系统称为数据采集系统。
从严格意义上说，数据采集系统应该是用计算机控制的多路数据自动检测或巡回检测，并且能够对数据实行存储、处理、分析计算，以及从检测的数据中提取可用的信息，供显示、记录、打印或描绘的系统。
总之，不论在哪个应用领域中，数据的采集与处理越及时，工作效率就越高，取得的经济效益就越大。
数据采集系统的任务，具体地说，就是传感器从被测对象获取有用信息，并将其输出信号转换为计算机能识别的数字信号，然后送入计算机进行相应的处理，得出所需的数据。
同时，将计算得到的数据进行显示、储存或打印，以便实现对某些物理量的监视，其中一部分数据还将被生产过程中的计算机控制系统用来进行某些物理量的控制。
数据采集系统性能的好坏，主要取决于它的精度和速度。
在保证精度的条件下，应有尽可能高的采样速度，以满足实时采集、实时处理和实时控制的要求[1]。
现场可编程门阵列(FPGA，Field Programmable Gate Array)的出现是超大规模集成电路(VLSI)技术和计算机辅助设计(CAD)技术发展的结果，是当代电子设计领域中最具活力和发展前途的一项技术，它的硬件描述语言的可修改性、高集成性、高速低功耗、开发周期短、硬件与软件并行性决定了它的崛起是必然的趋势。
现场可编程门阵列FPGA器件是Xilinx公司1985年首家推出的，它是一种新型的高密度PLD，采用CMOS-SRAM工艺制作，其内部由许多独立的可编程逻辑模块(CLB)组成，逻辑块之间可以灵活的相互连接。
电压采集电路设计
电压采集电路设计目录一、设计目的............ -3 -二、设计内容............ -4 -三、整体设计方案设计....... -4 -四、设计任务............ -4 -五、硬件设计及器件的工作方式选择...-5 -1、硬件系统设计方框图：........ -5 -2、中断实现：8259A工作方式选择及初始化................ -5 -3、定时功能实现：8253的工作方式及初始化................ -6 -4、数码管显示及ADM数据传输：8255的工作方式及初始化........ -7 -5、模拟电压转换为数字量：ADC0809的初始化............... -7 -6、地址编码实现：74LS138及逻辑器件-77、显示功能：数码管显示 ..... -8 -六、软件设计............. -8 -1、主程序流程图.......... -8 -2、中断子程序 .......... -9 -3、显示子程序 ......... -10 -4、初始化........... -11 -8295A初始化流程图..... -11 -8253初始化流程图 (11)8255初始化流程图 (11)5、程序清单及说明....... -12 -七、本设计实现功能........ -15 -八、元件清单........... -16 -九、所遇问题与小结........ -16 -1、问题与解决........ -16 -2、小结体会.......... -仃- 附：系统硬件连线图........ -18 -一、设计目的1、了解和掌握74LS138 8253、8255A、ADC0809等可编程接口芯片、中断控制器8259以及LED显示器的原理和功能；2、能用上面的接口芯片构建一个简单的系统控制对象；3、进一步了解计算机得工作原理，接口技术，提高计算机硬件，软件综合应用能力，即对微机原理，接口技术，汇编语言程序设计进行综合训练；4、掌握接口电路的综合设计与使用。
电压采集课程设计方案模板
一、课程背景随着电子技术的快速发展，电压采集技术在各个领域得到了广泛应用。
为了让学生掌握电压采集的基本原理、方法和技巧，提高学生的实际操作能力，本课程设计旨在通过理论和实践相结合的方式，让学生深入了解电压采集系统的工作原理，并能够独立设计、搭建和调试一个简单的电压采集系统。
二、课程目标1. 理解电压采集系统的基本原理和组成；2. 掌握常用电压采集电路的设计方法；3. 学会使用电压采集模块进行数据采集；4. 提高学生的动手能力和创新意识。
三、课程内容1. 电压采集系统概述- 电压采集系统的定义及分类- 电压采集系统的组成及工作原理- 常用电压采集电路介绍2. 电压采集电路设计- 电压分压电路设计- 电压放大电路设计- 电压采样电路设计3. 电压采集模块介绍及使用- 常用电压采集模块介绍- 电压采集模块的引脚功能及使用方法- 电压采集模块的调试与校准4. 电压采集系统搭建与调试- 电压采集系统的搭建步骤- 电压采集系统的调试方法- 电压采集系统常见故障及排除5. 电压采集系统应用实例- 基于电压采集系统的智能家居控制系统- 基于电压采集系统的工业自动化控制系统- 基于电压采集系统的电力系统监测与保护四、课程设计要求1. 学生需独立完成电压采集系统的设计、搭建和调试；2. 设计方案需包括电压采集系统的整体设计、电路图、元器件清单、调试步骤等；3. 设计方案需具有创新性和实用性；4. 学生需撰写课程设计报告，包括设计思路、实现过程、结果分析等；5. 学生需进行口头报告，展示自己的设计成果。
五、课程评价1. 课程设计报告质量（50%）2. 电压采集系统的设计、搭建和调试效果（30%）3. 口头报告表现（20%）六、课程资源1. 教材：《电子技术基础》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》等；2. 电压采集模块、电路板、元器件等实验设备；3. 课程网站、实验指导书等教学资料。
通过本课程设计，学生能够掌握电压采集系统的基本原理和设计方法，提高实际操作能力，为后续相关课程学习和工程实践打下坚实基础。
电压采集电路设计
目录一、设计目的........................................................... - 2 -二、设计内容........................................................... - 2 -三、整体设计方案设计 ................................................... - 2 -四、设计任务........................................................... - 3 -五、硬件设计及器件的工作方式选择........................................ - 3 -1、硬件系统设计方框图：.............................................. - 3 -2、中断实现：8259A工作方式选择及初始化.............................. - 4 -3、定时功能实现：8253的工作方式及初始化............................. - 4 -4、数码管显示及ADC的数据传输：8255的工作方式及初始化 ............... - 5 -5、模拟电压转换为数字量：ADC0809的初始化............................ - 5 -6、地址编码实现：74LS138及逻辑器件.................................. - 6 -7、显示功能：数码管显示.............................................. - 6 -六、软件设计 ............................................................ - 7 -1、主程序流程图...................................................... - 7 -2、中断子程序........................................................ - 7 -3、显示子程序........................................................ - 8 -4、初始化............................................................ - 9 -8295A初始化流程图............................................... - 9 - 8253初始化流程图................................................ - 9 - 8255初始化流程图................................................ - 9 -5、程序清单及说明................................................... - 10 -七、本设计实现功能 .................................................... - 13 -八、元件清单.......................................................... - 14 -九、所遇问题与小结 .................................................... - 14 -1、问题与解决....................................................... - 14 -2、小结体会......................................................... - 15 - 附：系统硬件连线图 ..................................................... - 16 -一、设计目的1、了解和掌握74LS138、8253、8255A、ADC0809等可编程接口芯片、中断控制器8259以及LED显示器的原理和功能；2、能用上面的接口芯片构建一个简单的系统控制对象；3、进一步了解计算机得工作原理，接口技术，提高计算机硬件，软件综合应用能力，即对微机原理，接口技术，汇编语言程序设计进行综合训练；4、掌握接口电路的综合设计与使用。
电压采集电路设计方案
目录一、设计目的 ................................................................................................................... - 2 -二、设计内容 ................................................................................................................... - 2 -三、整体设计方案设计..................................................................................................... - 2 -四、设计任务 ................................................................................................................... - 3 -五、硬件设计及器件的工作方式选择............................................................................... - 3 -1、硬件系统设计方框图：.................................................................................................- 3 -2、中断实现：8259A工作方式选择及初始化..................................................................- 4 -3、定时功能实现：8253的工作方式及初始化................................................................- 4 -4、数码管显示及ADC的数据传输：8255的工作方式及初始化 ...................................- 5 -5、模拟电压转换为数字量：ADC0809的初始化.............................................................- 5 -6、地址编码实现：74LS138及逻辑器件 ..........................................................................- 6 -7、显示功能：数码管显示.................................................................................................- 6 -六、软件设计 ..............................................................................................................................- 7 -1、主程序流程图.................................................................................................................- 7 -2、中断子程序.....................................................................................................................- 7 -3、显示子程序.....................................................................................................................- 8 -4、初始化.............................................................................................................................- 9 -8295A初始化流程图 ...................................................................................................- 9 -8253初始化流程图......................................................................................................- 9 -8255初始化流程图......................................................................................................- 9 -5、程序清单及说明.......................................................................................................... - 10 -七、本设计实现功能 ...................................................................................................... - 13 -八、元件清单 ................................................................................................................. - 14 -九、所遇问题与小结 ...................................................................................................... - 14 -1、问题与解决.................................................................................................................. - 14 -2、小结体会...................................................................................................................... - 15 - 附：系统硬件连线图 ............................................................................................................... - 16 -一、设计目的1、了解和掌握74LS138、8253、8255A、ADC0809等可编程接口芯片、中断控制器8259以及LED显示器的原理和功能；2、能用上面的接口芯片构建一个简单的系统控制对象；3、进一步了解计算机得工作原理，接口技术，提高计算机硬件，软件综合应用能力，即对微机原理，接口技术，汇编语言程序设计进行综合训练；4、掌握接口电路的综合设计与使用。
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微型计算机技术课程设计指导教师：赵立辉、雷鸣学生班级：计科11001学生姓名：刘雄学号：201003647________班内序号：13课设日期：2012年12月17日～2012年12月28日目录一．设计任务.............................................................................................................................. - 1 -二．设计目的.............................................................................................................................. - 1 -三．实验平台和所用器材.......................................................................................................... - 1 -四．设计内容.............................................................................................................................. - 1 -8255的自检测............................................................................................................. - 2 -8253的自检测............................................................................................................. - 2 -退出系统...................................................................................................................... - 2 -五．设计原理.............................................................................................................................. - 2 -1.要用Protues设计出正确电路原理图：......................................................................... - 2 -（1）.MFPT PCI总线驱动板逻辑结构如图所示 .................................................... - 3 -（2）.ADC0809简介 ................................................................................................. - 4 -（3）.8255A与ADC0809的连接 ............................................................................ - 5 -（4）.8253定时/计数器............................................................................................. - 5 -（5）译码电路............................................................................................................ - 5 -2.编写程序初始化8255和8253 ........................................................................................ - 6 -（1）初始化8255：................................................................................................... - 6 -（2）初始化8253 ....................................................................................................... - 7 -3.编写中断服务子程序....................................................................................................... - 7 -六．程序流程图.......................................................................................................................... - 8 -1、ADC主程序编写 .................................................................................................. - 8 -2、ADC中断服务程序的编写 .................................................................................. - 9 -七．调试分析.............................................................................................................................. - 9 -八．原理图设计........................................................................................................................ - 10 -九．程序清单............................................................................................................................ - 11 -十．收获、体会.. (14)一．设计任务利用《微型计算机技术》课程中所学的主要可编程接口芯片8253、8255A、ADC0809和微机内部的中断控制器8259A（从保留的IRQ2或IRQ10端引入）设计一个模拟电压采集电路及相应的程序。
二．设计目的1.通过本设计，使学生综合运用《微型计算机技术》、《汇编语言程序设计》以及电子技术等课程的内容，为以后从事计算机检测与控制工作奠定一定的基础。
2.主要掌握并行I/O接口芯片8253、8255A、ADC0809及中断控制芯片8259A等可编程器件的使用,掌握译码器74LS138的使用。
3.学会用汇编语言编写一个较完整的实用程序。
4.掌握微型计算机技术应用开发的全过程：分析需求、设计原理图、选用元器件、布线、编程、调试、撰写报告等步骤。
三．实验平台和所用器材本实验是在windows XP操作系统上下实现的，程序的开发环境是用实验室的课设平台，所用到的器材如下：①一台微机原理与接口实训平台。
②可编程芯片8259、8253、8255A 、ADC0809和译码器芯片74LS138、数据总路线缓冲器74LS245各一片。
③可调电位器4.7KΩ一个、发光二极管8个、74LS06芯片2个、排电阻1个。
④其它逻辑器件、导线若干。
⑤万用表、常用工具等。
四．设计内容采用ADC0809设计一个单通道模拟电压采集电路，要求对所接通道变化的模拟电压值进行采集，采集来的数字量一路送至发光二极管指示，一路送至计算机显示到屏幕上，每行显示5个数据，采集完100个数据后停止采集过程，采集过程中按下ESC键也可中断采集过程。
首先要求我们定义出选择菜单，给出显示界面。
8255的自检测这部分要求我们初始化8255，为了能够正确的看出8255已经初始化，当8255初始化后向B口送数据0FH到发光二管上显示，如果能够正确显示就说明8255已经被初始化。
8253的自检测这部分要求我们初始化8253，8253初始化后可以通过示波器观察输出的波形是否满足要求。
进行A/D转换。
这部分是本次课设的关键部分，在做此之前，必须保证8255和8253都被正确的初始化，通过8255的C口控制ADC0809对模拟数据的采集，然后从A口读取转换后的数据，一路送发光二极管显示，一路送显示器上显示，这里模拟量由电位器得到。
退出系统想结束程序的时候,从菜单上选择Esc键就可以退出程序。
五．设计原理1.要用Protues设计出正确电路原理图：a．4.7KΩ电位器一端接+5V，一端接地，调节电位器得到变化的模拟电压，该电压接至ADC0809的某一通道输入端（如IN0），ADC0809的时钟为500KHz，由8253对面包板上时钟1MHz分频后得到，8253的端口地址：300H～303H。
b. 编程启动ADC0809转换（ADC0809完成一次转换的时间大约为120μs），在中断服务程序中读入模数转换结果，一路送至发光二极管指示，一路送至计算机显示到屏幕上。
c. 8255A用做CPU和ADC0809间的接口芯片，ADC0809的控制信号（如OE、ALE、START等）可由8255A提供，8255A端口地址：300H～303H。
模数转换后的数字量也可经8255A的PA口读入。
d. 译码电路由74LS138提供,在总线和其它接口芯片之间还必须加入74LS245，起到隔离总线的作用。