AD转换与数据采集
数据采集系统的AD转换器选择

数据采集系统的A/D转换器选择做电子技术的人经常需要使用A/D转换器,尤其是在数据采集方面,那在选择A/D芯片时,主要需要考虑哪些因素呢?现就A/D芯片的转换速率、分辨率、输入电压范围、输出方式等几个主要参数简单说明一下【1】,以下是以线阵CCD(TCD1304AP)的数据采集为例。
(1)采样频率:A/D的转换速率限制了器件的最高采样速率,器件的采样速率是根据奈奎斯特理论(采样定理)来确定的;本设计的CCD输出信号是经过采样保持的离散模拟信号,频率为0.5MHz;因此A/D器件采样频率只要大于或等于0.5MHz即可。
正常推荐采样率为信号最高频率的5-20倍。
(2)分辨率:A/D的分辨率是由A/D的转换位数决定的。
对于分辨率的要求,需要根据输入信号特性决定(CCD输出信号),综合考虑A/D可能带入的量化噪声进行选择。
TCD1304AP 器件的动态范围为300(最小饱和输出电压与最大暗电压之比),即暗信号噪声幅度为信号幅值的1/300=0.33%。
8位A/D引入的量化噪声为1/28 =0.39%,12位A/D引入的量化噪声为1/212=0.024%,16位A/D引入的量化噪声为1/216=0.0015%。
可见,8位的A/D分辨率不够,而12和16位又有点浪费。
不过这是根据10ms光积分时间的动态范围理论值估计的结果,而实际上光积分时间增加,暗电流幅值也会增大,动态范围相应减小;此外如果A/D 转换时未达到满量程,还需要对A/D量化误差比例进行折算,如8位A/D的量程幅值为3V,实际信号为2V,则量化噪声不再是1/28=0.39%,而是1/28X3/2=0.59%;A/D的差分线性误差也会带入噪声。
综合考虑,选择12的A/D器件最适合系统要求。
(3)输入电压范围:CCD饱和输出电压经过预处理后的输出峰峰值为2V(1.5-3.5V),因此A/D的输入电压范围应该大于2V;另外,电压范围过大,量化误差也越大;综合考虑,A/D 器件的输入电压范围在大于2V的基础上,越小越好。
AD转换器的原理

AD转换器的原理AD转换器(Analog-to-Digital Converter)是一种电子设备,用于将模拟信号转换为数字信号。
它是许多现代电子系统中必不可少的组件,从音频信号处理到传感器数据采集等应用中都得到了广泛应用。
AD转换器的原理可以简单地分为三个主要步骤:采样、量化和编码。
1.采样:在模拟信号转换为数字信号之前,首先需要对模拟信号进行采样。
采样是指以固定的时间间隔,对模拟信号进行一系列的连续测量。
采样频率决定了每秒进行采样的次数,通常以赫兹(Hz)为单位。
根据奈奎斯特定理,采样频率必须至少是被采样信号频率的两倍,以避免采样到高于一半采样频率的信号产生的混叠效应。
2.量化:采样后的信号是连续变化的模拟信号,因此需要将其离散化为一系列具体的数值。
这一过程称为量化。
量化的目的是将连续的信号分成有限的几个离散的区间,并将每个区间映射到一个特定的数字值。
这些离散区间的宽度称为量化间隔,通常用比特数来表示。
比特数越大,量化间隔越小,数字表示的精度就越高。
最常见的量化技术是均匀量化,其原理是将输入信号值与量化间隔的倍数进行比较,并将其向量化为最接近的离散数值。
例如,如果量化间隔为0.1V,并且输入信号为2.35V,则其将被量化为2.3V。
3.编码:量化后的信号仍为模拟信号,因此需要将其转换为对应的数字表示。
这一过程称为编码。
编码的目标是将每个量化值映射到一个特定的数字代码。
最常见的编码方式是二进制编码,在这种方式下,每个量化值被映射为一个由0和1组成的二进制字节序列。
最简单的二进制编码方式是自然二进制编码,其中数字代码与量化值的二进制表示形式相同。
例如,对于4比特的量化,量化值0(0100)将被编码为0000。
然而,自然二进制编码有一个缺点,就是连续的数字值之间的转换可能需要多个比特的变化,导致编码效率低下。
为了解决这个问题,通常使用一些特殊的编码方式,如格雷码编码。
格雷码编码是一种二进制编码方式,其中相邻数值之间只有一位不同。
单片机AD与DA转换实验报告【VIP专享】

对全部高中资料试卷电气设备,在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验;通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关,通系电1,力过根保管据护线生高0不产中仅工资2艺料22高试2可中卷以资配解料置决试技吊卷术顶要是层求指配,机置对组不电在规气进范设行高备继中进电资行保料空护试载高卷与中问带资题负料2荷试2,下卷而高总且中体可资配保料置障试时2卷,32调需3各控要类试在管验最路;大习对限题设度到备内位进来。行确在调保管整机路使组敷其高设在中过正资程常料1工试中况卷,下安要与全加过,强度并看工且25作尽52下可22都能护可地1关以缩于正小管常故路工障高作高中;中资对资料于料试继试卷电卷连保破接护坏管进范口行围处整,理核或高对者中定对资值某料,些试审异卷核常弯与高扁校中度对资固图料定纸试盒,卷位编工置写况.复进保杂行护设自层备动防与处腐装理跨置,接高尤地中其线资要弯料避曲试免半卷错径调误标试高方中等案资,,料要编试求5写、卷技重电保术要气护交设设装底备备置。4高调、动管中试电作线资高气,敷料中课并设3试资件且、技卷料中拒管术试试调绝路中验卷试动敷包方技作设含案术,技线以来术槽及避、系免管统不架启必等动要多方高项案中方;资式对料,整试为套卷解启突决动然高过停中程机语中。文高因电中此气资,课料电件试力中卷高管电中壁气资薄设料、备试接进卷口行保不调护严试装等工置问作调题并试,且技合进术理行,利过要用关求管运电线行力敷高保设中护技资装术料置。试做线卷到缆技准敷术确设指灵原导活则。。:对对在于于分调差线试动盒过保处程护,中装当高置不中高同资中电料资压试料回卷试路技卷交术调叉问试时题技,,术应作是采为指用调发金试电属人机隔员一板,变进需压行要器隔在组开事在处前发理掌生;握内同图部一纸故线资障槽料时内、,设需强备要电制进回造行路厂外须家部同出电时具源切高高断中中习资资题料料电试试源卷卷,试切线验除缆报从敷告而设与采完相用毕关高,技中要术资进资料行料试检,卷查并主和且要检了保测解护处现装理场置。设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况,然后根据规范与规程规定,制定设备调试高中资料试卷方案。
ad转换电路原理

ad转换电路原理
AD转换电路是指将模拟信号转换为数字信号的电路。
在数字
化时代,许多信号需要进行AD转换以便进行数字处理和存储。
AD转换电路由模拟部分和数字部分组成。
模拟部分包括采样和保持电路、放大电路和滤波电路。
采样和保持电路负责将连续模拟信号转换为离散的采样值,并保持在一个存储元件中。
放大电路将采样值放大到适合转换的范围。
滤波电路消除采样过程中引入的噪音和干扰,保证转换结果的准确性。
数字部分主要由ADC(模数转换器)和数字处理电路组成。
ADC是核心部件,将模拟信号转换为相应的数字代码。
常见
的ADC有逐次逼近型ADC、逐次比较型ADC和闪存型ADC 等。
数字处理电路可以对ADC输出进行数字信号处理,如滤波、放大、数值计算等。
AD转换电路的原理基于采样定理和码化原理。
采样定理要求
模拟信号在采样过程中满足一定的采样频率,以保证采样后的信号的还原性。
码化原理是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号,通过离散化的过程,将模拟信号的幅度转化为相应的数字量。
在实际应用中,AD转换电路的设计需要考虑诸多因素,包括
采样率、分辨率、信噪比、失真等指标。
同时,还需根据具体需求选择合适的ADC类型和精度。
总的来说,AD转换电路通过将模拟信号转换为数字信号,实现了对信号的数字化处理和存储。
它在通信、音频处理、自动控制等领域有着广泛的应用。
控制系统中的数据采集与信号处理技术

控制系统中的数据采集与信号处理技术在控制系统中,数据采集与信号处理技术起着至关重要的作用。
它们是确保系统能够准确、稳定地获取并处理各种传感器信号的关键环节。
本文将就控制系统中的数据采集与信号处理技术展开讨论,并详细介绍其在实际应用中的重要性和应用案例。
数据采集是指通过传感器对待测物理量进行检测,并将检测结果转化为数字信号的过程。
在现代控制系统中,数据采集可以通过AD转换器(模拟数字转换器)将模拟信号转换为数字信号。
AD转换器可以将模拟信号按照一定的频率离散采样,并将采样值表示为二进制码。
这样,传感器测得的模拟信号就可以被数字化,进而用于后续的信号处理。
信号处理是指对采集到的信号进行预处理、滤波、增强和分析的过程。
信号处理可以分为模拟信号处理和数字信号处理两种方式。
模拟信号处理一般通过模拟滤波器、放大器等电路进行,而数字信号处理则是通过计算机和数字滤波器等设备进行。
在控制系统中,数字信号处理更为常见和广泛应用,因为它能够更精确地进行信号处理和分析。
在控制系统中,数据采集与信号处理技术的重要性不言而喻。
首先,数据采集是控制系统的基础,只有通过准确的数据采集和信号处理,才能得到可靠的控制信号,进而实现对被控对象的精确控制。
其次,数据采集与信号处理的准确性和实时性对于控制系统的性能和稳定性有着重要影响。
如果数据采集不准确或信号处理不及时,就会导致控制系统的误差增大或响应速度降低,从而影响系统的控制效果。
因此,在设计和应用控制系统时,必须对数据采集与信号处理技术高度重视,以确保系统的稳定性与可靠性。
下面以某负压控制系统为例,详细介绍数据采集与信号处理技术的应用。
该负压控制系统用于医疗设备中的负压隔离室,用于防止病菌、病毒等有害物质的扩散。
系统通过空气负压控制,保持室内的空气质量达到安全标准。
在该控制系统中,各种传感器被用于采集室内外的气压、温度和湿度等数据。
首先,通过气压传感器采集室内外的气压数据,并通过AD转换器将模拟信号转换为数字信号。
单片机实验数据采集_AD转换

单片机实验报告姓名: XX班级: XXXXX学号: XXXXXXX专业:电气工程与自动化实验1 名称:数据采集_A/D转换一、实验目的⑴掌握A/D转换与单片机接口的方法;⑵了解A/D芯片0809 转换性能及编程方法;⑶通过实验了解单片机如何进行数据采集。
二、实验设备装有proteus和keil软件的电脑一台三、实验说明及实验原理:A/D 转换器大致分有三类:一是双积分A/D 转换器,优点是精度高,抗干扰性好,价格便宜,但速度慢;二是逐次逼近式A/D转换器,精度、速度、价格适中;三是并联比较型A/D转换器,速度快,价格也昂贵。
实验用ADC0809属第二类,是8位A/D转换器。
每采集一次一般需100μs。
由于ADC0809A/D 转换器转换结束后会自动产生EOC 信号(高电平有效),取反后将其与8031 的INT0 相连,可以用中断方式读取A/D转换结果。
ADC0809 是带有8 位A/D转换器、8 路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的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。
(1) ADC0809 的内部逻辑结构由图1.1 可知,ADC0809 由一个8 路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D 转换器和一个三态输出锁存器组成。
多路开关可选通8 个模拟通道,允许8 路模拟量分时输入,共用A/D 转换器进行转换。
三态输出锁器用于锁A/D 转换完的数字量,当OE 端为高电平时,才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。
(2) ADC0809 引脚结构ADC0809各脚功能如下:D7 ~ D0:8 位数字量输出引脚。
IN0 ~ IN7:8位模拟量输入引脚。
VCC:+5V工作电压。
GND:地。
REF(+):参考电压正端。
REF(-):参考电压负端。
START:A/D转换启动信号输入端。
ALE:地址锁存允许信号输入端。
(以上两种信号用于启动A/D转换).EOC:转换结束信号输出引脚,开始转换时为低电平,当转换结束时为高电平。
单片机的 ad的原理

单片机的 ad的原理
单片机(简称MCU)的AD转换器是一种电路模块,用于将模拟量(连续变化的信号)转换为数字量(离散的数值)。
单片机的AD转换原理如下:
1. 采样:AD转换开始时,首先需要对输入信号进行采样。
采样是指将连续的模拟信号在一定周期内进行离散化,获取一系列采样值。
2. 量化:采样得到的连续信号是模拟量,而单片机内部是通过数字量进行处理的,所以需要将模拟量转换为数字量。
这个过程称为量化。
量化是将连续的模拟信号分割为若干等间隔的电平,并将其与特定数量的离散级别相对应。
3. 编码:量化后的信号是模拟量对应的数字量,但数字量无法直接处理。
因此需要进行编码,将其转换为二进制码。
常用的编码方式是二进制编码、格雷码等。
4. 校准:由于硬件的不完美性或者环境因素的影响,AD转换器存在一定的误差。
因此需要进行校准操作,将转换的数字量与实际输入信号之间的误差进行修正。
5. 输出:经过上述步骤,AD转换器将模拟信号成功地转换为数字信号,并输出给单片机的输入引脚。
单片机可以通过读取输入引脚的数值来获取模拟量的数字表示。
总结:单片机的AD转换原理是通过采样、量化、编码、校准等步骤将模拟信号转换为数字信号,并输出给单片机进行处理。
什么是AD转换器及其在电子电路中的应用

什么是AD转换器及其在电子电路中的应用在电子电路中,AD转换器(Analog-to-Digital Converter)是一种电子设备,用于将模拟信号转换为对应的数字信号。
模拟信号是连续变化的信号,例如声音、光线强度等,而数字信号是离散的,由一系列二进制数字表示。
AD转换器的主要作用是将模拟信号转换为数字信号,以便于电子设备对其进行处理、存储和传输。
AD转换器在电子电路中具有广泛的应用。
下面将介绍一些常见的应用场景及其相关原理。
1. 传感器信号处理传感器是将物理量转换为电信号的装置,例如温度传感器、气压传感器等。
传感器通常输出的是模拟信号,而大多数的电子设备需要数字信号进行处理。
因此,在传感器信号处理中,AD转换器起到了至关重要的作用。
它可以将传感器输出的模拟信号转换为数字信号,并通过数字电路进行信号处理。
2. 数据采集系统在数据采集系统中,AD转换器用于将模拟信号转换为数字信号,以便于存储和处理。
例如,在工业自动化领域,AD转换器可以将传感器采集到的模拟信号转换为数字信号,然后通过串行通信或存储设备传输给控制系统。
3. 音频处理音频信号的处理常常需要数字信号进行。
AD转换器可将音频信号转换为数字信号,以便于数字音频设备进行处理和存储。
例如,音频采集卡中的AD转换器将麦克风捕捉到的声音转换为数字信号,然后传输给计算机进行进一步处理,例如音频合成、降噪等。
4. 显示器的驱动电路在液晶显示器等数字显示设备中,AD转换器用于将输入信号转换为适合驱动电路的数字信号。
由于显示器通常需要显示分辨率较高的图像或视频,因此需要高精度的AD转换器来确保信号的准确度和稳定性。
5. 无线通信系统在无线通信系统中,AD转换器用于将模拟信号(例如音频信号)转换为数字信号,以便于传输。
数字化的信号可以通过调制和解调的方式进行传输,提高传输信号的可靠性和质量。
AD转换器在无线通信系统中起到了关键作用,使得通信信号的数字处理更为方便和高效。
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LCD_WRITE(table1[num],LCD_DAT); time(10); } } void write_TLC549ADC(uchar add,uchar x) { uchar ge,shi,bai,m,zh,po; uint y; bai=x/100; shi=(x%100)/10; ge=x%10; y=x*50; m=y/255; zh=m/10; po=m%10; LCD_WRITE(0x80+0x40+add,LCD_COM); LCD_WRITE(0x30+bai,LCD_DAT); LCD_WRITE(0x30+shi,LCD_DAT); LCD_WRITE(0x30+ge,LCD_DAT); LCD_WRITE(0x80+0x46+add,LCD_COM); LCD_WRITE(0x30+zh,LCD_DAT); LCD_WRITE(0x80+0x48+add,LCD_COM); LCD_WRITE(0x30+po,LCD_DAT); } void main() { uchar x;
sclk=~sclk; CLK=sclk; }
void main() {
unsigned int x; EA=1; //开总中断 ET0=1; //开定时器 0 中断 TMOD=0x22;//定时器 T1,T0 都设置为工作方式 2(8 位初值自动重装的 8 位定 时/技术器) TH0=55; TL0=55; TR0=1;//启动定时器 0,
/*********AD0809 初始化*****************/
ALE=0;
START=0;
OE=0;
CSA=1;
CSB=1;
CSC=1;
EOC=1;
while(1)
{ ALE=1; //地址锁存允许,ALE=1;A、B、C 地址被锁存
ALE=0; START=1; //正脉冲有效,上升沿逐次逼近寄存器清零,下降沿开始 AD 转换
time(120);// 设置开显示,不显示光标
LCD_WRITE(0x80,LCD_COM); for(num=0;num<15;num++) { LCD_WRITE(table[num],LCD_DAT); time(10); } LCD_WRITE(0x80+0x40,LCD_COM); for(num=0;num<14;num++) {
uchar i; uint x; CLK=0; DAT=1; CS=0; for(i=0;i<12;i++) {
CLK=1; x<<=1; if(DAT==1) x++; CLK=1; } CS=1; return (x); }
/********************************************/
7、 附加要求 实用 LTC1292、MCP3208、ADC0808 等 A/D 转换器实现此实验,或实验 LCD1602 进行上述
实验的结果显示。 /******************* TLC549ADC 转换程序******************************/
sbit CLK=P1^5; sbit DAT=P1^6; sbit CS =P1^7; uchar TLC549ADC(void) {
while(t--); }
char code tab[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07, 0x7F,0x6F,0x77,0x7C,0x39,0x5E,0x79,0x71};
void main() {
uchar x,m; uint y; while(1) {
START=0; while(!EOC); OE=1; x=P0;
//EOC=0 时,AD 正在转换 //输出允许,OE=1,转换结果可通过数据总线被读走
//读取 P0 口数据
OE=0; x=(x*50)/255; //读数扩大 10 倍
P1=x%10+(x/10%10)*16;
}
} 一、工作方式寄存器 TMOD
输入电压 V 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
A/D 结果 00 1A 33 4D 66 80 99 B3 CD E6 FF
显示电压 V
V=N*5/255
00 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 5.0 3.5 4.0 4.5 5.0
TLC549 数据采集与 LCD 显示
工作方式寄存器 TMOD 用于设置定时/计数器的工作方式,低四位用于 T0,高四位用于 T1。其格式如下
TLC549 数据采集与数码管 SEG 显示
实验程序: #include <reg52.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit DAT=P1^7; sbit CS=P1^6; sbit CLK=P1^5; sbit S0 =P2^7; sbit S1 =P2^6; sbit S2 =P2^5; sbit S3 =P2^4; uchar TLC549ADC(void) {
uchar i,x; CLK=0; DAT=1; CS=0; for(i=0;i<8;i++) {
CLK=1; //clk 为高电平时,读取数据 x<<=1;//串行读取数据 if(DAT==1) x++; CLK=0; } CS=1;
return (x); }
void delay(uint t) {
实验一 A/D 转换与数据采集
/*****************1000810134
1、 实验目的 (1) 掌握 A/D 转换与单片机的接口方法; (2) 掌握 A/D 芯片 TLC549 的编程方法; (3) 掌握数据采集程序的设计方法;
徐战辉************/
2、 实验内容 利用实验开发装置上的 TLC549 做 A/D 转换器,对电位器提供的模拟电压信号进行定时
实验程序:
#include <reg52.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit DAT=P1^7; sbit CS=P1^6; sbit CLK=P1^5;
uchar TLC549ADC(void)
{
uchar i,x;
uchar code table[]="LTC1292 Test...";
uchar code table1[]="AD= V= . v";
uchar num;
sbit LcdRS=P2^7;
CLK=0; DAT=1; CS=0;
for(i=0;i<8;i++)
{
CLK=1;
x<<=1;
if(DAT==1) x++;
CLK=0;
}
CS=1;
return (x);
} /********1000810134
徐战辉**********/
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int #define LCD_COM 0 // Command #define LCD_DAT 1 // Data uchar code table[]="TLC549 Test..."; uchar code table1[]="AD= V= . v"; uchar num; sbit LcdRS=P2^7; sbit LcdRW=P2^6; sbit LcdEN=P2^5;
void time(unsigned int t) {
unsigned int i; for(i=0;i<t;i++); }
void LCD_WRITE(unsigned char x,bit WS) {
P3=x; //将要写的命令字'x'送到 P3 数据总线上 LcdRW=0; LcdRS=WS;//WS=0,写命令模式;ws=1,写数据模式 LcdEN=1; time(50); LcdEN=0; }
采样,结果在数码管上进行显示。
3、 I/O 地址 A/D 转换芯片 TLC549 CLK P1.5 时钟位 DAT P1.7 数据位 CS P1.6 选片位
4、 实验线路 将 TLC549 的 CLK 接 P1.5、DAT 接 P1.7、CS 接 P1.6,将模拟电压输入端连到电位器的
电压输出端,并接万用表进行输入电压测量。
LCD_Initial(); while(1) {
time(20); x=TLC549ADC(); write_TLC549ADC(0x03,x); } }
LTC1292 采样与 LCD 显示
实验程序:
#include <reg52.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit DAT=P1^7; sbit CS=P1^6; sbit CLK=P1^5; void time(unsigned int t); /*******LTC1292ADC 采样程序*********/ uint LTC1292ADC(void) {