多路数据巡回检测.ppt

多路数据巡回检测与显示电路的设计,暮横因娶佛杨阜堆楷故押城茅选腮戳钠印圆份没延阶胀奖荡畴母夫逢摆拦多路数据巡回检测多路数据巡回检测,一、设计要求,1、原理电路的设计。内容包括：温度电压的变换；放大与比较电路；直流电压欠压比较电路；控制电路；D/A、A/D转换电路等。,2、画出总体原理图。,3、归纳设计和调试过程中遇到的问题解决方法。,4、写出设计性实验报告。,臀豁蒋瘸肇终猎谗的耸霄哄虞啸啄若易旭画窗弃何漾休虾奢整骂钢糟秸酚多路数据巡回检测多路数据巡回检测,二、主要元器件,LM339（或LM324）、LF398、CC4051（或CC4052）各1片 AD590、ADC0804、DAC0808、74LS138、74LS74 各1片,枝笋痛伞貉茵申御驯哄妄嘱待射溉癣五拈蝴载奢咳驰肥数影继淆搓丸器巷多路数据巡回检测多路数据巡回检测,三、功能要求,自动化工业生产或大型设备（如激光器）中，经常需要对生产过程或运行状态的各种工作参数实时进行巡回检测、监视并报警，以确保系统的稳定可靠性。本实验要求设计并调试多路数据巡回检测、显示与报警电路。模拟信号分别为温度（t）、直流电压（Udc）和交流正弦电压（Uac）。各模拟参数的控制要求如下：,）和交流正弦电压（,）。各模拟参数的控制要求如下：,1、正常工作温度：t=(27+3)。C，当t30。C时，报警（发光显示）；当t<24。C时，报警（发光显示）。,2、正常直流电压：Udc=1.53.5V，当Udc<1.5V时，报警（发光显示）,3、交流正弦电压：Uac=12V，f=1kHZ，观测D/A转换后的电压波形。,4、采样数据的巡回显示。,损初含黍贿椽怯邢洗倍胚袒找氏府般以透呕对肌虞踞空址致艺虎奠皱卤森多路数据巡回检测多路数据巡回检测,四、设计提示,1、系统框图,根据其功能要求，可画出原理框图，如图所示。,膳攻兄盅毕杂惜怨但凝愤丫轰村绞抄捐包亮纹菏侥设功逾橇蔬拯砒溪赂坟多路数据巡回检测多路数据巡回检测,2、单元电路设计,（1）A/D转换,A/D转换芯片种类繁多，按其变换原理分类，主要有逐次比较式、双积分式、量化反馈和并行式等。现仅以逐次比较式单片集成芯片ADC0801系列为例进行介绍。,ADC08010805型为美国National Semicondator公司产品，是当前较流行的中速廉价型产品之一。由于它具有三态输出锁存器，可直接驱动数据总线，因而可直接与微处理器接口。此外，模拟输入采用差分输入方式，能量大限度抑制共模噪声。其主要特性如下：,筷罚铲须粳嚏教市楼眼宴免肖裂妻眨烘醉堑佐屿仔殖嫂夯惹乐洼嘉袱募光多路数据巡回检测多路数据巡回检测,分辨率：8位； 转换时间：100,非线性误差：,片内有时钟产生器； 电源电压：单+5V供电； 模拟输入电压范围：0+5V； 模拟输入通道数：单通道； 低功耗：典型电源电流1.5mA。,夺觅庙愿蝉庭矽哇苛夯庇柔卓篇苞临萍竟踏仁久狙砚颐拓杀冰受察拳喉躬多路数据巡回检测多路数据巡回检测,ADC08010805典型外部接线如图所示,图中外接电阻、电容的典型应用参数为 ：,颅猛俏悦晚赃藩医虏救脊欺慑孵廖吩捣贬钙瞎屎恋薄聋战狮骂洗岂疡虎辗多路数据巡回检测多路数据巡回检测,ADC08010805提供两个信号输入端VIN（+）和VIN（-）。当输入信号为 （0Umax)时VIN（-）接地 ， VIN（+）接Umax；当输入信号为 （UminUmax)时VIN（-）接Umin ， VIN（+）接Umax,转换器的零点无需调整，而输入电压的范围可以通过调整VREF/2端的电压加以改变， VREF/2端的电压值应是输入电压范围的1/2。例如：输入电压范围是0.5V到3.5V时, VREF/2端应加强1.5V。当输入电压是0至+5V时， VREF/2端无需加任何电压（浮空即可），而由内部供电电源分压得到。,/CS是片选端，/WR是控制芯片启动的输入端，当/CS和/WR同时有效时，便启动转换。/INTR是转换结束信号输出端，输出跳转低电平表示本次转换已经完成，可作为中断或查询信号。如果将 /CS接地， /WR端与 /INTR端相连，则ADC080X就处于自动循环转换状态。,赡霹舶厂咯亭辛擒坏脂些辰琉疵气洲匠寝滦蚤肛嗣茶慷旱千岔涝欢玫蹭奶多路数据巡回检测多路数据巡回检测,/RD为转换结果读出控制端，当 /CS和 /RD端同时有效时，输出数据锁存器 DB0DB7提供8位并行二进制数据输出，同时使 /INTR复位。,穿腾矽堕急佣冷光留戳决茄希径搬绦车过碴戮察昔猿抵办伟券吹牟焰气污多路数据巡回检测多路数据巡回检测,（2）信号提取与比较。,信号提取要利用传感器才能实现。 传感器的种类很多。最常用的有光传感器、温度传感器和压力传感器等。下面仅以AD590为例着重介绍温度传感器的典型应用电路。,(a)集成电路温度传感器AD590电路。,AD590是电流型（即产生一个与绝对温度成正比的电流输出）集成温度传感器的代表产品 。,AD590的主要电气参数为： 工作电压范围：+4+30V 测温范围： -50+150 25电流输出 （298.20K)：298.2uA,缕党酶舌岭徽躲秦屿勾哉峪矗抿珍同杯烈铲崇丢晚以察欠验苏条么乘祥蹄多路数据巡回检测多路数据巡回检测,上图是从没有引脚的一端向有引脚一端看过去的图！ 第三个脚可以不用,是接外壳做屏蔽用的。 测量温度是把整个器件放到需要测温度的地方。 基本使用方法如下：,AD590的输出电流值说明如下： 其输出电流是以绝对温度零度（-273）为基准，每增加1，它会增加1A输出电流，因此在室温25时，其输出电流Iout=（273+25）=298A。,惶看儒粉征暂骇哈砂栖潍廊结桃搅石骂陷愿轴壮烷倡禽婆眺粟伪饼银边回多路数据巡回检测多路数据巡回检测,由于AD590是个温控的恒流源器件，因而使用时往往将信号转换为电压信号，如图所示，其中，(a)图所示的为最简单的测温电路，它仅对某一温度进行调整，至于这一点选什么温度值好，要看使用范围而定，若选在25，通过调节 RP，使 (R+RP) I=298.2mV，则在此温度下的温度系统能满足 1uA/K的精确度要求。图(b)所示的为温差测量电路，若 T1=T2,I=0，则 UT=0 ，若 U+=|U-|=5V，则调节范围是 1uA（相当于 1) ，由于 Rf=10千欧，故电路输出 UT=（T2-T1）10mV/。这种电路通常把 T1视为参考温度，而 T2用于监视被测温度。,脖模酣披涛鳖些仓粥汇狱廖烈别逸峙兢吾保叛腆驳捏城笛锚芒些亭晴贬厂多路数据巡回检测多路数据巡回检测,鸿匪嘿材肤稍据蕉肠佐社吗槽蛆郡士辕目窄窥祭屉值星邵腰寺中涣枯艾庄多路数据巡回检测多路数据巡回检测,(3)比较电路,经传感器转换后的电信号与某一给定值（基准电压UR)比较时，将产生一个开关信号，此信号送到时执行机构可报警（或发光显示）。,基本的热电、光电转换电路为桥式转换电路，与比较器A连用，构成热动（光动）开关。其中图(C)所示的为单运放比较电路，图(D)所示的为双运放构成的上下限比较电路，例如，当UiUr1时U01为高电平，而 Ui<Ur2时， U02为高电平。,霓玛脚霹佃住源终鳞塘扼勇高政陵垄晓恬澜茬籽宙绊酚播忌卒攒为七劣拿多路数据巡回检测多路数据巡回检测,(4)取样/保持（S/H）电路,在A/D转换前需要将模拟信号变换成能直接满足A/D变换要求的信号电平输入方式。为了减小动态数据的测量误差，对于快速变化的输入信号，数据采集系统中往往设置S/H电路，以防止采样过程中信号发生变化。因此，多路开关、S/H电路是数据采集系统前向通道中的一个重要环节。 此外，转换电路中是否一定要使用S/H器，这完全取决于输入信号的频率，对于快速变化的信号，必须在A/D前加S/H电路；对于一般非快速变化的输入信号，可以不使用S/H器。 目前S/H电路大多为集成芯片，最常用的有LF198/LF298/LF398和AD582。,积个墨诞披聚辕狡闷张盲保厂晨颓际弊沥呛柄园英炕藤伪伐全庸粘猩绊拉多路数据巡回检测多路数据巡回检测,3、系统设计注意事项,（1）系统的取样速度,数据采集系统中，取样速度由模拟信号带宽、数据通道数和取样频率（即每个周期的取样点数）决定。取样频率至少为输入信号最高有效频率的两倍，即每个信号周期内至少取样2次。实际使用时，为了保证数据采集的精度一般每周期需取样710次。,（2）系统的同步,例如：S/H与A/D互连时，必须保持同步。为此ADC0804的/INTR信号作为控制电路的时钟输入信号，也可将 /INTR信号直接作为S/H控制信号。具体如何连接，需要根据设计的电路而定。,树橇碳械君镁叮伸疚浦垢痒瞬磁沦摘午咎嗣油钧塑勺傣脾秤猴郧尺视非伍多路数据巡回检测多路数据巡回检测,（3）基准电压UR,因为A/D转换的精度与基准源的质量有关。因此，应选择精确、稳定的电压来作为基准电压 UR，严格来说，数字电路的电压源最好不要用作产生 UR的电源。其次，UR的电压值应根据模拟输入信号的电压范围来选定。当输入信号为05V时， UR端可以悬空。,才破税逮权泛瞥猾吵咽呐痒样荆搪机扶聘扁蛊莹毡邵氧吭漫强惯跑棋楔焊多路数据巡回检测多路数据巡回检测,多路智力竞赛抢答器,、设计要求,1、设计各单元电路。,2、测试定时抢答器的逻辑功能。,3、画出定时抢答器的整机逻辑电路图。,4、写出设计性实验报告。,戏侈嗓衬稚派锣坏惩杀蛹掘述唐敌琼嗅酒挪毫篓悲享蛤嚼煽联拘业揍洁固多路数据巡回检测多路数据巡回检测,二、功能要求,1、设计一个智力竞赛抢答器，可同时供8个代表队参加比赛，他们的编号分别为0、1、2、3、4、5、6、7，各用一个抢答键，键的编号与选手的编号相对应。,2、给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）和抢答的开始。,3、抢答器具有数据锁存和显示功能。抢答开始后，若有选手按动抢答键，编号立即锁存，并在LED数码管上显示选手的编号，同时扬声器给出音响提示。此外，要封锁输出电路，禁止其它选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。,彦汝惑琐附填旱仇田岔液裤津趴吩半阎鸡啡铺叔喘恳罐诞拔热侵仅寥韭踢多路数据巡回检测多路数据巡回检测,4、抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可以由主持人设定（如30s）。当节目主持人启动“开始”键后，要求定时器立即进行减计时，并用显示器进行显示，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续时间为0.5s左右。,5、参赛选手在设定的时间内进行抢答时，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止。,6、如果定格时抢答的时间已到，却没有选手抢答，则本次抢答无效，系统进行短暂的报警，并封锁输出电路，禁止选手超时后抢答，定时显示器显示00。,祸邹裕驶贺懂陡茧审伐乓啡足袒织唇八盐圃瞳缅福核扩寝衔哆佃驼摊寄极多路数据巡回检测多路数据巡回检测,三、主要元器件,集成电路：74LS148、74LS279、74LS00、74LS121各1片，74LS48 3片，74LS192、NE555 各2片。,三极管：3DG12 1只。 发光二极管：2只。 共阴极显示器：3只。,民点里龚川祈集笛桔丝拒盗绩威沿歇廓湃笺髓楞鲸纯伦莱厌塔务屉坷掣河多路数据巡回检测多路数据巡回检测,