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1.设计目的本设计包括确定控制任务、系统总体设计、硬件系统设计、软件程序的设计等，使学生进一步学习理解计算机控制系统的构成原理、接口电路与应用程序，巩固与综合专业基础知识和相关专业课程知识，提高学生运用理论知识解决实际问题的实践技能。
2. 设计内容设计一由微机控制的A/D数据采集和控制系统，该卡具有对八个通道上0-5V的模拟电压进行采集的能力，且可以用键盘选择装换通道，选择ADC0809作为A/D转换芯片。
并在显示器上动态显示采集的数据。
3. 设计要求（1）根据题目要求的指标，通过查阅有关资料，确定系统设计方案，并设计其硬件电路图。
（2）画出电路原理图，分析主要模块的功能及他们之间的数据传输和控制关系。
（3）用protel软件绘制电路原理图。
（4）软件设计，给出流程图及源代码并加注释。
4. 系统总体设计步骤第一步：信号调理电路第二步：8路模拟信号的产生与A/D转换器被测电压要求为0~5V的直流电压，可通过电位器调节产生。
考虑本设计的实际需要，我选择八位逐次比较式A/D转换器（ADC0809）。
第三步：发送端的数据采集与传输控制器第四步：人机通道的借口电路第五步：数据传输借口电路用单片机作为控制系统的核心，处理来之ADC0809的数据。
经处理后通过串口传送，由于系统功能简单，键盘仅由两个开关和一个外部中断组成，完成采样通道的选择，单片机通过接口芯片与LED数码显示器相连，驱动显示器相应同采集到的数据。
串行通信有同步和异步两种工作方式，同步方式传送速度快，但硬件复杂；异步通信对硬件要求较低，实现起来比较简单灵活，适用于数据的随机发送和接受。
采用MAX485芯片的转换接口。
经过分析，本系统数据采集部分核心采用ADC0809，单片机系统采用8051构成的最小系统，用LED动态显示采集到的数据，数据传送则选用RS-485标准，实现单片机与PC机的通信。
数据采集与传输系统一般由信号调理电路，多路开关，采样保持电路，A/D，单片机，电平转换接口，接收端（单片机、PC或其它设备）组成。
CPLD控制ADC0809实现多路数据采集随着数字化生活的到来，数据采集系统在日常生活中的应用越来越显着。
模拟信号和数字信号之间的转换已成为计算机控制系统中不可缺少的环节。
较传统数据采集率高、组成形式灵活等特点。
数据采集系统具有极强的通用性，可广泛应用于军事、工业生产、科学研究和日常生活中。
随着计算机的普及数据采集系统在日常生活中的应用越来越显着。
由于基于DSP芯片的高速电子器件成本和制作工艺以及高密集的技术含量，使得高速数据采集卡的价格昂贵。
而复杂可编程逻辑器件（CPLD）能够将大量的逻辑功能集成于一个单片集成电路中，以其时钟频率高、内部延时小、速度快、效率高、组成形式灵活等特点在高速数据采集方面有着单片机和DSP无法比拟的优势。
本文为大家介绍CPLD控制ADC0809实现多路数据采集。
系统的构架及工作原理采用一片CPLD作为逻辑控制单元。
CPLD负责采用通道的巡回、工作时钟的产生和ADC0809的数据采集。
A/D转换器采用的是ADC0809，ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，它具有转换速度快、分辨率高、功耗低以及价格便宜等优点，被广泛地应用与微电脑的接口设计上。
它有8个模拟量输入通道IN［0..7］，芯片内由一个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。
ADC0809通过ALE，START，EOC，OE，Da-ta［0..7］，ADDA，ADDB，ADDC，CLK 信号与CPLD相连。
如图1所示。
其中：ALE：为地址锁存允许输入线，高电平有效。
当ALE为高电平时，地址锁存与译码器ADDA、ADDB、ADDC三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道模拟量进转换器进行转换。
ADDA、ADDB和ADDB为地址输入线，用于选通IN0-IN7上的一路模拟输入量。
START：启动A/D转换控制引脚，电平下降沿有效。
Data［0..7］：AD转换数据输出。
稳定性。
原理：模拟量开关AS闭合时，进入采样状态（跟踪），由于A1输出阻抗小，A1输出端给电容快速充电，输出跟随输入变化；模拟开关AS断开时，进入保持状态，由于A2输入阻抗大，输入电流几乎为0，保持输出端的电压值不变。
不是，对于输入信号变化很慢，如温度信号；或者A/D转换时间较快，使得在A/D转换期间输入信号变化很小，在允许的A/D转换精度内，就不必再选用采样保持器。
补充：模拟量输入通道由哪些部分组成？各部分的作用是什么？答：模拟量输入通道一般由I/V变换、多路转换器、采样保持器、A/D转换器、接口及控制逻辑电路组成。
(1)I/V变换：提高了信号远距离传递过程中的抗干扰能力，减少了信号的衰减，为与标准化仪表和执行机构匹配提供了方便。
(2)多路转换器：用来切换模拟电压信号的关键元件。
(3)采样保持器：A/D转换器完成一次A/D转换总需要一定的时间。
在进行A/D转换时间内，希望输入信号不再变化，以免造成转换误差。
这样，就需要在A/D转换器之前加入采样保持器。
(4)A/D转换器：模拟量输入通道的任务是将模拟量转换成数字量，能够完成这一任务的器件，称为之模/数转换器(Analog/Digital Converter，简称A/D转换器或ADC)。
采样保持器有什么作用？试说明保持电容的大小对数据采集系统的影响。
答：采样保持器的作用：A/D转换器完成一次A/D转换总需要一定的时间。
在进行A/D转换时间内，希望输入信号不再变化，以免造成转换误差。
这样，就需要在A/D转换器之前加入采样保持器。
保持电容对数据采集系统采样保持的精度有很大影响。
保持电容值小，则采样状态时充电时间常数小，即保持电容充电快，输出对输入信号的跟随特性好，但在保持状态时放电时间常数也小，即保持电容放电快，故保持性能差；反之，保持电容值大，保持性能好，但跟随特性差。
补充：A/D转换器的结束信号有什么作用？根据该信号在I/O控制中的连接方式，A/D 转换有几种控制方式？它们在接口电路和程序设计上有什么特点？答：A/D转换器的结束信号的作用是用以判断本次AD转换是否完成。
第1章1-1、机电一体化是在机械主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。
1-2、机电一体化系统的主要组成、作用及其特点是什么？a、机械本体：用于支撑和连接其他要素，并把这些要素合理地结合起来，形成有机的整体。
b、动力系统：为机电一体化产品提供能量和动力功能，驱动执行机构工作以完成预定的主功能。
c、传感与监测系统：将机电一体化产品在运行过程中所需要的自身和外界环境的各种参数及状态转换成可以测定的物理量，同时利用监测系统的功能对这些物理量进行测定，为机电一体化产品提供运行控制所需的各种信息。
d、信息处理及控制系统：接收传感器与检测系统反馈的信息，并对其进行相应的处理、运算和决策，以对产品的运行施以按照要求的控制，实现控制的功能。
e、执行装置：在控制信息的作用下完成要求的动作，实现产品的主功能。
1-3、工业三大要素：物质、能量、信息。
1-4、机电一体化产品与传统的机械电气化产品相比，具有较高的功能水平和和附加值，它为开发者、生产者和用户带来越来越多的社会经济效益。
1-7、机电一体化的主要支撑技术：传感检测技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服驱动技术、接口技术、精密机械技术、系统总成技术。
1-8、机电一体化的发展趋势：智能化、模块化、网络化、微型化、绿色化、人格化、自适应化。
第2章2-1、机电一体化系统对传动机构的基本要求：传动间隙小、精度高、低摩擦、体积小、重量轻、运动平稳、响应速度快、传动转矩大、高谐振频率以及与伺服电动机等其他环节的动态性能相匹配等要求。
2-2、丝杆螺母机构的传动形式及其特点：a、螺母固定、丝杆转动并移动；b、丝杆转动、螺母移动；c、螺母转动、丝杆移动；d、丝杆固定、螺母转动并移动；e、差动传动。
2-3、滚珠丝杆副的组成及特点：由丝杆、螺母、滚珠和反相器四部分组成；具有轴向刚度高、运动平稳、传动精度高、不易磨损、使用寿命长等优点。
附表1：广州大学学生实验报告开课学院及实验室：物理与电子工程学院-电子楼317室2016年 5 月10 日学院物电年级、专业、班姓名Jason.P 学号实验课程名称EDA技术实验成绩实验项目名称ADC0809的采样控制电路的实现指导教师一、实验目的：学习用状态机对A/D转换器ADC0809的采样控制电路的实现。
二、实验内容：1、实验原理：ADC0809是CMOS的8位A/D转换器，片内有8路模拟开关，可控制8个模拟量中的一个进入转换器中。
ADC0809的精度为8位，转换时间约100μs，含锁存控制的8路多路开关，输出有三态缓冲器控制，单5V电源供电。
图7-1 ADC0809工作时序主要控制信号说明：如图7-1所示，START是转换启动信号，高电平有效；ALE是3位通道选择地址（ADDC，ADDB，ADDA）信号的锁存信号。
当模拟量送到某一输入端（如IN1或IN2等），由3位地址信号选择，而地址信号由ALE锁存。
EOC是转换情况状态信号（类似于AD574的STATUS）,当启动转换约100us后，EOC产生一个负脉冲，以示转换结束；在EOC的上升沿后，若输出使能信号OE为高电平，则控制打开三态缓冲器，把转换好的8位数据结果输至数据总线。
至此ADC0809的一次转换结束。
2、实验步骤：（1）利用QuartusII对课本例8-2进行文本编辑输入和仿真测试；给出仿真波形。
最后进行引脚锁定并进行测试，硬件验证例8-2电路对ADC0809的控制功能。
图7-2 采样状态机结构框图引脚锁定情况：先用14芯线将附图1中“17”和“8”相连，具体管脚锁定情况见“17”和“8”处两边已标出。
程序设计中ADDA、 ADDB 均需赋0。
实验板上的ENABLE即程序中的EOC。
两个数码管显示Q输出，选择模式5的数码管1、2或数码管8、7，不要选择中间的，因中间数码管的部分引脚已被ADC0809使用。
（新实验板没有从ADC0809 D[7：0]连接的数码管。
基本知识ADC 0 8 09是带有8位A/D 转换器、 CMOS 组件。
它是逐次逼近式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 可以和单片机宜接接口。
IN0 INI IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7A B C ALH(1) • ADC08 0 9的内部逻辑结构由上图可知，ADC 0 809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。
三态输岀锁器用于锁存A/D 转换完的数字虽，当0E 端为高电 从三态输出锁存器取疋转换完的数据。
(2).引脚结构I N0-IN7： 8条模拟量输入通道11N3 IM4 1M2ADCO 8 09对输入模拟量要求:信号单极性，鹭：严 51电压范围是0—5 乂若信号太小，必须进行 放大;输令的模拟齣征时解程中殊 如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持&路。
~7平时，才可以 28 IZ n地址输入和控制线：4条ALE 为地址锁存允许输入线，高电平有效。
当ALE 线为高电平时，地址锁存与译码器 将A. B ,C 三条地址线的地址信号进行锁存, 转换。
A.B 和C 为地址输入线，用于选通I N 下表所示。
C CBKVCC VREF+23 22 2T~ ~20I甲寥进行 7上陀神確私茸脾入。
通道选禅表如 r>210〜 7 经卑马后被选屮的通道的模拟蜃进转申 0 > TT 150 0 0 0选择的通逍I N0 IN I IN2I K6数字量输出及控制线：11条N7ST 为转换启动信号。
当ST±跳沿时，所有内部寄存器淸零：下跳沿时，开始进行A/D 转换:在转换期间,ST 应保持低电平。
EOC 为转换结束信号。
当EOC 为离电平时，表明转 换结束;否则,表明正在进行A/D 转换。
0E 为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单 片机输出转换得到的数据.OE=h 输出转换得到的数据;0 E 二0,输岀数据线呈高阻状态。
adc0809原理ADC0809是一款8位串行输入模数转换器（ADC），由National Semiconductor（现为德州仪器）开发和生产。
它的原理是将输入的模拟信号转换成对应的数字信号，用于数字系统的处理和分析。
ADC0809采用逐次逼近型模数转换技术，具有8个模拟输入通道，并且能完成8位精度的转换。
它的输入范围为0-5V，输入阻抗为100kΩ。
ADC0809包含一个8位逐次逼近型模数转换器、一个输入多路选择器、一个时钟驱动电路、一个控制逻辑和一个数据锁存器。
ADC0809的工作原理如下：首先，用户通过使用时钟信号来驱动转换器的工作。
时钟信号一般由控制器提供，控制器通过多个IO引脚向ADC0809发送指令信号。
时钟信号使得转换器按照指定的频率工作。
其次，输入模拟信号经过模拟开关输入，并通过输入多路选择器将选中的信号路径引入到采样保持电路中。
ADC0809的输入多路选择器可以选择8个不同的输入通道。
输入模拟信号经过采样保持电路后，被锁存并保持一段时间以进行后续处理。
然后，转换器根据锁存的模拟信号进行逐步逼近型模数转换。
逐序地，转换器首先将8位比较器的基准电压与DAC输出进行比较。
如果DAC输出高于基准电压，则比较器输出为高电平，否则为低电平。
比较器输出经过一个选择和存储逻辑单元（LCU），得到一个3位的二进制数，供数值控制逻辑（NCL）使用。
NCL 根据LCU的输出向DAC施加增量或减量，使得DAC输出逐渐逼近输入模拟量。
最后，转换器通过串行接口将转换后的数字结果通过数据锁存器传送到输出端，供控制器读取。
串行接口为8位的串行输出，由转换器的输出引脚提供。
转换后的数字结果可以进行进一步的数字处理和显示。
需要注意的是，ADC0809的转换精度和转换速率在一定程度上有一定的权衡。
为了提高转换精度，需要减小转换速率。
当转换速率较高时，转换精度可能会下降。
因此，在具体应用中需要根据需求选择合适的转换速率和精度。
ADC0809 分辨率是什么？
A/D 转换器是模拟信号源与计算机或其它数字系统之间联系的桥梁，它的任务是将连续变化的模拟信号转换为数字信号，以便计算机等数字系统进行处理、存储、控制和显示。
在工业控制和数据采集及许多其它领域中，A/D 转换器是不可缺少的重要组成部分，它的应用已经相当普遍。
目前用软件的方法虽然可以实现高精度的A/D 转换，但占用CPU 时间长，限制了应用。
8 位A/D 转换器ADC0809 作为典型的A/D 转换芯片，具有转换速度快、价格低廉及与微型计算机接口简便等一系列优点，目前在8 位单片机系统中得到了广泛的应用。
ADC0809 的内部结构原理如图10.3.1 所示，芯片的主要组成部分是一个8 位逐次比较型A/D 转换器。
为了实现8 路模拟信号的分时采集，片内设置了带有锁存功能的8 路模拟选通开关，以及相应的通道地址锁存和译码电路，可对8 路0~5V 的输入模拟电压进行分时转换，转换后的数据送入三态输出数据锁存器。
ADC0809 的主要特性如下：。
adc0809实验报告adc0809实验报告引言：在现代科技发展的今天，模拟信号与数字信号的转换已经成为了一个非常重要的领域。
而ADC（Analog-to-Digital Converter）芯片的应用则是实现这种转换的重要手段之一。
本实验旨在通过使用ADC0809芯片，对模拟信号进行采样和转换，进而实现模拟信号的数字化处理。
一、实验目的本实验的主要目的是通过使用ADC0809芯片，掌握模拟信号的数字化转换原理和方法，并能够进行模拟信号的采样和转换。
二、实验器材1. ADC0809芯片2. 电压源3. 示波器4. 电阻、电容等元器件5. 电路板等实验设备三、实验原理ADC0809芯片是一种8位的逐次逼近型模数转换器。
它通过对模拟信号进行采样，再经过一系列的比较和逼近，最终将模拟信号转换为相应的8位数字信号。
四、实验步骤1. 搭建实验电路：根据实验要求，将ADC0809芯片与其他元器件连接起来，形成完整的电路。
2. 设置电压源：根据实验需要，设置适当的电压源，以提供模拟信号的输入。
3. 连接示波器：将示波器与ADC0809芯片的输出端连接，以便观察数字信号的波形。
4. 运行实验：通过控制电路中的时钟信号，使ADC0809芯片开始对模拟信号进行采样和转换。
5. 观察结果：通过示波器观察数字信号的波形，并记录下相应的数据。
五、实验结果与分析通过实验观察和记录，我们可以得到一系列的数字信号数据。
通过对这些数据的分析和处理，我们可以得到模拟信号的数字化表示。
同时，我们还可以通过对数字信号的波形进行分析，了解模拟信号在转换过程中可能出现的误差和失真情况。
六、实验总结通过本次实验，我们深入了解了ADC0809芯片的工作原理和应用方法。
通过实际操作和观察，我们掌握了模拟信号的数字化转换技术。
同时，通过对实验结果的分析和总结，我们对模拟信号的数字化处理有了更为深入的理解。
七、实验心得本次实验对于我们来说是一次非常有意义的实践活动。
