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XX理工大学信息工程与自***学生实验报告

（ 2020—2021学年 第 二 学期 ）

课程名称：计算机控制系统 开课实验室：信自楼444 2021年 4月 25 日

班级

自动化

182班

姓名

普志豪

学号

***1237

成绩





实验项目名称

 人机界面设计

指导教师

王某某



教师评语



教师签名：

年 月 日



一、实验目的

1. 理解计算机控制系统的输入/输出通道的组成结构。

2. 掌握输入/输出通道硬件原理图的设计方法。

二、实验内容

设计一个16路的数据采集系统

要求：

1）输入信号为0-5V；用查询法读取A/D的转换数。

用电路原理图软件设计画出该数据采集板的原理线路图。

三、 实验过程

1、设计原理

其设计包括：

模拟多路开关电路CD4051

运算放大电路AD625

采样保持电路LF398

A/D转换电路AD574A

2、设计步骤

16路数据采集系统的硬件部分：分为多路数据输入部分、采样保持部分、A/D转换部分、连接电路部分、D/A转换部分。

1）多路开关的选择

多路转换开关在模拟输入通道中的作用是实现多选一操作，即利用多路转换开关将多路输入中的一路接至后续电路中。切换过程可在CPU或数字电路的控制下完成。

常用的模拟开关大都采用CMOS工艺，如8选1开关CD4051、双4选1开关CD4052、三3选1开关CD4053等。

本实验要实现16路数据采集，则选择2片8选1的模拟开关CD4051。

CD4051由电平转换电路、译码驱动电路和CMOS模拟开关电路三部分组成。开关部分的供电电压为VEE（低端）和VDD（高端），因此需要的控制电压为 VEE～VDD，电平转换电路将输入的逻辑控制电压（A、B、C、INH端）从VSS～VDD转换到VEE～VDD以满足开关控制的需要。

CD4051引脚图

2）前置放大电路

AD625是专为满足两类主要应用要求而设计：

1) 要求非标准增益(即不能利用AD524和AD624等器件轻松实现的增益)的电路；2) 要求低成本、精密软件可编程增益放大器的电路。AD625JN具有低噪声、高共模抑制比(CMRR)和低漂移特性,是一种成本效益最高的仪表放大器解决方案。用户再加三个电阻就可以设置从1至10000的任何增益。AD625JN的增益误差小于0.05%,增益温度系数小于5 ppm/°C；性能限制主要取决于外部电阻。共模抑制与反馈电阻匹配无关。增加一个CMOS多路复用器(或其它开关网络)和适当的电阻网络,便可配置软件可编程增益放大器(SPGA)。由于开关的导通电阻从信号通道中移除,因此基于SPGA的AD625可以提供12位精度,并可以通过编程设置1与10000之间的任何增益,增益步进完全由用户选择。AD625C具有最高精度,输入失调电压漂移小于0.25 μV/°C,输出失调漂移小于15 μV/°C,最大非线性度为0.001% (G = 1)。所有等级的器件均具有出色的交流性能,增益带宽积为25 MHz,压摆率为5 V/μs,建立时间为15 μs。AD625在工业温度范围(-40°C至+85°C)内提供三种高精度等级(A、B、C) 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 CS：片选线，低电平有效。

/RD、/WR：/RD为读命令线，/WR为写命令线，皆为低电平有效。

A0、A1：地址输入线：用于选中PA、PB、PC口和控制寄存器中哪一个工作。

并行I/O总线（24条） ：用于和外设相连，共分三组

3、8255A控制字和状态字

8255A有两个控制字：方式控制字和C口置位/复位控制字。用户通过程序可以把这两个控制字送到8255A的控制寄存器，以设定8255A的工作方式和C口各位状态。

方式控制字用于设定8255A三个端口工作于什么方式，是输入还是输出方式。

四、设计结果

16路数据采集系统硬件电路图如下页所示

五、总结体会

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