检测与报警系统的设计与开发.doc

合肥学院 计算机科学与技术系 微机原理与接口技术 课程设计报告 2008～2009学年第一学期 课程 微机原理与接口技术 课程设计名称 检测与报警系统的设计与开发 2009年 2 月 一 题目分析及解决方案 内容：用STAR ES598PCI单板机，设计并开发能检测模拟信号，并能产生报警信号的系统。 能对输入的0—5V模拟电压信号进行检测。 能判断所检测的信号是否越界。 若信号越界则进行声（PC扬声器）、光（发光二极管）。 显示界限值与输入的电压值。 说明：其界限值是自行设定的（2.5V），其所对应的数字量为（（2.5/5）*255=127.5=80H）。事先将其存储在某寄存器或存储器单元中。 1 题义需要分析 电压值为模拟信号，如何实现其转化为数字信号？ 界限值如何设定及显示在LED上？ 输入的模拟电压与界限值的比较，并判断是否超出范围？ 声光报警如何实现？ 2解决问题方法及思路 2.1硬件部分 * 数模转换器：AD7715或ADC0809 对比ADC0809，其精度高、误差小可靠性好、可编性强，但成本高很多。就本实验来说，由于要实现的是简单的电压越界判断，对精度的要求并不太高，所以选择ADC0809。 * 可编程并行接口芯片：8279或8255A 本实验选用8255A *输入设备：小键盘或逻辑开关： 选择数字逻辑开关电路作为输入设备较方便。 *报警发光及显示电压值设备： 实验时采用： 一片ADC0809模拟转换器用于将采集的模拟信号转换成数字信号，可编程并行接口芯片8255一片，逻辑开关电路板一片，发光二极管一只，LED若干，扬声器一个，逻辑开关一个。 2.2 软件部分 （1） 对8255进行初始化设计，设置8255的工作方式并确定8255的断口地址； （2） 启动0809的程序进行模/数转换，并将结果送入； （3） 将结果与界限值比较，大于则发生报警。 二 硬件设计 1 数模转换器0809 1.1 0809的作用 利用0809进行模/数转换，将采样结果电压转换8086能应用的数字量。 0809的功能分析 模/数转换是指通过一定的电路将模拟量转变为数字量，由于模拟量是连续的，而数字量是离散的，所以，一般在某个范围中的模拟量对应于某一数字量，这就是说，在A/D转换时，模拟量和数字量之间并不是一一对应的关系，即从理论上，有一个转换精度的问题，转换精度反映了A/D转换器的实际输出接近理想输出的精确程度，A/D转换的精度通常是用数字量的最低有效位（LSB）来表示的，设数字量的最低度有效位于对应于模拟量△，这是，我们称△为数字量的最低有效位的当量，ADC0809采用的是逐位式进行转换时，要用一个逐位逼近寄存器存放转换好的数字量，转换结束时，将数字量送到缓冲寄存器中，当启动信号变为高电平时，转换开始，同时，逐位逼近寄存进行计数。逐位逼近寄存器工作是从最高位开始，通过设置试探值来计数，在第一个时钟脉冲时，控制电路反最高位送到逐位逼近寄存器，使它的输出为1000 0000，则D/A转换器输出电压V0为满量程值128/255，若V0大于Vi，则作为比较器的运算放大器的输出成为低电平，控制电路据此清除逐位逼近寄存器中的最高位；若V0小于Vi,则作为比较器的运算放大器的输出成为低电平，控制电路据此清楚逐位逼近寄存器中的最高位；若V0小于Vi，则比较器输出高电平，控制电路使最高位的1保留下来，如果最高位被保留，则值1000 0000下一个时钟脉冲使次高位D6为1，于是逐位逼近寄存器值为1100 0000，V0为满量程值192/255，此后，若V0大于Vi，则比较器输出低电平，从而使次高位D6复位，如果V0小于Vi，则比较器输出高电平，从而保留高位D6为1，再下一个时钟脉冲D5置1，比较……直到D0为1，再与输入电压比较，经N次比较，寄存器中得到的值就是转换后的数据，转换以后，控制电路送出一个低电平作为结束信号，这个信号的下降沿将逐位逼近寄存器中的数字量送入缓冲寄存器，从而得到数字量输出。 ADC0809的技术参数 分辨率：8位是指ADC对输入电压微小变化响应能力的 量度，它是数字输入的最低位（LSB）所对应的 模拟输入电压值。若输入电压满刻度值为VFS，转换位数为N。分辨率为1/2NVFS当模拟电压低于此值时，ADC不予响应。 绝对精度：是指在输出端产生给定的数字代码，实际需要的模拟输入值与理论上需要的 模拟输入值之差。 相对精度：是指满刻度值校准后，任意数字输出所对应的实际模拟输入值与理论直之差。 转换时间：是指ADC完成一次转换所需要时间，即从启动的信号开始到转换结束得到稳定