現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)第六章

第6章電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)舉例適用信號(hào)源的設(shè)計(jì)；正弦信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)；脈沖信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。適用電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的普通步驟：1.審題2.方案選擇與可行性論證3.單元設(shè)計(jì)、計(jì)算和元件選擇4.系統(tǒng)的組裝實(shí)現(xiàn)及調(diào)試6.1適用信號(hào)源的設(shè)計(jì)信號(hào)源是電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)、測(cè)試、維修所必需的儀器。它的性能、目的、運(yùn)用方法對(duì)于寬廣電子線路任務(wù)者的任務(wù)有著艱苦影響。因此，本節(jié)重點(diǎn)要求大家掌握信號(hào)源的組成并可以本人設(shè)計(jì)一個(gè)高目的的信號(hào)源。6.1.1審題分析該信號(hào)源的設(shè)計(jì)技術(shù)目的，根本上可以分解為以下5項(xiàng)： 1.振蕩部分技術(shù)要求〔1〕輸出信號(hào)的頻率：20Hz~20kHz〔2〕頻率的穩(wěn)定度不劣于10-5 2.頻率調(diào)理和指示部分技術(shù)要求〔1〕輸出信號(hào)的頻率單位為Hz〔2〕輸出信號(hào)的頻率可預(yù)置〔3〕頻率調(diào)理的步距為1Hz〔4〕用5位十進(jìn)制數(shù)顯示輸出信號(hào)的頻率3.輸出波形部分技術(shù)要求〔1〕輸出正弦波，要求非線性失真系數(shù)≤3％〔2〕輸出三角波，要求波形為等腰三角形，波形的非線性系數(shù)≤2％〔3〕輸出方波，要求①輸出信號(hào)的上升時(shí)間和下降時(shí)間小于1μs②輸出信號(hào)的平頂降落小于5％③占空比調(diào)理步距為2％④占空比調(diào)理范圍為2％～98％4.輸出信號(hào)幅度調(diào)理與指示部分技術(shù)要求〔1〕輸出信號(hào)幅度的調(diào)理步距為0.1V，步進(jìn)調(diào)理范圍0.1～3.0V〔2〕用2位十進(jìn)制數(shù)顯示輸出信號(hào)的峰峰值。5.輸出電路部分技術(shù)要求〔1〕放大器的輸出阻抗等于75Ω〔2〕輸出信號(hào)峰峰值的最大值不小于3V經(jīng)過以上分析，整個(gè)系統(tǒng)的原理框圖可以表示如下：6.1.2方案論證6.1.2.1信號(hào)源頻率穩(wěn)定度振蕩電路：RC移相振蕩器、文氏電橋振蕩器、高精度的V/F變換器、利用運(yùn)放產(chǎn)生三角波方波信號(hào)、利用ICL8038產(chǎn)生信號(hào)、用頻率合成方法產(chǎn)生可變頻信號(hào)、利用DDS方法產(chǎn)生信號(hào)、利用單片機(jī)產(chǎn)生信號(hào)波形、利用數(shù)字比例乘法器CD4527產(chǎn)生可變頻率信號(hào)等。頻率合成器是可以產(chǎn)生大量與基準(zhǔn)參考源有同樣精度和穩(wěn)定度的離散頻率信號(hào)的振蕩源。頻率合成技術(shù)利用了鎖相環(huán)電路產(chǎn)生振蕩。6.1.2.2輸出波形部分 (1)運(yùn)用集成函數(shù)發(fā)生器ICL8038產(chǎn)生方波、三角波、正弦波信號(hào)ICL8038有壓控輸入端，有外接振蕩電容的引腳和可以調(diào)理方波占空比的輸入端，可以輸出方波、三角波和正弦波。ICL8038ICL8038振蕩頻率范

圍：0～300kHz，正

弦波非線性失真系數(shù)

小于0.5%。頻率取決于④腳和⑤腳的電流和⑩腳對(duì)地的定時(shí)電容。當(dāng)流入④腳和⑤腳的電流相等時(shí)，輸出信號(hào)分別是占空比為50%的方波、等腰三角波和正弦波；當(dāng)流入④腳和⑤腳的電流不等時(shí)，輸出的波構(gòu)成為非對(duì)稱的方波、三角波和失真的正弦波。ICL8038改動(dòng)⑩腳對(duì)地的定時(shí)

電容可以實(shí)現(xiàn)振蕩頻

率的粗調(diào)；在④腳和

⑤腳接一個(gè)差分電路，改動(dòng)差分電路的總電流可以實(shí)現(xiàn)振蕩頻率的細(xì)調(diào)，改動(dòng)差分電路兩個(gè)電流的比例可以改動(dòng)方波的占空比。⑧腳壓控輸入端直接接⑦腳內(nèi)部偏置輸出端，使其不起作用。運(yùn)用ICL8038輸出波形方案運(yùn)用ICL8038方案分析優(yōu)點(diǎn)：波形由ICL8038產(chǎn)生，不用做其他的變換，外加的鎖相環(huán)電路保證了信號(hào)的頻率穩(wěn)定度，一切的電路都在音頻條件下任務(wù)，所以數(shù)字電路都可以用CMOS器件，可以大大降低電路的功耗。缺陷：產(chǎn)生信號(hào)波形電路的構(gòu)造相對(duì)來說略為復(fù)雜，由于有較多的模擬電路，調(diào)試比較費(fèi)事，任務(wù)量大。本方案的致病弱點(diǎn)是鑒相器的任務(wù)頻率大太低〔1Hz〕，必然會(huì)大大添加頻率變化時(shí)環(huán)路的鎖定時(shí)間。因此本方案不是一個(gè)好的方案。〔2〕采用查表方法獲得多種輸出波形6.1.3方案細(xì)化6.1.3.1產(chǎn)生振蕩信號(hào)的幾種方案〔1〕以ICL8038集成函數(shù)發(fā)生器為中心產(chǎn)生振蕩信號(hào)。〔2〕數(shù)字直接合成〔DDS〕方法產(chǎn)生振蕩信號(hào)經(jīng)過改動(dòng)累加器的步進(jìn)量實(shí)現(xiàn)頻率的改動(dòng)。〔2〕數(shù)字直接合成〔DDS〕方法產(chǎn)生振蕩信號(hào)當(dāng)輸出信號(hào)的頻率較高時(shí)，由于每周的節(jié)拍數(shù)減少，波形逐漸變得不精細(xì)。對(duì)于此題，系統(tǒng)時(shí)鐘按200個(gè)采樣點(diǎn)來算，信號(hào)周期，步進(jìn)1Hz，,n=22。優(yōu)點(diǎn)：保證輸出信號(hào)的頻率穩(wěn)定性，可以方便地調(diào)理、預(yù)置頻率，波形變換方便，頻率和波形的切換呼應(yīng)快，無過渡過程，電路構(gòu)造簡(jiǎn)單，任務(wù)穩(wěn)定可靠。缺陷：在輸出信號(hào)頻率較高時(shí)，方波信號(hào)的邊沿會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)?！?〕鎖相頻率合成技術(shù)方案與DDS類似，采用查表方式，經(jīng)過改動(dòng)ROM地址產(chǎn)生器的時(shí)鐘CP頻率來改動(dòng)輸出信號(hào)的頻率，而時(shí)鐘信號(hào)來自鎖相環(huán)路VCO的輸出。鑒相器PD環(huán)路濾波器LFD/A壓控振蕩器VCO地址計(jì)數(shù)器〔模200〕分頻器÷NROM〔/M〕AfVCO/NfVCOfO〔3〕鎖相頻率合成技術(shù)方案步進(jìn)1Hz，fr=200Hz。fVCOmin=20×200=4kHz，fVCOmax=20k×200=4MHz，頻率覆蓋率為1000。假設(shè)采用單片集成鎖相環(huán)74HC4046，其VCO最高任務(wù)頻率為30MHz，頻率覆蓋率為10，因此需將系統(tǒng)分成三個(gè)波段?！?〕鎖相頻率合成技術(shù)方案VCO一直任務(wù)在頻率0.4~4MHz〔3〕鎖相頻率合成技術(shù)方案優(yōu)點(diǎn)：有穩(wěn)定的頻率、穩(wěn)定的邊沿，具有易預(yù)置、易調(diào)理的優(yōu)點(diǎn)，控制和調(diào)理電路都是數(shù)字電路，任務(wù)穩(wěn)定可靠。缺陷：鎖相環(huán)的鎖相特性，環(huán)路濾波器既要保證有很好的濾波特性，又要求它可以使鎖相環(huán)有很快的捕捉時(shí)間，電路的復(fù)雜程度中等。〔4〕用單片機(jī)產(chǎn)生信號(hào)波形用單片機(jī)產(chǎn)生信號(hào)波形的電路可以簡(jiǎn)化部分電路構(gòu)造，但必需配有一定數(shù)量的輔助電路，頻率的步進(jìn)調(diào)理困難，難以實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)所提出的全部技術(shù)要求?！?〕用數(shù)字比例乘法器CD4527產(chǎn)生振蕩信號(hào)優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)生信號(hào)波形電路構(gòu)造簡(jiǎn)單，任務(wù)穩(wěn)定可靠，很容易調(diào)試，本錢很低。缺陷：頻率穩(wěn)定度不滿足要求，在任務(wù)頻率與3、4、6、7、8、9有關(guān)時(shí)輸出信號(hào)的相位會(huì)出現(xiàn)明顯的跳動(dòng)。6.1.3.2頻率預(yù)置、步進(jìn)調(diào)理與顯示電路〔1〕頻率預(yù)置與顯示電路〔1〕頻率預(yù)置與顯示電路〔1〕頻率預(yù)置與顯示電路〔2〕頻段選擇電路〔2〕頻段選擇電路N2＝2000～20000N1＝200～2000N0＝20～200波段2產(chǎn)生頻段選擇控制信號(hào)10波段1產(chǎn)生頻段選擇控制信號(hào)01波段0產(chǎn)生頻段選擇控制信號(hào)00數(shù)字直接合成〔DDS〕方法頻率預(yù)置、步進(jìn)調(diào)理與顯示電路方案討論數(shù)碼顯示：5位頻率、2位電壓〔數(shù)值+小數(shù)點(diǎn)控制=5×7=35〕頻率步進(jìn)：215=32768>20000〔20~20kHz〕頻率預(yù)置：12位角度地址+6位波形地址=18位加法器運(yùn)算位數(shù)：8位角度地址+15位頻率調(diào)理8帶鎖相環(huán)的集成函數(shù)發(fā)生器ICL8038振蕩電路頻率預(yù)置、步進(jìn)調(diào)理與顯示電路方案6.1.3.3輸出波形調(diào)理電路〔1〕運(yùn)用集成鎖相環(huán)74HC4046方案信號(hào)周期等分200，需8位地址；波形除正弦波、等腰三角波外，還需以2%步進(jìn)，范圍2%～98%占空比可調(diào)共51種方波，因此需6位波形控制地址；共14位的EPROM——27128。〔2〕帶鎖相環(huán)的集成函數(shù)發(fā)生器ICL8038方案用模擬開關(guān)進(jìn)展波形切換，方波占空比調(diào)理用可逆計(jì)數(shù)器和D/A變換器經(jīng)過差分電路電流分配進(jìn)展調(diào)理。〔3〕數(shù)字直接合成〔DDS〕方法信號(hào)周期等分最大212，需12位地址；同方案〔1〕分析需6位波形控制地址；共需18位的EPROM——27C240A。6.1.3.4輸出電路方案一：用電阻網(wǎng)絡(luò)以多極衰減器的方式控制輸出幅度特點(diǎn)：在常規(guī)的信號(hào)發(fā)生器中經(jīng)常用到，但由于電阻元件數(shù)量較多，輸出幅度的步進(jìn)調(diào)理比較難實(shí)現(xiàn)，輸出幅度與負(fù)載電阻關(guān)系親密，只需在阻抗完全匹配時(shí)輸出信號(hào)與衰減量才有準(zhǔn)確的比例關(guān)系。方案二：用調(diào)理輸出放大器增益的方法調(diào)理輸出幅度特點(diǎn)：比較容易實(shí)現(xiàn)數(shù)字方式的步進(jìn)調(diào)理，輸出信號(hào)的幅度與放大器的增益或與輸入信號(hào)的幅度成正比，改動(dòng)負(fù)載的大小，不會(huì)影響輸出放大器的增益和輸入信號(hào)的大小。方案三：用調(diào)理D/A變換器基準(zhǔn)電壓源或電流源的方式調(diào)理輸出電壓〔在運(yùn)用角度/幅度變換電路中有D/A變換器的場(chǎng)所〕特點(diǎn)：同方案二類似，調(diào)理方便，電路簡(jiǎn)單。6.1.3.4輸出電路方案四：在具有角度/幅度變換電路的方案中，用調(diào)理EPROM的輸出數(shù)據(jù)的方法改動(dòng)輸出幅度特點(diǎn)：可以實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)的幅度調(diào)理，但是為了保證輸出信號(hào)在幅度較小時(shí)也能堅(jiān)持足夠的精度，必需添加輸出數(shù)據(jù)的字長(zhǎng)，而且為了保證在0.1～3.0V范圍內(nèi)以0.1V為步距調(diào)理輸出幅度，EPROM要額外添加5位調(diào)理幅度的地址位，這顯然是不現(xiàn)實(shí)的。方案五：調(diào)理放大器輸入信號(hào)的幅度，采用類似方案二的方法綜上所述，比較理想的詳細(xì)幅度步進(jìn)調(diào)理功能的電路為第二種、第三種和第五種方法。第二種和第五種方法的主要缺陷：模擬開關(guān)的導(dǎo)通電阻有溫度系數(shù)，在不同的溫度下，開關(guān)的導(dǎo)通電阻的變化會(huì)使放大器的增益發(fā)生變化。6.1.3.5輸出幅度指示電路用取樣堅(jiān)持電路采樣輸出信號(hào)，經(jīng)A/D變換顯示。最終的三種比較理想的系統(tǒng)方案:〔1〕用鎖相環(huán)74HC4046作主振電路，用角度/幅度的波形變換，改動(dòng)D/A變換器基準(zhǔn)電壓的方法調(diào)理輸出電壓的幅度〔2〕用集成函數(shù)發(fā)生器ICL8038作主振電路，用模擬開關(guān)切換波形，用改動(dòng)差分電流調(diào)理方波占空比，用步進(jìn)控制增益的方法調(diào)理輸出信號(hào)幅度〔3〕用數(shù)字直接合成〔DDS〕方法獲得所需信號(hào)的相位數(shù)據(jù)，用角度/幅度的波形變換，改動(dòng)D/A變換器基準(zhǔn)電壓的方法調(diào)理輸出電壓的幅度6.2正弦信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)〔1〕正弦波輸出頻率范圍1kHZ～10MHz〔2〕具有頻率設(shè)置功能，頻率步進(jìn)，步距100Hz〔3〕輸出信號(hào)頻率穩(wěn)定度優(yōu)于10-4〔4〕用示波器察看時(shí)無明顯失真〔5〕采用DDS器件AD9850和PLD器件ispLSI1032E芯片設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)6.2.1分析設(shè)計(jì)要求首先分析AD9850的性能參數(shù)能否能滿足本設(shè)計(jì)的技術(shù)目的頻率控制字32位，最高時(shí)鐘125MHz，最小頻率0.0291Hz，輸出正弦波以1/4采樣率最大頻率31.25MHz，滿足設(shè)計(jì)要求。6.2.2確定系統(tǒng)方案1.構(gòu)造方框圖2.芯片AD9850的三要素〔1〕時(shí)鐘選擇100MHz〔2〕輸入頻率字頻率字32，相位字5，輸入方式控制位2，斷電/任務(wù)位1〔3〕輸出延續(xù)正弦波內(nèi)部10位D/A變換器輸出模擬正弦波3.控制器功能〔1〕接受鍵盤輸入初始化〔復(fù)位〕，頻率1kHz頻率步進(jìn)分增減100Hz、10kHz、1MHz共6檔共需7個(gè)鍵盤按鍵〔2〕產(chǎn)生所需求的頻率字40位的存放器〔3〕控制AD985040個(gè)控制字分5次完成，需產(chǎn)生頻率字載入時(shí)鐘信號(hào)W_CLK、頻率更新時(shí)鐘信號(hào)FQ_UD〔4〕控制頻率值顯示輸出頻率范圍1kHZ～10MHz，頻率顯示精度為1Hz，需8位數(shù)碼管顯示。由控制器ispLSI1032E實(shí)現(xiàn)控制?！?〕頻率范圍溢出目的當(dāng)用戶設(shè)置的輸出頻率小于1kHz或超越10MHz時(shí)出現(xiàn)報(bào)警提示〔紅燈亮〕，正常綠燈亮。6.2.3方案流程圖6.3脈沖信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)脈沖反復(fù)周期T可用波段設(shè)置，為0.1μs，1μs，1ms三個(gè)波段，并有相應(yīng)數(shù)字顯示。第1波段：脈沖占空比在1/10～9/10之內(nèi)，以10-1為步進(jìn)單位可調(diào)。第2波段：脈沖占空比在1/100～99/100之內(nèi)，以10-2為步進(jìn)單位可調(diào)。第3波段：脈沖占空比在1/100000～99999/100000之內(nèi)，以10-5為步進(jìn)單位可調(diào)。假設(shè)設(shè)置的占空比大于1，顯示錯(cuò)誤。輸出信號(hào)振幅為伏特級(jí)、邊沿小于10ns。6.3.1方案論證6.3.1方案論證〔1〕模擬法原理比較簡(jiǎn)單，但控制精度要提高，實(shí)現(xiàn)比較困難。〔2〕查表法讀寫地址的產(chǎn)生要求較高，外圍電路比較復(fù)雜。〔3〕脈沖計(jì)數(shù)法脈沖計(jì)數(shù)法控制精度較高。6.3.2脈沖信號(hào)發(fā)生器硬件設(shè)計(jì)6.3.2.1脈沖信號(hào)發(fā)生器的總體設(shè)計(jì)6.3.2.2脈沖信號(hào)發(fā)生器單元電路的設(shè)計(jì)6.4數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將模擬量〔例如溫度、壓力、位移、語音、圖像等〕變成數(shù)字量，然后經(jīng)計(jì)算機(jī)進(jìn)展適當(dāng)?shù)奶幹煤?，再配以顯示、記錄等功能。在實(shí)踐運(yùn)用中，數(shù)據(jù)采集經(jīng)常和工業(yè)控制聯(lián)絡(luò)在一同，構(gòu)成一套完好的數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分為硬件和軟件兩個(gè)部分，軟件經(jīng)過硬件和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備交互信息。從硬件上來看主要是由各種型號(hào)的傳感器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)經(jīng)過信號(hào)處置銜接到計(jì)算機(jī)。然后再經(jīng)過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處置和圖形顯示等任務(wù)。普通的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將整個(gè)系統(tǒng)分為前置處置子系統(tǒng)，后臺(tái)處置子系統(tǒng)以及人機(jī)界面子系統(tǒng)等子系統(tǒng)。其中前置處置子系統(tǒng)主要擔(dān)任原始數(shù)據(jù)采集和傳輸、而后臺(tái)處置子系統(tǒng)那么擔(dān)任數(shù)據(jù)的處置。而人機(jī)界面子系統(tǒng)那么實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與用戶的交互。6.4.1設(shè)計(jì)義務(wù)與要求設(shè)計(jì)一個(gè)四路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)6.4.1.1根本要求〔1〕各路輸入信號(hào)一路單次阻尼振蕩波形，繼續(xù)時(shí)間0.1～0.4色；頻率500Hz，振幅峰峰值Vpp≤0.5V二路熱電偶輸出，溫度0～400℃，輸出數(shù)值0～25mV，溫度最小區(qū)分度為0.2℃；任務(wù)環(huán)境下有0.2V共模噪聲三四路兩路0～5V可調(diào)的直流電源輸出6.4.1.1根本要求〔2〕輸出信號(hào)顯示單次信號(hào)從示波器上顯示出衰減的振蕩波形，顯示精度5％二路信號(hào)，用十進(jìn)制數(shù)碼管顯示實(shí)測(cè)溫度值三四路信號(hào)，用十進(jìn)制數(shù)碼管顯示實(shí)踐的輸出電壓值每個(gè)通道LED顯示繼續(xù)時(shí)間為1～10s〔3〕運(yùn)轉(zhuǎn)方式單次信號(hào)瞬時(shí)采集后送至示波器延續(xù)顯示其他各路信號(hào)可以選擇采集和顯示或循環(huán)采集和顯示6.2.1.2擴(kuò)展要求采集通道數(shù)的擴(kuò)展采集數(shù)據(jù)的速度和精度的提高單次信號(hào)采集功能的擴(kuò)展6.4.2總體方案確實(shí)定6.4.2.1義務(wù)分析〔1〕控制方法從設(shè)計(jì)要求看，本系統(tǒng)功能較多，輸入信號(hào)種類多，輸出顯示有數(shù)字、波形，以計(jì)算機(jī)為主控較為適宜，可選擇計(jì)算機(jī)、嵌入式系統(tǒng)和單片機(jī)，由于采集信息的計(jì)算、處置等任務(wù)量不多，采用單片機(jī)較為合理。6.4.2.1義務(wù)分析〔2〕對(duì)單次信號(hào)采集和顯示功能的分析屬中速延續(xù)信號(hào)，≤0.5V，需放大、采樣堅(jiān)持經(jīng)模擬多路開關(guān)傳給ADC。為了顯示單次信號(hào)，通常采用數(shù)字方法，即首先以適當(dāng)?shù)娜宇l率對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)展取樣、量化并存在存儲(chǔ)器中(例如RAM)，然后以一定的顯示頻率和順序把存儲(chǔ)器中的數(shù)字信號(hào)取出，經(jīng)DAC復(fù)原成模擬信號(hào)。假設(shè)反復(fù)進(jìn)展操作就可得到一個(gè)外形與原來單次信號(hào)一樣的反復(fù)(周期)信號(hào)?！?〕對(duì)第二路輸入信號(hào)的分析屬慢變化信號(hào)，0～25mV，需放大經(jīng)模擬多路開關(guān)傳給ADC溫度區(qū)分度較高，為0.2℃/400℃=0.5/1000，因此至少要用12位以上的A/D轉(zhuǎn)換器。而且，輸入信號(hào)較小且任務(wù)環(huán)境有0.2V共模信號(hào)，所以從熱電偶輸出要配接數(shù)據(jù)放大器或隔離放大器。除了能放大信號(hào)外，還要求能抑制共模信號(hào)。〔4〕第三、四路輸入信號(hào)為0～5V可變的直流電壓，直接經(jīng)模擬多路開關(guān)傳給ADC。通常希望輸入到A/D轉(zhuǎn)換器的信號(hào)能接近A/D轉(zhuǎn)換器的滿量程以保證轉(zhuǎn)換精度。因此在直流電源輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器輸入之間應(yīng)接入程控放大器以滿足要求。在本例中為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，假定直流電源輸出電壓比較大(例如3V以上)，故可以省去程控放大器，而把電源輸出直接銜接到A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端?！?〕其他一些功能分析對(duì)于慢變和直流信號(hào)，要求能用數(shù)碼管實(shí)時(shí)地進(jìn)展十進(jìn)制顯示，由于分辨率要到達(dá)0.5/1000，所以要用4只數(shù)碼管表示4位十進(jìn)制數(shù)，而用兩只數(shù)碼管表示通道數(shù)。為了能選擇取樣頻率和顯示頻率以及采集方式(“選擇〞采集和“循環(huán)〞采集)等功能，所以必需有鍵盤來實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話操作，因此應(yīng)配置鍵盤、顯示器接口芯片(例如8279)。6.4.2.2系統(tǒng)組成圖中8279是用于鍵盤、顯示的公用控制芯片，能對(duì)顯示器和鍵盤自動(dòng)掃描，識(shí)別鍵盤按鍵的鍵號(hào)和自動(dòng)消抖處置等功能，可以完成鍵盤輸入和LED顯示控制兩種功能。6.4.3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中要掌握：1.怎樣判別能否需求接取樣電路？假設(shè)系統(tǒng)沒有規(guī)定取樣頻率，那么如何選取取樣頻率？取樣堅(jiān)持電路的功能是減少A/D轉(zhuǎn)換器在轉(zhuǎn)換中的孔徑誤差，提高輸入信號(hào)的變化速率。對(duì)于第一路信號(hào)其振蕩頻率約500Hz，顯示精度要求到達(dá)5%，假設(shè)分配給A/D轉(zhuǎn)換器的精度為2%，那么應(yīng)有6位以上的精度?？纯讖綍r(shí)間能否滿足AD574A：fmax小于200Hz，應(yīng)接入取樣堅(jiān)持電路。取樣頻率：通常取fs=(7~10)fmax；fs=10×500=5kHzTs=200μs2.RAM容量確實(shí)定對(duì)于第二路信號(hào)，采樣精度需2000個(gè)采樣點(diǎn)，假設(shè)每點(diǎn)用8位，RAM容量至少應(yīng)大于2K字節(jié)容量。3.前向通道包括哪些電路模塊？前向通道是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，它的組成與被檢測(cè)對(duì)象的特性和所處環(huán)境有親密關(guān)系。通常要思索的有通道構(gòu)造、傳感器的選擇、信號(hào)的模擬處置、A/D轉(zhuǎn)換器的選用以及抗干擾等問題。?多路模擬開關(guān)?取樣/堅(jiān)持電路①A/D轉(zhuǎn)換器的精度主要由哪路通道的目的決議的？位數(shù)、分辯率=？主要有第二路信號(hào)決議，需12位的A/D轉(zhuǎn)換器1LSB=1/4096。②一個(gè)采集周期的時(shí)間大致是怎樣分配的？確定A/D的轉(zhuǎn)換時(shí)間。A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間應(yīng)小于最小的采樣周期，即前述的最大取樣頻率的倒數(shù)。A/D的轉(zhuǎn)換時(shí)間小于100μs〔Ts=200μs〕③AD574的輸入模擬信號(hào)量程范圍有幾檔？他怎樣來選擇？0～+10V、0～+20V、-5～+5V、-10～+10V四檔本系統(tǒng)第二通道是一個(gè)微弱信號(hào)，對(duì)分辨率和精度要求比較高；第一通道雖是雙極性信號(hào)，但要求顯示精度僅有5%，比較寬松。AD574接成0～10V的單級(jí)性輸入。對(duì)于第一通道的信號(hào)，可用電平移位來處理。④如何來控制多路模擬開關(guān)，它有哪些目的？導(dǎo)通電阻Ron、開關(guān)接通電流Ic、漏電流Is、轉(zhuǎn)換時(shí)間Topen、開關(guān)接通延遲Ton。⑤對(duì)于第一路輸入信號(hào)，為保證精度N=？能否需求加取樣堅(jiān)持電路？N=6⑥對(duì)于第二路輸入信號(hào)，如何來選擇數(shù)據(jù)放大器：CMRR、Avf、帶寬共模抑制比CMRR=20lg(Avd/Avc)(dB)最小信號(hào)25mV×0.2/400=12.5μV，共模干擾0.2V，為了保證大于干擾信號(hào)，計(jì)算