实验五 数据采集系统的集成及程序设计

1、实验目的

本实验的目的是使学生在数据采集系统理论课的基础上，通过对数据采集系统的安装、连接和编程，掌握数据采集系统的使用方法，加深对数据采集系统原理、用途的了解。

2、实验内容

1）学习并掌握基于ISA总线的数据采集卡的安装，在此理论基础上学习输入与输出通道的连接方法。

2）学习并掌握基于ISA总线的数据采集系统的电路分析方法，在此基础上对数据采集系统进行汇编语言程序，使之能够在程序控制下进行数据采集。

3）学习并掌握基于ISA总线的数据采集系统的电路分析方法，对数据分配系统进行汇编语言程序，使之能够在 程序下控制：

（1）输出直流模拟电压信号。

（2）输出三角波

3、实验原理及方法

实验的基本方法是将数据采集卡插入计算机的ISA插槽内，蒋培杰电缆与采集卡连接号，在输入通道施加输入电压，之后即可开始编程。

1）数据采集卡的原理电路见附页。

2）数据采集卡的接口地址分析及确定。

试验用数据采集卡是基于PC机ISA总线的多了数据采集卡，该卡具有8路模拟输入和1路模拟输出。控制方式采用查询方式，模拟输入通道的电压输入范围是V,模拟输出通道的电压输出范围是0—10V,该卡所用的A/D转换器是AD574，D/A转换器是DAC0832。

3）数据采集程序设计流程：

（1）选择通道

（2）启动采样保持器采样

（3）延时程序

（4）启动采样保持器保持

（5）启动A/D转换

（6）判断A/D转换是否结束，若转换完毕，程序转入(7)。若转换仍在进行，程序返回（5）。

（7）去A/D转换结果：分两次读取，先取高8位，然后取出低四位，取出的数十六位，低四位为零。

4）D/A输出控制程序设计

向相应的端口写入数据即可。

4、实验仪器设备

1）数据采集卡

2）4位数字万用表

3）安装有Windows98操作系统的工业控制计算机或带有ISA总线插槽的PC电脑。

4）三路直流稳压电源

5）双踪示波器

5、实验步骤

1）在确保断电的前提下，打开计算机的机箱盖，将数据采集卡插入主机板的ISA总线扩展槽内，用螺丝刀及固定螺钉采集卡固定。检查安装无误后将机箱盖盖好

2）将连接电缆的针状DB15连接器对接，并拧紧螺钉，到此数据采集卡安装完毕（前两步已由老师事先完成）

3）分析采集卡电路，确定各端口的地址，并将相关控制口的地址填入表1

表 1

所编写的程序如下：

       MOVE  AL,00H

       MOVE  DX,03A3H

       OUT    DX,AL

       MOVE  DX,03A2H

       OUT    DX,AL

并对程序进行存盘，运行，并修改AL的值得到的输出结果如下表所示：

                表2

所编写的程序如下：

MOV  DX,03ACH

    MOV AL,00H

    OUT DX,AL     

    MOV DX,03AFH

    OUT DX,AL

    MOV CX,0FFFH

    DELAY:  DEC CX

           JNZ DELAY

    DEC DX

    OUT DX,AL

    MOV DX,03ABH

    OUT DX,AL

    MOV DX,03A8H

    STATUS:IN AL,DX

    AND AL,01H

    JNZ STATUS

    MOV DX,03A1H

    IN AL,DX

    MOV AH,AL

    MOV DX,03A0H

    IN AL,DX

输入程序，存盘，运行并改变输入电压之后得到的结果记录如下表：

                 表3

程序如下：

    MOV CX,0FFFH

    MOV AL,00H

    UP: MOV DX,03A3H

    OUT DX,AL

    MOV DX,03A2H

    OUT DX,AL

    INC AL

    CMP AL,80H

        JNZ UP

    MOV AL,80H

    DOWN:MOV DX,03A3H

    OUT DX,AL

    DEC DX

    OUT DX,AL

    DEC AL

    JNZ DOWN

    DEC CX

    JNZ UP

6、思考题

1)若实测结果与理论值不一样是什么原因？

答：电压波动、A/D转换器分辨率可能造成的1LSB的误差，A/D的电源电压抑制比，     失调温度系数和增益温度系数以等因素造成的。

2）A/D的转换结果是什么码制？

答：二进制码

3）电路设计将12位的转换结果分为高8位和低8位输出，如果要求12为并行输出，应如何改变电路设计，请提出设想。

答：由A/D转换器AD574的工作原理知：要12位并行输出，则引脚12/8应该接高电平，4引脚AO/SC应该接低电平。此外还要加一个74LS245,用于输出低4位。