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Har bin I nst it ute of Technology
课程设计说 明书 （论文 ）
课程名称： 课程设计 I
设计题目： 基于单片机单通道八位高速（ 10MHz ）数据采集系统设计
院 系：
班 级：
设 计 者：
学 号：
指导教师：
设计时间：
哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）
摘要： 利用单片机及一种高速异步 FIFO 芯片 SN74ACT7808和高速 A/D 芯片的设计了一个高速不连续采
样的数据采集系统，给出了该采集系统的接口电路，并阐述它的实现原理和具体实现流程。
关键词：高速异步 FIFO；高速 A/D芯片；高速不连续采样；数据采集
一. 设计背景及相关知识 ：
数据采集是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集非电量或者点亮信号，
送到上位机中进行分析，处理。数据采集系统是结合基于计算机或者其他专用测试平台的测量软硬件
产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。
在数字信号处理领域，数据采集一直是一项关键技术。随着数字化技术的不断发展 , 数据采集技
术也呈现出速度更快、 通道更多、 数据量更大的发展趋势。 而为了满足高速采集系统的要求， CPLD,DSP
等高速器件被运用于数据采集。然而，在许多情况下，数据既不需要进行实时处理，也不需要进行连
续采样，只需要分时地进行高速采样，此时可采用 FIFO芯片和高速 A/D转换器相结合，来实现数据的
采集与存储自动的保持同步。这样就降低了数据处理部分所需单片机的性能要求，降低了其成本。
二. 系统的总体设计 ：
该系统采用 89C51单片机作为控制系统的核心，应用高速 A/D 转换芯片 TLC5540实现模数转换 , 并
利用 FIFO芯片 SN74ACT7808实现来实现数据的采集与存储自动的保持同步， 单片机与上位机进行通讯 ,
将采样数据存储在上位机中以便数据的查询和分析，从而实现高速地单通道 8位数据的数据采集这些
系统性能指标。
哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）
三．硬件系统设计 ：
硬件电路包括了单片机模块、模数转换模块及数据通信模块。硬件电路原理图：
1. 器件的性能介绍和选择原因：
(1) 高速 A/D转换芯片 TLC5540：
A/D转换器主要是完成对模拟信号的采样、量化、编码，从而实现将模拟信号转变为数字信号。
选择 TLC5540模数转换芯片来实现信号的模数转换一是因为其为 8位 A/D转换器，它的最高转换速率可
以达到 40MHz，可达到本次课设对数据采集速度的要求，也满足了 8位数据的要求。同时其内部含有采
样保持器，不需要额外添加，较为方便，利于后续整体系统的编程实现。并且 TLC5540是一款高速、
低功耗。 TLC5540的使用方法非常简单，它的数据采集时序是当 CLK为高电平时转换数据，当 CLK为低
电平时输出有效数据，一个时钟周期转换一次。当要从 A/D 中读取数据时，只要 OE保持低电平即可，
当OE为高电平时 D1-D8为高阻态。
芯片引脚图如下：
哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）
(2)FIFO 芯片：
这里采用的 SN74ACT7808是2048字节 x9 位可以实现先进先出异步读写操作的双端口存储器。它允
许多片级联，可以在字节宽度和容量深度两方面进行扩展。 SN74ACT780
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