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第三章 系统主要硬件
3.1 系统的硬件因素
虽然软件是虚拟仪器系统的主体，但硬件仍然是整个系统最基础的部分。硬件主要负责将被测量物理信号转换为二进制的数字信号数据，而软件系统一方面负责控制硬件的工作，一方面又负责对采集到的数据进行分析处理、显示和存储。
设计虚拟仪器的硬件部分时需要考虑多种因素，以下列举其中最主要的几个： 1、被测量物理信号的特性。不同的物理信号需要使用不同类型的传感器将其转换为可供电脑分析的数字电信号，而不同的传感器又需要配备不同的信号调理模块。某些早期虚拟仪器系统直接通过GPIB等总线与传统仪器相连，利用传统仪器的硬件部分转换和采集被测信号。
2、硬件技术指标。不同档次的数据采集设备可以支持的采样率、分辨率以及精度等都有差别。通常，一套系统会选取能够满足测量需要的最低级别硬件或是不超出资金预算的最高级别硬件。
3、满足应用需求。根据虚拟仪器系统工作环境的不同，需要为系统选择不同种类的运算、控制单元。比如，工作在恶劣环境下的虚拟仪器系统需要采用工业级别计算机作为载体；被放置在工业现场狭小空间内的虚拟仪器需要采用嵌入式系统；需要满足多种测量功能的虚拟仪器系统可以选用PXI机箱作为载体。
设计虚拟仪器系统的软件部分首先需要考虑的是使用何种开发平台。开发平台的选择，一要考虑系统硬件的限制，二要考虑软件开发的周期和成本。
某些硬件只支持特定的开发软件，比如某些嵌入式系统必须使用Linux操作系统和C编程语言。一般来说基于台式机的虚拟仪器系统对开发软件的支持更全面，可以选择Windows或其它操作系统，可以选择LabVIEW、VB 、VC等各种常用编程语言。这其实也是在硬件设计时应当考虑的因素，选择虚拟仪器硬件系统的结构时，应当尽量选择有完善软件支持的硬件设备。
各种开发软件的适用场合、难易程度都不尽相同。选择一种最为广泛应用的开发语言，可以提高软件开发效率，节省开发成本，保证系统质量。
3.2 AD0809
3.2.1 AD0809的逻辑结构
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AD0809是8位逐次逼近型A/D转换器。它由一个8路模拟开关、一个地址锁存译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成（见图3-1）。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。
图3-1 AD0809内部结构图
3.2.2 AD0809的工作原理
IN0－IN7：8条模拟量输入通道
AD0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是0－5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。
地址输入和控制线：4条
ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将A，B，C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。A，B和C为地址输入线，用于选通IN0－IN7上的一路模拟量输入。通道选择表如下表所示：
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C 0 0 0 0 1 1 1 1
B 0 0 1 1 0 0 1 1
A 0 1 0 1 0 1 0 1
选择的通道 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7
数字量输出及控制线：11条
ST为转换启动信号。当ST上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平。EOC为转换结束信号。当EOC为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D转换。OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE＝1，输出转换得到的数据；OE＝0，输出数据线呈高阻状态。D7－D0为数字量输出线。
CLK为时钟输入信号线。因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ，
VREF（＋），VREF（－）为参考电压输入。
图3-2
3.2.3 AD0809的实际应用
电路说明：电路见图3-3，主要由AD转换器AD0809，频率发生器SUN7474，单片机
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AT89S51及显示用数码管组成。
AD0809的启动方式为脉冲启动方式，启动信号START启动后开始转换，EOC信号在START的下降沿10us后才变为无效的低电平。这要求查询程序待EOC无效后再开始查询，转换完成后，EOC输出高电平，再由OE变为高电平来输出转换数据。我们在设计程序时可以利用EOC信号来通知单片机（查询法或中断法）读入已转换的数据，也可以在启动AD0809后经适当的延时再读入已转换的数据。
AT89S51的输出频为晶振频的1/6（2MHZ），AT89S1与SUN7474连接经与7474的ST脚提供AD0809的工作时钟。AD0809的工作频范围为10KHZ-1280KHZ,当频率范围为500KHZ时，其转换速度为128us。
AD0809的数据输出公式为：Dout=Vin*255/5=Vin*51,其中Vin为输入模拟电压，Vout
图3-3 电路图
3.3 SST89E516RD单片机
3.3.1单片机SST89E516RD简介
SST89E516RD是8位集成存储器的51系列兼容单片机，和51系列单片机软件兼容、
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