单片机数据采集系统

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1、课程设计报告书课程名称：单片机原理及应用　　课题名称：单片机数据采集系统专业：班级：学号：姓名：成绩：2010年6月13日设计任务书一、设计任务1一秒钟采集一次。2把INO口采集的电压值放入30H单元中。3做出原理图。4画出流程图并写出所要运行的程序。二、设计方案及工作原理方案：1.采用8051和ADC0809构成一个8通道数据采集系统。        2.能够顺序采集各个通道的信号。        3.采集信号的动态范围：0～5V。        4.每个通道的采样速率：100SPS。  5．在面包板上完成电路，将采样数据送入单片机20h～27h存

2、储单元。  6．编写相应的单片机采集程序，到达规定的性能。工作原理： 通过一个A/D转换器循环采样模拟电压，每隔一定时间去采样一次，一次按顺序采样信号。A/D转换器芯片AD0809将采样到的模拟信号转换为数字信号，转换完成后，CPU读取数据转换结果，并将结果送入外设即CRT/LED显示，显示电压路数和数据值。目录第一章系统设计要求和解决方案第二章硬件系统第三章软件系统第四章实现的功能第五章缺点及可能的解决方法第六章心得体会附录一　硬件原理图附录二　程序流程图第一章系统设计要求和解决方案根据系统基本要求，将本系统划分为如下几个部分：l信号调理电路l8路

3、模拟信号的产生与A/D转换器l发送端的数据采集与传输控制器l人机通道的接口电路l数据传输接口电路数据采集与传输系统一般由信号调理电路，多路开关，采样保持电路，A/D，单片机，电平转换接口，接收端（单片机、PC或其它设备）组成。系统框图如图1-1所示图1-1一般系统框图1.1信号采集分析被测电压为0～5V直流电压，可通过电位器调节产生。1.1.1信号采集多路数据采集系统多采用共享数据采集通道的结构形式。数据采集方式选择程序控制数据采集。程序控制数据采集，由硬件和软件两部分组成。，据不同的采集需要，在程序存储器中，存放若干种信号采集程序，选择相应的采集程

4、序进行采集工作，还可通过编新的程序，以满足不同采样任务的要求。如图1-3所示。图1-3程序控制数据采集原理程序控制数据采集的采样通道地址可随意选择，控制多路传输门开启的通道地址码由存储器中读出的指令确定。即改变存储器中的指令内容便可改变通道地址。由于顺序控制数据采集方式缺乏通用性和灵活性，所以本设计中选用程序控制数据采集方式。采集多路模拟信号时，一般用多路模拟开关巡回检测的方式，即一种数据采集的方式。利用多路开关（MUX）让多个被测对象共用同一个采集通道，这就是多通道数据采集系统的实质。当采集高速信号时，A/D转换器前端还需加采样/保持(S/H)电路

5、。待测量一般不能直接被转换成数字量，通常要进行放大、特性补偿、滤波等环节的预处理。被测信号往往因为幅值较小，而且可能还含有多余的高频分量等原因，不能直接送给A/D转换器，需对其进行必要的处理，即信号调理。如对信号进行放大、衰减、滤波等。通常希望输入到A/D转换器的信号能接近A/D转换器的满量程以保证转换精度，因此在直流电流电源输出端与A/D转换器之间应接入放大器以满足要求。本题要求中的被测量为0～5V直流信号，由于输出电压比较大，满足A/D转换输入的要求，故可省去放大器，而将电源输出直接连接至A/D转换器输入端。多路数据采集输入通道的结构图1-4所示

6、。图1-4多路数据采集输入通道结构ADC0809是TI公司生产的8位逐次逼近式模数转换器，包括一个8位的逼近型的ADC部分，并提供一个8通道的模拟多路开关和联合寻址逻辑，为模拟通道的设计提供了很大的方便。用它可直接将8个单端模拟信号输入，分时进行A/D转换，在多点巡回监测、过程控制等领域中使用非常广泛,所以本设计中选用该芯片作为A/D转换电路的核心。1.2.1单片机系统分析1.复位电路单片机在开机时都需要复位，以便中央处理器CPU以及其他功能部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。51的RST引脚是复位信号的输入端。复位电平是高电平有效，

7、持续时间要有24个时钟周期以上。本系统中单片机时钟频率为6MHz则复位脉冲至少应为4us。在MCS-51单片机系列芯片中，用8051或8751芯片可以构成最小系统。因为8051和8751是片内有ROM/EPROM的单片机，用这种芯片构成的单片及最小系统简单、可靠。8051构成的最小系统特点：l受集成度所限，只能用于小型控制单元。l有可供用户使用的大量的I/O口线。l仅有芯片内部的存储器，故存储器的容量有限。l8051的应用软件要依靠半导体掩膜技术植入，适于在大批量生产的应用系统中使用。第二章硬件系统2.1信号调理电路信号调理的任务将被测对象的输出信号

8、变换成计算机要求的输入信号。图2-1信号调理过程对于多通道数据采集系统的输入通道，设置多路选择开关，可降低硬