多路数据采集系统设计报告.docx

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1、第1章绪论设计目的及规定错误!未定义书签。1.I绪论错误!未定义书签。1.2 设计目的错误!未定义书签。1.3 设计规定错误!未定义书签。第2章系统总体方案选择与说明错误!未定义书签。2.1硬件设计框图错误!未定义书签。2.2软件设计框图错误!未定义书签。第3章数据采集系统概述、工作原理及其说明错误!未定义书签。3.1数据采集系统概述错误!未定义书签。3.2工作原理及其说明错误!未定义书签。第4章各单元硬件设计及说明错误!未定义书签。4.1单片机的时钟源错误!未定义书签。4.2DC0809（模数转换芯片）错误!未定义书签。4.3程序存储器和数据存储器电路设计错误!未定义书签。第5章软件设计与说

2、明错误!未定义书签。5.1设计条件错误!未定义书签。5.3模块程序设计错误!未定义书签。第6章调试环节及使用说明错误!未定义书签。第7章设计总结错误!未定义书签。参文献错误!未定乂书签附录错误!未定义书签。A、系统电路原理图：错误!未定义书签。B、程序错误!未定义书签。电气信息学院课程设计评分表错误!未定义书签。第1章绪论设计目的及规定1.1 绪论随着计算机技术的飞速发展和普及，数据采集系统也迅速地得到应用。在生产过程中，应用这一系统可对生产现场的工艺参数进行采集，监视和记录，为提高产品质量，减少成本提供信息和手段。在科学研究中，应用数据采集系统可获得大量的动态信息，是研究瞬间物理过程的有力工

3、具，也是获取科学奥秘的重要手段之一。总之，不管在哪个应用领域中，数据采集与解决越及时，工作效率就越高，取得的经济效益也越高。本设计采用ATMEGA16单片机作为数据采集系统的控制核心,系统分为数据采集模块、A/D转换模块、系统控制模块、键盘模块、显示模块等几部分。1.2 设计目的运用单片机为核心设计一个多路数据采集系统，规定每个通道的信号经A/D转换后以10进制数在1.ED显示器上显示，并可以通过键盘操作切换显示不同通道的采样值。1.3 设计规定本课题规定运用单片机为核心设计一个八路数据采集系统，规定每个通道的信号经A/D转换后以10进制数在1.ED显示器上显示，并可以通过键盘操作切换显示不同

4、通道的采样值。本系统中涉及8路模拟量输入，范围0-5V。规定对8个通道的模拟量进行巡回采样，再将采集的数据进行工程量化转换后在1.ED显示器上显示，并能通过按键切换所选通道的采样数据。第2章系统总体方案选择与说明2.1 硬件设计框图典型数据采集系统配置如图2.1所示，有的已实现集成化，多个传感器的预解决电路输出接入多路模拟开关，然后通过取样/保持电路和A/D转换后进入CPU系统。生产工艺现场川自RQf预解决系统多路模拟开关A/D转换计算机或其他图2.2典型数据采集系统配置图（1）传感器是经典的运用各种原理将被测物理量转化为电信号。（2）预解决模块是将模拟信号进行调整、放大，在模拟电路方便实现的

5、基础上对信号进行自动补偿、自动校正，克制温漂的模块。（3）数据采集A/D模块将模拟信号进行采样、量化，转化为数字信号.（4）计算机也许为PC机、单片机或其他专用解决器，具有数据存储、记忆与信息解决功能，具有判断、决策解决功能。2.2 软件设计框图开始图2.2软件设计框图第3章数据采集系统概述、工作原理及其说明3.1 数据采集系统概述数据采集是信息科学的一个重要组词成部分，信息技术的核心是信息获取，通信和计算机技术，常被称为3C技术，其中信息获取是基础和前提。数据采集是获取信息的重要手段，它随着科学技术的进步而得到迅速发展。目前各种各样的数据采集系统已得到广泛应用，新型数据采集系统仍不断涌现。随

6、着科学技术的发展与普及，数字设备正越来越多地取代模拟设备，在生产过程控制和科学研究等广泛领域中，计算机控制技术正发挥着越来越重要的作用，然而外部世界的大部分信息是以连续变化的物理量形式出现的，例如温度、压力、位移、速度等。要将这些信息送入计算机进行解决，就必须先将这些连续的物理量离散化，并进行量化编码，从而变成数字量，这个过程就是数据采集。数据采集系统是计算机与外部世界联系的桥梁。数据采集技术是信息科学的重要组成部分，它是以传感器技术、信号检测与解决、电子学、计算机技术等方面技术为基础而形成的一个综合应用技术学科，已广泛应用于国民经济和国防建设的各个领域，并且随着科学技术的发展，特别是计算机技

7、术的发展与普及，数据采集技术有广阔的发展前景。3.2 工作原理及其说明1、采用80C52单片机和ADCO809构成一个八路数据采集系统。2、可以顺利采集各个通道的信号。3、采集信号的动态范围：05V。4、每个通道采样速率：100spso5、在面包板上完毕电路，将采集的数据送入单片机70H77H存储单兀。6、编写相应的单片机采集程序到达规定的性能：8路输入模拟信号数值显示电路由A/D转换、数据解决及显示控制等组成。A/D转换由集成电路0809完毕。0809具有8路模拟输入端口，地址线（23、25脚）可决定对哪一路模拟输入作A/D转换。第22脚为地址锁存控制，当输入为高电平时，对地址信号进行锁存；

8、6脚为测试控制，当输入一个2微秒宽脉冲时，就开始A/D转换；7脚为A/D转换结束标志，当A/D转换数据结束时，7脚输出高电平；9脚为A/D转换数据输出允许控制，当OE脚为高电平时，A/D转换数据从端口输出；10脚为0809的时钟输入端，运用单片机30脚的六分频晶振信号再通过74hcl93二分频得到。单片机的Pl、P3端口作4位1.ED数码管显示控制，PO端口作A/D转换数据读入用，P2端口用作A/D转换控制。第4章各单元硬件设计及说明4.1 单片机的时钟源4.1.1 单片机时钟源电容Cl、C2和晶振（6MHZ）组成8031的外部时钟源电路（如图4.1.1）,将Cl、C2和晶振组成的回路称为1.

9、C并联谐振回路，晶振起电感的作用，谐振频率由晶振的频率所决定，8031单片机的晶振可以选1.2MHZ12MHz.电容Cl、C2的取值一般在20Pf100pF之间（在60pF70pF时，频率比较稳定）。图4.1.1单片机时钟源采用80C52单片机作为数据解决及显示芯片，80C52的芯片管脚图如下：U1三三22S三三R03-v07N2.,2.33CQ722222POPO.Po.。熹肾2PZ.0/.1/.234.GQ7PpprppppPO.O/RXDP3.1/TXDP3.2/INTO：rj1pazraP3.gT1P3.O/WRPa7/RD图3.180C52单片机引脚图各管脚说明：VCC(40)：供电

10、电源GND(20):接地PO(3239)口：PO口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸取8TT1.门电流。当Pl口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。PO可以用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FlASH编程时，PO口作为原码输入口，当FlASH进行校验时，PO输出原码，此时PO外部必须被拉高。Pl(1-8)口：Pl口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，Pl口缓冲器能接受输出4TT1.门电流。Pl口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，Pl口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在F1.ASH编程和校验时，Pl口作为第八位地址接受。P

11、2（21-28）口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接受，输出4个TT1.门电流，当P2口被写力”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它运用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在F1.ASH编程和校验时接受高八位地址信号和控制信号。P3（10-17）：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接受输出4个TT1.门电流

12、。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（I1.1.）这是由于上拉的缘故。P3口作为AT89C51的一些特殊功能口，管脚备选功能表4.180C52单片机P3口引脚功能端口引脚第二功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2INTo(外部中断0)P3.3INTl(外部中断I)P3.4TO(定期器0)P3.5Tl(定期器1)P3.6WR(外部数据存储器写选通)P3.7RD(外部数据存储器都选通)RST(9)：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。PSEN(29)：外部程序存储

13、器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。EA/VPP(31)：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器(Ooooh-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。注意加密方式时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在F1.ASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。XTA1.l(18)：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTA1.2(19)：来自反向振荡器的输出。电容Cl、C2和晶振(6MHZ)组成8031的外部时钟源电路，将Cl、C2和

14、晶振组成的回路称为1.C并联谐振回路，晶振起电感的作用，谐振频率由晶振的频率所决定，8031单片机的晶振可以选1.2MHz12MHz0电容Cl、C2的取值一般在20P100pF之间(在60pF70pF时，频率比较稳定)。4. 2ADC0809(模数转换芯片)本系统采用ADCO809来转换模拟信号，其管脚图如下:ADC0908引脚功能说明:U1262728123456INOIN1IN2IN3IN4IN5IN6IN72-1MSB79JOTTSTARTEOCoutputenableclockvccADDAADDBADDCA1.E2-42-52-62-72-81.SBGND12VREF(+)VREF(

15、一)ADC0809图4.2ADC0809引脚图ADC0809引脚功能说明INoIN7(1-5,26-28)：8路模拟量输入端。2-1-2-8(8.14.15.17.18.19.20.21)：8位数字量输出端。ADDA、ADDBADDC(23-25)：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路A1.E(22)：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。START(6)：A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲(至少100nS宽)使其启动(脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换)。EOC(7)：A/D转换结束信号，输出，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平(转换期间一直为低电平)。OE(9)：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A/D转换结束时，此端输入一个