多路数据采集系统设计报告.doc

单片机原理课程设计报告 8通道精密模拟量数据采集器 指导老师 专 业 班 级 姓 名 同组人 同组人 座 号 学号 一、8通道精密模拟量数据采集器简介 8通道精密模拟量数据采集器采集8路模拟量输入信号。任一时刻，多路模拟开关选择其中一路输入信号，该信号通过信号调理电路调理后，送入AD转换器转换成数字量，该数字量由MCU发送到人机接口模块后再打包传送到上位计算机中显示。 二、设计要求 要求：设计一能采集8个通道的模拟量的精密数据采集系统。 主要技术指标： （1）模拟量通道数：8； （2）AD转换分辨率：1位； （3）模拟量输入范围：0-4.8V； 图1 设计方案 系统允许有8路模拟信号输入。在单片机的控制下，任意一时刻，多路模拟开关选通其中一路模拟信号送入双积分AD转换器ICL7109。ICL7109将模拟量转换成数字量，单片机读取数字量。通过控制模拟开关，8路模拟信号依次接入AD转换器转换成数字量。当8路模拟信号全部转换完毕，数据存放在单片机的RAM中，单片机将转换的数字量通过串口发送到计算中。 四、电路原理 4.1、AT89S52单片机电路 功能特性描述AT89S52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有8K 在系统可编程 Flash 存储器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash，使得 AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52 具有以下标准功能： 8k 字节 Flash，256 字节RAM，32 位 I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个 16 位定时器/计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许 RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。 由传感器传来的微弱信号经放大器放大后为0～5V，这时噪声的影响不是主要的，可把积分电容CINT选大一些，使CINT=2CAZ，选CINT= 0.33μF，CAZ=0.15μF，通常CINT和CAZ可在0.1μF至1μF间选择。积分电阻RINT等于满度电压时对应 的电阻值(当电流为20μA、输入电压=4.096V时，RINT=200kΩ)，此时基准电压V+RI和V-RI之间为2V，由电阻 R1、R3和电位器R2分压取得。　　本电路中，CE/LOAD引脚接地，使芯片一直处于有效状态。RUN/HOLD(运行/保持)引脚接+5V，使A/D转换连续进行。　　A/D转换正在进行时，STATUS引脚输出高电平，STATUS引脚降为低电平时，由P2.6输出低电平信号到ICL7109的HBEN，读高4位数 据、极性和溢出位；由P2.7输出低电平信号到LBEN，读低8位数据。本系统中尽管CE/LOAD接地，RUN/HOLD接+5V，A/D转换连续进 行，然而如果89C51不查询P1.0引脚，那么就不会给出HBEN、LBEN信号，A/D转换的结果不会出现在数据总线D0～D7上。不需要采集数据 时，不会影响89C51的工作，因此这种方法可简化设计，节省硬件和软件。 A﹒积分电阻RINT的选择 缓冲放大器和积分器能够提供20UA的推动电流，积分电阻要选得足够大，以保证在输入电压范围的线性。 积分电阻RINT=满度电压/20UA 当输入满度电压=4﹒096V时，RINT=200KΩ，此时基准电压REFIN-和REFIN+之间为+2V，由电阻R2和电位器R1分压取得。如满度电压为方便用户4﹒096MV，则RINT=20KΩ，基准电压=0.2V。RINT接入缓冲放大器输出端BUF（30脚）。 B．积分电容CINT的选择 积分电容根据积分器给出的最大输出摆幅电压选择。此电压应使 积分器不饱和（大约低于电源0.3V）。对ICL7109的±5V电源。模拟公共点接地，积分器输出摆幅一般为±3.5V至±4V。对不同的时钟频率，电容值也要改变，以保证积分器输出电压的摆幅。 CINT=2048*时钟周期*20UA/积分器输出摆幅 为了使积分器不饱和，积分器输出的摆幅最大为±4V，所以积分器的最小电容为1UF。积分器电容越大，积分器输出摆幅越小，所以，CINT也不应选的过大，如果电路设计时选用不同的时钟频率，则积分电容