51单片机数据采集系统.doc

课程设计报告书 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：100 SPS。 ??5．在面包板上完成电路，将采样数据送入单片机20h～27h存储单元。 ?? 6．编写相应的单片机采集程序，到达规定的性能。 ?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 系统设计要求和解决方案 硬件系统 软件系统 实现的功能 缺点及可能的解决方法 心得体会 附录一　参考文献 附录二　硬件原理图 附录三　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： 信号调理电路 8路模拟信号的产生与A/D转换器 发送端的数据采集与传输控制器 人机通道的接口电路 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 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。 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。 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。 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，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： 受集成度所限，只能用于小型控制单元。 有可供用户使用的大量的I/O口线。 仅有芯片内部的存储器，故存储器的容量有限。 8051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。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变换成计算机要求的输入信号。 对于多通道数据采集系统的输入通道，设置多路选择开关，可降低硬件开销。如图2-1所示。为避免小信号通过模拟开关造成较大的附加误差，在传感器输出信号过小时，每