八路数据采集系统.doc

基于单片机的八路数据采集系统（二） 摘要：； 随着科学技术的进步，人们越来越多地用计算机来实现控制系统，因此，充分理解计算机控制系统是十分重要的。 计算机控制系统的工作原理可归纳为以下三个步骤： 1.实时数据采集：对来自测量变送装置已的被控量的瞬时值进行检测和输入。 2.实时控制决策：对采集到的被控量进行分析和处理，并按已定的控制规律，决定将要采取的控制行为。 3.实时控制输出：根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。 工业控制机包括硬件和软件两部分： 硬件包括主机板、内部总线和外部总线、人-机接口、系统支持板、磁盘系统、通信接口、输入输出通道。软件包括系统软件、支持软件和应用软件。 本系统设计一个单片机系统，负责数据的采集和显示，设计一个多路数据输入输出系统，实现8路输入和输出。采用89C51系列单片机、ADC0809、LCD1602等芯片实现硬件仿真，采用C语言编程。最后硬件电路在Proteaus下仿真实现。 1.方案设计 数据采集电路的原理框图1所示。 图1 电路的原理框图 2.1 MCS51单片机 MCS-51单片机的内部资源主要有并行I/O接口、定时器/计数器、串行接口以及中断系统。其外部引脚如图2所示。 图2 MCS-51单片机 2.1.1 I/O接口 51系列单片机有4个8位并行的I/O端口：P0、P1、P2、P3口。这4个口既可以并行输入或输出8位数据，又可以按位方式使用，即每一位均能独立作为输入或输出接口用。 2.1.2 定时器/计数器电路 1.MCS-51单片机有两个16位的可编程定时/计数器：定时/计数器T0和定时/计数器T1。 2.每个定时/计数器既可以对系统时钟计数实现定时，也可以对外部信号计数实现计数功能，这些功能都是通过编程设定来实现的。 3.每个定时/计数器有多种工作方式，其中T0有四种工作方式；T1有三种工作方式，T2有三种工作方式。通过编程可设定工作于某种方式。 4.每一个定时/计数器定时计数时间到时产生溢出，使相应的溢出位置位，溢出可通过查询或中断方式来处理。 2.1.3 串行接口 MCS-51单片机具有一个全双工的串行异步通信接口，可以同时发送、接收数据。发送、接收数据可通过查询或中断的方式来处理。它有四种工作方式： 0.方式0，称为同步移位寄存器方式，一般用于外接移位寄存器芯片扩展I/O接口。1.方式1，称为8位的异步通信方式，通常用于双机通信。 2.方式2和方式3，称为9位的异步通信方式，通常用于多机通信。 2.1.4 中断系统 MCS-51单片机提供5个（52子系列提供6个）硬件中断源：两个外部中断源INT0(P3.2)和INT1(P3.3),两个定时/计数器T0和T1的溢出中断TF0和TF1;1个串行口发送T1和接收R1中断。 以下为本系统用到的串口中断部分指令： EA：中断允许总控位。EA=0，屏蔽所有的中断请求；EA=1，开放中断。EA的作用是使中断允许形成两级控制。 ES：串行口中断允许位。ES=1允许串行口中断。 REN为允许接收控制位。REN=1，则允许接收。 TI位发送中断标志位。 RI为接收中断标志位。 2.2 数据采集、模数转换模块 这一模块主要有ADC0808转化器和电位器组成成。ADC0808是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器、逐次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。该部分构成如图3所示。 图3 模数转换模块 2.2.1 输入输出端　 1. IN0～IN7：8路模拟量输入端。 　　 2. OUT1～OUT8：8位数字量输出端。 　　 2.2.2 传输通道选择端 ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路。 　　 2.2.3 使能端 1.ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。 　　 2.START： 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）。 　　 3.EOC： 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）。 　　 4.OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。 　　 5.CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。 　　 6.REF（+）、REF（-）：基准电压。 　　　 2.3 显示模块 显示模块选用1602 型LCD显示模块。1602型LCD显示模块具有体积小，功耗低，显示