多路模拟电压采集.doc

摘 要 本次设计是建立一个多路模拟信号采集系统，能处理模拟信号，同时对信号进行循环采样并通过键盘控制输出。它主要由A/D转换模块、单片机、显示模块、键盘控制器模块组成。其中最主要的部分是单片机和A/D转换器，首先被测模拟信号通过A/D转换器转换成数字信号，然后通过单片机的处理，在显示器上不停的显示所采样的数据，通过键盘给一个控制信号，可以选择的任意一路信号在1602上面输出显示。 本设计将介绍一种以单片机为核心的数据采集系统，它能测量直流电压及光敏阻值，并且测量结果能通过1602显示器显示出来，从而具有一定的智能性。本设计将对硬件电路部分和软件程序部分分别作介绍。在硬件部分，本文就系统的各个组成模块的原理做了详细的介绍。在软件部分，详细阐述了各个模块电路的软件设计方法和设计中的细节。随着计算机技术的飞速发展和普及，数据采集系统在多个领域有着广泛的应用。本次的课程设计研究对以后生活及工业应用将会有主要的意义。 关键词： 1 1.1设计内容 1 1.2设计要求 1 二、系统总体设计方案 1 2.1主控芯片设计 1 2.2显示方案设计 2 三、系统硬件设计 2 3.1单片机控制模块设计 3 3.1.1主要性能参数 3 3.1.2功能特性 4 3.1.3引脚功能说明 4 3.1.4 AT89S51复位模式 6 3.2电源设计 7 3.3模拟与数字信号采集模块设计 7 3.4键盘输入模块的设计 9 3.4.1矩阵键盘工作原理 9 3.4.2单片机键盘扫描法 9 3.5 LCD显示模块的设计 10 四、系统软件设计 11 4.1系统工作流程 11 4.2编程软件（KEIL） 11 4.3 A/D转换程序流程图 12 五、焊接与调试 13 5.1调试方案 13 5.2调试条件与仪器 13 六、总结 14 七、参考文献 15 附录1 16 附录2 17 模拟信号采集器设计 一、设计内容及要求 1.1设计内容 本课题要求以单片机为控制器，对多通道模拟信号作数据采集并进行8位转换，采集到的数据以中断方式接入内存加以显示，并送到显示模块进行处理。由于信号比较多，单片机不可能把这些信号同时接收，因此需要由多路开关进行通道转换，分时地把信号送到采样/保持器（S/H）、A/D转换器，把模拟量转换成数字量，然后通过显示器显示所选择的通道以及所采集的数据。 1.2设计要求 1）采集至少两路模拟信号，用数码管显示出来。 2）用键盘选择多路模拟信号的任意一路来进行数据的采集、显示与切换。 3）使用PROTUES仿真软件，完成上述题目要求。 二、系统总体设计方案 2.1主控芯片设计 方案一：选用专用电压转换芯片INC7107实现电压的测量和现实。缺点是精度比较低，且内部电压转换和控制部分不可控制，优点是价格低廉。 方案二：选用单片机AT89S52和A/D转换芯片PCF5891实现电压的转换和控制，用四位数码管显示出最后的转换电压结果。缺点是价格稍贵，优点是转换精度高，且转换的过程和控制、显示部分可以控制。 终上所述：方案二所需元件少、成本低且易于实现，可选此方案。系统方案图如下： 图2.1系统方案图 2.2显示方案设计 方案一：选用4个单体的共阴数码管，将a—h全部连接起来，然后接到单片机口的I/O上进行控制。缺点是焊接时比较麻烦，容易出错，优点是价格比较便宜。 方案二：选用一个1602液晶显示器。LCD1602液晶显示容量:16×2个字符，芯片工作电压:4.5—5.5V，工作电流:2.0mA(5.0V)，模块最佳工作电压:5.0V，字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm。1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。这个电路几乎没有缺点，优点是便于控制，且价格低廉，焊接简单。 终上所述：由于两个方案都可以实现同样的功能，但方案二设计简单、系统开销小、反应速度较快，因此选择此方案。 三、系统硬件设计 这个设计的核心我们采用的是STC89C52芯片，P0口作为数据总线和地址总线，首先，当模拟信号输入时，P0口作为数据总线对数据进行输入，其后在把数据传给8255时此时P0口作为一个地址总线。P2作为ADC0809的控制端口。P1作为流水灯控制口。如图3.1 所示： 图3.1单片机引脚图 3.1单片机控制模块设计 对于整个数据采集系统而言，起到控制和枢纽作用的单片机模块无疑是其中最为重要的部分。AT89S52是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密