基于单片机的多路数据采集系统的设计.pptVIP

基于单片机的多路数据采集系统的设计 数据采集系统的概念 将模拟信号转换为数字信号、并进行存储和计算机处理、显示的过程称为数据采集, 而相应的系统则为数据采集系统。 一、课题研究的主要内容 1．设计概要： 本设计实现的是4通道模拟信号采集与显示系统设计，能处理模拟信号（0~5V），同时具有对信号进行循环采集与指定某一通道采集的功能，通过LCD显示屏可以显示出通道与电压值。 2．设计要求： （1）用ADC0808作为信号检测，用AT89C51作为信号处理，用LCD1602液晶显示屏显示设计一个数字电压表。 （2）测量范围0～5V，分辨率0.02V。 二、系统总框图 PO P2 AT89C51 P1 复位电路 时钟电路 ADC808转换 LCD1602显示系统 测量电压 输入 三、硬件设计 输入 A/D转换 单片机控制 显示电压值 由1个滑动变阻器与电源组成信号产生部分，为ADC0808的模拟电压源，经AD转换后数据送入单片机。经过运算转换为数字信号后输出在LCD屏幕上。 3.1 单片机的选择 方案一：采用宏晶科技有限公司的STC12C5A60S2增强型51单片机作为主控芯片。此芯片内置ADC和SPI总线接口，且内部时钟不分频，可达到1MPS。而且价格适中。 方案二：采用TI公司生产的MSP430F149系列单片机作为主控芯片。此单片机是一款高性能的低功耗的16位单片机，具有非常强大的功能，且内置高速12位ADC。但其价格比较昂贵，而且是TPFQ贴片封装，不利于焊接，需要PCB制板，大大增加了成本和开发周期。 方案三：采用传统的AT89C51单片机作为主控芯片。此芯片价格便宜、操作简便，低功耗，比较经济实惠。 考虑到此系统需要不用到ADC，从性能和价格上综合考虑我们选择方案三，即用AT89C51作为本系统的主控芯片。 单片机控制模块 按键复位模块 时钟电路模块 3.2 A/D转换器的选择 方案一：采用串行数据采集芯片TL549进行数据采集，TLC549是TI公司生产的一种低价位、高性能的位A/D转换器，它以8位开关电容逐次逼近的方法实现A/D转换，其转换速度小于17us，最大转换速率为40000HZ，4MHZ典型内部系统时钟，电源为3V至6V。TL549只能采集一路数据，若需采集多路数据，则需要增加TL549芯片，因此成本会比较大。 方案二：采用ADC0808数据采集芯片进行数据采集。ADC0808是八通道的八位逐次逼近式A/D转换器。由单一的5V电源供电，片内带有锁存功能的8选1的模拟开关。由C、B、A的编码来决定所选的模拟通道。转换时间为100us。转换误差为1/2LSB。 本系统采用方案二ADC0808作为本系统的数据采集模块 ADC0808系统 如下图所示： 输出端级联8051 8路模拟通道的选通端与8051级联 IN0~IN3与输入端连接 3.3通信方式的选择 在通信领域内，有两种数据通信方式：并行通信和串行通信。 由于并行通信的前提是统一时序传播信号，用同一时序接收信号，而过分提高时钟频率将难以让数据传送的时序与时钟合拍，布线长度稍有差异，数据就会以与时钟不同的时序传送；另外提升时钟的频率还容易引起信号线间的干扰。因此，并行通信难以实现高速化。另外，增加位宽无疑会导致主板和扩充板上的布线数目增加，成本随之攀升。 在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。 因此,选用串行口 3.4 显示部分 方案一：采用LED7段数码显示管显示，其成本低，容易显示控制，但不能显示字符。 方案二：选择主控为ST7920的带字库的LCD12864来显示信息。12864是一款通用的液晶显示屏，能够显示多数常用的汉字及ASCII码，而且能够绘制图片，描点画线，设计成比较理想的结果。 方案三：采用字符液晶LCD1602显示信息，1602是一款比较通用的字符液晶模块，能显示字符和数字等信息，且价格便宜，容易控制。 综合以上方案，我们选择了经济实惠的字符液晶LCD1602来作为显示模块。 本设计的显示部分由液晶显示器LCD1602取代数码管来完成。开始时显示器将一直处于初始状态。 液晶电路图 系统主要的电路原理图 四、软件设计 本系统采用AD0808来采集多路模拟数据信息，并将这些信息转换成数字信号后送入单片机，经单片机最小系统处理后，将多路数据在显示器LCD1602显示，其中包括LCD1602和数据采集模块的初始化配置。。 系统主程序流程图如右图： 本系统仿真测试表明，系统性能良好，测量读数稳定易读、更新速度合理，直流电压测量范