ADC0809_多路数据采集和控制系统设计说明.pdfVIP

1.设计目的

本设计包括确定控制任务、系统总体设计、硬件系统设计、软件程序的

设计等,使学生进一步学习理解计算机控制系统的构成原理、接口电路与应用

程序,巩固与综合专业基础知识和相关专业课程知识,提高学生运用理论知识解

决实际问题的实践技能。

2.设计内容

设计一由微机控制的A/D数据采集和控制系统,该卡具有对八个通道上

0-5V的模拟电压进行采集的能力,且可以用键盘选择装换通道,选择ADC0809

作为A/D转换芯片。并在显示器上动态显示采集的数据。

3.设计要求

1〔根据题目要求的指标,通过查阅有关资料,确定系统设计方案,并设计其硬

件电路图。

2〔画出电路原理图,分析主要模块的功能及他们之间的数据传输和控制关

系。

3〔用protel软件绘制电路原理图。

4〔软件设计,给出流程图及源代码并加注释。

4.系统总体设计步骤

第一步：信号调理电路

第二步：8路模拟信号的产生与A/D转换器

被测电压要求为0~5V的直流电压,可通过电位器调节产生。

考虑本设计的实际需要,我选择八位逐次比较式A/D转换器ADC0809〔。

第三步：发送端的数据采集与传输控制器

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第四步：人机通道的借口电路

第五步：数据传输借口电路

用单片机作为控制系统的核心,处理来之ADC0809的数据。经处理后通过

串口传送,由于系统功能简单,键盘仅由两个开关和一个外部中断组成,完成采样

通道的选择,单片机通过接口芯片与LED数码显示器相连,驱动显示器相应同采

集到的数据。

串行通信有同步和异步两种工作方式,同步方式传送速度快,但硬件复杂；

异步通信对硬件要求较低,实现起来比较简单灵活,适用于数据的随机发送和接

受。采用MAX485芯片的转换接口。

经过分析,本系统数据采集部分核心采用ADC0809,单片机系统采用8051

构成的最小系统,用LED动态显示采集到的数据,数据传送则选用RS-485标准,

实现单片机与PC机的通信。

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4-1所

示

图4-1总体设计的系统框图

5.硬件系统的设计

5.1信号调理

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。

多路数据采集输入通道的结构图如下图：

图5-1-1多路数据采集输入通道结构图

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注：缓慢变化的信号和直流信号,采样保持电路可以省略。

5.2A/D转换器的选取

转换速度是指完成一次A/D转换所需时间的倒数,是一个很重要的指标。

A/D转换器型号不同,转换速度差别很大。通常,8位逐次比较式ADC的转换时

间为100us左右。由于本系统的控制时间允许,可选8位逐次比较式A/D转换

器。

5.3A/D转换

对于该八路通道输入信号,八位A/D转换器,其精度为

输入为0~5V时,分辨率为

其中：v—A/D转换器的满量程值

Fs

N—ADC的二进制位数

量化误差为

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。

5.4芯片ADC0809的引脚功能和主要性能

ADC0809八位逐次逼近式A/D转换器是一种单片CMOS