多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

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1、..第一章設(shè)計目的、要求及意義數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于將模擬信號轉(zhuǎn)換為計算機可以識別的數(shù)字信號，該系統(tǒng)目的是便于對某些物理量進行監(jiān)視。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的好壞取決于他的精度和速度.設(shè)計時，應(yīng)在保證精度的情況下盡可能的提高速度以滿足實時采樣、實時處理、實時控制的要求。在科學研究中應(yīng)用該系統(tǒng)可以獲得大量動態(tài);是研究瞬間物理過程的重要手段;亦是獲取科學奧秘的重要手段之一。本文采用新穎的方法完成設(shè)計,用到的集成芯片主要有8051單片機、ADC0808等。ADC0808主要作用是對八路模擬信號進行選擇采集,并將其轉(zhuǎn)化為八位數(shù)字信號,再送至主控制器(8051單片

2、機)，采集完畢后,再由主控制器將信號傳輸?shù)綌?shù)碼管顯示出來。本系統(tǒng)以單片機為核心，設(shè)計一個3路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采用3路模擬量輸入設(shè)計，工作范圍是0-5V。要求對輸入的3個通道的模擬量進行巡回采樣，并將采集的信號數(shù)據(jù)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后以10進制數(shù)在LED顯示器上顯示，并能通過按鍵切換所選通道的采樣數(shù)據(jù)。經(jīng)過這次課程設(shè)計進一步的去培養(yǎng)學生的工程設(shè)計能力和工程設(shè)計思想，同樣把書本的知識應(yīng)用到實際當中去，考察了學生的實際操作能力和理論知識與實際應(yīng)用相結(jié)合的能力。為將來進入工廠中進行生產(chǎn)奠定好一個良好的基礎(chǔ)。....第二章系統(tǒng)總體方案選擇與說明為了充分利

3、用學校的有效資源，我們僅僅對本課題做一個簡單的設(shè)計，并且在網(wǎng)上下載Protues軟件，運行后進行初步的仿真實驗。三路模擬信號數(shù)值測量顯示電路由A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理及顯示控制等組成。A/D轉(zhuǎn)換由集成電路0808完成，0808具有8路模擬輸入端口，地址線（23-25腳）可決定對哪一路模擬輸入作A/D轉(zhuǎn)換，22腳為地址鎖存控制，當輸入為高電平時，對地址信號進行鎖存。6腳為測試控制，當輸入一個2μS寬高電平脈沖時，就開始A/D轉(zhuǎn)換。7腳為A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束標志，當A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，7腳輸出高電平。9腳為A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出允許控制，當OE腳為高電平時

4、，A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)從端口輸出。單片機的P0、P2端口作四位LED數(shù)碼管顯示控制，P1端口作A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)讀入用，P3端口用作ADC0808的A/D轉(zhuǎn)換控制。數(shù)據(jù)處理則只由AT89C51來完成，從P2，P3端口讀入數(shù)據(jù)，通過P0及P2端口將數(shù)據(jù)傳給LED顯示。當然，還有很多的電阻器等等一些防止電路出現(xiàn)故障的外圍設(shè)備這里不做詳細的解說。該方案簡單具有低價格，程序少的，運算得快的優(yōu)點。....第三章系統(tǒng)方框圖與工作原理3.1系統(tǒng)框圖選用ADC0808的0,1,2通道，分別輸入0V～5V直流電壓，來模擬要采集的信號，將各路模擬信號分別轉(zhuǎn)換成8位二

5、進制數(shù)字信號傳送給AT89C51的P1口，然后通過AT89C51芯片進過數(shù)據(jù)處理和分析通過P0和P2口送給數(shù)碼管顯示。同時AT89C51芯片控制著ADC0808的通道地址。系統(tǒng)框圖如圖3.1。圖3.1系統(tǒng)框圖3.2系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)通過檢測P2.4-P2.6的高低電平，通過AT89C51改變ADC0808通道地址，實現(xiàn)能在任意時間切換不同通道的要求。ADC0808轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)后，立即送給單片機，然后單片通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理和分析，通過P0口把處理后的結(jié)果輸送給LED數(shù)碼管顯示ADC0808裝換后的結(jié)果，同時在LED數(shù)碼管上顯示當前的工作通

6、道編號。....第四章各單元硬件設(shè)計說明4.1A/D轉(zhuǎn)換單元多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過多路模擬開關(guān)控制多路之間的切換，實現(xiàn)單片A／D芯片對多路數(shù)據(jù)信號的逐個采集。模數(shù)轉(zhuǎn)換的核心是模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，即A／D芯片。它將輸入的模擬信號進行量化，即把連續(xù)的模擬信號轉(zhuǎn)換為計算機能處理的離散數(shù)字信號。因此，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能在很大程度上取決于A／D芯片的性能。A／D芯片的主要參考指標是：量化誤差、零位偏置誤差、增益誤差和非線性誤差等。其設(shè)計如圖4.1。圖4.1A/D轉(zhuǎn)換單元設(shè)計圖....4.2數(shù)據(jù)處理單元數(shù)據(jù)處理單元是以芯片AT89C51為核心。A

7、T89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器的低電壓、高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。故只用片內(nèi)存儲器就足夠裝下我們所編的程序，故無需擴展外部ROM。改芯片有4個端口P0﹑P1﹑P2﹑P3。P0口單片機內(nèi)部無上拉電阻，但其是雙向I/O口。其它三個端口內(nèi)部有上拉電阻，故其驅(qū)動功率大，但它們是準雙向I/O口，只有當端口為高電平時，才能輸入。因為本系統(tǒng)使用的是內(nèi)部程序存儲器，所以EA端必須接高電平。單片機使用內(nèi)部時鐘電路，晶振使用12MHZ，機器周期為1μS。其具體設(shè)計如圖4.2所示。+圖4.2數(shù)據(jù)處理單元電路圖....4.3ADC0

8、808說明ADC0808由一個8路模擬開關(guān)、一個地址鎖存與譯碼器、一個A/D轉(zhuǎn)換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存