基于单片机的多路数据采集系统

基于单片机的多路数据采集系统目录目录....................................................................................................................1第一章设计要求及目的.....................................................................................2第二章系统总体方案选择与说明.....................................................................3第三章系统方框图与工作原理.........................................................................43.1主程序..................................................................................................43.2A/D转换子程序..................................................................................43.3中值滤波子程序..................................................................................53.4LED显示子程序..................................................................................5第四章器件说明...............................................................................................54.1A/D转换电路说明..............................................................................54.2单片机89C51说明.............................................................................54.3ADC0809说明....................................................................................74.4LED显示器.........................................................................................8第五章软件设计与说明...................................................................................85.1主程序的设计......................................................................................85.2键盘扫描子程序设计..........................................................................95.3A/D转换子程序设计........................................................................115.4中值滤波子程序的设计....................................................................125.5LED显示子程序设计.........................................................................12第六章调试步骤、结果、使用说明.............................................................146.1硬件调试说明：................................................................................146.2软件调试：........................................................................................156.3ADC0809应用说明.........................................................................15总结................................................................................................................16参考文献.............................................................................................................17第一章设计要求及目的数据采集系统用于将模拟信号转换为计算机可以识别的数字信号。该系统目的是便于对某些物理量进行监视。数据采集系统的好坏取决于他的精度和速度。设计时,应在保证精度的情况下尽可能的提高速度以满足实时采样、实时处理、实时控制的要求。在科学研究中应用该系统可以获得大量动态物理量，是研究瞬间物理过程的重要手段，亦是获取科学奥秘的重要手段之一。本文采用新颖的方法完成设计，用到的集成芯片主要有89C52单片机、ADC0809等。ADC0809主要作用是对八路模拟信号进行选择采集，并将其转化为八位数字信号,再送至主控制器(89C52单片机)输出显示。程序由汇编语言完成并在PROTEUCE开发软件中进行的调试与仿真。本系统利用单片机为核心，设计一个多路数据采集系统，采用2路模拟量输入设计，工作范围是0-5V。要求对输入的2个通道的模拟量进行巡回采样，并将采集的信号数据经A/D转换后以10进制数在LED显示器上显示，并能通过按键切换所选通道的采样数据。经过这次课程设计进一步的去培养学生的工程设计能力和工程设计思想，同样把书本的知识应用到实际当中去，考察了学生的实际操作能力和理论知识与实际应用相结合的能力。为将来进入工厂中进行生产奠定好一个良好的基础。第二章系统总体方案选择与说明为了充分利用学校的有效资源，我们仅仅对本课题做一个简单的设计，并且在网上下载PROTUEUCE软件，运行后进行初步的仿真实验。两路模拟信号数值测量显示电路由A/D转换、数据处理及显示控制等组成。并能通过按键切换所选通道的采样数据。A/D转换由集成电路0809完成，0809具有8路模拟输入端口，地址线（23-25脚）可决定对哪一路模拟输入作A/D转换，22脚为地址锁存控制，当输入为高电平时，对地址信号进行锁存。6脚为测试控制，当输入一个2μS宽高电平脉冲时，就开始A/D转换。7脚为A/D转换结束标志，当A/D转换结束时，7脚输出高电平。9脚为A/D转换数据输出允许控制，当OE脚为高电平时，A/D转换数据从端口输出。单片机的P0、P2端口作四位LED数码管显示控制，P1端口作A/D转换数据读入用，P3端口用作0809的A/D转换控制。数据处理则只由89C52来完成，从P1端口读入数据，通过P0口送入LED显示器显示。当然，还有很多的电阻器等等一些防止电路出现故障的外围设备这里不做详细的解说。该方案简单具有低价格，程序少的，运算得快的优点。第三章系统方框图与工作原理系统方框图硬件说明系统由单片机选择信号通道通过ADC0809的A，B，C口地址译码来选择模拟信号的输入通道，并转换信号输出给单片机系统，由单片机显示数据及其通道数。3.1主程序系统通电后，单片机开始根据程序进行初始化，扫描按键，通过键数选择A/D换通道，启动A/D转换程序，而后进行数字滤波处理，得到8位数据，送入单片机中，调用LED显示子程序，显示到LED显示器上，并不断循环。3.2键盘扫描子程序采用行扫描法。首先判别有无键按下，由单片机I/O口向建攀输出全扫描字，然后读入列线状态来判断。判断键盘中哪一个键被按下是通=通过将行线逐行置低电平后，检查列输入状态实现的。如果全为1，则所按下的键不在此行；如果不全为1，则所按下的键必在此行，而且是在与零电平列线相交的交点上的那个键。八路模拟量入AD转换ADC0809单片机系统选择信号通路LED显示器3.3A/D转换子程序先送通道号地址到ADDA、ADDB、ADDC，由ALE信号锁存通道号地址后，让START有效，并启动A/D转换。A/D转换完毕，EOC端发出一正脉冲，申请转换完毕，打开输出锁存器三态门，8位数据便读入到CPU中。3.4中值滤波子程序中值滤波是对某一参数连续采样N次，然后把N次采样值从小到大或从大到小排列，再取中间值作为本次采样值。3.5LED显示子程序采用动态扫描法来实现四位数码管的数值显示。测量所得的A/D转换数据放在内存单元中。其中LED第一位显示通道数，第二、三位显示电压值，第四位显示电压符号。第四章器件说明4.1A/D转换电路说明多路数据采集系统，通过多路模拟开关控制多路之间的切换，实现单片A／D芯片对多路数据信号的逐个采集。模数转换的核心是模数转换器(ADC)，即A／D芯片。它将输入的模拟信号进行量化，即把连续的模拟信号转换为计算机能处理的离散数字信号。因此，数据采集系统的性能在很大程度上取决于A／D芯片的性能。A／D芯片的主要参考指标是：量化误差、零位偏置误差、增益误差和非线性误差等。4.2单片机89C52说明89C52是INTEL公司MCS-51系列单片机中最基本的产品，它采用INTEL公司可靠的CHMOS工艺技术制造的高性能8位单片机，属于标准的MCS-51的HCMOS产品。它结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征，它继承和扩展了MCS-48单片机的体系结构和指令系统。89C52内置中央处理单元、128字节内部数据存储器RAM、32个双向输入/输出(I/O)口、2个16位定时/计数器和5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。此外，89C52还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。在空闲模式下冻结CPU而RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能。掉电模式下，保存RAM数据，时钟振荡停止，同时停止芯片内其它功能。89C52是典型的单片机，由CPU系统，外围功能单元和一体化的I/O端口3部分组成。CPU系统：包括CPU，时钟系统和总线控制逻辑3部分。CPU包含运算器和控制器，专门为面向控制对象，嵌入式特点而设计，有突出控制功能的指令系统。时钟系统：包含振荡器，外接谐振元件，可关闭振荡器或CPU时钟。总线控制逻辑：主要用于管理外部并行总线时序及系统的复位控制,外部引脚有RET、ALE、EA和PSEN。外围功能单元包括ROM程序存储器,RAM数据存储器,I/O端口和SFR特殊功能寄存器4部分。89C52基本功能单元包括定时/计数器、中断系统和串行接口3个基本功能单元。AT89C52引脚图4.3ADC0809说明ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转