-基于单片机数据采集系统设计

成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）（基于单片机数据采集系统设计）成都电子机械高等专科学校成教院毕业设计（论文）论文题目：基于单片机数据采集系统设计教学点：重庆科创职业学院指导老师：梁雪峰职称：讲师学生姓名：曾川学号:09124412003专业：机电一体化成都电子机械高等专科学校成教院制年月日成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）（基于单片机数据采集系统设计）成都电子机械高等专科学校成教院毕业设计（论文）任务书题目：基于单片机数据采集系统设计任务与要求：学习单片机的原理与接口技术；以单片机为主控器，选择ADC0809模数转换芯片扩展A/D、D/A接口，构成一个多路模拟量的数据采集系统；设计制作硬件电路、编制程序图并调试出程序、仿真脱机运行；显示数据。时间：年月日至年月日共周教学点：重庆科创职业学院学生姓名：曾川学号：09124412003专业：机电一体化指导单位或教研室：指导教师：梁雪峰职称：讲师成都电子机械高等专科学校成教院制成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）（基于单片机数据采集系统设计）毕业设计(论文)进度计划表日期工作内容执行情况指导教师签字教师对进度计划实施情况总评签名年月日本表作评定学生平时成绩的依据之一。成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）（基于单片机数据采集系统设计）摘要在计算机广泛应用的今天，数据采集的重要性是十分显著的。它是计算机与外部物理世界连接的桥梁。它在现代信息领域发挥着重要作用，是信息产品不可或缺的重要组成部分。因此选择基于单片机数据采集系统设计是很有意义也是很有必要的。随着计算机技术的飞速发展和普及，数据采集系统也迅速地得到应用。在生产过程中，应用这一系统可对生产现场的工艺参数进行采集，监视和记录，为提高产品质量，降低成本提供信息和手段。在科技研究中，应用数据采集系统可获得大量的动态信息，是研究瞬间物理过程的有力工具，也是获取科学奥秘的重要手段之一。总之，不论在哪个应用领域中，数据采集与处理越及时，工作效率就越高，取得的经济效益也越高。本设计采用单片机作为数据采集系统的控制核心，系统分为信号调理电路，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。通过硬件和软件实现了各个功能。经实验证明，这套系统硬件设计合理，各项性能良好，经过系统扩展与升级，可以有效的满足各种数据采集的需要。关键词：ADC0809；MCS-51单片机；数据采集成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）（基于单片机数据采集系统设计）AbstractWiththewideruseofcomputertoday,theimportanceofdataacquisitionisverysignificant.Itiscomputerandexternalphysicalworldprovidesthebridge.Itisinthemoderninformationfieldplayanimportantrole,istheinformationproductsindispensableimportantcomponent.Sochoosebasedonsingle-chipmicrocomputerdataacquisitionsystemdesignisverymeaningfulalsoisverybenecessary.Alongwiththerapiddevelopmentofcomputertechnologyandpopularization,thedataacquisitionsystemalsoquicklytotheapplication.Intheprocessofproduction,theapplicationofthissystemoftheproductionfieldparametersarecollected,monitorandrecord,inordertoimproveproductqualityandreducecosttoprovideinformationandmeans.Inscienceandtechnologyresearch,applicationdataacquisitionsystemcanobtainalotofdynamicinformation,researchisapowerfultoolforinstantaneousphysicalprocess,butalsogainscientificmysteryoneoftheimportantmethods.Anyhow,nomatterinwhichapplicationfields,dataacquisitionandprocessingthetimely,theworkingefficiencyishigher,obtaintheeconomicbenefitishigher.ThedesignUSESsinglechipascontrolcoreofdataacquisitionsystem,systemisdividedintosignalregulatecircuit,multi-channelswitch,samplingcircuitisheld,A/D,microcontroller,multilevelconversioninterface,thereceiver(SCMandPCorotherequipment)composition.Throughthehardwareandsoftwarerealizationofeachfunction.Aftertheexperimentprovedthatthissystemhardwaredesignisreasonable,theperformancegood,aftersystemextensionandupgrading,caneffectivelymeetvariousdataacquisitionneeds.Keywords:ADC0809;MCS-51SCM;Dataacquisition成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）（基于单片机数据采集系统设计）目录第一章系统设计要求和解决方案.......................................1第一节信号采集分析.............................................1第二节单片机系统分析...........................................3第二章硬件系统.....................................................4第一节信号调理电路.............................................4第二节数据采集电路.............................................4第三章软件系统.....................................................9第一节软件程序.................................................9第二节模数转换................................................12第三节8路数据采集程序.........................................13第四章实现的功能..................................................14第五章缺点及可能的解决方法........................................15结束语.............................................................16谢辞.............................................................17参考文献...........................................................18成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）（基于单片机数据采集系统设计）1第一章系统设计要求和解决方案根据系统基本要求，将本系统划分为如下几个部分：1.信号调理电路2.8路模拟信号的产生与A/D转换器3.发送端的数据采集与传输控制器4.人机通道的接口电路5.数据传输接口电路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。系统框图如图1-1所示第一节信号采集分析被测电压为0～5V直流电压，可通过电位器调节产生。多路数据采集系统多采用共享数据采集通道的结构形式。数据采集方式选择程序控制数据采集。程序控制数据采集，由硬件和软件两部分组成。，据不同的采集需要，在程序存储器中，存放若干种信号采集程序，选择相应的采集程序进行采集工作，还可通过编新的程序，以满足不同采样任务的要求。如图1-3所示。图1-1一般系统框图成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）（基于单片机数据采集系统设计）2程序控制数据采集的采样通道地址可随意选择，控制多路传输门开启的通道地址码由存储器中读出的指令确定。即改变存储器中的指令内容便可改变通道地址。由于顺序控制数据采集方式缺乏通用性和灵活性，所以本设计中选用程序控制数据采集方式。采集多路模拟信号时，一般用多路模拟开关巡回检测的方式，即一种数据采集的方式。利用多路开关（MUX）让多个被测对象共用同一个采集通道，这就是多通道数据采集系统的实质。当采集高速信号时，A/D转换器前端还需加采样/保持(S/H)电路。待测量一般不能直接被转换成数字量，通常要进行放大、特性补偿、滤波等环节的预处理。被测信号往往因为幅值较小，而且可能还含有多余的高频分量等原因，不能直接送给A/D转换器，需对其进行必要的处理，即信号调理。如对信号进行放大、衰减、滤波等。通常希望输入到A/D转换器的信号能接近A/D转换器的满量程以保证转换精度，因此在直流电流电源输出端与A/D转换器之间应接入放大器以满足要求。本题要求中的被测量为0～5V直流信号，由于输出电压比较大，满足A/D转换输入的要求，故可省去放大器，而将电源输出直接连接至A/D转换器输入端。多路数据采集输入通道的结构图1-4所示。图1-4多路数据采集输入通道结构图1-3程序控制数据采集原理成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）（基于单片机数据采集系统设计）3ADC0809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。第二节单片机系统分析单片机在开机时都需要复位，以便中央处理器CPU以及其他功能部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。51的RST引脚是复位信号的输入端。复位电平是高电平有效，持续时间要有24个时钟周期以上。本系统中单片机时钟频率为6MHz则复位脉冲至少应为4us。在MCS-51单片机系列芯片中，用8051或8751芯片可以构成最小系统。因为8051和8751是片内有ROM/EPROM的单片机，用这种芯片构成的单片及最小系统简单、可靠。8051构成的最小系统特点：受集成度所限，只能用于小型控制单元。有可供用户使用的大量的I/O口线。仅有芯片内部的存储器，故存储器的容量有限。8051的应用软件要依靠半导体掩膜技术植入，适于在大批量生产的应用系统中使用。成都电子机械