8通道数据采集器(课程设计)

课程设计8通道模拟数据采集器1摘要：本次课程设计采用的是单片机AT89C51和模数转换芯片ADC0808的温度采集系统。用电位器模拟输入电压，经过AT89C51控制ADC0808将输入模拟电压转换成数字信号，再按给定的公式将电压值转换成温度值，并通过显示模块4位显示数码管显示出来。本论文主要描述了硬件设计部分和软件设计部分，硬件部分更是详细分析了本模拟采集器的各个部分的电路原理，以及各个模块之间的线路连接。并列出了所有的元器件，以及实现数据采集功能的相应程序。该设计出了一个简单实用的数据采集器，具有成本低，可靠性高，扩展功能强等优点。关键词：AT89C51ADC0808数据采集目录一.概述............................................................................................................................................11.设计数据采集器的意义..........................................................................................................12.数据采集器的主要功能..........................................................................................................1二.硬件电路设计及描述................................................................................................................11.方案选择及设计思想..............................................................................................................22.设计方案的框图......................................................................................................................33.工作原理..................................................................................................................................34.电路中主要芯片的引脚对应的功能......................................................................................34.1主控芯片AT89C51..........................................................................................................35.原理图及连接关系..................................................................................................................35.1数据输入模块...................................................................................................................35.2模数转换模块...................................................................................................................45.3主控电路...........................................................................................................................45.4显示模块...........................................................................................................................66.元件清单..................................................................................................................................7三.软件设计流程............................................................................................................................71.系统模块层次图......................................................................................................................72.程序流程图..............................................................................................................................73.程序源代码..............................................................................................................................8四.测试............................................................................................................................................11五.总结............................................................................................................................................11六.参考文献....................................................................................................................................11课程设计8通道模拟数据采集器2一.概述1.设计数据采集器的意义数据采集器是一种具有现场实时数据采集、处理功能的自动化设备。具备实时采集、自动存储、实时显示、即时反馈、自动处理、自动传输功能。为现场数据的真实性、有效性、实时性、可用性提供了保证。数据采集器在各个领域中都有广泛的运用，以后有可能接触到这些设备，有必要深入地分析其工作原理、电路原理，同时设计一个简单、实用的数据采集器。完成这个课程设计也是让我们在学习了模拟电路、数字电路、微机原理、单片机等相关课程理论知识有一个融会贯通的过程。加深对理论知识的理解，以及学会理论知识实际应用的处理方法。为设计一个电子系统吸取经验，为今后的自动化（电气工程）综合设计和毕业设计打下坚固的基础。同时也是为了培养我们的动手能力，我们在即将毕业的前期积累宝贵的实践经验。为以后工作培养良好的工作态度。以分组的形式，更是让的我们深入理解了团队合作的重要性。3．数据采集器的主要功能我们的数据采集器采用的主要元件是AT89C51和ADC0808模数转换芯片。其主要功能是模拟采集信号，并对信号进行处理，最终显示出来采集结果。本次设计的要求是采集温度的信号。通过对电压信号的采集，按公式计算出对应的温度。首先我们的模拟信号采用电位器产生，供给ADC0808，ADC0808有8路数据输入，也就是8路模拟电压信号。在AT89C51的控制下，实现按键转换要求通道的电压值。温度值T(˚C)与电压U(V)对应关系：T=15.4V。通过AT89C51的计算输出结果，显示在4位共阳极数码管上。二.硬件电路设计及描述1.方案选择及设计思想在查阅资料的时候，我们重点查阅了两个方案的资料。方案一：在AT89C51的控制下，指定某通道将电压信号发生器产生的输入电压信号输入ADC0808转换器，转换成数值信号输入到AT89C51进行数据处理，然后输出并行信号，通过MAX232将并行信号转换成串行信号，再经过串口RS232输入到上位计算机。通过计算机显示出采集模拟稳定信号的数值。方案二：在AT89C51的控制下，指定某通道将电位器产生的输入电压信号输入ADC0808转换器，转换成数值信号后输入AT89C51进行数据处理，然后输出并行信号。使用四位数码显示管来做独立的显示设备将输出信号显示出来。两套方案的比较，在模拟信号部分，两套方案均产生0-5V的可调电压，方案一采用的是电压信号发生器，方案采用电位器产生可变电压（0-5v），我个人认为和小组成员都觉得用电位器较电压信号更加简单，具有很强的可操作性，可在后期工作中将电位器集成在电路板上，使模拟信号有良好的可移动性。在控制器和模数转换芯片上，两套方案均采用相同的设计思想。两套方案最大的区别在于显示电路上，方案一采用计算机作为上位机，将单片机输出的并行好通过通信芯片MAX232转换成串行信号后，显示在计算机上。方案二则采用独立的显示设备四位数码显示管。可以采用并行动态扫描的方式接入单片机直接读取并行信号。方案一中的需要设计单独的通信模块，使得电路较方案二更加复杂，而且需要在计算机上编写相应的程序，工作量之大。不符合我们简单实用的设计思想。综上所述，我们选择了方案二。在本次课程设计中，根据设计要求，我们组的出发点是设计简单实用的数据采集器，将各个部分模块化，以此为设计思想，尽可能的简化电路设计，使其具有很强的可操作性和可移动性。方案二电路简单实用，成本低，完全符合我们的设计初衷。因此我们选择了方案二。课程设计8通道模拟数据采集器32.设计方案的框图3.工作原理模拟信号有电位器产生0-5V的可调电压。上电以后，AT89C51输出启动信号给ADC0808，ADC0808开始转换第一通道的模拟信号。转换完成以后发出完成信号给AT89C51，转换后的并行数据由P1口输入单片机，单片机接收数据后由程序按温度值T(˚C)与电压U(V)对应关系：T=15.4V完成换算，最后由P0口输出显示数据，由四位数码显示管显示。ADC0808内部自带8路数据选择器，由单片机控制片选信号，完成按键选择信号的功能。4.电路中主要芯片的引脚对应的功能4.1主控芯片AT89C51AT89C51与AT89S52相仿，具有如下特点：40个引脚，8kBytesFlash片内程序存储器，256bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串