4路模拟信号采集系统

单片机开发与设计工程师考试文档学校：湖南人文科技学院题目：4路模拟信号采集系统学生姓名:陈自斌易颂文起止日期:2010-6-15~2010-6-25摘要本次设计是建立一个四路模拟信号采集系统，能处理模拟信号（0~5V），同时对信号进行循环采样并通过键盘控制输出。它主要由A/D转换模块、单片机、显示模块、控制器模块组成。其中最主要的部分是单片机和A/D转换器，首先被测模拟信号通过A/D转换器转换成数字信号，然后通过单片机的处理，在数码管上不停的显示4路的采样数据，通过的给一个控制信号，可以选择的任意一路信号在数码管上面输出显示。关键词：A/D转换模块；单片机；控制模块目录设计要求...............................................................................................................................11、方案.................................................................................................................................12、单元电路设计.................................................................................................................22.1A/D转换模块............................................................................................................22.2单片机.........................................................................................................................32.3显示模块.....................................................................................................................32.4控制模块设计.............................................................................................................43、系统软件设计.................................................................................................................53.1系统工作流程.............................................................................................................54、总原理图.........................................................................................................................55、调试结果及分析.............................................................................................................67、详细仪器清单.................................................................................................................7参考文献...............................................................................................................................8附录.......................................................................................................................................914路模拟信号采集系统设计要求1.4路模拟量输入，范围0-5V；2.对4个通道的模拟量进行巡回采样，再将采集的数据进行工程量转换；3.能通过按键切换所选通道；4.数据在LED显示器上显示，并能够通过键盘操作切换显示不同通道的采样值。1、方案此方案以单片机STC89C52为核心，对四路模拟信号进行循环采样输出。首先，信号通过一个A/D转换模块把模拟信号转换成数据信号，在通过STC89C52和8255的控制，由按键控制选择一路信号在LED数码管上显示。4路模拟信号采集系统原理框图如图1所示：图1系统方框图模拟信号输入A/D转换模块控制器单片机显示模块22、单元电路设计2.1A/D转换模块A/D转换模块我们采用的ADC0809芯片，设有一路信号巧(0V~5V)从ADC0809的INo通道输入，地址输人端A、B、C均接地，这时1No的通道地址为OOH。0809是8位ADC，对0V~,5V的信号，其转换精度为20mV／级。P27和RW、RD共同组成ADC0809的口地址和启动转换控制信号。当P27=0时，指定ADC0809的口地址为0EFFFH；当STC89C52的RW来到时，0809的ALE在脉冲的上升沿锁存地址信号，START在脉冲的高电平启动A/D转换。在转换结束后EOC输出高电平，转换后的数字量锁存在0809内部的三态输出锁存器中。当输出允许信号OE为高电平时，转换结果经数据线D7`~D0输出[2]。如图2所示：图2A/D0809芯片32.2单片机这个设计的核心我们采用的是STC89C52芯片，P0口作为数据总线和地址总线，首先，当模拟信号输入时，P0口作为数据总线对数据进行输入，其后在把数据传给8255时此时P0口作为一个地址总线。P2作为ADC0809的控制端口。P1作为流水灯控制口[1]。如图3所示。图3主控芯片2.3显示模块它主要由8255和LED数码管组成，通过8255上的PA口和PB口控制数码管，数码管由8段组成，分别为A,B,C,D,E,F,G,H,PA口作为一个位选信号，而PB口作为一个段选信号。当PA口为低电平时就选择这一位。如图4所示：4图4LED数码管2.4控制模块设计利用STC89C52的外部中断0对信号进行切换，INTO为一个下降沿触发。每按一次键，就产生一次中断，因为此时P10,P11口连接ADC0809的A，B口，按键一次对P1口进行加1赋值，所以我们可以通过观测二极管的亮灭判断我们选择哪路信号。如图5所示：图5控制和复位53、系统软件设计3.1系统工作流程程序开始运行时，我们先将它进行初始化，当数据输入后对4个通道的模拟量进行巡回采样，再将采集的数据进行工程量转换，在数码管管上显示出来，通过外部的中断实现信号的切换。图6系统工作流程4、总原理图U1为单片机STC89C52，U2为芯片8255，复位按键与开始按键分别接到单片机的P3.2、P3.3脚，单片机的P0.0-P0.7脚接8255芯片D0-D7脚，8255的PA0-PA5分别接6个数码管的位选，PB0接数码管引脚11,PB1接数码管引脚10,PB2接数码管引脚7,PB3接数码管引脚1,PB4接数码管引脚2,PB5接数码管引脚3,PB6接数码管引脚4,PB7接数码管引脚5。P2.2与ADC0809的ALE连接，P2.3连接OE，P3.4连接EOC[3]。如图7所示：开始系统初始化LED数码管输出循环采样AD采样指定输出NYY6图7总原理图5、调试结果及分析本设计主要是在编写的程序编译通过后[4]，用下载软件将编写的程序下载到实验开发板上，验证结果是否满足设计要求。主要通过按键部分进行控制，通过数码管和LED灯部分进行观察。当把程序下载到开发板以后，接通电源，单片机开始工作，输入模拟信号，此时我们可以看到在数码管上数据进行循环采集，当我们按下外部中断0的时候停止对数据的采集，数码管显示当前的数据。再次按下后，则对第2路信号进行循环采集。依此可以对4路数据进行采集。77、详细仪器清单表1元器件及仪器设备明细表名称型号数量单片机STC89C521块扩展芯片82551块A/D转换芯片ADC08091块数码管LED数码管2个电阻1K若干三极管9015若干导线若干电池1.5V3个8参考文献[1]孙育才.新型AT89S52系列单片机及其应用.北京：清华大学出版社，2005[2]张鑫.单片机原理及应用.北京：电子工业出版社，2005[3]万福君潘松峰.单片微机原理系统设计与应用.合肥：中国科学技术大学出版社,2001[4]陈家骏郑滔程序设计教程北京：机械工业出版社，2004[5]余文俊.8051C语言实习北京：中国水利水电出版社，2002.9附录#includereg52.h#includeABSACC.H#definea8255_PAXBYTE[0xD9FF]/*PA口地址*/#definea8255_PBXBYTE[0xDAFF]/*PB口地址*/#definea8255_PCXBYTE[0xDDFF]/*PC口地址*/#definea8255_CONXBYTE[0xDFFF]/*控制字地址[5]*/#defineucharunsignedcharsbitST=P2^7;sbitEOC=P3^4;sbitOE=P2^3;sbitCLK=P2^0;voiddisplay(void);unsignedcharx0,x1,x2,x3;unsignedcharchoice=0x00;unsignedchardispdata[10]={0xA0,/*0*/0xBB,/*1*/0x62,/*2*/0x2A,/*3*/0x39,/*4*/0x2C,/*5*/0x24,/*6*/0xBA,/*7*/0x20,/*8*/0x28/*9*/};10unsignedcharconstdis_table[16]={0xA0,/*0*/0xBB,/*1*/0x62,/*2*/0x2A,/*3*/0x39,/*4*/0x2C,/*5*/0x24,/*6*/0xBA,/*7*/0x20,/*8*/0x28,/*9*/0x30,/*A*/0x25,/*B*/0xE4,/*C*/0x23,/*D*/0x64,/*E*/0x74,/*F*/};voiddelay(unsignedintnum){unsignedinti=0;for(i=0;inum;i++);}voiddisplay_F(unsignedcharplace,unsignedcharnum){unsignedchari=0,display_num=0;unsignedinttest=0;a8255_CON=0x89;a8255_PB=0xff;11a8255_PA=0xff;delay(100);test=~(0x01(place-1));a8255_PA=test;display_num=dis_table[num];a8255_PB=display_num;delay(100);}//0x28,0xeb,0x32,0xa2,0xe1,0xa4,0x24,0xea,0x20,0x