基于单片机实现的数据采集系统.docx

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基于单片机实现的数据采集系统

单片机课程设计报告

题目：

数据采集系统

（一）设计任务

1.采用8051和ADC0809构成一个8通道数据采集系统。

能够顺序采集各个通道的信号。

2.先利用A/D转化器对各路电压进行采样，得到相应数字量，再按数字量与模拟量成正比关系运算得到相应的模拟电压值，然后将模拟量通过显示器显示出来。

3.采集信号的动态范围：

0～5V。

每个通道的采样速率：

100SPS。

4.要求四位LED数码管上轮流显示或单路选择显示，测试最小分辨率为0.019V,测量误差为±0.02V。

5.利用单片机仿真器，将采样数据送入单片机70H~77H存储单元。

6．编写相应的单片机采集程序，到达规定的性能。

（二）设计方案

硬件选择：

89C51,ADC0809，电源，单片机仿真器，LED，电位器，RAM,74LS02,开关K1K2。

接口芯片：

74LS244驱动及四个共阳极的LED数码管

软件部分：

1测量电压值最大是5V,显示最大值为5V。

2使用89C51单片机，6MH晶振，P0口读入A/D值，P2口为A/D转换控制口。

3采用T0定时100uS来产生5分钟来进行数据采集，

以下为主要芯片的简要介绍：

AD0809引脚图

1、AD0809的逻辑结构　　

ADC0809是8位逐次逼近型A/D转换器。

它由一个8路模拟开关、一个地址锁存译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成（见图1）。

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转换器进行转换。

三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。

2、AD0809的工作原理　　

IN0－IN7：

8条模拟量输入通道　　

ADC0809对输入模拟量要求：

信号单极性，电压范围是0－5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。

地址输入和控制线：

4条　　

ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。

当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将A，B，C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的　　通道的模拟量进转换器进行转换。

A，B和C为地址输入线，用于选通IN0－IN7上的一路模拟量输入。

通道选择表如下表所示。

CBA选择的通道000IN0　　001IN1010IN2011IN3100IN4　101IN5　110IN6　111IN7　　数字量输出及控制线：

11条　　

ST为转换启动信号。

当ST上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平。

EOC为转换结束信号。

当EOC为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D转换。

OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。

OE＝1，输出转换得到的数据；OE＝0，输出数据线呈高阻状态。

D7－D0为数字量输出线。

CLK为时钟输入信号线。

因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ，VREF（＋），VREF（－）为参考电压输入。

3、ADC0809应用说明　　

（1）ADC0809内部带有输出锁存器，可以与AT89S51单片机直接相连。

（2）初始化时，使ST和OE信号全为低电平。

（3）送要转换的哪一通道的地址到A，B，C端口上。

（4）在ST端给出一个至少有100ns宽的正脉冲信号。

（5）是否转换完毕，我们根据EOC信号来判断。

（6）当EOC变为高电平时，这时给OE为高电平，转换的数据就输出给单片机了。

4、AD0809的应用　　

了解完A/D转换芯片，下面我们以图2为例来完成它的程序设计。

电路说明：

CLK:

时钟输入信号，0809的时钟频率范围在10～1200kHz，典型值为640kHz。

图3ADC0809时序图

1.数据采集系统电路图：

图4系统电路图

ADC0809是带有8：

1多路模拟开关的8位A/D转换芯片，所以它可有8个模拟量的输入端，由芯片的A，B，C三个引脚来选择模拟通道中的一个。

A，B，C三端分别与8051的P1.0~P1.2相接。

地址锁存信号（ALE）和启动转换信号（START），由P2.7和/WR或非得到。

输出允许，由P2.7和/RD或非得到。

时钟信号，可有8051的ALE输出得到，不过当采用6M晶振时，应该先进行二分频，以满足ADC0809的时钟信号必须小于640K的要求。

（三）实验程序

ORG0000H

LJMPSTART

START:

CLRA

MOVP2,A

MOVR0,#70H

MOVR2,#0DH

LOOPMEM:

MOV@R0,A

INCR0

DJNZR2,LOOPMEM

MOV20H,#00H;00H位在20H字节中

MOVA,#0FFH

MOVP0,A;数据口

MOVP1,A;段码口

MOVP3,A;字位口

MAIN:

LCALLTEST;调用A/D转换程序

LCALLDISPLAY;调用显示程序

;显示子程序

DISPLAY:

JB00H,DISP11;为1跳DISP11

MOVR3,#08H;00H位=0循环显示

MOVR0,#70H;首地址

MOV7BH,#00H;选中0通道

DISLOOP1:

LCALLTUNBCD

MOVR2,#0FFH

DISLOOP2:

LCALLDISP

LCALLKEYWORK1

DJNZR2,DISLOOP2;延时

INCR0

INC7BH;循环选中8通道

DJNZR3,DISLOOP1

RET

DISP11:

MOVA,7BH;00H位=1跳来,实现单路显示

SUBBA,#01H

MOV7BH,A

ADDA,#70H

MOVR0,A

DISLOOP11:

LCALLTUNBCD

MOVR2,#0FFH

DISLOOP22:

LCALLDISP

LCALLKEYWORK2

DJNZR2,DISLOOP22;延时

INC7BH;通道号加1

RET

;显示数据转换为3位BCD码子程序

TUNBCD:

MOVA,@R0

MOVB,#51

DIVAB;A-商，B-余数

MOV7AH,A

MOVA,B

CLRF0

SUBBA,#1AH

MOVF0,C

MOVA,#10

MULAB

MOVB,#51

DIVAB

JBF0,LOOP2

ADDA,#5

LOOP2:

MOV79H,A

MOVA,B

CLRF0

SUBBA,#1AH

MOVF0,C

MOVA,#10

MULAB

MOVB,#51

DIVAB

JBF0,LOOP3

ADDA,#5

LOOP3:

MOV78H,A

RET

;LED扫描显示子程序

DISP:

MOVR1,#78H

MOVR5,#0FEH

PLAY:

MOVP1,#0FFH

MOVA,R5

ANLP3,A

MOVA,@R1

MOVDPTR,#TAB

MOVCA,@A+DPTR

MOVP1,A

JBP3.2,PLAY1

CLRP1.7

PLAY1:

LCALLDL5MIN

INCR1

MOVA,P3

JNBACC.3,ENDOUT

RLA

MOVR5,A

MOVP3,#0FFH

ENDOUT:

MOVP3,#0FFH

MOVP1,#0FFH

RET

TAB:

DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,

82H,F8H,80H,90H,0FFH

；延时子程序

DL5MIN:

MOVTMOD，#10H

MOVTH1,#3CH

MOVTL1,#0B0H

CLRTF1

SETBTR1

MOVR4,#100

MOVR6,#30

WAIT0:

JNBTF1,WAIT0

CLRTF1

MOVTH1,#3CH

MOVTL1,#0B0H

DJNZR4,WAIT0

MOVR4,#100

DJNZR6,WAIT0

RET

A/D转换子程序

TEST:

CLRA

MOVP2,A

MOVR0,#70H;通道号地址

MOVR7,#08H;

LCALLTESTART

WAIT:

JBP3.7,MOVD;EOC=P3.7=1跳

AJMPWAIT

TESTART:

SETBP2.3;ALE=1

NOP

NOP

CLRP2.3

SETBP2.4;START=1

NOP

NOP

CLRP2.4

NOP

NOP

NOP

NOP

RET

MOVD:

SETBP2.5;OE=1

MOVA,P0

MOV@R0,A

CLRP2.5

INCR0;指向下一通道

MOVA,P2

INCA;地址加1

MOVP2,A

CJNEA,#08H,TESTEND

TESTEND:

JCTESTCON;C=1跳

CLRA

MOVP2,A

MOVA,#0FFH

MOVP0,A

MOVP1,A

MOVP2,A

RET

TESTCON:

LCALLTESTART

LJMPWAIT;

按键检测子程序

KEYWORK1:

JNBP3.5,KEY1;K1=P3.5=0跳KEY1

KEYOUT:

RET

KEY1:

LCALLDISP;按下K1后调用显示程序

JBP3.5,KEYOUT;K1=1跳（松开）

WAIT11:

JNBP3.5,WAIT12;K1=0跳

CPL00H;K1松开后切换显示方式

MOVR2,#0AH

MOVR3,#01H

RET

WAIT12:

LCALLDISP;按K1后调用显示

AJMPWAIT11

KEYWORK2:

JNBP3.5,KEY1;按K1后跳

JNBP3.6,KEY2;K2=0跳KEY2

RET

KEY2:

LCALLDISP;刷新显示

JBP3.6,KEYOUT;K2=1跳KEYOUT

WAIT22:

JNBP3.6,WAIT21;K2=0跳WAIT21

INC7BH;K2=1,通道号+1

MOVA,7BH

CJNEA,#08H,KEYOUT11

KEYOUT11:

JCKEYOUT1;C=1跳KEYOUT1

MOV7BH,#00H;通道号≥8,7BH清0

KEYOUT1:

RET

WAIT21:

LCALLDISP;刷新显示

AJMPWAIT22

END

（五）设计体会：

通过实验了解了A/D0809的作用以及其的接口作用，C52在整个实验做得作用了解锁存器的型号及作用，还有编程语言相互嵌套的强大魅力，同时也意识到自己知识的匮乏，对以后的学习是种无形的激励，总之这次实验我受益匪浅。

谢谢观赏