基于8051和adc0809ccn的數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì)98437-文庫吧
2025-06-13 00:22 本頁面
【正文】 不變。若要改變這些指標(biāo)，需改變接線或更換設(shè)備方能實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)采集時(shí)，控制多路傳輸門開啟和關(guān)閉的信號(hào)來自脈沖分配器，在時(shí)鐘脈沖的推動(dòng)下，這些控制信號(hào)不斷循環(huán)，使傳輸門以先后順序循環(huán)啟閉。 圖12 順序數(shù)據(jù)采集原理 方案二：程序控制數(shù)據(jù)采集，由硬件和軟件兩部分組成。，據(jù)不同的采集需要，在程序存儲(chǔ)器中，存放若干種信號(hào)采集程序，選擇相應(yīng)的采集程序進(jìn)行采集工作，還可通過編新的程序，以滿足不同采樣任務(wù)的要求。如圖13所示。程序控制數(shù)據(jù)采集的采樣通道地址可隨意選擇，控制多路傳輸門開啟的通道地址碼由存儲(chǔ)器中讀出的指令確定。即改變存儲(chǔ)器中的指令內(nèi)容便可改變通道地址。圖13 程序控制數(shù)據(jù)采集原理由于順序控制數(shù)據(jù)采集方式缺乏通用性和靈活性，所以本設(shè)計(jì)中選用程序控制數(shù)據(jù)采集方式。采集多路模擬信號(hào)時(shí)，一般用多路模擬開關(guān)巡回檢測的方式，即一種數(shù)據(jù)采集的方式。利用多路開關(guān)（MUX）讓多個(gè)被測對象共用同一個(gè)采集通道，這就是多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)。當(dāng)采集高速信號(hào)時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換器前端還需加采樣/保持(S/H)電路。待測量一般不能直接被轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，通常要進(jìn)行放大、特性補(bǔ)償、濾波等環(huán)節(jié)的預(yù)處理。被測信號(hào)往往因?yàn)榉递^小，而且可能還含有多余的高頻分量等原因，不能直接送給A/D轉(zhuǎn)換器，需對其進(jìn)行必要的處理，即信號(hào)調(diào)理。如對信號(hào)進(jìn)行放大、衰減、濾波等。通常希望輸入到A/D轉(zhuǎn)換器的信號(hào)能接近A/D轉(zhuǎn)換器的滿量程以保證轉(zhuǎn)換精度，因此在直流電流電源輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器之間應(yīng)接入放大器以滿足要求。本題要求中的被測量為0～5V直流信號(hào)，由于輸出電壓比較大，滿足A/D轉(zhuǎn)換輸入的要求，故可省去放大器，而將電源輸出直接連接至A/D轉(zhuǎn)換器輸入端。多路數(shù)據(jù)采集輸入通道的結(jié)構(gòu)圖14所示。圖14 多路數(shù)據(jù)采集輸入通道結(jié)構(gòu)注：緩慢變化信號(hào)和直流信號(hào)，采樣保持電路可以省略。 A/D轉(zhuǎn)換器的選取轉(zhuǎn)換速度是指完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需時(shí)間的倒數(shù)，是一個(gè)很重要的指標(biāo)。A/D轉(zhuǎn)換器型號(hào)不同，轉(zhuǎn)換速度差別很大。通常，8位逐次比較式ADC的轉(zhuǎn)換時(shí)間為100us左右。由于本系統(tǒng)的控制時(shí)間允許，可選8位逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器。A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)決定著信號(hào)采集的精度和分辨率。%。對于該8個(gè)通道的輸入信號(hào)，8位A/D轉(zhuǎn)換器，其精度為輸入為0～5V時(shí)，分辨率為—A/D轉(zhuǎn)換器的滿量程值 —ADC的二進(jìn)制位數(shù)量化誤差為ADC0809是TI公司生產(chǎn)的8位逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器，包括一個(gè)8位的逼近型的ADC部分，并提供一個(gè)8通道的模擬多路開關(guān)和聯(lián)合尋址邏輯，為模擬通道的設(shè)計(jì)提供了很大的方便。用它可直接將8個(gè)單端模擬信號(hào)輸入，分時(shí)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，在多點(diǎn)巡回監(jiān)測、過程控制等領(lǐng)域中使用非常廣泛,所以本設(shè)計(jì)中選用該芯片作為A/D轉(zhuǎn)換電路的核心。 控制與顯示方法分析用單片機(jī)作為這一控制系統(tǒng)的核心，接受來自ADC0809的數(shù)據(jù)，經(jīng)處理后通過串口傳送，由于系統(tǒng)功能簡單，鍵盤僅由兩個(gè)開關(guān)和一個(gè)外部中斷端組成，完成采樣通道的選擇，單片機(jī)通過接口芯片與LED數(shù)碼顯示器相連，驅(qū)動(dòng)顯示器顯示相應(yīng)通道采集到的數(shù)據(jù)。 單片機(jī)系統(tǒng)分析 單片機(jī)在開機(jī)時(shí)都需要復(fù)位，以便中央處理器CPU以及其他功能部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。51的RST引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端。復(fù)位電平是高電平有效，持續(xù)時(shí)間要有24個(gè)時(shí)鐘周期以上。本系統(tǒng)中單片機(jī)時(shí)鐘頻率為6MHz則復(fù)位脈沖至少應(yīng)為4us。方案一：上電復(fù)位電路圖15 上電復(fù)位上電瞬間，RST端的的電位與Vcc相同，隨著電容的逐步充電，充電電流減小，RST電位逐漸下降。上電復(fù)位所需的最短時(shí)間是振蕩器建立時(shí)間加上二個(gè)機(jī)器周期，在這段時(shí)間里，振蕩建立時(shí)間不超過10ms。復(fù)位電路的典型參數(shù)為：C取10uF,故時(shí)間常數(shù)=RC==82ms以滿足要求。圖16 外部復(fù)位按下開關(guān)時(shí)，電源通過電阻對外接電容進(jìn)行充電，使RES端為高電平，復(fù)位按鈕松開后，電容通過下拉電阻放電，逐漸使RET端恢復(fù)低電平。方案三：上電外部復(fù)位電路圖17 外部上電復(fù)位 典型的上電外部復(fù)位電路是既具有上電復(fù)位又具有外部復(fù)位電路，上電瞬間，C與Rx構(gòu)成充電電路，RST引腳出現(xiàn)正脈沖，只要RST保持足夠的高電平，就能使單片機(jī)復(fù)位。一般取C=22uF，R=200,Rx=1k,此時(shí)=2210110=22ms當(dāng)按下按鈕，RST出現(xiàn)5=，使單片機(jī)復(fù)位。 在MCS51內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。引腳XTAL1(19)、XTAL2(18)分別是此放大器的輸入端和輸出端。方案一：內(nèi)部方式與作為反饋元件的片外晶體或陶瓷諧振器一起組成一個(gè)自激振蕩器。方案二：外部方式 外部振蕩器信號(hào)的接法與芯片類型有關(guān)。CMOS工藝的MCU其XTAL1端接外部時(shí)鐘信號(hào)，XTAL2端可懸空。HMOS工藝的MCU則XTAL2端接外部時(shí)鐘信號(hào)，XTAL1端須接地。在MCS51單片機(jī)系列芯片中，用8051或8751芯片可以構(gòu)成最小系統(tǒng)。因?yàn)?051和8751是片內(nèi)有ROM/EPROM的單片機(jī)，用這種芯片構(gòu)成的單片及最小系統(tǒng)簡單、可靠。8051構(gòu)成的最小系統(tǒng)特點(diǎn)：l 受集成度所限，只能用于小型控制單元。l 有可供用戶使用的大量的I/O口線。l 僅有芯片內(nèi)部的存儲(chǔ)器，故存儲(chǔ)器的容量有限。l 8051的應(yīng)用軟件要依靠半導(dǎo)體掩膜技術(shù)植入，適于在大批量生產(chǎn)的應(yīng)用系統(tǒng)中使用。 顯示與鍵盤分析 對系統(tǒng)發(fā)出命令和輸出顯示測量結(jié)果，主要是由鍵盤和LED數(shù)碼顯示器組成。緩慢變化信號(hào)和直流信號(hào)，要求用數(shù)碼管適時(shí)地進(jìn)行十進(jìn)制顯示，%，所以這里用5只LED數(shù)碼顯示器來表示該十進(jìn)制數(shù)，用兩只七段數(shù)碼顯示器表示通道號(hào)。為實(shí)現(xiàn)通道的選取，用鍵盤實(shí)現(xiàn)控制功能。1．譯碼方法用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管有很多方法，按顯示方式分，有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)（掃描）顯示，按譯碼方式可分硬件譯碼和軟件譯碼之分。方案一：硬件譯碼硬件譯碼就是顯示的段碼完全由硬件完成，CPU只要送出標(biāo)準(zhǔn)的BCD碼即可，硬件接線有一定標(biāo)準(zhǔn)。
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