【正文】 器的滿量程輸入 0~5V的要求。 （ 3） 傳感器以及后續(xù)處理電路中的器件常會產(chǎn)生噪聲，人為的發(fā)射源也可以通過各種耦合渠道使信號通道感染上噪聲，常見的工頻信號就是人為干擾源。因此，在多路模擬開關(guān)后的單元電路，如采樣 /保持電路、模 /數(shù)轉(zhuǎn)換電路以及處理電路等，只需要一套即可，這樣可以節(jié)省成本和體積，但這僅 適用于物理量變化比較緩慢、變化周期在數(shù)十至數(shù)百毫秒之間的情況下。模擬開關(guān)也可以根據(jù)需要安排在放大器之前，但當輸入的信號電平較低時，需注意選擇多路模擬開關(guān)的類型；若選用繼承電路的模擬多路開關(guān)，由于它比干簧和繼電器組成的多路模擬開關(guān)導通電阻大、泄露電流大，因而有較大的誤差 產(chǎn)生。 數(shù)據(jù)采集的采樣方式有兩種選擇：一為“實時采樣”；一為“等效時間采樣”。實際測量時信號往往會混入各種噪聲，諧波成分豐富，頻帶很寬，智能儀表的采樣速度很難達到采樣定理的要求，這時就應在 A / D 轉(zhuǎn)換 之前加入抗混疊模擬濾波器，濾掉多余的高頻分量。 （ 2）“等效時間采樣”技術(shù)要求信號波形是可以重復產(chǎn)生的。 采樣保持電路輸出的信號送至 A/D 轉(zhuǎn)換器， A/D 轉(zhuǎn)換器是模擬輸入通道的關(guān)鍵電路。 A/D 轉(zhuǎn)換器將結(jié)果輸出給計算機，有的采用并行碼輸出，有的則采用串行碼輸出。模擬輸入信號的采樣脈沖應做得很窄，以便在采樣脈沖空余時間可以進行多路復用。單片機控制整個計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的正常工作，并且把 A/D 轉(zhuǎn)換器輸出的結(jié)果讀入到內(nèi)存，進行必要的數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)處理。 為了讓系統(tǒng)便于操作，按照需要和設(shè)定模式進行運行，那就需要人機交互裝置 —— 鍵盤。目前常用的顯示方式有模擬顯示、數(shù)字顯示、圖像顯示三種方式。這類檢測儀器還可附加打印機，打印記錄測量數(shù)值，并易于計算機聯(lián)機，使數(shù)據(jù)處理更加方便。 8 第 3 章 單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件設(shè)計 在整個系統(tǒng)中硬件是基礎(chǔ)，也是系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)，硬件系統(tǒng)的建立才使系統(tǒng)有運算的可能，硬件的參數(shù)決定了系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)。 功能強大的芯片可以代替若干普通芯片，隨著生產(chǎn)工藝的提高，新型芯片的價格不斷下降，體積不斷縮小，具有很高的性價比，是硬件設(shè)計的首選。 管腳功能： ~： P0口是一個漏極開路型準雙向 I/O口。 ~： P2口是帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口。在振蕩信號正常運行情況下，只要 RST引腳保持兩個機器周期以上時間的高電平，系統(tǒng)復位。兩引腳連接于單片機內(nèi)部的一個高增益反向放大器，用于與外部振蕩源一起構(gòu)成振蕩電路。在每一個機器周期（ MOVX指令除外）出現(xiàn)兩個 ALE正脈沖，當 ALE為高電平時，地址鎖存的輸出隨輸入變化（這時 P0口輸出的是低 8 位地址信息）；當 ALE有高電平變成低電平時，鎖存器將地址鎖定，即輸出不再隨輸入變化（ P0口可傳送數(shù)據(jù)信息）。 PSEN ：外部程序存儲器讀寫信號，輸出，低電平有效。 EA ：內(nèi)、外程序存儲器選擇信號。對于 EPROM 型單片機，在對片內(nèi) EPROM編程時， Vpp引腳輸入21V的編程電源電壓。正常工作時 Vss引腳接地。鎖存及譯碼的多路地址輸人和鎖 存的 TTL 三態(tài)輸出使該器件易于和微處理器接口。允許 8路模擬量分時輸入，共用一個 A/D轉(zhuǎn)換器。上升沿時將轉(zhuǎn)換器內(nèi)部清零，下降沿時啟動 A/D轉(zhuǎn)換。 D0～ D7： 8 位數(shù)字量輸出。當脈沖頻率為 640kHz時， A/D轉(zhuǎn)換時間為 100?s。 GND：電源地 零點調(diào)整：這是當輸入電壓是 1 / 2LSB （滿量程 時為 20mV ) ，輸出從 11111111 變?yōu)? 11111110 。沒有調(diào)整時， ADC 0809的這個電壓在士 1/2LSB范圍內(nèi)，在大多數(shù)情況下，在引腳 15上加上 1kΩ 的電位器可實現(xiàn)這個調(diào)整。 (2)計秒、分、時、天、星期、日、月、年，并有閏年補償功能。 管腳 功能： GND， VCC：直流電源 +5V 電壓。 AD0～ AD7(雙向地址 /數(shù) 據(jù)復用線 )：總線接口，可與 MOTOROLA微機系列和 INTEL微機系列接口。 R/W(讀 /寫輸入 )： R/W管腳也有兩種操作模式。 IRQ(中斷申請輸入 )：低電平有效，可作微處理的中斷輸入。 LF398芯片介紹 LF398是單片采樣 /保持器，它使用 BIFET技術(shù)以獲得快速捕捉信號的超高直流精度和低下降率。輸人阻抗允許使用高源阻抗，而且不會使精度降低，使用 1μ F的保持電容， P通道結(jié)型場效應管與在輸出放大器的兩極性器件一起，實現(xiàn)低至 5mV／分鐘的下降率。 5V~177。 低輸人偏差 5V~177。模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間決定于轉(zhuǎn)換的位數(shù)、轉(zhuǎn)換方法、采用的器件等因素。 所以數(shù)字化的最大正弦信號頻率可用下式計算。則數(shù)字化的最大正弦信號頻率為： )(2 11m ax HzTf aM ??? 如欲以 8位分辨率去量化 1kHz的正弦波，可計算出所需孔徑時間為 160ns，根據(jù)給定的在正弦信號頻率與 ADC的分辨率確定要求的孔徑時間。最終獲得所需要的數(shù)字信號。 T 為采樣周期。而且應該選用聚苯乙烯、聚四氟乙烯等高質(zhì)量電容器作 HC 。 21 LSB，抗干擾能力較強，比較適合于信號變化緩慢，現(xiàn)場干擾嚴重的場合。當轉(zhuǎn)換結(jié)束后， EOC 恢復高電平，此時，如果對輸出允許 OE輸入一高電平命令，則可讀出數(shù)據(jù)。 系統(tǒng)中的 ADC0809 轉(zhuǎn)換器的片選信號由 ，若假設(shè)地址中的無關(guān)位均為 1，則其通道 IN0IN7的地址為 7FF8H7FFFFH。當 8051產(chǎn)生 RD 讀信號時，則由一個或非門產(chǎn)生 OE輸出允許信號（高電平有效），使 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果讀入 8051單片機。在硬件上它占用兩個地址，在軟件上省去了顯示和鍵盤掃描，使用程序變得簡潔、易讀和模塊化。數(shù)據(jù)線上的信息是命令或狀態(tài)。顯示寄存器通過 OUTA和 OUTB同步輸出顯示 RAM的內(nèi)容。 FIFO/傳感器 RAM是一個 8 8RAM，在鍵盤和選通方式工作時，它是 FIFO存儲器，其輸入或讀出遵循先入先出的原則。當傳感器變化時。但是，光有這樣的硬件，還只是具有了計算的可能。 MAIN ：查詢是否有鍵閉合 LCALL KEY；查詢鍵閉合，調(diào)鍵盤處理子程序 LCALL DIR；調(diào)顯示子程序 SJMP MAIN；鍵盤處理子程序 KEY： MOV DPTR， 7FFFH MOV A， 40H；寫‘讀掃描鍵命令’ MOVX DPTR,7EFFH。是‘ *’鍵轉(zhuǎn)到查詢打印處理 LJMP GIVE；是‘ ’鍵轉(zhuǎn)通信處理 系統(tǒng)通可以工作在不同的模式下，在數(shù)據(jù)采集模式下將從模擬通道采集 8次等不同次數(shù)的數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)采用的是 ADC0809，它是具有 8路通道模擬開關(guān)、通道選擇邏輯（地址鎖存與譯碼）、 8位 A/D轉(zhuǎn)換器以及三態(tài)輸出鎖存緩沖器，他可以實現(xiàn) 8 路通道的切換和采集數(shù)據(jù)的 鎖存， ADC0809 的轉(zhuǎn)換時間為 100us，線形誤差為177。系統(tǒng)如果工作在通信模式下的話，將進行與 PC機的通信，進行數(shù)據(jù)傳輸。 20 MOV AL， 10H 。設(shè)置 2通道的上限值 開 始 初 始 化 通道號置為 0 采集次數(shù)置 0 啟動數(shù)據(jù)采集 調(diào)判越界子程序 采集次數(shù) +1 計算平均值 到 N 次 調(diào)存儲子程序 調(diào)顯示子程序 通道號 +1 通道號 =9？ Y N Y Y N 21 MOV X2max,AL MOV AL, 0B0H 。設(shè)置 6通道的上限值 MOV X6max,AL MOV AL, 0F0H 。延時等中斷 HERE： DJNZ R7， HERE MOV DPTR， TAB；中斷后處理，設(shè)置散轉(zhuǎn)表指針 MOV A， R2 RL A JMP A+DPTR；實現(xiàn)散轉(zhuǎn) TAB： AJMP PRG0；跳轉(zhuǎn)到 0通道處理程序 22 AJMP PRG1；跳轉(zhuǎn)到 1通道處理程序 AJMP PRG2；跳轉(zhuǎn)到 2通道處理程序 AJMP PRG3；跳轉(zhuǎn)到 3通道處理程序 AJMP PRG4；跳轉(zhuǎn)到 4通道處理程序 AJMP PRG5；跳轉(zhuǎn)到 5通道處理程序 AJMP PRG6；跳轉(zhuǎn)到 6通道處理程序 AJMP PRG7；跳轉(zhuǎn)到 7通道處理程序 PRG0： CJNE R3， 0， PRG01； 8次未采集完了，取采集數(shù)據(jù) MOV A， B； 8次未采集完了，取采集數(shù)據(jù) MOV 38H， A ；保存第 8次采集數(shù)據(jù)到 38H MOV R0， 30H；設(shè)置求平均值子程序入口參數(shù) LCALL MYSUB1；求 8次的平均值 LCALL STORE；保存數(shù)據(jù)，顯示數(shù)據(jù) LCALL PYJ；判是否越界 INC R2 ； 通道號加 1 LJMP L3；采集下一通道 PRG01： MOV A， B；取采集數(shù)據(jù) CJNE R3， 7， PRG02；是第一個數(shù)嗎？不是轉(zhuǎn) PRG02 MOV 30H， A ；是第一個數(shù)嗎，則保存到 30H AJMP PRG09 ；轉(zhuǎn) PRG09 PRG02： CJNE R3， 6， PRG03；是第二個數(shù)嗎？不是轉(zhuǎn) PRG03 MOV 31H， A ；是第二個數(shù)嗎，則保存到 31H AJMP PRG09 ；轉(zhuǎn) PRG09 PRG03： CJNE R3， 5， PRG04；是第三個數(shù)嗎？不是轉(zhuǎn) PRG04 MOV 32H， A ；是第三個 數(shù)嗎，則保存到 32H AJMP PRG09 ；轉(zhuǎn) PRG09 PRG04： CJNE R3， 4， PRG05；是第四個數(shù)嗎？不是轉(zhuǎn) PRG05 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