【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(huì)產(chǎn)生噪聲，人為的發(fā)射源也可以通過(guò)各種耦合渠道使信號(hào)通道感染上噪聲，常見(jiàn)的工頻信號(hào)就是人為干擾源。因此，在多路模擬開(kāi)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(kāi)關(guān)也可以根據(jù)需要安排在放大器之前，但當(dāng)輸入的信號(hào)電平較低時(shí)，需注意選擇多路模擬開(kāi)關(guān)的類(lèi)型；若選用繼承電路的模擬多路開(kāi)關(guān)，由于它比干簧和繼電器組成的多路模擬開(kāi)關(guān)導(dǎo)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(shí)時(shí)采樣”；一為“等效時(shí)間采樣”。實(shí)際測(cè)量時(shí)信號(hào)往往會(huì)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(dá)到采樣定理的要求，這時(shí)就應(yīng)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(shí)間采樣”技術(shù)要求信號(hào)波形是可以重復(fù)產(chǎn)生的。 采樣保持電路輸出的信號(hào)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(jì)算機(jī)，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(hào)的采樣脈沖應(yīng)做得很窄，以便在采樣脈沖空余時(shí)間可以進(jìn)行多路復(fù)用。單片機(jī)控制整個(gè)計(jì)算機(jī)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(jìn)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(jìn)行運(yùn)行，那就需要人機(jī)交互裝置 —— 鍵盤(pán)。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(lèi)檢測(cè)儀器還可附加打印機(jī)，打印記錄測(cè)量數(shù)值，并易于計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)，使數(shù)據(jù)處理更加方便。 8 第 3 章 單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 在整個(gè)系統(tǒng)中硬件是基礎(chǔ)，也是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，硬件系統(tǒng)的建立才使系統(tǒng)有運(yùn)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(qiáng)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(jià)格不斷下降，體積不斷縮小，具有很高的性價(jià)比，是硬件設(shè)計(jì)的首選。 管腳功能： ~： P0口是一個(gè)漏極開(kāi)路型準(zhǔn)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(hào)正常運(yùn)行情況下，只要 RST引腳保持兩個(gè)機(jī)器周期以上時(shí)間的高電平，系統(tǒng)復(fù)位。兩引腳連接于單片機(jī)內(nèi)部的一個(gè)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(gè)機(jī)器周期（ MOVX指令除外）出現(xiàn)兩個(gè) ALE正脈沖，當(dāng) ALE為高電平時(shí)，地址鎖存的輸出隨輸入變化（這時(shí) P0口輸出的是低 8 位地址信息）；當(dāng) ALE有高電平變成低電平時(shí)，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(chǔ)器讀寫(xiě)信號(hào)，輸出，低電平有效。 EA ：內(nèi)、外程序存儲(chǔ)器選擇信號(hào)。對(duì)于 EPROM 型單片機(jī)，在對(duì)片內(nèi) EPROM編程時(shí)， Vpp引腳輸入21V的編程電源電壓。正常工作時(shí) 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(shí)輸入，共用一個(gè) A/D轉(zhuǎn)換器。上升沿時(shí)將轉(zhuǎn)換器內(nèi)部清零，下降沿時(shí)啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換。 D0～ D7： 8 位數(shù)字量輸出。當(dāng)脈沖頻率為 640kHz時(shí)， A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100?s。 GND：電源地 零點(diǎn)調(diào)整：這是當(dāng)輸入電壓是 1 / 2LSB （滿量程 時(shí)為 20mV ) ，輸出從 11111111 變?yōu)? 11111110 。沒(méi)有調(diào)整時(shí)， ADC 0809的這個(gè)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(shí)現(xiàn)這個(gè)調(diào)整。 (2)計(jì)秒、分、時(shí)、天、星期、日、月、年，并有閏年補(bǔ)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(fù)用線 )：總線接口，可與 MOTOROLA微機(jī)系列和 INTEL微機(jī)系列接口。 R/W(讀 /寫(xiě)輸入 )： R/W管腳也有兩種操作模式。 IRQ(中斷申請(qǐng)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(hào)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(huì)使精度降低，使用 1μ F的保持電容， P通道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管與在輸出放大器的兩極性器件一起，實(shí)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(shí)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(hào)頻率可用下式計(jì)算。則數(shù)字化的最大正弦信號(hào)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(jì)算出所需孔徑時(shí)間為 160ns，根據(jù)給定的在正弦信號(hào)頻率與 ADC的分辨率確定要求的孔徑時(shí)間。最終獲得所需要的數(shù)字信號(hào)。 T 為采樣周期。而且應(yīng)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(qiáng)，比較適合于信號(hào)變化緩慢，現(xiàn)場(chǎng)干擾嚴(yán)重的場(chǎng)合。當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束后， EOC 恢復(fù)高電平，此時(shí)，如果對(duì)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(hào)由 ，若假設(shè)地址中的無(wú)關(guān)位均為 1，則其通道 IN0IN7的地址為 7FF8H7FFFFH。當(dāng) 8051產(chǎn)生 RD 讀信號(hào)時(shí)，則由一個(gè)或非門(mén)產(chǎn)生 OE輸出允許信號(hào)（高電平有效），使 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果讀入 8051單片機(jī)。在硬件上它占用兩個(gè)地址，在軟件上省去了顯示和鍵盤(pán)掃描，使用程序變得簡(jiǎn)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(guò) OUTA和 OUTB同步輸出顯示 RAM的內(nèi)容。 FIFO/傳感器 RAM是一個(gè) 8 8RAM，在鍵盤(pán)和選通方式工作時(shí)，它是 FIFO存儲(chǔ)器，其輸入或讀出遵循先入先出的原則。當(dāng)傳感器變化時(shí)。但是，光有這樣的硬件，還只是具有了計(jì)算的可能。 MAIN ：查詢是否有鍵閉合 LCALL KEY；查詢鍵閉合，調(diào)鍵盤(pán)處理子程序 LCALL DIR；調(diào)顯示子程序 SJMP MAIN；鍵盤(pán)處理子程序 KEY： MOV DPTR， 7FFFH MOV A， 40H；寫(xiě)‘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(kāi)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(shí)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(shí)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(jìn)行與 PC機(jī)的通信，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。 20 MOV AL， 10H 。設(shè)置 2通道的上限值 開(kāi) 始 初 始 化 通道號(hào)置為 0 采集次數(shù)置 0 啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集 調(diào)判越界子程序 采集次數(shù) +1 計(jì)算平均值 到 N 次 調(diào)存儲(chǔ)子程序 調(diào)顯示子程序 通道號(hào) +1 通道號(hào) =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(shí)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(shí)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(hào)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(gè)數(shù)嗎？不是轉(zhuǎn) PRG02 MOV 30H， A ；是第一個(gè)數(shù)嗎，則保存到 30H AJMP PRG09 ；轉(zhuǎn) PRG09 PRG02： CJNE R3， 6， PRG03；是第二個(gè)數(shù)嗎？不是轉(zhuǎn) PRG03 MOV 31H， A ；是第二個(gè)數(shù)嗎，則保存到 31H AJMP PRG09 ；轉(zhuǎn) PRG09 PRG03： CJNE R3， 5， PRG04；是第三個(gè)數(shù)嗎？不是轉(zhuǎn) PRG04 MOV 32H， A ；是第三個(gè) 數(shù)嗎，則保存到 32H AJMP PRG09 ；轉(zhuǎn) PRG09 PRG04： CJNE R3， 4， PRG05；是第四個(gè)數(shù)嗎？不是轉(zhuǎn) PRG05 MOV 33H， A ；是第四個(gè)數(shù)嗎，則保存到 33H AJMP PRG09 ；轉(zhuǎn) PRG09 PRG05： CJNE R3， 3， PRG06；是第五個(gè)數(shù)嗎？不是轉(zhuǎn) PRG06 MOV 34H， A ；是第五個(gè)數(shù)嗎，則保存到 34H AJMP PRG09 ；轉(zhuǎn) PRG09 PRG06： CJNE R3， 2， PRG07；是第六個(gè)數(shù)嗎？不是轉(zhuǎn) PRG07 MOV 35H， A ；是第六個(gè)數(shù)嗎，則 保存到 35H AJMP PRG09 ；轉(zhuǎn) PRG09 PRG07： CJNE R3， 1， PRG08；是第七個(gè)數(shù)嗎？不是轉(zhuǎn) PRG08 MOV 36H， A ；是第七個(gè)數(shù)嗎，則保存到 36H AJMP PRG09 ；轉(zhuǎn) PRG09 23 PRG08： CJNE R3， 0， PRG09；是第八個(gè)數(shù)嗎？不是轉(zhuǎn) PRG09 MOV 37H， A ；是第八個(gè)數(shù)嗎，則保存到 37H PRG09： DEC R3；采集次數(shù)加 1 LJMP L4；轉(zhuǎn)到啟動(dòng)下一次轉(zhuǎn)換處 PRG1： CJNE R3， 0， PRG11； 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(hào)加 1 LJMP L3；采集下一通道 PRG11： MOV A， B；取采集數(shù)據(jù) CJNE R3， 7， PRG12；是第一個(gè)數(shù)嗎？不是轉(zhuǎn) PRG12 MOV 30H， A ；是第一個(gè)數(shù)嗎，則保存到 30H AJMP PRG19 ；轉(zhuǎn) PRG19 PRG12： CJNE R3， 6， PRG13；是第二個(gè)數(shù)嗎？不是轉(zhuǎn) PRG13 MOV 31H， A ；是第二個(gè)數(shù)嗎，則保存到 31H AJMP PRG19 ；轉(zhuǎn) PRG19 PRG13： CJNE R3， 5， PRG14；是第三個(gè)數(shù)嗎？不是轉(zhuǎn) PRG14 MOV 32H， A ；是第三個(gè)數(shù)嗎，則保存到 32H AJMP PRG19 ；轉(zhuǎn) PRG19 PRG14： CJNE R3， 4， PRG15；是第四個(gè)數(shù)嗎？不是轉(zhuǎn) PRG15 MOV 33H， A ；是第四個(gè)數(shù)嗎，則保存到 33H AJMP PRG19 ；轉(zhuǎn) PRG19 PRG15： CJNE R3， 3， PRG16；是第五個(gè)數(shù)嗎？不是轉(zhuǎn) PRG16 MOV 34H， A ；是第五個(gè)數(shù)嗎，則保存到 34H AJMP PRG19 ；轉(zhuǎn) PRG19 PRG16： CJNE R3， 2， PRG17；是第六個(gè)數(shù)嗎？不是轉(zhuǎn) PRG17 MOV 35H， A ；是第六個(gè)數(shù)嗎，則保存到 35H AJMP PRG19 ；轉(zhuǎn) PRG19 PRG17： CJNE R3， 1， PRG17；是第七個(gè)數(shù)嗎？不是轉(zhuǎn) PRG18 MOV 36H， A ；是第七個(gè)數(shù)嗎，則保存到 36H AJMP PRG19 ；轉(zhuǎn) PRG19 PRG18： CJNE R3， 0， PRG19；是第八個(gè)數(shù)嗎？不是轉(zhuǎn) PRG19 MOV 37H， A ；是第八個(gè)數(shù)嗎，則保存到 37H PRG19： DEC R3；采集次數(shù)加 1 24 LJMP L4；轉(zhuǎn)到啟動(dòng)下一次轉(zhuǎn)換處 PRG2： CJNE R3， 0， PRG21； 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) LCAL