【正文】 ? 背光方式：側(cè)部高亮白色 LED，功耗僅為普通 LED 的 1/5— 1/10 ? 通訊方式：串行、并口可選 ? 內(nèi)置 DCDC 轉(zhuǎn)換電路，無(wú)需外加負(fù)壓 ? 無(wú)需片選信號(hào)，簡(jiǎn)化軟件設(shè)計(jì) ? 工作溫度 : 0℃ +55℃ ,存儲(chǔ)溫度 : 20℃ +60℃ 畢。本次課題采用獨(dú)立式非編碼鍵盤(pán)。而 PC機(jī)配置的是 RS232標(biāo)準(zhǔn)串行接口，二者的電氣規(guī)范不一致，因此，要完成 PC 機(jī)與單片機(jī)的數(shù)據(jù)通信必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。兩次讀出結(jié)果的端口地址分別為 0FBH 和 0FAH。 AT89S51 的 74LS373 和非門(mén)接 AD574 的 A0。 W1和 W2均為 100 歐姆電位器，用來(lái)調(diào)整零位和滿量程。 AD574A 的工作模式：以上我們所述的是 AD574A 的全控狀態(tài)，如果需 AD574A 工作于單一模式，只需將 CE、 12/8 端接至 +5V 電源端， CS 和 A0 接至 0V，僅用 R/C 端來(lái)控制 A/D轉(zhuǎn)換的啟動(dòng)和數(shù)據(jù)輸出。 [11]. Pin(V)—— 負(fù)電源輸入端，輸入 15V 電源。當(dāng) R/C =1，也即當(dāng) AD574A 處于數(shù)據(jù)狀態(tài)時(shí)， A0 和 12/8 控制數(shù)據(jù)輸出狀態(tài)的格式。須注意的是， 端 TTL 電平不能直接 +5V 或 0V連接。模擬部分由高性能的 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換器和參考電壓組成。 AD574 是美國(guó) Analog Devices 公司生產(chǎn)的一種快速 12 位逐次比較式 A/D 變換器，是 模 擬 多 路 開(kāi) 關(guān) 模數(shù) 轉(zhuǎn)換 單 片 機(jī) 控 制 邏 輯 模 擬 輸 入 信 號(hào) 放大器 采樣 保持 畢業(yè)論文 21 單通道變換器。所以本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)采用多路模擬通道共 享采樣 /保持器的方案。 （ 1）不帶采樣 /保持器的 A/D 通道 對(duì)于直流或低頻信號(hào)，通?？梢圆挥貌蓸?/保持器，直接用 A/D 轉(zhuǎn)換器采樣。 %)而速度要求較高時(shí)，可選 CH=100PF，這樣的捕捉時(shí)間 tAC? 6us。因此，在數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)中加入采樣 /保持器是很有必要的。 （ 4）輸入信號(hào)電平可達(dá)到電源電壓177。它由一個(gè)高性能的運(yùn)算放大器、低漏電阻的模擬開(kāi)關(guān)和一個(gè)由結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管集成的放大器組成 [5]。 25℃，所以增益誤差為 15 106 25 % 偏移溫漂 誤 差 偏移溫漂約為 30μ V/℃，溫度變化177。 HDtu CIdd ?0 (23) 2. 采樣 /保持器的選擇與連接電路 采樣 /保持器的選擇，是以速度和精度作為最主要的因素。 圖 采樣 /保持器原理圖 UO UC CH 模擬輸入信號(hào) 驅(qū)動(dòng)信號(hào) UI S A 畢業(yè)論文 16 1. 采樣 /保持電路的主要參數(shù) （ 1）孔徑時(shí)間 tAp 在采樣 /保持電路中，由于模擬開(kāi)關(guān) S有一定的動(dòng)作滯后，保持命令發(fā)出后到模擬開(kāi)關(guān)完全斷開(kāi)所需的時(shí)間稱(chēng)為孔徑時(shí)間 tAp。 當(dāng)輸入信號(hào)為緩慢變化的信號(hào)，在 A/D 轉(zhuǎn)換期間的變化量小于 A/D 轉(zhuǎn)換器的誤差，且不是多通道同步采樣時(shí)，則可以不用采樣 /保持電路。 7121310811645111423A D 5 21+ 15 V1 5 VRG1 0KRs 1 00 K輸入輸出 圖 AD521 的外部接線圖 因?yàn)檫x擇 RS=100 千歐姆177。 （ 2）輸入端可承受的差動(dòng)輸入電壓可達(dá) 30V，有較強(qiáng)的過(guò)載能力。因此，在進(jìn)行非電量到電量轉(zhuǎn)換之后，需要將信號(hào)放大 [4]。 （ 2）準(zhǔn)確定時(shí) 實(shí)際應(yīng)用中，需要對(duì)多路信號(hào)進(jìn)行連續(xù)采樣，并且每次采樣的間隔也有嚴(yán)格的要求。 （ 2） CD4051 原理 在用作 8 選 1 模擬多路開(kāi)關(guān)時(shí)， CD4051 有 8 個(gè)數(shù)據(jù)輸入端，在 3個(gè)選擇輸入端 A、 B、C 的控制下，從 8 個(gè)模擬開(kāi)關(guān)中選擇 1 個(gè)模擬開(kāi)關(guān)使之導(dǎo)通，將相應(yīng)的輸入數(shù)據(jù)通過(guò)導(dǎo)通的模擬開(kāi)關(guān)送到公共輸出端。當(dāng) CBA=000B～ 111B 時(shí)，可選擇通道 S0～ S7。 ，導(dǎo)通電阻 RON為 125 歐姆， 關(guān)斷漏電流為 ，開(kāi)關(guān)時(shí)間為 120ns。因?yàn)榈湫偷亩嗦烽_(kāi)關(guān)的導(dǎo)通電阻為 200 歐姆～ 200 千歐姆，所以，如果信號(hào)源阻抗在幾百歐姆以下，則作為負(fù)載的采樣 /保持器，其 輸入阻抗應(yīng)在108歐姆以上 [2]。所以根據(jù)器件的價(jià)格和系統(tǒng)的容忍度，選擇 RON的值。 圖 a 晶振電路圖 圖 b 復(fù)位電路圖 多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) 此處省略 NNNNNNNNNNNN 字。因?yàn)閱纹瑱C(jī)應(yīng)用系統(tǒng)工作時(shí)，會(huì)經(jīng)常進(jìn)入復(fù)位的工作 狀態(tài)。 最常用的內(nèi)部時(shí)鐘方式是采用外部接晶體（在頻率穩(wěn)定性要求不高而希望盡可能廉價(jià)時(shí)，選擇陶瓷振蕩器）和電容組成斬并聯(lián)諧振回路，不論是 HMOS 還是 CHMOS 型的單片機(jī)其并聯(lián)諧振回路及參數(shù)相同。 P2 口（ ～ ， 21～ 28 腳）： P2口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8位準(zhǔn)雙向 I／ O端口。 P0 口 (～ ， 39～ 32 腳 )： P0 口是一個(gè)漏極開(kāi)路的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 端口，作為漏極開(kāi)路的輸出端口，每位能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LS型 TTL 負(fù)載。 VPP是對(duì) 8751 片內(nèi) EPROM 固化編程時(shí)，作為施加高編程電壓（一般 12~21V）的輸入端。 XTAL1 在采用外部時(shí)鐘時(shí)，必須接地。 各引腳功能簡(jiǎn)要說(shuō)明如下： VCC(40 腳 )：接 +5V 電源。 （ 9） 2個(gè) 18 位的定時(shí) /計(jì)數(shù)器。主要特性： （ 1）與 MCS51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容。 MCS51 是 Intel 公司生產(chǎn)的一個(gè)單片機(jī)系列名稱(chēng)。低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。在近端與遠(yuǎn)端通信過(guò)程中，采用串行 RS232 標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn) PC 機(jī)與單片機(jī)間的數(shù)據(jù)傳輸 [1]。否則轉(zhuǎn)換精度沒(méi)有保證，特別當(dāng)輸入信號(hào)頻率較高時(shí)，會(huì)造成很大的轉(zhuǎn)換誤差。用模擬多路開(kāi)關(guān)來(lái)輪流切換模擬量與 A/D 轉(zhuǎn)換器間的通道，使得在一個(gè)特定的時(shí)間內(nèi)，只允許一路模擬信號(hào)輸入到 A/D 轉(zhuǎn)換器，從而實(shí)現(xiàn)分時(shí)轉(zhuǎn)換的目的。 多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的方案及總體設(shè)計(jì)，包括主體電路的設(shè)計(jì)和單片機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)（要用到單片機(jī)的控制整個(gè)系統(tǒng)），因此要完成單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，以滿足整個(gè)系統(tǒng)的要求。 本畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)一種多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行了初步的研究，該多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能對(duì)多路模擬信號(hào)進(jìn)行采集和處理。 關(guān)鍵詞： 數(shù)據(jù)采集； AT89S51 單片機(jī)； CD4051； MAX232 畢業(yè)論文 IV Multichannel data acquisition system development ABSTRACT The design pletes the hardware design of data acquisition system that it bases on the control of AT89S51 microcontroller. This system hardware design includes: multiplexer switch and preamplifier circuit design, sampling keep circuit design, the design of the circuit module conversion, the PC munication technology, the keyboard and display design, the design of the power system. The multiplexer switch and preamplifier circuit design focuses on introducing the multiple switch choice, AD521 magnification calculation and multiple switch CD4051 and amplifier AD521 hardware connection circuit. Sampling keep circuit design of mainly introduced in sampling keeping circuit principle and main parameters and implement the choice and sampling keep connection circuit. The design of the circuit module conversion introduced the system A/D channel selection and A/D converter and the error analysis of the A/D converter AD574 introduction, input methods and connection circuit. SCM and PC munication is use of a MAX232 singlechip posed of RC232 standard interface munication circuit. Keyboard and display design with eight separate keyboard and through serial munication mode to 12864 and display. The power of design by the use of the 2*6V transformer to stepdown the input AC output 5V DC voltage by the diode fullwave rectifier, threeterminal voltage stabilizer voltage stabilizing.， The use of the 555 output 15V dualsupply voltage. Keywords: data acquisition。畢業(yè)論文 I 多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的開(kāi)發(fā) 目 錄 摘 要 ........................................................................................................................ III ABSTRACT .............................................................................................................IV 1 前 言 ................................................................................................................. 1 多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)簡(jiǎn)介 .................................................................................. 2 本設(shè)計(jì)的主要任務(wù) .......................................................................................... 3 2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) .................................................................................................. 4 硬件設(shè)計(jì)思想 .................................................................................................. 5 多路數(shù)據(jù)輸入部分 ..................................................................................... 5 采樣保持部分 ............................................................................................. 5 A/D 轉(zhuǎn)換部分 .............................................................................................. 6 . 4 PC 和單片機(jī)的通信部分 .......................................