【正文】 640kHz時， A/D轉(zhuǎn)換時間為 100?s。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。 管腳 功能： GND， VCC：直流電源 +5V 電壓。 R/W(讀 /寫輸入 )： R/W管腳也有兩種操作模式。 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。 5V~177。 5V~177。 所以數(shù)字化的最大正弦信號頻率可用下式計算。最終獲得所需要的數(shù)字信號。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 。當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束后， EOC 恢復(fù)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)。當(dāng) 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(jī)。數(shù)據(jù)線上的信息是命令或狀態(tài)。 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。但是，光有這樣的硬件，還只是具有了計算的可能。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。 20 MOV AL， 10H 。設(shè)置 6通道的上限值 MOV X6max,AL MOV AL, 0F0H 。寫 D/A轉(zhuǎn)換 MOV A， 80H DJNZ R1， L1 MOV DPTR， A INC DPTR MOVX DPTR,A L2： MOV R2,0。設(shè)置 0通道的上限值 MOV X0max,AL MOV AL,90H 。按照時間和通道進(jìn)行存儲，這是是為了方便查詢的方便，也是保存數(shù)據(jù)的常用方式，采集模式就工作在查詢的模式下。 軟件是利用 MCS一 51匯編語言編制的，并利用了最優(yōu)化方法，使其在具有較多的功能條件下，占有較少的地址空間同時 采用了浮動地址，使程序在不同地址的條件下，不需要改動就能完成各種設(shè)計功能，從而方便了調(diào)試與應(yīng)用，并使整體軟件系統(tǒng)具有較大的靈活性。當(dāng) FIFO存儲器有數(shù)據(jù)時， IRQ信號變?yōu)楦唠娖?。?A0= WR =0命令寫到定時器與控制寄存器去，對 8279進(jìn)行編程， RD =0讀 FIFO/傳感器 RAM狀態(tài)寄存器的內(nèi)容； A0= WR =0數(shù)據(jù)寫到顯示 RAM， RD =0讀顯示 RAM或 FIFO/傳感器 RAM的內(nèi)容。但它們共同的缺點是，需要編制定時掃描顯示和掃描鍵盤的程序，使整個系統(tǒng)軟件變得比較復(fù)雜。 ALE為高電平時，地址譯碼與對應(yīng)通道選擇見表 32 。也就是說 A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間為 100μ s，轉(zhuǎn)換期間，保持器輸出電壓下降約 V。所以在 A/D轉(zhuǎn)換前，加上保持器做信號保持。 在本系統(tǒng)中 M=8， TCONV =100us帶入公式就可得 )(1002 118m a x Hzf ??? )(139Hz?????? ? 14 如果我 們在數(shù)據(jù)采集器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC前再加一個采樣保持放大器 SHA（它的任務(wù)是把要轉(zhuǎn)換的信號快速采樣后保持一段時間，以備轉(zhuǎn)換用），這相當(dāng)于在 ADC 轉(zhuǎn)換時間內(nèi)開可一個窄“窗孔”，將此窗孔開啟瞬間內(nèi)的模擬信號以量化形式記錄下來，此窗孔稱為“孔徑時間” Ta， Ta一般遠(yuǎn)小于轉(zhuǎn)換時間 TCONV。 功能模塊電路設(shè)計 以 8051 為 CPU 設(shè)計一個單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，在其外部擴(kuò)展 64KB SRAM，本系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模塊以ADC0809為核心， LF398采樣保持來實現(xiàn)一秒中采集 8次數(shù)據(jù)，輸出數(shù)字量直接與總線的數(shù)據(jù)線連接，從而掛在總線上的存儲器，打印 機(jī)， LED很方便的進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取。 低于 10us采集時間，與 TTL , PMOS , CMOS邏輯輸人兼容 用一個引腳來達(dá)到調(diào)整輸人偏差，并且不降低輸入偏差漂移。在此模式下， R/W 管腳與通用 RAM 的寫允許信號 (WE)的含義相同。 MOT(模式選擇 )： MOT管腳接到 VCC時，選擇 MOTOROLA時序，當(dāng)接到 GFND時，選擇 INTEL時序。 DS12887芯片具有微 功 耗、外圍接口簡單、精度高、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點，可廣泛用于各種需要較高精度的實時時鐘場合中。取決于被轉(zhuǎn)換的模擬電壓范圍，通常 VR+ = ?5V DC， VR = 0V DC。 OE：輸出允許信號，輸入，高電平有效。這些特點使該器件非常適合于從過程和機(jī)器控制到消耗裝置及自動化的應(yīng)用。正常工作 時 Vcc引腳接 +5V電源電壓。 RD 、 WR 是用于讀 /寫數(shù)據(jù)存儲器的，而 PSEN 是用于讀程序代碼的，他在應(yīng)用系統(tǒng)中接程序存儲器的讀控制端。 ALE：地址鎖存信號，輸出。 ~： P3口是帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口，它是雙功能 I/O端口。因此，這個系列成為主流單片機(jī)。如果被測量處于動態(tài)變化中，用一般的顯示儀表讀數(shù)就十分困難，這時可將輸出信號送給計算機(jī)進(jìn)行圖像顯示或送至記錄儀 ，從而描繪出被測量隨時間變化的曲線，并以之作為檢測結(jié)果，供分析使用。 測量的目的是使人們了解被測量的數(shù)值，所以必須有顯示裝置。本系統(tǒng)采用的 ADC0809 采用的是逐次逼近式，此種轉(zhuǎn)換器采用一種極有效的方案來改變比較器的參考輸入，從而只需要 n個時鐘周期就能完成 n位轉(zhuǎn)換。因此 A/D 轉(zhuǎn)換器的種類也比較多。這種方法不論被測信號頻率如何，一個信號周期內(nèi)均勻采樣的點總數(shù)為 N 個。 數(shù)據(jù)處理部分 從傳感器采集來的數(shù)據(jù)經(jīng)過信號調(diào)理電路，信號做好了模數(shù)轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)備。 （ 4）在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，往往要對多個物理量進(jìn)行采集，即所謂多路巡回檢測，這可以通過多傳感器 前置放大 濾波器 多 路 模 擬 開 關(guān) 傳感器 前置放大 濾波器 傳感器 前置放大 濾波器 . . . . . . . . . 6 路模擬開關(guān)來實現(xiàn)，這樣可以簡化設(shè)計，降低成本。它是一種獲得信息的重要手段，它所獲得信息的正確與否，關(guān)系到整個檢測系統(tǒng)的精度，因而在非電量檢測系統(tǒng)中占有重要的地位。 模 數(shù) 轉(zhuǎn) 換 信號處理 8051 單片機(jī) RS232 串口 鍵盤電路盤 LED 顯示模塊 串行微型打印機(jī) DS12887 日歷 /時鐘 存 儲 器 傳 感 器 5 被檢測的各種參數(shù)（溫度、流量、壓力、位移、速度等）由傳感器變換成易于后續(xù)處理的電信號。 4 第 2 章 單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體功能介紹和說明 在檢測系統(tǒng)中，各個組成部分是以信息流的過程來劃分的。 數(shù)據(jù)采集和自動控制技術(shù)廣泛地滲透到化工、輕工、熱工、電力、水力、能源、環(huán)保、航空、航天、機(jī)械制造和精密儀器等各個領(lǐng)域，需求廣泛。在智能儀器，信號處理以及工業(yè)自動化控制領(lǐng)域，都存在數(shù)據(jù)的測量與控制問題。 ................................................. 錯誤 !未定義書簽。 隨著科學(xué)和技術(shù)的需要，在速度、分辨率、精度、接口能力、軟件設(shè)計以及抗干擾能力等方面向現(xiàn)代數(shù)據(jù)采集技術(shù)提出了越來越高的要求。而對于利用數(shù)據(jù)采集芯片的系統(tǒng)，由于芯片集成了A／ D轉(zhuǎn)換、閃速／電擦除存儲器、定時／計數(shù)器等電路，加上它的高轉(zhuǎn)換速度和高精度，能大大降低系統(tǒng)開發(fā)時間和成本、縮小設(shè)備體積、提高系統(tǒng)可靠性和電氣性能指標(biāo)，較適合于設(shè)計低功耗、便攜式的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 3 1 M a y 20 0 6 S he e t o f F i l e : C : \ D o c u m e n t s a n d S e t t i n gs \ u s e r \桌面 \畢業(yè)設(shè)計 \參考資料 \ M y D e s i g n .d dbD r a w n B y:傳感器 0傳感器 1傳感器 2傳感器 3傳感器 4傳感器 5傳感器 6傳感器 7A / D 轉(zhuǎn)換器單片機(jī)鎖存器E P R O MR A MR A M地址總線信號調(diào)理信號調(diào)理信號調(diào)理信號調(diào)理信號調(diào)理信號調(diào)理信號調(diào)理信號調(diào)理查詢打印數(shù)據(jù)通信R A M數(shù)據(jù)顯示 系統(tǒng)實現(xiàn)的功能 8 路數(shù)據(jù)采集：可以進(jìn)行 8 路 0~5V 的模擬電壓進(jìn)行循環(huán)采集，每路采集的 8 次，超出界限LED顯示報警，將采得的數(shù)據(jù)求平均。所以我們把 微機(jī)自動檢測系統(tǒng)也常稱為計算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，或簡稱為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。此外，某些傳感器內(nèi)阻比較大，輸出功率較小，這樣放大器還起阻抗變換器的作用來緩沖輸入信號。因為這時可以使用普通的微秒級 A/D 轉(zhuǎn)換器從容地分時處理這些信號。 （ 1）實時采樣：數(shù)據(jù)采集開始后， 信號波形的第一個采樣點即被采人并數(shù)字化，經(jīng)過一個采樣間隔后．再采入第二個采樣點，這樣一直將整個信號波形數(shù)字化并存入存儲器中。由于波形可以重復(fù)取得．因此采樣可以用較慢的速度進(jìn)行，采集的樣本可以是時序的（步進(jìn)、步退、差額），也可以是隨機(jī)的。使用串行輸出結(jié)果的方式對長距離傳輸和需要光電隔離的場合較為有利。單片機(jī)還需要把數(shù)據(jù)分析和處理之后的結(jié)果寫入存儲器以備將來分析和使用，通常還需要把結(jié)果顯示出來。 ( l ）模擬顯示是利用指針對標(biāo)尺的相對位置來表示被測量數(shù)值的大小，如毫伏表、毫安表等，其特點是讀數(shù)方便、直觀，結(jié)構(gòu)簡單，價 格低廉，在檢測系統(tǒng)中一直被大量使用。本系統(tǒng)硬件包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理和存儲模塊。在訪問外部存儲器時，它是數(shù)據(jù)總線和地址總線低 8位分時復(fù)用的接口：在 EPROM編程時，在接收指令字節(jié)；在驗證程序時，輸出指令字 節(jié)，并要求外接上拉電阻。 備用電源功能 VPD：當(dāng) Vcc掉電時，在 Vcc下降到操作系統(tǒng)允許極限之前， RST/VPD引腳接上備用電源，向內(nèi)部 RAM 供電，這時系統(tǒng)處于一種低功耗方式。另外， ALE信號還可以作為應(yīng)用系統(tǒng)中頻率要求較低的其他部件的時鐘信號、計數(shù)信號等。當(dāng)訪問該地址范圍的存儲單 元時，由于 MCS51 系列單片機(jī)的片內(nèi)程序存儲器地址與片內(nèi)程序是重疊的，所以用 EA 引腳電平來區(qū)分是訪問內(nèi)部程序存儲器，還是訪問外部程序存儲器。 ADC0809的功能特點 ADC0809數(shù)據(jù)采集元件是單片 CMOS器件，具有 8位模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器、 8通道的多路開關(guān)以及和微處理器相兼容的控制邏輯，這個 8位 A / D 轉(zhuǎn)換器使用逐位逼近作為轉(zhuǎn)換技術(shù)。 11 ALE：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。 D0 為最低位， D7 為最高位。在大多數(shù)情況下，可以在引腳 5上接一 1kΩ 電位器來實現(xiàn)。 (3)二進(jìn)制數(shù)碼或 BCD碼表示時間、日歷和定鬧。 AS(地址選通輸入 )：用于實現(xiàn)信號分離，在 AD/ALE的下降沿把地址鎖入 DS12887。沒有中斷條件滿足時， IRQ 處于高阻態(tài)。 JFET 比以前設(shè)計中所用 13 的 MOS 器件具有更低的噪聲，而且沒有高溫時的不穩(wěn)定性。 ％的增益精度 如在轉(zhuǎn)換時間 TCONV 內(nèi)，輸入模擬信號仍在變化。 這樣，數(shù)據(jù)采集時在模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC前采用采樣保持放大器 SHA，就解決了 ADC轉(zhuǎn)換時間較長與分辨率要求較短的孔徑時間的矛盾，其實質(zhì)是把模擬信號的離散化與量化分兩步進(jìn)行。采樣控制電平為“ 1”，保持控制電平為“ 0”， OFFFSET用于零位調(diào)整。 15 8位 A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率約為 ，轉(zhuǎn)換精度在 ％以下 , 這對一些精度要求比較高的控制系統(tǒng)而言是不夠的，因此要采用更多位的 A/D轉(zhuǎn)換器，如 10 位、 12位、 14位等 A/D轉(zhuǎn)換器。當(dāng) 8051產(chǎn)生 WR 寫信號時，則由一個或非門產(chǎn)生轉(zhuǎn)換器的啟動 START和地址鎖存信號 ALE（高電平有效），同時將地址總線信息由 A， B， C輸入 并鎖存，模擬量通過被選中的通道送到 A/D轉(zhuǎn)換器，并在 START信號下降沿時開始逐位轉(zhuǎn)換。 DB0~DB7是數(shù)據(jù)線，與 CPU總線相連。這一過程 8279通過硬件自動完成，無需程序干預(yù)。 IRQ信號變?yōu)楦唠娖健?MOVX A,DPTR。過從鍵盤送來的不同鍵值選擇不同的工作模式；接受到“ *”系統(tǒng)將自動進(jìn)入到查詢和打印模式， 接受到“ ”系統(tǒng)將自動進(jìn) 入打印狀態(tài)，再一次接受到“ ”的時候系統(tǒng)將返回到數(shù)據(jù)采集狀態(tài)。設(shè)置 3通道的上限值 MOV X3max,AL MOV AL, 0C