【正文】 設(shè)置 3通道的上限值 MOV X3max,AL MOV AL, 0C0H 。 MOVX A,DPTR。這一過(guò)程 8279通過(guò)硬件自動(dòng)完成，無(wú)需程序干預(yù)。當(dāng) 8051產(chǎn)生 WR 寫信號(hào)時(shí)，則由一個(gè)或非門產(chǎn)生轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng) START和地址鎖存信號(hào) ALE（高電平有效），同時(shí)將地址總線信息由 A， B， C輸入 并鎖存，模擬量通過(guò)被選中的通道送到 A/D轉(zhuǎn)換器，并在 START信號(hào)下降沿時(shí)開(kāi)始逐位轉(zhuǎn)換。采樣控制電平為“ 1”，保持控制電平為“ 0”， OFFFSET用于零位調(diào)整。如在轉(zhuǎn)換時(shí)間 TCONV 內(nèi)，輸入模擬信號(hào)仍在變化。 JFET 比以前設(shè)計(jì)中所用 13 的 MOS 器件具有更低的噪聲，而且沒(méi)有高溫時(shí)的不穩(wěn)定性。 AS(地址選通輸入 )：用于實(shí)現(xiàn)信號(hào)分離，在 AD/ALE的下降沿把地址鎖入 DS12887。在大多數(shù)情況下，可以在引腳 5上接一 1kΩ 電位器來(lái)實(shí)現(xiàn)。 11 ALE：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng)訪問(wèn)該地址范圍的存儲(chǔ)單 元時(shí)，由于 MCS51 系列單片機(jī)的片內(nèi)程序存儲(chǔ)器地址與片內(nèi)程序是重疊的，所以用 EA 引腳電平來(lái)區(qū)分是訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，還是訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器。 備用電源功能 VPD：當(dāng) Vcc掉電時(shí)，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(shí)系統(tǒng)處于一種低功耗方式。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(chǔ)模塊。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(chǔ)器以備將來(lái)分析和使用，通常還需要把結(jié)果顯示出來(lái)。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(shí)序的（步進(jìn)、步退、差額），也可以是隨機(jī)的。因?yàn)檫@時(shí)可以使用普通的微秒級(jí) A/D 轉(zhuǎn)換器從容地分時(shí)處理這些信號(hào)。所以我們把 微機(jī)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)也常稱為計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，或簡(jiǎn)稱為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。而對(duì)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(chǔ)器、定時(shí)／計(jì)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(kāi)發(fā)時(shí)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(jì)低功耗、便攜式的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 ................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 數(shù)據(jù)采集和自動(dòng)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(gè)領(lǐng)域，需求廣泛。 模 數(shù) 轉(zhuǎn) 換 信號(hào)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(shí)鐘 存 儲(chǔ) 器 傳 感 器 5 被檢測(cè)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(hào)。 （ 4）在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，往往要對(duì)多個(gè)物理量進(jìn)行采集，即所謂多路巡回檢測(cè)，這可以通過(guò)多傳感器 前置放大 濾波器 多 路 模 擬 開(kāi) 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(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，降低成本。這種方法不論被測(cè)信號(hào)頻率如何，一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)均勻采樣的點(diǎn)總數(shù)為 N 個(gè)。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(lái)改變比較器的參考輸入，從而只需要 n個(gè)時(shí)鐘周期就能完成 n位轉(zhuǎn)換。如果被測(cè)量處于動(dòng)態(tài)變化中，用一般的顯示儀表讀數(shù)就十分困難，這時(shí)可將輸出信號(hào)送給計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像顯示或送至記錄儀 ，從而描繪出被測(cè)量隨時(shí)間變化的曲線，并以之作為檢測(cè)結(jié)果，供分析使用。 ~： 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。 RD 、 WR 是用于讀 /寫數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(chǔ)器的讀控制端。這些特點(diǎn)使該器件非常適合于從過(guò)程和機(jī)器控制到消耗裝置及自動(dòng)化的應(yīng)用。取決于被轉(zhuǎn)換的模擬電壓范圍，通常 VR+ = ?5V DC， VR = 0V DC。 MOT(模式選擇 )： MOT管腳接到 VCC時(shí)，選擇 MOTOROLA時(shí)序，當(dāng)接到 GFND時(shí)，選擇 INTEL時(shí)序。用一個(gè)引腳來(lái)達(dá)到調(diào)整輸人偏差，并且不降低輸入偏差漂移。 功能模塊電路設(shè)計(jì) 以 8051 為 CPU 設(shè)計(jì)一個(gè)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(lái)實(shí)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(chǔ)器，打印 機(jī)， LED很方便的進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取。所以在 A/D轉(zhuǎn)換前，加上保持器做信號(hào)保持。 ALE為高電平時(shí)，地址譯碼與對(duì)應(yīng)通道選擇見(jiàn)表 32 。即 A0= WR =0命令寫到定時(shí)器與控制寄存器去，對(duì) 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。 軟件是利用 MCS一 51匯編語(yǔ)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(shí) 采用了浮動(dòng)地址，使程序在不同地址的條件下，不需要改動(dòng)就能完成各種設(shè)計(jì)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。設(shè)置 0通道的上限值 MOV X0max,AL MOV AL,90H 。設(shè)置 6通道的上限值 MOV X6max,AL MOV AL, 0F0H 。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。 FIFO/傳感器 RAM是一個(gè) 8 8RAM，在鍵盤和選通方式工作時(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) 8051產(chǎn)生 RD 讀信號(hào)時(shí)，則由一個(gè)或非門產(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)。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 。 所以數(shù)字化的最大正弦信號(hào)頻率可用下式計(jì)算。 5V~177。 R/W(讀 /寫輸入 )： R/W管腳也有兩種操作模式。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。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。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。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。 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。 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。 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。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。根據(jù)測(cè)量對(duì)象和顯 示方法的不同，信號(hào)處理電路可以是簡(jiǎn)單的傳輸電纜，也可以是由許多電子元件組成的數(shù)據(jù)采集卡，甚至包括計(jì)算機(jī)在內(nèi)的裝置。本文將利用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，以實(shí)現(xiàn) 不同傳感器信號(hào)的處理。在文中較系統(tǒng)的介紹了從模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換過(guò)程和討論了轉(zhuǎn)換過(guò)程中的技術(shù)參數(shù)等問(wèn)題，在文中最后還進(jìn)行了系統(tǒng)存在的一些誤差分析。目前，單片機(jī)正在過(guò)程控制、數(shù)據(jù)采集、智能儀表、機(jī)電一體化、家用電器以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等領(lǐng)域中發(fā)揮著重要的控制作用。 數(shù)字實(shí)時(shí)顯示： LED 將實(shí)時(shí)顯示采集的數(shù)據(jù)，并且能夠顯示查詢時(shí)輸入的查詢量和查詢到的數(shù)據(jù)。 例如，為了減少輸入信號(hào)的共模分量，就采用各種差分放大器、儀用放大器和隔離放大器；為了使不同數(shù)量級(jí)的輸入電壓都具有最佳變換 ，就產(chǎn)生了量程可以變換的程控放大器；為了減少放大器輸入的漂移，就產(chǎn)生了斬波為零和激光修正的精密放大器。在工程上采樣頻率應(yīng)取被采樣信號(hào)所含最高頻率的兩倍．通常采用 1020倍 。以進(jìn)一步用于處理、顯示、記錄、查詢和傳輸。 ( 2 ）數(shù)字顯示是指用數(shù)字形式來(lái)顯示測(cè)量值，目前大多采用 LED 發(fā)光數(shù)碼管或液晶顯示屏等，如數(shù)字電壓表。在 EPROM編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它接受低 8位地址。對(duì)于 EPROM 型單片機(jī)，在對(duì)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳輸入編程脈沖信號(hào)。 該器件取消了外部調(diào)零和滿量程調(diào)整。 CLOCK：外部時(shí)鐘脈沖輸入端。 12 (5)MOTOROLA5和 INATAEL總線時(shí)序 選擇。 RESET(復(fù)位輸出 )：當(dāng)該腳保持低電平時(shí)間大于 200ms，保證 DS12887有效復(fù)位。 LM198的工作電源為177。 ADC接著進(jìn)行離散信號(hào)的量化。同時(shí) START 的上升沿將轉(zhuǎn)換器內(nèi)部清零，下降沿起動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換，即在時(shí)鐘的作用下，逐位逼近過(guò)程開(kāi)始，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào) EOC 即變?yōu)榈碗娖?。此時(shí)若 A0=1。 18 第 4 章 單片機(jī)數(shù)據(jù)采集與通信系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 上一章我們對(duì)系統(tǒng)的幾個(gè)主要硬件部分進(jìn)行了介紹，這些構(gòu)成了數(shù)據(jù)采集和通信系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)。然后就是第二通道的采集。通道號(hào)設(shè)置為 0 L3： MOV R3， 8；采集次數(shù)設(shè)置為 8 L4： MOVX DPTR， 220H；啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換 MOVX DPTR,A MOV R7,0FFH。進(jìn)入數(shù)據(jù)查詢模式我們就可以根據(jù)輸入的時(shí)間來(lái)查詢那一時(shí)刻所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，按下打印鍵，系統(tǒng)將為你進(jìn)行把所查詢到的數(shù)據(jù)進(jìn)行打印。在傳感器矩陣方式工作時(shí)，這個(gè)存儲(chǔ)器是傳感器 RAM，它的每一位對(duì)應(yīng)著一個(gè)傳感器的狀態(tài)。本系統(tǒng)采用的 Intel18279是一個(gè)專用的顯示器鍵盤接口，它用硬件完成對(duì)顯示器和鍵盤的掃描。 A/D 轉(zhuǎn)換器的任務(wù)是完成采樣信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換， ADC0809 是逐次逼近式，轉(zhuǎn)換時(shí)間為100μ s 的 8 位轉(zhuǎn)換器，它的線性誤差為177。顯然，如在孔徑時(shí)間 Ta 內(nèi)，輸入模擬信號(hào)仍在孔徑時(shí)間 Ta 內(nèi)，輸入模擬信號(hào)仍在變化時(shí)進(jìn)行量化，會(huì)引入一定的誤差，稱其為“孔徑誤差”，仍考慮對(duì)輸入的正弦信號(hào)采樣，那么對(duì) M位 ADC，并采用 SHA的數(shù)據(jù)采集器。 在 Ck=， CS(片選輸入 )：在訪問(wèn) DS12887的總線周期內(nèi)，片選信號(hào)必須保持為低。 其主要功能如下： (1)內(nèi)含一個(gè)鋰電池，斷電情況運(yùn)行十年以上不丟失數(shù)據(jù)。該信號(hào)用來(lái)打開(kāi)三態(tài)輸出緩沖器，將 A/D轉(zhuǎn)換得到的 8位數(shù)字量送到數(shù)據(jù)總線上。 Vss：接地端。給應(yīng)用系統(tǒng)中的地址鎖存器提供鎖存控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)地址 /數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用。它主要特性如下： （ 1）具有兩級(jí)中斷優(yōu)先處理能力，可管理 5個(gè)中斷源，且都有自動(dòng)轉(zhuǎn)入的中斷入口地址； （ 2）內(nèi)含定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，工作方式可編程選擇 ； （ 3）有 32條 I/O線，輸入輸出操作功能強(qiáng)，可直接帶外設(shè)； （ 4）布爾處理功能強(qiáng)，可擴(kuò)展用途； （ 5）內(nèi)部 RAM和寄存器有位尋址功能； （ 6）外部具有獨(dú)立的 64K程序存儲(chǔ)空間和 64K數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間； （ 7）有全雙工串行接口，波特率可編程設(shè)置； （ 8）有多種型號(hào)，且不同型號(hào)的內(nèi)部程序存儲(chǔ)器不同，用戶可根據(jù)需要選用。顯示裝置的主要作用就是使人們了解檢測(cè)數(shù)值的大小或變化的過(guò)程。早期的采樣保持電路和 A/D 轉(zhuǎn)換電路需要數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員自行設(shè)計(jì)，目前普遍采用單片集成電路，有的單片 A/D 轉(zhuǎn)換器內(nèi)部包括有采樣保持電路、基準(zhǔn)電源和接口電路，這為系統(tǒng) 設(shè)計(jì)提供了較大方便。模擬信號(hào)要變成數(shù)字信號(hào)，首先要經(jīng)過(guò)采樣，采樣保持器是快速拾取輸入信號(hào)的子樣脈沖，并保持幅值恒定，以提高 A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度，如果把采樣保持電路放在模擬多路開(kāi)關(guān)之前（每通道一個(gè)），這可實(shí)現(xiàn)對(duì)瞬時(shí)信號(hào)同時(shí)進(jìn)行采樣。 （ 2）從傳感器過(guò)來(lái)的信號(hào)較?。ǔＳ脽犭娕嫉妮敵鲎兓趲缀练綆资呛练g，電阻應(yīng)變 片輸出電壓的變化只有幾個(gè)毫伏，人體生物電信號(hào)僅是微伏級(jí)）。檢測(cè)時(shí)，首先獲取被測(cè)量的信息，并通過(guò)信息的轉(zhuǎn)換把獲得的信息變換為電量，然后進(jìn)行一系列的處理，再用指示儀或顯示儀將信息輸出，或由計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最后把信息輸送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。將外部世界存在的溫度、壓力、流量、 電流、電壓、流速 、 開(kāi)關(guān)量 、位移以及角度等模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再將收集到的數(shù)據(jù)顯示、處理、傳輸與記錄的這一過(guò)程即稱為“數(shù)據(jù)采集”，相應(yīng)的系統(tǒng)即為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（ DAS）。 數(shù)據(jù)采集技術(shù)已在雷達(dá)、通信、水聲、遙感、地質(zhì)勘探、振動(dòng)工程、無(wú)損檢測(cè)、語(yǔ)聲處理、智能儀器、工業(yè) 自動(dòng)