【正文】 OS工藝制造的8位微控制器，指令系統(tǒng)與80C51完全相同。而通用串行總線的出現(xiàn)，很好地解決了上述這些沖突，很容易就能夠?qū)崿F(xiàn)低成本、高可靠性、多點(diǎn)的外置式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，這不僅能提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速度，還能增強(qiáng)系統(tǒng)的靈活性，同時(shí)有利于系統(tǒng)的維護(hù)。信號(hào)調(diào)理電路包括電橋，放大，濾波，隔離等電路。本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)14路模擬信號(hào)的采集，然后根據(jù)需要將14路模擬信號(hào)中的任一路或多路信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并通過(guò)USB接口，在PC機(jī)上實(shí)時(shí)的顯示出來(lái)。海 南 大 學(xué)畢 業(yè) 論 文（設(shè)計(jì)）題 目： 基于80C51單片機(jī)和TLC2543的多路 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 年 級(jí)： 學(xué) 院： 信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院 系 別： 電子通信系 專 業(yè)： 通信工程 指導(dǎo)教師： 完成日期： 摘 要在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)研究的各行業(yè)中,常常利用PC或工控機(jī)對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。本文先對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)做簡(jiǎn)單的介紹，然后根據(jù)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求，使數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在功能上具體化，細(xì)致化，實(shí)現(xiàn)多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。綜上所述，非電量的轉(zhuǎn)換，信號(hào)形式的變換，放大，濾波，共模抑制及隔離等等，都是信號(hào)調(diào)理的主要功能。但傳統(tǒng)的采集方式是在PC機(jī)或工控機(jī)內(nèi)安裝數(shù)據(jù)采集卡，采用這種方式不僅安裝麻煩、易受機(jī)箱內(nèi)環(huán)境的干擾，而且由于受計(jì)算機(jī)插槽數(shù)量和地址、中斷資源的限制，不可能掛接很多設(shè)備。此外也可通過(guò)時(shí)鐘控制寄存器CKCON中的X2位選擇6時(shí)鐘或12時(shí)鐘模式，另外當(dāng)處于6時(shí)鐘模式時(shí)外圍功能可以選擇一個(gè)機(jī)器周期6時(shí)鐘或是12時(shí)鐘，這是通過(guò)CKCON寄存器進(jìn)行選擇的。轉(zhuǎn)換速率也高于積分式ADC，因此，∑—?式A/D轉(zhuǎn)換器是用于戶外智能儀器儀表和工業(yè)過(guò)程參數(shù)檢測(cè)控制的優(yōu)先選擇。因此要盡可能選擇微處理器的最高始終頻率，以減小指令周期時(shí)間，優(yōu)化接口數(shù)據(jù)傳輸速率。 圖 6 圖 7由于 LM324 四運(yùn)放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中。在電路內(nèi)部，直接用板上剩余空間的大面積接地來(lái)提高電路信號(hào)的穩(wěn)定性。 ⑤后加在PCB中的圖形(如圖標(biāo)、注標(biāo))是否會(huì)造成信號(hào)短路。若轉(zhuǎn)換由控制，則第一個(gè)輸出數(shù)據(jù)發(fā)生在的下降沿。當(dāng)下一個(gè)I/O周期開(kāi)始時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換器將上一次的轉(zhuǎn)換結(jié)果從AD_OUT串行輸入到單片機(jī)的外部存儲(chǔ)器中。 端被置高時(shí)，與 TLC2543相聯(lián)的其它三線呈高阻狀態(tài)，可為其它線路使用，硬件設(shè)計(jì)時(shí)，可設(shè)計(jì)為共享線路，軟件編程時(shí)，根據(jù) 情況決定誰(shuí)使用這些線路。本系統(tǒng)可應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室或工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)等多種場(chǎng)合的多路數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集。 //片選端sbit AD_EOC = P1^0。0x80)。 //我們用片選來(lái)讀for(i=0。 return( AdResult)。byte_count tempdata。 //片選PDIUSBD12芯片 D12SUSPD = 0x0。 //讀 AD轉(zhuǎn)換結(jié)果 if ( n==0 ) { ADCBuf[2*(channelid1)+1]=。 //控制LEC亮 MCU_LED0 = 0。}void LED_OFF(void){ MCU_LED0=1。 ENABLE。ENABLE。 //溫度超過(guò)40度報(bào)警 else MCU_LED1=1。nchannelid。 P3 = 0xFF。//D12中斷服務(wù)usb_isr() interrupt 0 //0，外部中斷；1，定時(shí)器0溢出；2，外部中斷1； //3，定時(shí)器1溢出；4，串口中斷；5，定時(shí)器2溢出{ DISABLE。 } clock_in()。 else k=16。AD_CLK=0。sbit AD_CLK = P1^1。在轉(zhuǎn)換的過(guò)程中它們是基本上不變化的，如果有較大幅度的變化就說(shuō)明轉(zhuǎn)換過(guò)程中存在著問(wèn)題，使得轉(zhuǎn)換結(jié)果的精度和準(zhǔn)確性下降，否則轉(zhuǎn)換的結(jié)果是正確的。(2)控制字的低4位決定輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度及格式，初始設(shè)定后，一般不要在運(yùn)行過(guò)程中改變，以免數(shù)據(jù)混亂。在器件從掉電狀態(tài)返回后的第一次轉(zhuǎn)換，由于器件的內(nèi)部調(diào)整，讀數(shù)可能不準(zhǔn)確。I/O周期的時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)與輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度(位數(shù))同時(shí)由輸入數(shù)據(jù)的DD2位選擇為12或16。(3) 設(shè)計(jì)規(guī)則檢查(DRC)布線設(shè)計(jì)完成后，需認(rèn)真檢查布線設(shè)計(jì)是否符合設(shè)計(jì)者所制定的規(guī)則，同時(shí)也需確認(rèn)所制定的規(guī)則是否符合印制板生產(chǎn)工藝的需求，一般檢查有如下幾個(gè)方面：①線與線，線與元件焊盤(pán)，線與貫通孔，元件焊盤(pán)與貫通孔，貫通孔與貫通孔之間的距離是否合理，是否滿足生產(chǎn)要求。由于本設(shè)計(jì)采用的是單面板且用交互式布線既手工布線。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器，除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。TLC2543的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4所示。(3) 雙積分A/D轉(zhuǎn)換器：抗干擾能力強(qiáng)，具有較高的轉(zhuǎn)換精度，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，編碼方便，但轉(zhuǎn)換速率低，常用于速度要求不高，精度要求較高的測(cè)量?jī)x器儀表中。 單片機(jī)芯片選擇本設(shè)計(jì)中我們采用了Philips公司推出的增強(qiáng)型80C51單片機(jī)P89C51RA2，此芯片包含8K可并行可編程的非易失性FLASH程序存儲(chǔ)器，并可實(shí)現(xiàn)對(duì)器件串行系統(tǒng)編程(ISP)和在應(yīng)用中編程(IAP)。高的共模電壓會(huì)擊穿器件，即使沒(méi)有損壞器件，也會(huì)影響測(cè)量的精度。采樣保持電路A / D轉(zhuǎn)換微處理器信號(hào)調(diào)理電路圖1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖其中信號(hào)調(diào)理電路，它是傳感器與A/D之間的橋梁，也是測(cè)控系統(tǒng)中重要組成部分。數(shù)據(jù)采集已在工農(nóng)業(yè)，醫(yī)藥衛(wèi)生，生態(tài)環(huán)境，航天航空，軍事，氣象等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，可以通過(guò)對(duì)信號(hào)測(cè)量，處理，控制及管理，實(shí)現(xiàn)測(cè)、控、管的自動(dòng)化與系統(tǒng)化。該系統(tǒng)還可通過(guò)USB數(shù)據(jù)總線接口與PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，達(dá)到在PC機(jī)上實(shí)時(shí)的顯示、存儲(chǔ)和處理采樣數(shù)據(jù)的目的。2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成在任何計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中，都是從盡量快速，盡量準(zhǔn)確，盡量完整的獲得數(shù)字形式的數(shù)據(jù)開(kāi)始的。解決的辦法有：采用熱電阻溫度變送器：智能傳感器加通訊方式連接：采用三線制連接方法。本系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。其A/D轉(zhuǎn)換器的種類(lèi)也越來(lái)越多，目前使用廣泛的有:逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器、余數(shù)反饋比較式A/D轉(zhuǎn)換器、雙積分A/D轉(zhuǎn)換器、V/F變換式A/D轉(zhuǎn)換器和∑—?式A/D轉(zhuǎn)換器等等。除了高速的轉(zhuǎn)換器和通用的控制能力外，本器件有一個(gè)片內(nèi)的14通道多路器可以在11個(gè)輸入通道或3個(gè)內(nèi)部自測(cè)試(SELFTEST)電壓中任意選擇一個(gè)。(2)接地對(duì)模擬器件和數(shù)字器件，電源的地線回路必須分開(kāi)，以防止數(shù)字部分的噪聲電流通過(guò)模擬地回路引入，產(chǎn)生噪聲電壓，從而對(duì)模擬信號(hào)產(chǎn)生干擾。Altium Designer 6讓用戶可以選擇最適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)途徑來(lái)按自己想要的方式工作。l 盡量加寬電源、地線寬度，最好是地線比電源線寬，它們的關(guān)系是：地線＞電源線＞信號(hào)線，對(duì)數(shù)字電路的PCB可用寬的地導(dǎo)線組成一個(gè)回路, 即構(gòu)成一個(gè)地網(wǎng)來(lái)使用(模擬電路的地不能這樣使用)。③感光板顯像和蝕刻。 接口時(shí)序可以用四種傳輸方法使TLC2543得到全12位分辨率，每次轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳遞可以使用12或16個(gè)時(shí)鐘周期。在下一個(gè)I/O周期中，由數(shù)據(jù)輸出端AD_OUT串行輸出到單片機(jī)的外部寄存器。 (1) 拿到電路板之后不要急于焊接元件，要先認(rèn)真檢查板子連線是否存在短 路、斷路的情況，在確認(rèn)無(wú)誤之后，然后可以加電測(cè)試電源供電情況。張老師不僅為我提供一個(gè)良好的工作環(huán)境和齊全的工具設(shè)備，使我能夠更好的完成設(shè)計(jì)，還幫我解決掉了很多設(shè)計(jì)中遇到的困難。if((TongDaoamp。unsigned int AdResult。 datah=1。unsigned char xdata ADCBuf[36]={0,0,0,0,0,0}。ADCBuf[34]=39。 MCU_D12CS = 0x1。 ADCBuf[29]=。clk_t=0x9000。 } // 總線復(fù)位 if () { DISABLE。 ENABLE。 MCU_LED0 = 1。TEMPBufHig = ReadTemperature()。 //片選PDIUSBD12芯片 = 0。ADCBuf[35]=39。unsigned int idata TEMPBufLow = 0。 } else //輸出低8位數(shù)據(jù) { AD_DIN=(bit)(TongDaoamp。datal=0 。else if((TongDaoamp。張老師那兢兢業(yè)業(yè)的治學(xué)態(tài)度、敏銳創(chuàng)新的科學(xué)思維和身體力行的工作作風(fēng)是我收獲的最大財(cái)富，同時(shí)還要感謝海南大學(xué)信息學(xué)院的易家傅老師在此次設(shè)計(jì)中對(duì)我的精心指導(dǎo)，使我能順利完成此次設(shè)計(jì)。焊接完畢后加電，如果電路工作不正常，可以先檢查供電、是否存在虛焊、粘連的情況直至排除故障。本程序不僅實(shí)現(xiàn)了14路模擬信號(hào)的數(shù)據(jù)采集而且可以任意選擇一路或多路進(jìn)行數(shù)