基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-17 12:38 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 要硬件電路此系統(tǒng)是一個多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，由ADC0809和單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。ADC0809負(fù)責(zé)對輸入模擬電壓的轉(zhuǎn)換，單片機(jī)主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理、顯示和串行口的通信，由AT89C5MAX23LED數(shù)碼顯示器組成。本次設(shè)計(jì)要求的輸入電壓范圍為05V可調(diào)電壓，我們給101的電位器加上一個5V的電壓源來實(shí)現(xiàn)所需的輸入電壓。 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，B0為轉(zhuǎn)換啟動信號。當(dāng)B0上跳沿時，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時，開始進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST 應(yīng)保持低電平。EOC 為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。當(dāng)EOC 為高電平時，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換。OE 為輸出允許信號，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE＝1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE＝0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。IN0IN7為模擬電壓的輸入口。D7－D0 為數(shù)字量輸出線,。CLK 為時鐘輸入信號線。因ADC0809 的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號必須由外界提供，通常使用頻率為500KHZ，由單片機(jī)ALE口接出，經(jīng)過74LS74二分頻以后接到ADC0809的CLK口。, A/D轉(zhuǎn)換模塊 A/D轉(zhuǎn)換ADC0809AD0809 邏輯結(jié)構(gòu)：ADC0809 是8 位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器。它由一個8路模擬開關(guān)、一個地址鎖存譯碼器、一個A/D 轉(zhuǎn)換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成（）。多路開關(guān)可選通8個模擬通道，允許8 路模擬量分時輸入，共用A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D 轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE 端為高電平時，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。 ADC0809 內(nèi)部結(jié)構(gòu)ADC0809 的工作原理：IN0－IN7：8 條模擬量輸入通道；ADC0809 對輸入模擬量要求：信號單極性，電壓范圍是0－5V，若信號太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。地址輸入和控制線：4條；ALE 為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當(dāng)ALE線為高電平時，地址鎖存與譯碼器將A， B，C 三條地址線的地址信號進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。A，B 和C 為地址輸入線，用于選通IN0－IN7 上的一路模擬量輸入。通道選擇表如下表所示。C B A 選擇的通道: 通道選擇編碼CBAINCBAIN000IN0100IN4001IN1101IN5010IN2110IN6011IN3111IN7 分頻器ADC0809的時鐘信號需要外部提供，常為500Khz左右。單片機(jī)ALE口輸出的頻率是單片機(jī)晶振頻率的六分之一，故仍需用D觸發(fā)器進(jìn)行4分頻以后才能使用。74LS74內(nèi)含兩個獨(dú)立的D上升沿雙d觸發(fā)器，每個觸發(fā)器有數(shù)據(jù)輸入（D）、置位輸入(SD)復(fù)位輸入（RD）、時鐘輸入（CP）和數(shù)據(jù)輸出（Q）。SD、RD的低電平實(shí)輸出預(yù)置或清除，而與其它輸入端的電平無關(guān)。當(dāng)SD、RD高電平時，均無效。符合建立時間要求的D數(shù)據(jù)在CP上升沿作用下傳送到輸出端。其功能表如下： 74LS74功能表輸 入輸 出SDRDCPDQn＋1Qn＋10110100100φφ11↑11011↑00111↓QnQn 控制器模塊 AT89C51單片機(jī)AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓,高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。此器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案，功能強(qiáng)大AT89C51單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場合。因此，在這里選用AT89C51單片機(jī)來完成，它具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、經(jīng)濟(jì)、易于連接等優(yōu)點(diǎn)，特別是其內(nèi)部定時器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)資源豐富，有應(yīng)用價值。 AT89C51單片機(jī)主要性能參數(shù)AT89C51單片機(jī)的主要性能特點(diǎn)有：（1）與MCS51 兼容； （2）4K字節(jié)可編程FLASH存儲器； （3）壽命：1000寫/擦循環(huán)； （4）數(shù)據(jù)保留時間：10年； （5）全靜態(tài)工作：0Hz24MHz； （6）三級程序存儲器鎖定； （7）1288位內(nèi)部RAM （8）32可編程I/O線； （9）兩個16位定時器/計(jì)數(shù)器； （10）5個中斷源； （11）可編程串行通道； （12）低功耗的閑置和掉電模式； （13）片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。AT89C52RC單片機(jī)同時還具有加密性強(qiáng)，低功耗，高速，高可靠，強(qiáng)抗靜電，強(qiáng)抗干擾等優(yōu)點(diǎn)。 AT89C52RC單片機(jī)的引腳封裝圖主要管腳說明：VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時，P0輸出原碼，此時P0外部必須接上拉電阻。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出
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