【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 集時(shí)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(shí)間較長(zhǎng)與分辨率要求較短的孔徑時(shí)間的矛盾，其實(shí)質(zhì)是把模擬信號(hào)的離散化與量化分兩步進(jìn)行。SHA先完成模擬信號(hào)的離散化。ADC接著進(jìn)行離散信號(hào)的量化。最終獲得所需要的數(shù)字信號(hào)。 數(shù)據(jù)采集模塊是將從調(diào)理電路送過來的信號(hào)進(jìn)行量化，把模擬量變成數(shù)字量的模塊，A/D轉(zhuǎn)換過程（即采樣信號(hào)的量化過程）需要時(shí)間，如果輸入信號(hào)變化較大，就會(huì)引起轉(zhuǎn)換誤差。所以在A/D轉(zhuǎn)換前，加上保持器做信號(hào)保持。保持起把時(shí)刻的采樣值保持到A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束。T為采樣周期。采樣控制電平為“1”，保持控制電平為“0”，OFFFSET用于零位調(diào)整。保持電容是外接的，其取值與采樣頻率和精度有關(guān)，常選用510~1000pF。減小可提高采樣頻率，但會(huì)降低精度。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。在本系統(tǒng)中根據(jù)采樣時(shí)間、%精度的獲取時(shí)間為25μs，保持期間的輸出電壓下降率為每秒3mV。也就是說A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間為100μs，轉(zhuǎn)換期間。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100μs的8位轉(zhuǎn)換器，它的線性誤差為177。LSB，抗干擾能力較強(qiáng)，比較適合于信號(hào)變化緩慢，現(xiàn)場(chǎng)干擾嚴(yán)重的場(chǎng)合。8位A/，％以下, 這對(duì)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。下面轉(zhuǎn)換時(shí)序圖 ALESTARTOEDO7~1EOC 其轉(zhuǎn)換過程表述如下：首先ALE的上升沿將地址代碼鎖存、譯碼后選通模擬開關(guān)中的某一路，使該路模擬量進(jìn)入到A/D轉(zhuǎn)換器中。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，逐位逼近過程開始，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)EOC即變?yōu)榈碗娖?。?dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束后，EOC恢復(fù)高電平，此時(shí)，如果對(duì)輸出允許OE輸入一高電平命令，則可讀出數(shù)據(jù)。A、B、C：3位地址線即模擬量通道選擇線。ALE為高電平時(shí)，地址譯碼與對(duì)應(yīng)通道選擇見表32 。CBA選中通道000INT0001INT1010INT2011INT3100INT4101INT5110INT6111INT7ADC0809的量化單位本系統(tǒng)基準(zhǔn)電壓 ，此時(shí)q=（）/28=20Mv，轉(zhuǎn)換結(jié)果D=A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的硬件接口一般有兩種方法，一種方法是通過并行I/O接口與8051A單片機(jī)連接（例如8155或8255）需要占用兩個(gè)并行口（其中一個(gè)端口接A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)線，另一個(gè)端口用來產(chǎn)生A/D轉(zhuǎn)換器工作控制信號(hào)）；第二種接口方法是利用ADC0809轉(zhuǎn)換器三態(tài)輸出鎖存功能，可以直接與8051的總線連接，在系統(tǒng)中把ADC0809轉(zhuǎn)換器當(dāng)作外部RAM單元對(duì)待。，若假設(shè)地址中的無關(guān)位均為1，則其通道IN0IN7的地址為7FF8H7FFFFH。當(dāng)8051產(chǎn)生寫信號(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)開始逐位轉(zhuǎn)換。當(dāng)轉(zhuǎn)換信號(hào)結(jié)束時(shí)，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)EOC變高電平。經(jīng)反相器可向CPU發(fā)送一個(gè)高電平信號(hào)。當(dāng)8051產(chǎn)生讀信號(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)。 查詢打印模塊電路設(shè)計(jì)用鎖存器或用8155都可以作鍵盤顯示器的接口。但它們共同的缺點(diǎn)是，需要編制定時(shí)掃描顯示和掃描鍵盤的程序，使整個(gè)系統(tǒng)軟件變得比較復(fù)雜。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。在硬件上它占用兩個(gè)地址，在軟件上省去了顯示和鍵盤掃描，使用程序變得簡(jiǎn)潔、易讀和模塊化。DB0~DB7是數(shù)據(jù)線，與CPU總線相連。當(dāng)=0時(shí)，選中8279。此時(shí)若A0=1。數(shù)據(jù)線上的信息是命令或狀態(tài)。若A0=0，數(shù)據(jù)線上的信息是顯示數(shù)據(jù)或鍵盤數(shù)據(jù)。即A0==0命令寫到定時(shí)器與控制寄存器去，對(duì)8279進(jìn)行編程，=0讀FIFO/傳感器RAM狀態(tài)寄存器的內(nèi)容；A0==0數(shù)據(jù)寫到顯示RAM，=0讀顯示RAM或FIFO/傳感器RAM的內(nèi)容。掃描計(jì)數(shù)器通過SL0~SL3輸出掃描信號(hào)，掃描信號(hào)分為譯碼和編碼兩種。顯示寄存器通過OUTA和OUTB同步輸出顯示RAM的內(nèi)容。這一過程8279通過硬件自動(dòng)完成，無需程序干預(yù)。掃描輸出和回掃線可以構(gòu)成對(duì)鍵的一個(gè)掃描陣列。當(dāng)有鍵按下時(shí)，該鍵在行列中的位置上SHIFT和CNTL的狀態(tài)一起被送到FIFO存儲(chǔ)器中，同時(shí)使IRQ變高。FIFO/傳感器RAM是一個(gè)88RAM，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。此時(shí)FIFO狀態(tài)寄存器存儲(chǔ)器空、滿、益處等狀態(tài)。當(dāng)FIFO存儲(chǔ)器有數(shù)據(jù)時(shí)，IRQ信號(hào)變?yōu)楦唠娖?。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)。當(dāng)傳感器變化時(shí)。IRQ信號(hào)變?yōu)楦唠娖?。系統(tǒng)通過按鍵來選擇工作的模式，當(dāng)按下“”鍵，系統(tǒng)就進(jìn)入到查詢模式，屏幕顯示清零狀態(tài)，等待數(shù)據(jù)的輸入，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)時(shí)，屏幕顯示輸入的數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)輸入完畢以后，系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的查詢，查詢到的數(shù)據(jù)按統(tǒng)統(tǒng)顯示在屏幕上，如過此時(shí)按下打印鍵“”，系統(tǒng)就進(jìn)入打印模式，把查詢到的數(shù)據(jù)打印出來。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)。但是，光有這樣的硬件，還只是具有了計(jì)算的可能。系統(tǒng)要真正能夠進(jìn)行按照我們?cè)O(shè)計(jì)的意愿進(jìn)行工作還必須有軟件的配合。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(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。開始初始化（鍵盤、顯示、存儲(chǔ)、打?。┳xADC0809狀態(tài)（是否空閑）讀打印機(jī)狀態(tài)（是否空閑）設(shè)置各通道數(shù)據(jù)存放地址段判斷鍵盤送來的字符查詢模式通信模式數(shù)據(jù)采集模式結(jié)束采用鍵入不同的值進(jìn)入不同的模式，進(jìn)行各種不同功能的實(shí)現(xiàn)，如果在沒按下“”鍵以前有鍵按下，判斷為誤操作，程序不予處理，當(dāng)按下“”鍵時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入采集模式，當(dāng)鍵入的是“*”鍵時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入的是通信模式，當(dāng)在數(shù)據(jù)采集模式下鍵入的是“”鍵時(shí)，系統(tǒng)就進(jìn)入了查詢模式，如果需要將查詢到的數(shù)據(jù)打印出來，就需要再一次按下“”鍵，從而使系統(tǒng)完成各項(xiàng)功能。MAIN ：查詢是否有鍵閉合LCALL KEY；查詢鍵閉合，調(diào)鍵盤處理子程序LCALL DIR；調(diào)顯示子程序SJMP MAIN；鍵盤處理子程序KEY： MOV DPTR，7FFFHMOV A，40H；寫‘讀掃描鍵命令’MOVX @DPTR,7EFFH。MOVX A,@DPTR。掃描鍵值A(chǔ)NL A，3FHMOV DPTR，KTABMOVC A，@A+DPTR。查表轉(zhuǎn)換成有序編碼CJNE A，0AH，KEY1KEY1： JC PDATA；是數(shù)字鍵，轉(zhuǎn)PDATA處理SUBB A，0AH；以下為命令處理MOV B，03HMUL ABMOV DPTR，COMTABJMP @A+DPTRCOMTAB: LJMP FIND。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(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。LSB。按照時(shí)間和通道進(jìn)行存儲(chǔ)，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。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。系統(tǒng)如果工作在通信模式下的話，將進(jìn)行與PC機(jī)的通信，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。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(dòng)進(jìn)入到查詢和打印模式， 接受到“”系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)入打印狀態(tài)，再一次接受到“”的時(shí)候系統(tǒng)將返回到數(shù)據(jù)采集狀態(tài)。在程序開始時(shí)經(jīng)過初始化后，設(shè)置各個(gè)通道界限值，然后通道號(hào)置為0，采集次數(shù)也置為0，就保證了采集次數(shù)和通道的開始是正確的，啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集，將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，接著進(jìn)行第二次數(shù)據(jù)的采集，當(dāng)采集到預(yù)定的采集次數(shù)時(shí)，將調(diào)用計(jì)算平均值子程序，計(jì)算出采集的數(shù)據(jù)，再把這個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷是否在正常范圍之內(nèi)。然后就是第二通道的采集。開 始初 始 化通道號(hào)置為 0采集次數(shù)置0啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集調(diào)判越界子程序采集次數(shù)+1計(jì)算平均值到N次調(diào)存儲(chǔ)子程序調(diào)顯示子程序通道號(hào)+1通道號(hào)=9？YNYYN MOV AL，10H 。 設(shè)置0通道的下限值MOV X0min,ALMOV AL,80H 。設(shè)置0通道的上限值MOV X0max,ALMOV AL,90H 。設(shè)置1通道的上限值MOV X1max,ALMOV AL,0A0H 。設(shè)置2通道的上限值MOV X2max,ALMOV AL, 0B0H 。設(shè)置3通道的上限值MOV X3max,ALMOV AL, 0C0H 。設(shè)置4通道的上限值MOV X4max,ALMOV AL，0D0H 。設(shè)置5通道的上限值MOV X5max,ALMOV AL, 0E0H 。設(shè)置6通道的上限值MOV X6max,ALMOV AL, 0F0H 。設(shè)置7通道的上限值MOV X7max,AL；設(shè)置各通道界限值MOV A，10HMOV @R0,AINC R0MOV R1 , 8MOV A,F0HL1: MOV @R0,AINC R0CLR CSUBB A,8DJNZ R1,L1MOV DPTR,228H。寫D/A轉(zhuǎn)換MOV A，80HDJNZ R1，L1MOV @DPTR，AINC DPTRMOVX @DPTR,AL2：MOV R2,0。通道號(hào)設(shè)置為0L3：MOV R3，8；采集次數(shù)設(shè)置為8L4：MOVX DPTR，220H；啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換MOVX @DPTR,AMOV R7,0FFH。延時(shí)等中斷HERE：DJNZ R7，HEREMOV DPTR，TAB；中斷后處理，設(shè)置散轉(zhuǎn)表指針MOV A，R2RL AJMP @A+DPTR；實(shí)現(xiàn)散轉(zhuǎn)TAB：AJMP PRG0；跳轉(zhuǎn)到0通道處理程序AJMP PRG1；跳轉(zhuǎn)到1通道處理程序AJMP PRG2；跳轉(zhuǎn)到2通道處理程序AJMP PRG3；跳轉(zhuǎn)到3通道處理程序AJMP PRG4；跳轉(zhuǎn)到4通道處理程序AJMP PRG5；跳轉(zhuǎn)到5通道處理程序AJMP PRG6；跳轉(zhuǎn)到6通道處理程序AJMP PRG7；跳轉(zhuǎn)到7通道處理程序PRG0：CJNE R3，0，PRG01；8次未采集完了，取采集數(shù)據(jù)MOV A，B；8次未采集完了，取采集數(shù)據(jù)MOV 38H，A ；保存第8次采集數(shù)據(jù)到38HMOV R0，30H；設(shè)置求平均值子程序入口參數(shù)LCALL MYSUB1；求8次的平均值LCALL STORE；保存數(shù)據(jù)，顯示數(shù)據(jù)LCALL PYJ；判是否越界INC R2 ；通道號(hào)加1LJMP L3；采集下一通道PRG01：MOV A，B；取采集數(shù)據(jù)CJNE R3，7，PRG02；是第一個(gè)數(shù)嗎？不是轉(zhuǎn)PRG02MOV 30H，A ；是第一個(gè)數(shù)嗎，則保存到30HAJMP PRG09 ；轉(zhuǎn)PRG09PRG02： CJNE R3，6，PRG03；是第二個(gè)數(shù)嗎？不是轉(zhuǎn)PRG03MOV 31H，A ；是第二個(gè)數(shù)嗎，則保存到31HAJMP PRG09 ；轉(zhuǎn)PRG09PRG03： CJNE R3，5，PRG04；是第三個(gè)數(shù)嗎？不是轉(zhuǎn)PRG04MOV 32H，A ；是第三個(gè)數(shù)嗎，則保存到32HAJMP PRG09 ；轉(zhuǎn)PRG09PRG04： CJNE R3，4，PRG05；是第四個(gè)數(shù)嗎？不是轉(zhuǎn)PRG05MOV 33H，A ；是第四個(gè)數(shù)嗎，則保存到33HAJMP PRG09 ；轉(zhuǎn)PRG09PRG05： CJNE R3，3，PRG06；是第五個(gè)數(shù)嗎？不是轉(zhuǎn)PRG06MOV 34H，A ；是第五個(gè)數(shù)嗎，則保存到34HAJMP PRG09 ；轉(zhuǎn)PRG09PRG06： CJNE R3，2，PRG07；是第六個(gè)數(shù)嗎？不是轉(zhuǎn)PRG07MOV 35H，A ；是第六個(gè)數(shù)嗎，則保存到35HAJMP PRG09 ；轉(zhuǎn)PRG09PRG07： CJNE R3，1，PRG08；是第七個(gè)數(shù)嗎？不是轉(zhuǎn)PRG08MOV 36H，A ；是第七個(gè)數(shù)嗎，則保存到36HAJMP PRG09 ；轉(zhuǎn)PRG09PRG08： CJNE R3，0，PRG09；是第八個(gè)數(shù)嗎？不是轉(zhuǎn)PRG09MOV 37H，A ；是第八個(gè)數(shù)嗎，則保存到37HPRG09：DEC R3；采集次數(shù)加1LJMP L4；轉(zhuǎn)到啟動(dòng)下一次轉(zhuǎn)換處PRG1：CJNE R3，0，PRG11；8次未采集完了，取采集數(shù)據(jù)MOV A，B；8次未采集完了，取采集數(shù)據(jù)MOV 38H，A ；保存第8次采集數(shù)據(jù)到38HMOV R0，30H；設(shè)置求平均值子程序入口參數(shù)LCALL MYSUB1；求8次的平均值LCALL STORE；保存數(shù)據(jù)，顯示數(shù)據(jù)LCALL PYJ；判是否越界INC R2 ；通道號(hào)加1LJMP L3；采集下一通道PRG11：MOV A，B；取采集數(shù)據(jù)CJNE R3，7，PRG12；是第一個(gè)