【文章內容簡介】 集時在模數轉換器ADC前采用采樣保持放大器SHA，就解決了ADC轉換時間較長與分辨率要求較短的孔徑時間的矛盾，其實質是把模擬信號的離散化與量化分兩步進行。SHA先完成模擬信號的離散化。ADC接著進行離散信號的量化。最終獲得所需要的數字信號。 數據采集模塊是將從調理電路送過來的信號進行量化，把模擬量變成數字量的模塊，A/D轉換過程（即采樣信號的量化過程）需要時間，如果輸入信號變化較大，就會引起轉換誤差。所以在A/D轉換前，加上保持器做信號保持。保持起把時刻的采樣值保持到A/D轉換結束。T為采樣周期。采樣控制電平為“1”，保持控制電平為“0”，OFFFSET用于零位調整。保持電容是外接的，其取值與采樣頻率和精度有關，常選用510~1000pF。減小可提高采樣頻率，但會降低精度。而且應該選用聚苯乙烯、聚四氟乙烯等高質量電容器作。在本系統(tǒng)中根據采樣時間、%精度的獲取時間為25μs，保持期間的輸出電壓下降率為每秒3mV。也就是說A/D轉換器的轉換時間為100μs，轉換期間。A/D轉換器的任務是完成采樣信號到數字信號的轉換，ADC0809是逐次逼近式，轉換時間為100μs的8位轉換器，它的線性誤差為177。LSB，抗干擾能力較強，比較適合于信號變化緩慢，現場干擾嚴重的場合。8位A/，％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轉換器，如10位、12位、14位等A/D轉換器。下面轉換時序圖 ALESTARTOEDO7~1EOC 其轉換過程表述如下：首先ALE的上升沿將地址代碼鎖存、譯碼后選通模擬開關中的某一路，使該路模擬量進入到A/D轉換器中。同時START 的上升沿將轉換器內部清零，下降沿起動A/D轉換，即在時鐘的作用下，逐位逼近過程開始，轉換結束信號EOC即變?yōu)榈碗娖?。當轉換結束后，EOC恢復高電平，此時，如果對輸出允許OE輸入一高電平命令，則可讀出數據。A、B、C：3位地址線即模擬量通道選擇線。ALE為高電平時，地址譯碼與對應通道選擇見表32 。CBA選中通道000INT0001INT1010INT2011INT3100INT4101INT5110INT6111INT7ADC0809的量化單位本系統(tǒng)基準電壓 ，此時q=（）/28=20Mv，轉換結果D=A/D轉換器與單片機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單片機連接（例如8155或8255）需要占用兩個并行口（其中一個端口接A/D轉換器數據線，另一個端口用來產生A/D轉換器工作控制信號）；第二種接口方法是利用ADC0809轉換器三態(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轉換器當作外部RAM單元對待。，若假設地址中的無關位均為1，則其通道IN0IN7的地址為7FF8H7FFFFH。當8051產生寫信號時，則由一個或非門產生轉換器的啟動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轉換器，并在START信號下降沿時開始逐位轉換。當轉換信號結束時，轉換結束信號EOC變高電平。經反相器可向CPU發(fā)送一個高電平信號。當8051產生讀信號時，則由一個或非門產生OE輸出允許信號（高電平有效），使A/D轉換結果讀入8051單片機。 查詢打印模塊電路設計用鎖存器或用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)軟件變得比較復雜。本系統(tǒng)采用的Intel18279是一個專用的顯示器鍵盤接口，它用硬件完成對顯示器和鍵盤的掃描。在硬件上它占用兩個地址，在軟件上省去了顯示和鍵盤掃描，使用程序變得簡潔、易讀和模塊化。DB0~DB7是數據線，與CPU總線相連。當=0時，選中8279。此時若A0=1。數據線上的信息是命令或狀態(tài)。若A0=0，數據線上的信息是顯示數據或鍵盤數據。即A0==0命令寫到定時器與控制寄存器去，對8279進行編程，=0讀FIFO/傳感器RAM狀態(tài)寄存器的內容；A0==0數據寫到顯示RAM，=0讀顯示RAM或FIFO/傳感器RAM的內容。掃描計數器通過SL0~SL3輸出掃描信號，掃描信號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的內容。這一過程8279通過硬件自動完成，無需程序干預。掃描輸出和回掃線可以構成對鍵的一個掃描陣列。當有鍵按下時，該鍵在行列中的位置上SHIFT和CNTL的狀態(tài)一起被送到FIFO存儲器中，同時使IRQ變高。FIFO/傳感器RAM是一個88RAM，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。此時FIFO狀態(tài)寄存器存儲器空、滿、益處等狀態(tài)。當FIFO存儲器有數據時，IRQ信號變?yōu)楦唠娖?。在傳感器矩陣方式工作時，這個存儲器是傳感器RAM，它的每一位對應著一個傳感器的狀態(tài)。當傳感器變化時。IRQ信號變?yōu)楦唠娖健Ｏ到y(tǒng)通過按鍵來選擇工作的模式，當按下“”鍵，系統(tǒng)就進入到查詢模式，屏幕顯示清零狀態(tài)，等待數據的輸入，當輸入數據時，屏幕顯示輸入的數據，當數據輸入完畢以后，系統(tǒng)進行數據的查詢，查詢到的數據按統(tǒng)統(tǒng)顯示在屏幕上，如過此時按下打印鍵“”，系統(tǒng)就進入打印模式，把查詢到的數據打印出來。第4章 單片機數據采集與通信系統(tǒng)軟件設計上一章我們對系統(tǒng)的幾個主要硬件部分進行了介紹，這些構成了數據采集和通信系統(tǒng)的硬件基礎。但是，光有這樣的硬件，還只是具有了計算的可能。系統(tǒng)要真正能夠進行按照我們設計的意愿進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計功能，從而方便了調試與應用，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、打?。┳xADC0809狀態(tài)（是否空閑）讀打印機狀態(tài)（是否空閑）設置各通道數據存放地址段判斷鍵盤送來的字符查詢模式通信模式數據采集模式結束采用鍵入不同的值進入不同的模式，進行各種不同功能的實現，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，當按下“”鍵時，系統(tǒng)進入采集模式，當鍵入的是“*”鍵時，系統(tǒng)進入的是通信模式，當在數據采集模式下鍵入的是“”鍵時，系統(tǒng)就進入了查詢模式，如果需要將查詢到的數據打印出來，就需要再一次按下“”鍵，從而使系統(tǒng)完成各項功能。MAIN ：查詢是否有鍵閉合LCALL KEY；查詢鍵閉合，調鍵盤處理子程序LCALL DIR；調顯示子程序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ANL A，3FHMOV DPTR，KTABMOVC A，@A+DPTR。查表轉換成有序編碼CJNE A，0AH，KEY1KEY1： JC PDATA；是數字鍵，轉PDATA處理SUBB A，0AH；以下為命令處理MOV B，03HMUL ABMOV DPTR，COMTABJMP @A+DPTRCOMTAB: LJMP FIND。是‘*’鍵轉到查詢打印處理LJMP GIVE；是‘’鍵轉通信處理系統(tǒng)通可以工作在不同的模式下，在數據采集模式下將從模擬通道采集8次等不同次數的數據，本系統(tǒng)采用的是ADC0809，它是具有8路通道模擬開關、通道選擇邏輯（地址鎖存與譯碼）、8位A/D轉換器以及三態(tài)輸出鎖存緩沖器，他可以實現8路通道的切換和采集數據的鎖存，ADC0809的轉換時間為100us，線形誤差為177。LSB。按照時間和通道進行存儲，這是是為了方便查詢的方便，也是保存數據的常用方式，采集模式就工作在查詢的模式下。進入數據查詢模式我們就可以根據輸入的時間來查詢那一時刻所存儲的數據，按下打印鍵，系統(tǒng)將為你進行把所查詢到的數據進行打印。系統(tǒng)如果工作在通信模式下的話，將進行與PC機的通信，進行數據傳輸。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)將自動進入到查詢和打印模式， 接受到“”系統(tǒng)將自動進入打印狀態(tài)，再一次接受到“”的時候系統(tǒng)將返回到數據采集狀態(tài)。在程序開始時經過初始化后，設置各個通道界限值，然后通道號置為0，采集次數也置為0，就保證了采集次數和通道的開始是正確的，啟動數據采集，將采集到的數據進行存儲，接著進行第二次數據的采集，當采集到預定的采集次數時，將調用計算平均值子程序，計算出采集的數據，再把這個數據進行判斷是否在正常范圍之內。然后就是第二通道的采集。開 始初 始 化通道號置為 0采集次數置0啟動數據采集調判越界子程序采集次數+1計算平均值到N次調存儲子程序調顯示子程序通道號+1通道號=9？YNYYN MOV AL，10H 。 設置0通道的下限值MOV X0min,ALMOV AL,80H 。設置0通道的上限值MOV X0max,ALMOV AL,90H 。設置1通道的上限值MOV X1max,ALMOV AL,0A0H 。設置2通道的上限值MOV X2max,ALMOV AL, 0B0H 。設置3通道的上限值MOV X3max,ALMOV AL, 0C0H 。設置4通道的上限值MOV X4max,ALMOV AL，0D0H 。設置5通道的上限值MOV X5max,ALMOV AL, 0E0H 。設置6通道的上限值MOV X6max,ALMOV AL, 0F0H 。設置7通道的上限值MOV X7max,AL；設置各通道界限值MOV A，10HMOV @R0,AINC R0MOV R1 , 8MOV A,F0HL1: MOV @R0,AINC R0CLR CSUBB A,8DJNZ R1,L1MOV DPTR,228H。寫D/A轉換MOV A，80HDJNZ R1，L1MOV @DPTR，AINC DPTRMOVX @DPTR,AL2：MOV R2,0。通道號設置為0L3：MOV R3，8；采集次數設置為8L4：MOVX DPTR，220H；啟動A/D轉換MOVX @DPTR,AMOV R7,0FFH。延時等中斷HERE：DJNZ R7，HEREMOV DPTR，TAB；中斷后處理，設置散轉表指針MOV A，R2RL AJMP @A+DPTR；實現散轉TAB：AJMP PRG0；跳轉到0通道處理程序AJMP PRG1；跳轉到1通道處理程序AJMP PRG2；跳轉到2通道處理程序AJMP PRG3；跳轉到3通道處理程序AJMP PRG4；跳轉到4通道處理程序AJMP PRG5；跳轉到5通道處理程序AJMP PRG6；跳轉到6通道處理程序AJMP PRG7；跳轉到7通道處理程序PRG0：CJNE R3，0，PRG01；8次未采集完了，取采集數據MOV A，B；8次未采集完了，取采集數據MOV 38H，A ；保存第8次采集數據到38HMOV R0，30H；設置求平均值子程序入口參數LCALL MYSUB1；求8次的平均值LCALL STORE；保存數據，顯示數據LCALL PYJ；判是否越界INC R2 ；通道號加1LJMP L3；采集下一通道PRG01：MOV A，B；取采集數據CJNE R3，7，PRG02；是第一個數嗎？不是轉PRG02MOV 30H，A ；是第一個數嗎，則保存到30HAJMP PRG09 ；轉PRG09PRG02： CJNE R3，6，PRG03；是第二個數嗎？不是轉PRG03MOV 31H，A ；是第二個數嗎，則保存到31HAJMP PRG09 ；轉PRG09PRG03： CJNE R3，5，PRG04；是第三個數嗎？不是轉PRG04MOV 32H，A ；是第三個數嗎，則保存到32HAJMP PRG09 ；轉PRG09PRG04： CJNE R3，4，PRG05；是第四個數嗎？不是轉PRG05MOV 33H，A ；是第四個數嗎，則保存到33HAJMP PRG09 ；轉PRG09PRG05： CJNE R3，3，PRG06；是第五個數嗎？不是轉PRG06MOV 34H，A ；是第五個數嗎，則保存到34HAJMP PRG09 ；轉PRG09PRG06： CJNE R3，2，PRG07；是第六個數嗎？不是轉PRG07MOV 35H，A ；是第六個數嗎，則保存到35HAJMP PRG09 ；轉PRG09PRG07： CJNE R3，1，PRG08；是第七個數嗎？不是轉PRG08MOV 36H，A ；是第七個數嗎，則保存到36HAJMP PRG09 ；轉PRG09PRG08： CJNE R3，0，PRG09；是第八個數嗎？不是轉PRG09MOV 37H，A ；是第八個數嗎，則保存到37HPRG09：DEC R3；采集次數加1LJMP L4；轉到啟動下一次轉換處PRG1：CJNE R3，0，PRG11；8次未采集完了，取采集數據MOV A，B；8次未采集完了，取采集數據MOV 38H，A ；保存第8次采集數據到38HMOV R0，30H；設置求平均值子程序入口參數LCALL MYSUB1；求8次的平均值LCALL STORE；保存數據，顯示數據LCALL PYJ；判是否越界INC R2 ；通道號加1LJMP L3；采集下一通道PRG11：MOV A，B；取采集數據CJNE R3，7，PRG12；是第一個