基于8051和adc0809ccn的數(shù)據采集設計98437(編輯修改稿)
2024-07-25 00:22 本頁面
【文章內容簡介】 方案二：軟件譯碼 軟件譯碼是用軟件來完成硬件的功能，接線靈活，顯示段碼完全由軟件來處理，是目前常用的顯示驅動方式。2．顯示方法 在該單片機系統(tǒng)中，使用7段LED顯示器構成8位顯示器，段選線控制顯示的字符，位選線控制顯示位的亮或暗。方案一：靜態(tài)顯示靜態(tài)顯示，顯示驅動電路具有輸出鎖存功能，單片機將所要顯示的數(shù)據送出后就不用再管，直到下一次顯示數(shù)據需要更新時再傳送一次數(shù)據。編程容易，管理簡單，顯示亮度高，顯示數(shù)據穩(wěn)定，占用很少的CPU時間。但引線多，線路復雜，硬件成本高。方案二：動態(tài)顯示動態(tài)顯示需要CPU時刻對顯示器件進行數(shù)據刷新，顯示數(shù)據會有閃爍感，占用的CPU時間多。這兩種顯示方式各有利弊；靜態(tài)顯示雖然數(shù)據穩(wěn)定，占用很少的CPU時間，但每個顯示單元都需要單獨的顯示驅動電路，使用的硬件較多；動態(tài)顯示雖然有閃爍感，占用的CPU時間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。當顯示裝置中有多個多段LED時，通常采用動態(tài)掃描驅動電路，節(jié)省開銷。3．顯示接口芯片的選擇方案一：8279接口芯片8279是Intel公司的通用可編程鍵盤和顯示器接口電路芯片，內部有顯示RAM。8279可以實現(xiàn)對鍵盤和顯示器的自動掃描，識別閉合鍵的鍵號，完成顯示器的動態(tài)顯示。從而大大節(jié)省了CPU處理鍵盤和顯示器的時間，提高了CPU的工作效率。另外，8279與單片機的接口簡單，顯示穩(wěn)定，工作可靠。但8279所需外圍元件多（顯示驅動、譯碼等）、命令字多，調試困難，占用電路板面積大、綜合成本高，在中小系統(tǒng)中常常大材小用。方案二：8155接口芯片采用并行口擴展芯片擴展并行口的方法來設計顯示系統(tǒng)。用做顯示系統(tǒng)的傳統(tǒng)的芯片有8158258279等。這種方式的優(yōu)點是速度快，顯示數(shù)據簡單。缺點是，占用單片機口線多。如用8155，其內部集成有：256個字節(jié)的SRAM、一個14位二進制減法計數(shù)器和3個并行端口PA、PB和PC。但此方案同樣需要驅動顯示，同時顯示掃描還需占用CPU大量時間。但為設計的簡單化帶來方便，所以采用該芯片作為顯示接口芯片，A口為位選線，B口為段選線。4．鍵盤電路的確定 為了在控制系統(tǒng)中完成采集通道的選擇，還需要為該系統(tǒng)設置鍵盤。由于功能要求簡單，僅用兩個按鍵即可完成選擇功能，降低了系統(tǒng)的硬件開銷，軟件處理簡單。 傳輸方式分析串行通信有同步和異步兩種工作方式。方案一：同步方式要求發(fā)送與接受保持嚴格同步，由于串行傳輸逐位按順序進行，為了約定數(shù)據是由哪一位開始傳輸，需設定同步字符。此方式傳輸速度快，但硬件復雜。方案二：異步方式，規(guī)定了數(shù)據傳輸格式，每個數(shù)據均以相同的幀格式傳送，每幀信息由起始位、數(shù)據位、奇偶效驗位和停止位組成。幀與幀間用高電平分隔開，但每幀均需附加位，降低了傳輸效率。異步通信依靠起始位、停止位保持通信同步。對硬件的要求低，實現(xiàn)起來比較簡單、靈活，適用于數(shù)據的隨機發(fā)送/接收，一般適用于50～9600bps的低速串行通信。RS232規(guī)定的電平和一般微處理器的邏輯電平不一致，必須進行電平轉換。方案一：采用MCl488和MCl489芯片的轉換接口MCl488和MCl489芯片為早期的RS232至TTL邏輯電平的轉換芯片，需要177。12V電壓，并且功耗較大，不適合用于低功耗的系統(tǒng)。方案二：采用MAX232芯片的轉換接口MAX232是MAXIM公司的產品，包含兩路驅動器和接收器的RS232轉換芯片。芯片內部有一個電壓轉換器，可以把輸入的+5V電壓轉換為RS232接口所需的177。10V電壓，尤其適用于沒有177。12V的單電源系統(tǒng)。由于RS232信號電平與MSC51型單片機信號電平（TTL電平）不一致，因此采用RS232標準時，必須進行信號的電平轉換。RS232與TTL電平轉換芯片各有特點，此處選用MAXIM公司的MAX232芯片。小結：經簡單的理論分析，本系統(tǒng)數(shù)據采集部分核心采用ADC0809，單片機系統(tǒng)選用8051構成的最小系統(tǒng)，用LED動態(tài)顯示采集到的數(shù)據，數(shù)據傳輸則選用RS232標準，實現(xiàn)單片機與PC機的通信。第2章 系統(tǒng)硬件設計 信號調理電路信號調理的任務 將被測對象的輸出信號變換成計算機要求的輸入信號。圖21 信號調理過程對于多通道數(shù)據采集系統(tǒng)的輸入通道，設置多路選擇開關，可降低硬件開銷。如圖21所示。為避免小信號通過模擬開關造成較大的附加誤差，在傳感器輸出信號過小時，每個通道應設前置放大環(huán)節(jié)（本文可不加以考慮）。 數(shù)據采集電路把連續(xù)變化量變成離散量的過程稱為量化，也可理解為信號的采樣。 把以一定時間間隔T逐點采集連續(xù)的模擬信號，并保持一個時間t，使被采集的信號變成時間上離散、幅值等于采樣時刻該信號瞬時值的一組方波序列信號，即采樣信號。 A/D轉換的一般步驟為了能不失真的恢復原模擬信號，采樣頻率應不小于輸入模擬信號的頻譜中最高頻率的兩倍，這就是采樣定理，即 由于A/D轉換需要一定的時間，所以在每次采樣結束后，應保持采樣電壓在一段時間內不變，直到下一次采樣的開始。實際中采樣保持是做成一個電路。模擬信號經采樣保持電路后，得到了連續(xù)模擬信號的樣值脈沖，他們是連續(xù)模擬信號在給定時刻上的瞬時值，并不是數(shù)字信號。還要把每個樣值脈沖轉換成與它幅值成正比的數(shù)字量。以上為A/D轉換的一般步驟，在本電路中由ADC0809芯片完成。 ADC0809內部功能與引腳介紹分辨率和精度在第一章中已作了相應的計算和分析。ADC0809八位逐次逼近式A／D轉換器是一種單片CMOS器件，包括8位模擬轉換器、8通道轉換開關和與微處理器兼容的控制邏輯。8路轉換開關能直接連通8個單端模擬信號中的任何一個。其內部結構如圖22所示。圖22 ADC0809內部結構u 逐次比較型u CMOS工藝制造u 單電源供電u 無需零點和滿刻度調整u 具有三態(tài)鎖存輸出緩沖器，輸出與TTL兼容u 易與各種微控制器接口u 具有鎖存控制的
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