多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)-資料下載頁(yè)
2025-06-05 17:04本頁(yè)面
【正文】 鎖存器， 7404 、 740 74138 等數(shù)字處理芯片，連接了各個(gè)硬件模塊。地址分配如下： ADC0809 地址 : 0111 1000 0000 0000B0111 1111 XXXX XXXXB 4 系統(tǒng)各部分電路 主機(jī)電路 本系統(tǒng)是基于 61 板實(shí)現(xiàn)的，主機(jī)的系統(tǒng)電路如圖 5 所示，其中 61 板的電路主要包括 MIC 輸入電路、音頻輸出電路、電源部分、 PROBE 接口電路。所以在主機(jī)的電路中，只需外接按鍵電路、三個(gè) LED 電路、 RS485 接口電路 12345678161514131211109R P 1470Q1Q2Q3R1 kR2 kR3 kD D +8D P +3G+5F+12B+1D+2C+4B+9A+13C O M 46C O M 310C O M 211C O M 114D D 7U1E A /V P31X119X218R E S E T9I N T 012I N T 113T014T115P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78P 0. 039P 0. 138P 0. 237P 0. 336P 0. 435P 0. 534P 0. 633P 0. 732P 2. 021P 2. 122P 2. 223P 2. 324P 2. 425P 2. 526P 2. 627P 2. 728RD17WR16P S E N29A L E /P30T X D11R X D10U?L E D 456 1A123456789101112 圖 5 主機(jī)系統(tǒng)電路圖 串口電 路 RS485 接口電路 本系統(tǒng)用到的 RS485 的接口電路如圖 12 所示，其中 R1 為阻抗匹配電阻，在傳輸距離比較短的情況下，可以不用。 MAX3485 使用半雙工通訊，其中 A 與 B 口采用差分實(shí)現(xiàn)傳輸，RO 口為讀數(shù)據(jù)用， RE_N 為讀使能位（低電平有效）， DE 口為寫數(shù)據(jù)使 能（高電平有效），DI 口為寫數(shù)據(jù)用。 本系統(tǒng)只需要幾個(gè)功能鍵，鍵的數(shù)量比較少，所以采用獨(dú)立式結(jié)構(gòu)。獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是每個(gè)鍵單獨(dú)占用 1 根 I/O 接口線，上拉電阻保證了按鍵斷開(kāi)時(shí)， I/O 口線有確定的高電平， 。當(dāng)用手按下一個(gè)鍵時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)所按鍵在閉合位置和斷開(kāi)位置之間跳幾下才穩(wěn)定到閉合狀態(tài)的情況，在釋放一個(gè)鍵時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)類似的情況。這就是鍵抖動(dòng)，抖動(dòng)時(shí)間持續(xù)不一，與開(kāi)關(guān)的機(jī)械特性有關(guān)，通常不會(huì)大于 l0ms。若抖動(dòng)問(wèn)題不解決，就會(huì)引起對(duì)閉合鍵的多次讀入。 為保證鍵掃描的正確，需進(jìn)行去抖動(dòng)處理。去抖動(dòng)有硬 件和軟件兩種方法。硬件方法就是在鍵盤中附加去抖動(dòng)電路，如 RS 觸發(fā)器或單穩(wěn)態(tài)電路，從根上消除抖動(dòng)產(chǎn)生的可能性。而軟件方法：當(dāng)發(fā)現(xiàn)有健按下時(shí)，不立即進(jìn)行鍵盤掃描，而是延時(shí) 10 毫秒后再進(jìn)行。由于鍵按下的時(shí)間持續(xù)上百毫秒，延時(shí)后再掃描也不遲。系統(tǒng)中采用軟件方法消除抖動(dòng)影響。 鍵盤輸入 及 電路 4 軟件設(shè)計(jì)部分 主機(jī)系統(tǒng)的主程序流程 主機(jī)系統(tǒng)的主程序流程如圖 15 所示，主機(jī)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)按鍵處理、語(yǔ)音播報(bào) 發(fā)送命令給從機(jī)，同時(shí)進(jìn)行采樣顯示。 初始化 A/D 轉(zhuǎn)換 讀入數(shù)據(jù) 發(fā)送狀態(tài) 數(shù)據(jù)處理 載波發(fā)送 接收狀態(tài) 返回 數(shù)據(jù)發(fā)送完否 N 小結(jié) 本系統(tǒng)采用集成函數(shù)發(fā)生器 ICL8038 產(chǎn)生一正弦信號(hào)，用于模擬現(xiàn)場(chǎng)需要采集的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生的模擬信號(hào)精度較高。 87C51 屬于標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 的體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)。它結(jié)合了 HMOS 的高速和高密度技術(shù)及 CHMOS 的低功耗特征，是 80C51BH 的 EPROM 版本，電改寫光擦除的片內(nèi) 4kB EPROM。 87C51 內(nèi)置中央處理單元、 128 字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM、 32 個(gè)雙向輸入 /輸出 (I/O)口、 2 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器和 5 個(gè)兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩電路?？焖?脈沖編程，如編寫 4kB 片內(nèi) ROM 僅需 12 秒。 此外， 87C51 還可通過(guò)兩種軟件選擇空閑和掉電模式。在空閑模式下凍結(jié)CPU 而 RAM 定時(shí)器、串行口和中斷系統(tǒng)維持其功能。掉電模式下，保存 RAM 數(shù)據(jù)，時(shí)鐘振蕩停止，同時(shí)停止芯片內(nèi)其它功能。 系統(tǒng)中單片機(jī)與上位機(jī)之間采用 RS 485 標(biāo)準(zhǔn)接口方式進(jìn)行通訊，也可采用 RS 232 差分方式進(jìn)行傳輸，以改善通訊速率和傳輸距離。 6 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 參數(shù)顯示精度取決于多種因素，它與傳感器的精度， A/D 轉(zhuǎn)換的精度，數(shù)制轉(zhuǎn)換的精度等有關(guān)。通過(guò)采集的數(shù)據(jù)分析可以看出，系統(tǒng)所采集的 數(shù)據(jù)確實(shí)存在一定的誤差。絕對(duì)誤差會(huì)基本上隨著實(shí)測(cè)值的增加而增加 。當(dāng)實(shí)測(cè)值小于 2V時(shí)，相對(duì)誤差有所增大，當(dāng)實(shí)測(cè)值大于 2V時(shí)，相對(duì)誤差開(kāi)始減小。經(jīng)分析，模擬量采集的誤差主要?dú)w因于以下幾個(gè)方面 : (1) A/D轉(zhuǎn)換精度所引起的誤差。 (2) 單片機(jī)本身自帶的 A/D轉(zhuǎn)換器的引腳輸入漏電流所引起的誤差。 (3) 測(cè)量工具即萬(wàn)用歐姆表為三位半精度，由此產(chǎn)生的測(cè)量誤差。 (4) 模仿模擬量輸入并非為實(shí)際的信號(hào)輸入，它使得整個(gè)系統(tǒng)的功耗增大，從而導(dǎo)致系統(tǒng)電源電壓變化，而電源電壓同時(shí)為 A/D轉(zhuǎn)換提供了參考電壓源，所以會(huì)引起采 集的數(shù)據(jù)誤差。 參考文獻(xiàn) ，魏長(zhǎng)智，潘建軍，張羽，數(shù)據(jù)采集技術(shù)與系統(tǒng)設(shè)計(jì)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 。 ，彭堅(jiān)，數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)。北京：電子工業(yè)出版社， 。 ，數(shù)據(jù)采集技術(shù)。合肥：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社， 1990. 4. 致謝 ： 感謝陶彪老師和胡薔老師在課程設(shè)計(jì)期間的幫助！ 附錄
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