基于8051和adc0809ccn的數(shù)據(jù)采集設(shè)計98437-文庫吧資料
2025-07-04 00:22本頁面
【正文】 換需要一定的時間，所以在每次采樣結(jié)束后，應(yīng)保持采樣電壓在一段時間內(nèi)不變，直到下一次采樣的開始。 數(shù)據(jù)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。如圖21所示。第2章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 信號調(diào)理電路信號調(diào)理的任務(wù) 將被測對象的輸出信號變換成計算機要求的輸入信號。RS232與TTL電平轉(zhuǎn)換芯片各有特點，此處選用MAXIM公司的MAX232芯片。12V的單電源系統(tǒng)。芯片內(nèi)部有一個電壓轉(zhuǎn)換器，可以把輸入的+5V電壓轉(zhuǎn)換為RS232接口所需的177。12V電壓，并且功耗較大，不適合用于低功耗的系統(tǒng)。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(zhuǎn)換。異步通信依靠起始位、停止位保持通信同步。方案二：異步方式，規(guī)定了數(shù)據(jù)傳輸格式，每個數(shù)據(jù)均以相同的幀格式傳送，每幀信息由起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶效驗位和停止位組成。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(jù)是由哪一位開始傳輸，需設(shè)定同步字符。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。但為設(shè)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。如用8155，其內(nèi)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。這種方式的優(yōu)點是速度快，顯示數(shù)據(jù)簡單。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(shè)計顯示系統(tǒng)。另外，8279與單片機的接口簡單，顯示穩(wěn)定，工作可靠。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。當顯示裝置中有多個多段LED時，通常采用動態(tài)掃描驅(qū)動電路，節(jié)省開銷。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(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)會有閃爍感，占用的CPU時間多。編程容易，管理簡單，顯示亮度高，顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的CPU時間。2．顯示方法 在該單片機系統(tǒng)中，使用7段LED顯示器構(gòu)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：硬件譯碼硬件譯碼就是顯示的段碼完全由硬件完成，CPU只要送出標準的BCD碼即可，硬件接線有一定標準。為實現(xiàn)通道的選取，用鍵盤實現(xiàn)控制功能。 顯示與鍵盤分析 對系統(tǒng)發(fā)出命令和輸出顯示測量結(jié)果，主要是由鍵盤和LED數(shù)碼顯示器組成。l 僅有芯片內(nèi)部的存儲器，故存儲器的容量有限。8051構(gòu)成的最小系統(tǒng)特點：l 受集成度所限，只能用于小型控制單元。在MCS51單片機系列芯片中，用8051或8751芯片可以構(gòu)成最小系統(tǒng)。CMOS工藝的MCU其XTAL1端接外部時鐘信號，XTAL2端可懸空。方案一：內(nèi)部方式與作為反饋元件的片外晶體或陶瓷諧振器一起組成一個自激振蕩器。 在MCS51內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。方案三：上電外部復(fù)位電路圖17 外部上電復(fù)位 典型的上電外部復(fù)位電路是既具有上電復(fù)位又具有外部復(fù)位電路，上電瞬間，C與Rx構(gòu)成充電電路，RST引腳出現(xiàn)正脈沖，只要RST保持足夠的高電平，就能使單片機復(fù)位。復(fù)位電路的典型參數(shù)為：C取10uF,故時間常數(shù)=RC==82ms以滿足要求。方案一：上電復(fù)位電路圖15 上電復(fù)位上電瞬間，RST端的的電位與Vcc相同，隨著電容的逐步充電，充電電流減小，RST電位逐漸下降。復(fù)位電平是高電平有效，持續(xù)時間要有24個時鐘周期以上。 單片機系統(tǒng)分析 單片機在開機時都需要復(fù)位，以便中央處理器CPU以及其他功能部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。用它可直接將8個單端模擬信號輸入，分時進行A/D轉(zhuǎn)換，在多點巡回監(jiān)測、過程控制等領(lǐng)域中使用非常廣泛,所以本設(shè)計中選用該芯片作為A/D轉(zhuǎn)換電路的核心。%。由于本系統(tǒng)的控制時間允許，可選8位逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器。A/D轉(zhuǎn)換器型號不同，轉(zhuǎn)換速度差別很大。圖14 多路數(shù)據(jù)采集輸入通道結(jié)構(gòu)注：緩慢變化信號和直流信號，采樣保持電路可以省略。本題要求中的被測量為0～5V直流信號，由于輸出電壓比較大，滿足A/D轉(zhuǎn)換輸入的要求，故可省去放大器，而將電源輸出直接連接至A/D轉(zhuǎn)換器輸入端。如對信號進行放大、衰減、濾波等。待測量一般不能直接被轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，通常要進行放大、特性補償、濾波等環(huán)節(jié)的預(yù)處理。利用多路開關(guān)（MUX）讓多個被測對象共用同一個采集通道，這就是多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實質(zhì)。圖13 程序控制數(shù)據(jù)采集原理由于順序控制數(shù)據(jù)采集方式缺乏通用性和靈活性，所以本設(shè)計中選用程序控制數(shù)據(jù)采集方式。程序控制數(shù)據(jù)采集的采樣通道地址可隨意選擇，控制多路傳輸門開啟的通道地址碼由存儲器中讀出的指令確定。據(jù)不同的采集需要，在程序存儲器中，存放若干種信號采集程序，選擇相應(yīng)的采集程序進行采集工作，還可通過編新的程序，以滿足不同采樣任務(wù)的要求。數(shù)據(jù)采集時，控制多路傳輸門開啟和關(guān)閉的信號來自脈沖分配器，在時鐘脈沖的推動下，這些控制信號不斷循環(huán)，使傳輸門以先后順序循環(huán)啟閉。在每次的采集過程中，所采集參數(shù)的數(shù)目、采樣點數(shù)、采樣速率、采樣精度都固定不變。方案一：順序控制數(shù)據(jù)采集，顧名思義，它是對各路被采集參數(shù)，按時間順序依次輪流采樣。 信號采集多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)多采用共享數(shù)據(jù)采集通道的結(jié)構(gòu)形式。第1章 任務(wù)分析與方案確定根據(jù)系統(tǒng)基本要求，將本系統(tǒng)劃分為如下幾個部分：l 信號調(diào)理電路l 8路模擬信號的產(chǎn)生與A/D轉(zhuǎn)換器l 發(fā)送端的數(shù)據(jù)采集與傳輸控制器l 人機通道的接口電路l 數(shù)據(jù)傳輸接口電路數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)一般由信號調(diào)理電路，多路開關(guān)，采樣保持電路，A/D，單片機，電平轉(zhuǎn)換接口，接收端（單片機、PC或其它設(shè)備）組成。在本畢業(yè)設(shè)計中對多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)作了基本的研究。由于RS232在微機通信接口中廣泛采用，技術(shù)
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