基于8051和adc0809ccn的數據采集設計98437-在線瀏覽
2024-08-08 00:22本頁面
【正文】 比較式ADC的轉換時間為100us左右。A/D轉換器的位數決定著信號采集的精度和分辨率。對于該8個通道的輸入信號，8位A/D轉換器，其精度為輸入為0～5V時，分辨率為—A/D轉換器的滿量程值 —ADC的二進制位數量化誤差為ADC0809是TI公司生產的8位逐次逼近式模數轉換器，包括一個8位的逼近型的ADC部分，并提供一個8通道的模擬多路開關和聯合尋址邏輯，為模擬通道的設計提供了很大的方便。 控制與顯示方法分析用單片機作為這一控制系統(tǒng)的核心，接受來自ADC0809的數據，經處理后通過串口傳送，由于系統(tǒng)功能簡單，鍵盤僅由兩個開關和一個外部中斷端組成，完成采樣通道的選擇，單片機通過接口芯片與LED數碼顯示器相連，驅動顯示器顯示相應通道采集到的數據。51的RST引腳是復位信號的輸入端。本系統(tǒng)中單片機時鐘頻率為6MHz則復位脈沖至少應為4us。上電復位所需的最短時間是振蕩器建立時間加上二個機器周期，在這段時間里，振蕩建立時間不超過10ms。圖16 外部復位按下開關時，電源通過電阻對外接電容進行充電，使RES端為高電平，復位按鈕松開后，電容通過下拉電阻放電，逐漸使RET端恢復低電平。一般取C=22uF，R=200,Rx=1k,此時=2210110=22ms當按下按鈕，RST出現5=，使單片機復位。引腳XTAL1(19)、XTAL2(18)分別是此放大器的輸入端和輸出端。方案二：外部方式 外部振蕩器信號的接法與芯片類型有關。HMOS工藝的MCU則XTAL2端接外部時鐘信號，XTAL1端須接地。因為8051和8751是片內有ROM/EPROM的單片機，用這種芯片構成的單片及最小系統(tǒng)簡單、可靠。l 有可供用戶使用的大量的I/O口線。l 8051的應用軟件要依靠半導體掩膜技術植入，適于在大批量生產的應用系統(tǒng)中使用。緩慢變化信號和直流信號，要求用數碼管適時地進行十進制顯示，%，所以這里用5只LED數碼顯示器來表示該十進制數，用兩只七段數碼顯示器表示通道號。1．譯碼方法用單片機驅動LED數碼管有很多方法，按顯示方式分，有靜態(tài)顯示和動態(tài)（掃描）顯示，按譯碼方式可分硬件譯碼和軟件譯碼之分。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。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據送出后就不用再管，直到下一次顯示數據需要更新時再傳送一次數據。但引線多，線路復雜，硬件成本高。這兩種顯示方式各有利弊；靜態(tài)顯示雖然數據穩(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。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。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。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。用做顯示系統(tǒng)的傳統(tǒng)的芯片有8158258279等。缺點是，占用單片機口線多。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。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。 傳輸方式分析串行通信有同步和異步兩種工作方式。此方式傳輸速度快，但硬件復雜。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。對硬件的要求低，實現起來比較簡單、靈活，適用于數據的隨機發(fā)送/接收，一般適用于50～9600bps的低速串行通信。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。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。10V電壓，尤其適用于沒有177。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。小結：經簡單的理論分析，本系統(tǒng)數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)顯示采集到的數據，數據傳輸則選用RS232標準，實現單片機與PC機的通信。圖21 信號調理過程對于多通道數據采集系統(tǒng)的輸入通道，設置多路選擇開關，可降低硬件開銷。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）。 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。實際中采樣保持是做成一個電路。還要把每個樣值脈沖轉換成與它幅值成正比的數字量。 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。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。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8路模擬開關u 分辨率：8位u 功耗：15mWu 最大不可調誤差小于177。典型時鐘頻率為640kHz，引腳排列如圖23所示?？奢斎?～5V待轉換的模擬電壓。三態(tài)輸出，D7是最高位，D0是最低位。當CBA=000時，IN0輸入；當CBA=111時，IN7輸入。該信號在上升沿處把A、B、C的狀態(tài)鎖存到內部的多路開關的地址鎖存器中，從而選通8路模擬信號中的某一路。從START端輸入一個正脈沖，其下降沿啟動ADC0809開始轉換。EOC：轉換結束信號輸出端。OE：輸出允許端。
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