【正文】 256R分壓器、以及一逐位逼近寄存器， 8個通道的模擬開關(guān)可以直接訪問8個單端信號中的任何一個。鎖存及譯碼的多路地址輸人和鎖存的TTL三態(tài)輸出使該器件易于和微處理器接口。這些特點使該器件非常適合于從過程和機(jī)器控制到消耗裝置及自動化的應(yīng)用。允許8路模擬量分時輸入，共用一個A/D轉(zhuǎn)換器。上升沿時鎖存3位通道選擇信號。上升沿時將轉(zhuǎn)換器內(nèi)部清零，下降沿時啟動A/D轉(zhuǎn)換。 OE：輸出允許信號，輸入高電平有效。 D0～D7：8位數(shù)字量輸出。由于有三態(tài)輸出鎖存，可與主機(jī)數(shù)據(jù)總線直接相連。當(dāng)脈沖頻率為640kHz時，A/D轉(zhuǎn)換時間為100ms。取決于被轉(zhuǎn)換的模擬電壓范圍，通常VR+ = +5V DC，VR = 0V DC。 GND：電源地 零點調(diào)整：這是當(dāng)輸入電壓是1 / 2LSB （ 時為20mV ) ，輸出從11111111 變?yōu)?11111110 。在引腳5和地之間接一475Ω電阻是實現(xiàn)零點調(diào)整的最好近似。沒有調(diào)整時，ADC 0809的這個電壓在士1/2LSB范圍內(nèi)，在大多數(shù)情況下，在引腳15上加上1kΩ的電位器可實現(xiàn)這個調(diào)整。作為一個單獨的增益跟隨器工作， %，％精度時，一個雙極性輸入級用于實現(xiàn)低偏差電壓和寬范圍帶寬。寬范圍帶寬使LF198可放于1MHZ運(yùn)算放大器反饋回路內(nèi)，而不引起穩(wěn)定性問題。JFET比以前設(shè)計中所用的MOS器件具有更低的噪聲，而且沒有高溫時的不穩(wěn)定性。 工作在177。18V 電源下 在 Ck=， ％的增益精度 LM198的工作電源為177。18V。 數(shù)據(jù)采集模塊電路設(shè)計 如果在數(shù)據(jù)采集器中，直接使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器對模擬信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，則應(yīng)該考慮到任何一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器都需要有一小段時間來完成量化及編碼操作。如在轉(zhuǎn)換時間TCONV內(nèi)，輸入模擬信號仍在變化。 現(xiàn)在考慮對正弦波信號采樣，在轉(zhuǎn)換時間TCONV內(nèi)，信號電壓的最大改變發(fā)生在正弦信號過零時，所以 而在轉(zhuǎn)換時間TCONV內(nèi)最大可能的 由此可以得出：其中f為輸入的正弦信號頻率。 其中M為模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的分辨率。顯然，如在孔徑時間Ta內(nèi)，輸入模擬信號仍在孔徑時間Ta內(nèi)，輸入模擬信號仍在變化時進(jìn)行量化，會引入一定的誤差，稱其為“孔徑誤差”，仍考慮對輸入的正弦信號采樣，那么對M位ADC，并采用SHA的數(shù)據(jù)采集器。 這樣，數(shù)據(jù)采集時在模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC前采用采樣保持放大器SHA，就解決了ADC轉(zhuǎn)換時間較長與分辨率要求較短的孔徑時間的矛盾，其實質(zhì)是把模擬信號的離散化與量化分兩步進(jìn)行。ADC接著進(jìn)行離散信號的量化。圖34數(shù)據(jù)采集模塊硬件圖 數(shù)據(jù)采集模塊是將從調(diào)理電路送過來的信號進(jìn)行量化，把模擬量變成數(shù)字量的模塊，A/D轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換誤差。保持器把時刻的采樣值保持到A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束。采樣控制電平為“1”，保持控制電平為“0”，OFFSET用于零位調(diào)整。減小可提高采樣頻率，但會降低精度。 在本系統(tǒng)中根據(jù)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。A/D轉(zhuǎn)換器的任務(wù)是完成采樣信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，ADC0809是逐次逼近式，轉(zhuǎn)換時間為100μs的8位轉(zhuǎn)換器，它的線性誤差為177。 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(zhuǎn)換器，如10位、12位、14位等A/D轉(zhuǎn)換器。同時START 的上升沿將轉(zhuǎn)換器內(nèi)部清零，下降沿起動A/D轉(zhuǎn)換，即在時鐘的作用下，逐位逼近過程開始，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號EOC即變?yōu)榈碗娖健?A、B、C：3位地址線即模擬量通道選擇線。CBA選中通道000INT0001INT1010INT2011INT3100INT4101INT5110INT6111INT7表36 地址譯碼與對應(yīng)通道選擇表 ADC0809的量化單位 本系統(tǒng)基準(zhǔn)電壓 ， 此時q=（）/=20Mv， 轉(zhuǎn)換結(jié)果D= A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)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(jī)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(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)線，另一個端口用來產(chǎn)生A/D轉(zhuǎn)換器工作控制信號）；第二種接口方法是利用ADC0809轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換器當(dāng)作外部RAM單元對待。當(dāng)8051產(chǎn)生寫信號時，則由一個或非門產(chǎn)生轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換器，并在START信號下降沿時開始逐位轉(zhuǎn)換。經(jīng)反相器可向CPU發(fā)送一個高電平信號。 查詢打印模塊電路設(shè)計圖37 查詢打印模塊硬件圖用鎖存器或用8155都可以作鍵盤顯示器的接口。本系統(tǒng)采用的Intel8279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。DB0～DB7是數(shù)據(jù)線，與CPU總線相連。此時若A0=1。若A0=0，數(shù)據(jù)線上的信息是顯示數(shù)據(jù)或鍵盤數(shù)據(jù)。掃描計數(shù)器通過SL0～SL3輸出掃描信號，掃描信號分為譯碼和編碼兩種。這一過程8279通過硬件自動完成，無需程序干預(yù)。當(dāng)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。此時FIFO狀態(tài)寄存器存儲器空、滿、益處等狀態(tài)。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(yīng)著一個傳感器的狀態(tài)。IRQ信號變?yōu)楦唠娖健：幽铣墙▽W(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第4章 數(shù)據(jù)采集與通信系統(tǒng)軟件設(shè)計河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第4章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與通信系統(tǒng)設(shè)計第4章 數(shù)據(jù)采集與通信系統(tǒng)軟件設(shè)計上一章我們對系統(tǒng)的幾個主要硬件部分進(jìn)行了介紹，這些構(gòu)成了數(shù)據(jù)采集和通信系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)。系統(tǒng)要真正能夠進(jìn)行按照我們設(shè)計的意愿進(jìn)行工作還必須有軟件的配合。開始初始化（鍵盤、顯示、存儲、打?。┳xADC0809狀態(tài)（是否空閑）讀打印機(jī)狀態(tài)（是否空閑）設(shè)置各通道數(shù)據(jù)存放地址段判斷鍵盤送來的字符查詢模式通信模式數(shù)據(jù)采集模式結(jié)束圖41 系統(tǒng)流程圖采用鍵入不同的值進(jìn)入不同的模式，進(jìn)行各種不同功能的實現(xiàn)，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(dāng)按下“”鍵時，系統(tǒng)進(jìn)入采集模式，當(dāng)鍵入的是“*”鍵時，系統(tǒng)進(jìn)入的是通信模式，當(dāng)在數(shù)據(jù)采集模式下鍵入的是“”鍵時，系統(tǒng)就進(jìn)入了查詢模式，如果需要將查詢到的數(shù)據(jù)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。MOVX A,DPTR。查表轉(zhuǎn)換成有序編碼CJNE A，0AH，KEY1KEY1： JC PDATA；是數(shù)字鍵，轉(zhuǎn)PDATA處理SUBB A，0AH；以下為命令處理MOV B，03HMUL ABMOV DPTR，COMTABJMP A+DPTRCOMTAB: LJMP FIND。1/2LSB。進(jìn)入數(shù)據(jù)查詢模式我們就可以根據(jù)輸入的時間來查詢那一時刻所存儲的數(shù)據(jù)，按下打印鍵，系統(tǒng)將為你進(jìn)行把所查詢到的數(shù)據(jù)進(jìn)行打印。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(jìn)入到查詢和打印模式， 接受到“”系統(tǒng)將自動進(jìn)入打印狀態(tài)，再一次接受到“”的時候系統(tǒng)將返回到數(shù)據(jù)采集狀態(tài)。 圖42數(shù)據(jù)采集流程圖 。 啟動ADC轉(zhuǎn)換時，首先要想對應(yīng)通道（由C，B，A端編碼決定）發(fā)出寫操作信號。這與寫操作的內(nèi)容是無關(guān)的。 IN0：下限值X0MIN占用58H IN0：上限值X0MAX占用59H IN1～I(xiàn)N7 上限值分別保存在5A～60H （3）堆棧區(qū)設(shè)在65H～7FH（單片機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲單元） 系統(tǒng)將循環(huán)采集各個通道的數(shù)據(jù)，因為各個信號和通道要求不同，本系統(tǒng)設(shè)計了不同的采集次數(shù)和不同的上限和下限。 隨著計算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用和微機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，通信功能越來越顯的重要。因此，通信既包括計算機(jī)與外部設(shè)備之間，也包括單片機(jī)和計算機(jī)之間的信息交換。對于那些與計算機(jī)相距不遠(yuǎn)的人－機(jī)交換設(shè)備和串行存儲的外部設(shè)備如終端、打印機(jī)、邏輯分析儀、磁盤等，采用串行方式交換數(shù)據(jù)也很普遍。 通過和上位機(jī)的握手，實現(xiàn)信號的互通，建立溝通，實現(xiàn)在數(shù)據(jù)輸入過程中，數(shù)據(jù)1位1位地從外設(shè)進(jìn)入接口的“接收移位寄存器”，當(dāng)“接收移位寄存器”中已接收完1個字符的各位后，數(shù)據(jù)就從“接收移位寄存器”進(jìn)入“數(shù)據(jù)輸入寄存器”。（并行讀取，即D7~D0同時被讀至累加器中）。MOV SCON，52H；初始化串行口MOV TMOD，20HMOV TH1，0FDH；波特率設(shè)置MOV TL1，0FDHSETB TRLAGIN：MOV A，0FFHLCALL OUT ；發(fā)握手信號LCALL IN ；收應(yīng)答信號CJNE A，00H，AGN；開始發(fā)送測量數(shù)據(jù)OUT：MOV SUBF，A；發(fā)送子程序JBC T1，END1SJMP OUTEND1：RETIN：JBC R1，END2；接收子程序SJMP INEND2：MOV A，SUBF RET 在數(shù)據(jù)輸出過程中，CPU把要輸出的字符（并行地）送入“數(shù)據(jù)輸出寄存器”，“數(shù)據(jù)輸出寄存器”的內(nèi)容傳輸?shù)健鞍l(fā)送移位寄存器”，然后由“發(fā)送移位寄存器”移位，把數(shù)據(jù)1位1位地送到外設(shè)。 接口中的“控制寄存器”用來容納CPU送給此接口的各種控制信息，這些控制信息決定接口的工作方式。例如，用狀態(tài)寄存器的D5位為“1”表示“數(shù)據(jù)輸出寄存器”空，用D0位表示“數(shù)據(jù)輸入寄存器滿”，用D2位表示“奇偶檢驗錯”等。首先是根據(jù)輸入的字符判斷是要進(jìn)行什么操作，然后根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置進(jìn)行運(yùn)行。然后根據(jù)輸入的時間進(jìn)行查尋我們需要的采集到的數(shù)據(jù)。開始初始化查詢時間數(shù)據(jù)到8次了嗎？將數(shù)據(jù)送顯示程序數(shù)據(jù)個數(shù)+1地址+2k數(shù)據(jù)個數(shù)置0返 回NY圖46查詢流程圖28河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第5章 誤差分析第5章 誤差分析 在的信號調(diào)理過程中，放大器的偏流將使浮動電容放電，在電容連接放大期間，若采用積分式ADC，則將形成最小的放電時間。例如連接時間長達(dá)30（10+10+10）ms時，在30ms中使130uF電容上的電壓改變3uV，相應(yīng)的放電電流是13muA，許多放大器的輸入偏流超過這個值，顯然這種誤差是一個大問題。 放大器的偏移電壓也誤差的一個來源，高性能放大器的偏移電壓小于100uV，但這仍大于1個LSB，所以必須調(diào)整放大器的偏移值。第三種方法是可以考慮使用自動調(diào)零ADC，將放大器的輸出電壓加到ADC，便可完成自動調(diào)零周期，ADC和放大器組合的偏移自動消除。 還有就是每個采樣通道有一個時間差，即第一個通道的采樣點與最后一個通道采樣點實際上是完全不同周期的點，這個時差帶來了“信號扭斜”，如果系統(tǒng)對信號采樣有嚴(yán)格同期要求，這要采用每個模擬輸入信號使用一個SHA，這就可以滿足同時實時測量多個模擬信號的場合，當(dāng)ADC對各通道的SHA服務(wù)時間差為10ms，則輸入電壓衰減僅為5mV。這往往是由于設(shè)計中地各放大器（IA、SHA、ADC、）的擺率注意不夠。29河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 結(jié)束語結(jié)束語 數(shù)據(jù)采集技術(shù)可應(yīng)用于不同的工農(nóng)業(yè)現(xiàn)場，是一項非常實用的技術(shù)。目前采用單片機(jī)控制并利用編程的方式，可以很方便地發(fā)出控制命令和改變系統(tǒng)中控制器的算法與計算參數(shù)；尤其是在需要進(jìn)行一些復(fù)雜而又精確的計算時，采用單片機(jī)來進(jìn)行運(yùn)算，在提高運(yùn)算速度和精度等方面都顯示了無可比擬的優(yōu)越性。目前，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的一種較為肯定的發(fā)展趨勢是：把個人計算機(jī)同數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)合起來，以實現(xiàn)測量和控制任務(wù)的自動化。目前以先進(jìn)的溫度采集系統(tǒng)為例，系統(tǒng)主要實現(xiàn)的功能有溫度測量、溫度控制、溫度給定（通過按鈕設(shè)定）、溫度顯示（溫度值采用LED顯示，顯示驅(qū)動可以采用5位動態(tài)顯示MC14489），聲光報警（聲音采用直流蜂鳴器，光采用發(fā)光二極管）等等。30河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 致謝致 謝論文是在陳老師和黃師傅的悉心指導(dǎo)下整理完成的。在此，謹(jǐn)向他們致以崇高的敬意和深深的謝意。在此，謹(jǐn)向他們表示誠摯的謝意。 謹(jǐn)向所有關(guān)心、支持和幫助過我的老師、親人、朋友和同學(xué)表示衷心的感謝。 設(shè)置0通道的下限值MOV X0min,ALMOV AL,80H 。設(shè)置1通道的上限值MOV X1max,ALMOV AL,0A0H 。設(shè)置3通道的上限值MOV X3max,ALMOV AL, 0C0H 。設(shè)置5通道的上限值MOV X5max,ALMOV AL, 0E0H 。設(shè)置7通道的上限值MOV X7max,AL；設(shè)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。通道號設(shè)置為0L3：MOV R3，8；采集次數(shù)設(shè)置為8L4：MOVX DPTR，220H；啟動A/D轉(zhuǎn)換 MOVX DPTR,AMOV R7,0FFH