基于单片机的多路数据采集系统的设计课件.ppt

1、基于单片机的多路数据采集基于单片机的多路数据采集系统的设计系统的设计 数据采集系统的概念 将模拟信号转换为数字信号、并进行存储和计算机处理、显示的过程称为数据采集, 而相应的系统则为数据采集系统。一、课题研究的主要内容 1 1设计概要：设计概要： 本设计实现的是本设计实现的是4 4通道模拟信号采集与显示系统通道模拟信号采集与显示系统设计，能处理模拟信号（设计，能处理模拟信号（05V05V），同时具有对信），同时具有对信号进行循环采集与指定某一通道采集的功能，通号进行循环采集与指定某一通道采集的功能，通过过LCDLCD显示屏可以显示出通道与电压值。显示屏可以显示出通道与电压值。 2 2设计要求：

2、设计要求： （1 1）用）用ADC080ADC0808 8作为信号检测，用作为信号检测，用AT89C51AT89C51作为作为信号处理，用信号处理，用LCD1602LCD1602液晶显示屏显示设计一个液晶显示屏显示设计一个数字电压表。数字电压表。 （2 2）测量范围）测量范围0 05V5V，分辨率，分辨率0.02V0.02V。二、系统总框图 PO PO P2P2AT89C51AT89C51 P1P1复位电路复位电路时钟电路时钟电路ADC80ADC808 8转换转换LCD1602LCD1602显示显示系统系统测量电压测量电压 输入输入三、硬件设计输入A/D转换单片机控制显示电压值 由1个滑动变阻

3、器与电源组成信号产生部分，为ADC0808的模拟电压源，经AD转换后数据送入单片机。经过运算转换为数字信号后输出在LCD屏幕上。3.1 单片机的选择 方案一：采用宏晶科技有限公司的STC12C5A60S2增强型51单片机作为主控芯片。此芯片内置ADC和SPI总线接口，且内部时钟不分频，可达到1MPS。而且价格适中。 方案二：采用TI公司生产的MSP430F149系列单片机作为主控芯片。此单片机是一款高性能的低功耗的16位单片机，具有非常强大的功能，且内置高速12位ADC。但其价格比较昂贵，而且是TPFQ贴片封装，不利于焊接，需要PCB制板，大大增加了成本和开发周期。 方案三：采用传统的AT89

4、C51单片机作为主控芯片。此芯片价格便宜、操作简便，低功耗，比较经济实惠。 考虑到此系统需要不用到ADC，从性能和价格上综合考虑我们选择方案三，即用AT89C51作为本系统的主控芯片。 单片机控制模块P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7ED0D1D2D3D4D5D6D7RSRWP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7EOCCLKOEXTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P

5、1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51X1CRYSTALC122pFC222pFC320uFR110k1RP110k按键复位模块时钟电路模块 3.2 A/D转换器的选择 方案一：采用串行数据采集芯片TL549进行数据采集，TLC549是TI

6、公司生产的一种低价位、高性能的位A/D转换器，它以8位开关电容逐次逼近的方法实现A/D转换，其转换速度小于17us，最大转换速率为40000HZ，4MHZ典型内部系统时钟，电源为3V至6V。TL549只能采集一路数据，若需采集多路数据，则需要增加TL549芯片，因此成本会比较大。方案二：采用ADC0808数据采集芯片进行数据采集。ADC0808是八通道的八位逐次逼近式A/D转换器。由单一的5V电源供电，片内带有锁存功能的8选1的模拟开关。由C、B、A的编码来决定所选的模拟通道。转换时间为100us。转换误差为1/2LSB。本系统采用方案二ADC0808作为本系统的数据采集模块ADC0808系统

7、 如下图所示：P1.7P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6OEEOCCLKIn3In2In1In0OUT121ADD B24ADD A25ADD C23VREF(+)12VREF(-)16IN31IN42IN53IN64IN75START6OUT58EOC7OE9CLOCK10OUT220OUT714OUT615OUT817OUT418OUT319IN228IN127IN026ALE22U2ADC0808输出端级联80518路模拟通道的选通端与8051级联IN0IN3与输入端连接3.3通信方式的选择 在通信领域内，有两种数据通信方式：并行通信和串行通信。 由于并行通信的前提

8、是统一时序传播信号，用同一时序接收信号，而过分提高时钟频率将难以让数据传送的时序与时钟合拍，布线长度稍有差异，数据就会以与时钟不同的时序传送；另外提升时钟的频率还容易引起信号线间的干扰。因此，并行通信难以实现高速化。另外，增加位宽无疑会导致主板和扩充板上的布线数目增加，成本随之攀升。 在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。 因此,选用串行口3.4 显示部分 方案一：采用LED7段数码显示管显示，其成本低，容易显示控制，但不能显示字符。方案二：选择主控为ST7920的带字库的LCD12864来显示信息。12864是一款通用的液晶显示屏，能够显示多数

9、常用的汉字及ASCII码，而且能够绘制图片，描点画线，设计成比较理想的结果。方案三：采用字符液晶LCD1602显示信息，1602是一款比较通用的字符液晶模块，能显示字符和数字等信息，且价格便宜，容易控制。综合以上方案，我们选择了经济实惠的字符液晶LCD1602来作为显示模块。本设计的显示部分由本设计的显示部分由液晶显示器液晶显示器LCD1602LCD1602取取代数码管来完成。开代数码管来完成。开始时显示器将一直处始时显示器将一直处于初始状态。于初始状态。 液晶电路图液晶电路图D7D6D5D4D3D2D1D0ERWRSD714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4V

10、SS1VDD2VEE3LCD1LM016L51%RV51k系统主要的电路原理图 四、软件设计本系统采用AD0808来采集多路模拟数据信息，并将这些信息转换成数字信号后送入单片机，经单片机最小系统处理后，将多路数据在显示器LCD1602显示，其中包括LCD1602和数据采集模块的初始化配置。系统主程序流程图如右图： 本系统仿真测试表明，系统性能良好，测量读数稳定易读、更新速度合理，直流电压测量范围为0-5V，最小分辨率为0.02V。但是，该系统也存在一定程度的不足，例如： 1、输入电压易发生干扰不稳定，且驱动能力可能存在不足， 2、输出量可用平均值算法来改善，使测量准确度更高。 3、若能将测量的电压值实时保存，使用时将更方便。致谢致谢