课程设计多路数据采集系统Word文件下载.docx
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赖冰
指导教师
莫钊
多路数据采集及显示系统设计
TheDesignOfMulti-channelDataSamplingandDisplaySystem
BasedOnSCM
总计课程设计(论文)22页
表格1个
插图13幅
摘要
本文对于一种多路数据采集系统进行了初步的研究,该多路采集系统能对多路模拟信号进行采集和处理。
数据采集与通信控制采用了模块化的设计,以单片机AT80C51为核心,利用串行A/D模数转换TLC2543进行模数转换,实现对十路信号的采集、存储、显示及与PC机通信等功能。
软件部分应用C语言编写控制软件,对数据采集系统、模数转换系统、数据显示、数据通信等程序进行了设计。
关键词:
AT8051TLC2543C语言控制软件AD模数转换
Abstract
Thispaperakindofwayfordataacquisitionsystemontheprimaryresearch,thismuchroadacquisitionsystemforroadsimulationsignalcanbegatheredandprocessing.Datacollectionandcommunicationcontrolusingmodulardesign,AT80C51withthesinglechipprocessorasthecore,andusingtheserialA/DconversionmoduleTLC2543forconversionmodule,andtorealizethe8signalcollection,storage,displayandwithAPCcommunications,andotherfunctions.SomeapplicationssoftwarewritteninClanguagecontrolsoftware,fordataacquisitionsystems,modulusconversionsystem,datadisplay,datacommunicationandotherprocedurestocarryonthedesign.
KeyWords:
AT80C51TLC2543ClanguageA/Dconversionmodule
目录
摘要…………………………………………………………………………………I
ABSTRACT………………………………………………………………………II
第一章引言……………………………………………………………………1
1.1国内外研究现状……………………………………………………………1
1.1.1研究背景及其目的意义……………………………………………1
1.1.2国内外研究进展…………………………………………………1
1.2课题内容……………………………………………………………………1
第二章数据采集………………………………………………………2
2.1数据采集系统……………………………………………………………2
2.2A/D相关知识………………………………………………………………2
2.3总体结构设计……………………………………………………………2
2.4硬件选择…………………………………………………………………2
2.4.1单片机89C51…………………………………………………2
2.4.2TLC2543引脚功能……………………………………………2
2.4.3LED显示电路……………………………………………2
2.4.4键盘扫描……………………………………………………3
第三章软硬件设计与硬件调试说明………………………………6
3.1软件设计与说明…………………………………………………6
3.2硬件调试…………………………………………………………6
3.2硬件显示说明…………………………………………………………7
第四章课程设计总结………………………………………………7
参考文献………………………………………………………………………8
附录1:
C语言程……………………………………………………………8
附录2:
硬件图…………………………………………………………10
第一章引言
1.1国内外研究现状及其意义
1.1.1研究背景及其目的意义
在科学研究中,运用数据采集系统可以获得大量的动态信息,也是获取科学数据和生成只是的重要手段之一。
无论在哪个应用领域中,数据采集与处理将直接影响工作效率和所取得的经济效益。
随着计算机的发展,对通信起到了巨大的推动作用。
计算机和通信紧密结合构成了灵活多样的通信控制系统,也可以构成强有力的信息处理系统。
数据采集,从严格的意义上来说,应该是计算机控制的多路数据自动检测或巡回检测,并能够是要对数据的存储、处理、分析计算以及从检测的数据中提取有用的信息,供显示、打印、绘图等。
1.1.2国内外研究进展
在国内主要有:
福建新大陆NEWLAND、深圳同采TONCY、台湾UNITECH等等。
国外的话主要是欧美:
得逻辑、MOTO、Intermec、datalogic、honeywell等等。
日韩:
CASIO、DENSO、M3、bluebird等等。
欧美品牌的品质不错,但是价格过高。
日韩品牌外观不错,品质一般,价格也高。
国内品牌后劲很足,性价比很高,售后服务更好更及时,国外品牌在国内的市场份额越来越小,价格也越来越低。
1.2课题内容要求
运用51系列单片机及相关外围器件制作一多路数据采集及显示系统,具体要求为:
要求:
1、采用51系列单片机作控制CPU;
2、能对3路输入的直流电压进行测量,输入电压0~5V;
3、测量的电压值由3位数码管显示,其中一位显示通道,两外两位显示测量的电压值,显示精度0.1V;
4.采用按键切换测量路径;
5、完成实物制作或proteus仿真实现
第二章数据采集
2.1数据采集系统
数据采集系统一般由数据输入通道、数据存储与管理、数据处理、数据输出及显示这五部分组成。
输入通道要实现对被测对象的检测,采样和信号检测等工作。
数据存储与管理要用存储器把采集到的信息存储起来,建立相应的数据库并进行管理与调用。
数据处理就是从采集到的信息中删除有关干扰,与无关信息。
对数据进行统计分析便于检索。
数据输出及显示就是把数据以适当的形式输出与显示。
2.2A/D相关知识
按基本原理及特点可分为:
积分型、逐次逼近型、并行比较型/串并行型、Σ-Δ调制型、电容阵列逐次比较型及压频变换型。
主要的技术指标:
分辩率,转换速率,量化误差,偏移误差,满刻度误,差线性度等
电压频率转换法A/D转换四步骤:
采样、保持、量化、编码。
2.3总体结构设计
数据采集系统的硬件电路主要以单片机AT80C51为核心,利用串行A/D模数转换TLC2543进行模数转换,实现对十路信号的采集、存储、显示及与PC机通信等功能。
主要结构如图所示
图一
2.4硬件选择
89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的89C51是一种高效微控制器,
2.4.1单片机89C51
图二
2.4.2TLC2543引脚功能
说明如下:
AIN0~AIN10:
模拟输入端,由内部多路器选择。
CS:
片选端,CS由高到低变化将复位内部计数器,并控制和使能DATAOUT、DATAINPUT和I/OCLOCK。
CS由低到高的变化将在一个设置时间内禁止DATAINPUT和I/OCLOCK。
DATAINPUT:
串行数据输入端,串行数据以MSB为前导并在I/OCLOCK的前4个上升沿移入4位地址,用来选择下一个要转换的模拟输入信号或测试电压,之后I/OCLOCK将余下的几位依次输入。
DATAOUT:
A/D转换结果三态输出端,在CS为高时,该引脚处于高阻状态;
当CS为低时,该引脚由前一次转换结果的MSB值置成相应的逻辑电平;
EOC:
转换结束端。
在最后的I/OCLOCK下降沿之后,EOC由高电平变为低电平并保持到转换完成及数据准备传输;
VCC、GND:
电源正端、地;
REF+、REF-:
正、负基准电压端。
通常REF+接VCC,REF-接GND。
最大输入电压范围取决于两端电压差;
I/OCLOCK:
时钟输入/输出端。
TLC2543每次转换和数据传送使用16个时钟周期,且在每次传送周期之间插入CS的时序。
在TLC2543的CS变低时开始转换和传送过程,I/OCLOCK的前8个上升沿将8个输入数据位键入输入数据寄存器,同时它将前一次转换的数据的其余11位移出DATAOUT端,在I/OCLOCK下降沿时数据变化。
当CS为高时,I/OCLOCK和DATAINPUT被禁止,DATAOUT为高阻态。
图三
2.4.3LED显示电路
LED显示器集微电子技术、计算机技术、信息处理于一体,以其色彩鲜艳、动态范围广、亮度高、清晰度高、工作电压低、功耗小、寿命长、耐冲击、色彩艳丽和工作稳定可靠等优点,成为最具优势的新一代显示媒体。
过发光二极管芯片的适当连接(包括串联和并联)和适当的光学结构。
可构成发光显示器的发光段或发光点。
由这些发光段或发光点可以组成数码管、符号管、米字管、矩阵管、电平显示器管等等。
通常把数码管、符号管、米字管共称笔画显示器,而把笔画显示器和矩阵管统称为字符显示器。
基本的半导体数码管是由七个条状发光二极管芯片按图12排列而成的。
可实现0~9的显示。
其具体结构有“反射罩式”、“条形七段式”及“单片集成式多位数字式”等
图四
2.4.4键盘扫描
使用单片机P1口直接输入时的连接图,每个按键独占一条I/O口线,键盘的另一端接地。
无键按下时,单片机的输入口线状态为高电平;
当某键按下时,该键对应单片机的输入口变为低电平,即可判定按键的位置。
图五
第三章软硬件设计与硬件调试说明
3.1软件设计与说明
多路数据采集系统具有采集、存储、显示等功能。
本设计应用TLC2543作为采集系器,并把采集到的电压模拟量转换成数字量。
送到单片机AT8051进行处理,可完成显示。
以此为基础设计采集一个通道的TLC2543A/D转换程序,值得注意的是,每次读取的数据是上一次采样的数据,所以第一次读得数据应当丢弃。
另外,程序是采用C语言编写。
图六
3.2硬件调试
图七:
硬件调试图组
硬件调试数据对照表一:
采集通道号
1