模拟数字通用数据采集器设计_精品文档Word文档下载推荐.doc
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serialcommunicatio
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湖南科技大学本科生毕业设计（论文）
目录
第一章绪论 3
第二章方案设计 5
2.1 方案选择 5
2.1.1 主控芯片设计 5
2.1.2 显示部分方案设计 5
2.2 方案论证 5
2.3 系统工作原理 6
2.4 单片机控制模块设计 7
2.4.1主要性能参数 7
2.4.2功能特性 7
2.4.3单片机最小系统 8
2.4.4引脚功能说明 8
2.4.5 时钟电路 12
2.4.6 复位电路 12
2.5 模拟与数字信号采集模块设计 12
2.5.1 ADC0832简介 13
2.5.2 A/D转换电路设计 14
2.5.3多路模拟开关模块设计 15
2.5.4常用的多路开关 15
2.5.5选择多路开关时要考虑的参数 15
2.5.6光电耦合实现数字信号采集 15
2.6 显示与声音模块设计 17
2.6.1 LED数码管显示模块 17
2.6.2 数码管的驱动方式 17
2.6.3 本系统数码管显示电路 18
2.6.4 声音指示电路 18
2.7 串口通信模块设计 20
2.7.1串口通信介绍 20
2.7.2单片机如何与PC机连接 20
2.7.3电路原理图 21
2.8按键电路设计 21
2.9电源模块设计 21
第三章系统软件设计 24
3.1编程软件（KEILC） 24
3.2 主程序设计 25
3.3 A/D转换程序 26
3.4 中断服务程序 27
第四章 系统仿真与调试 28
4.1 分局部调试 28
4.2 整机调试 28
4.3 系统仿真 28
结 论 30
致 谢 31
参考文献 32
附录A 系统源程序 33
附录B 系统原理图 39
第一章绪论
数据采集是对一个或多个信号获取对象信息的过程。
数据采集器是一种具有实验室或现场进行实时数据采集、自动存储记录、信号预处理、即时显示、即时状态分析、自动传输等功能的自动化设备。
本绪论主要介绍了数据采集系统的最新发展、系统并行串行总线接口、系统通信的新技术、国内外常用的数据采集器及不同采集器的特点和存在的问题。
数据采集中，关键在于如何把随时连续变化的模拟量转化成数字量，完成这种转换的电路叫模数转换器（A/D）。
数据采集的核心部件就是A/D转换器，由于各种不同的A/D转换原理构成了各种不同类型的DVM。
一般说来，A/D转换的方式可分为两类：
积分式和逐次逼近式。
积分式A/D转换器是先用积分器将输入的模拟电压转换成时间或频率，再将其数字化。
根据转化的中间量不同，它又分为U-T（电压-时间）式和U-F（电压-频率）式两种。
逐次逼近式A/D转换器分为比较式和斜坡电压式，根据不同的工作原理，比较式又分为逐次比较式及零平衡式等。
斜坡电压式又分为线性斜坡式和阶梯斜坡式两种。
本毕业设计将介绍一种以单片机为核心的数据采集卡设计，它能测量直流电压、直流电流以及交流电压，并且测量结果能通过数码管显示和将所测的数据传送给PC机，从而具有一定的智能性。
本设计将就这一系统的硬件电路部分和软件程序部分分别作介绍。
在硬件部分，本文就系统的各个组成模块的原理做了详细的介绍。
另外，在每一模块电路中都对元器件的选择做了简单的介绍，其中包括有关数值的计算和分析。
在软件部分，详细阐述了各个模块电路的软件设计方法和设计中的细节。
随着计算机技术的飞速发展和普及，数据采集系统在多个领域有着广泛的应用。
数据采集是工、农业控制系统中至关重要的一环，在医药、化工、食品、等领域的生产过程中，往往需要随时检测各生产环节的温度、湿度、流量及压力等参数。
同时，还要对某一检测点任意参数能够进行随机查寻，将其在某一时间段内检测得到的数据经过转换提取出来，以便进行比较，做出决策，调整控制方案，提高产品的合格率，产生良好的经济效益。
随着工、农业的发展，多路数据采集势必将得到越来越多的应用，为适应这一趋势，作这方面的研究就显得十分重要。
在科学研究中，运用数据采集系统可获得大量的动态信息，也是获取科学数据和生成知识的重要手段之一。
总之，不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。
此外，计算机的发展对通信起了巨大的推动作用.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,这样对社会的发展产生了深远的影响。
数据通信是计算机广泛应用的必然产物。
数据采集系统，从严格的意义上来说，应该是用计算机控制的多路数据自动检测或巡回检测，并且能够对数据实行存储、处理、分析计算以及从检测的数据中提取可用的信息，供显示、记录、打印或描绘的系统。
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个部分组成。
输入通道要实现对被测对象的检测，采样和信号转换等工作。
数据存储与管理要用存储器把采集到的数据存储起来，建立相应的数据库，并进行管理和调用。
数据处理就是从采集到的原始数据中，删除有关干扰噪声，无关信息和必要的信息，提取出反映被测对象特征的重要信息。
另外，就是对数据进行统计分析，以便于检索；
或者把数据恢复成原来物理量的形式，以可输出的形态在输出设备上输出，例如打印，显示，绘图等。
数据输出及显示就是把数据以适当的形式进行输出和显示。
由于RS-232在微机通信接口中广泛采用，技术已相当成熟。
在近端与远端通信过程中，采用串行RS-232标准，实现PC机与单片机间的数据传输。
本课题研究的基本内容
1、总任务：
设计一个模拟数字通用数据采集器。
2、设计目标：
（1）测量范围：
0~5V的直流电压信号。
（2）精度：
0.01V。
（3）其他功能（如与PC机通信）。
3、结合设计任务书拟定的要求，确定总体设计方案，并对方案进行必要的说明及论证。
4、各部分设计
（1）系统框图的设计。
（2）各功能模块的设计与元件选择及性能描述，原理论述。
（4）单片机软件设计与编程。
5、系统安装及调试（按实验室条件完成）
按要求进行系统调试和参数测试，达到设计要求。
第二章 方案设计
单片机系统方案采用输入处理电路+ADC0832+AT89S52+数码管显示实现，被测信号由ADC0832模拟输入端输入，单片机采集转换数据，将转换数据送数码管和PC机显示。
2.1 方案选择
2.1.1 主控芯片设计
方案一：
选用专用电压转换芯片INC7107实现电压的测量和现实。
缺点是精度比较低，且内部电压转换和控制部分不可控制，优点是价格低廉。
方案二：
选用单片机AT89S52和A/D转换芯片ADC0832实现电压的转换和控制，用四位数码管显示出最后的转换电压结果。
缺点是价格稍贵，优点是转换精度高，且转换的过程和控制、显示部分可以控制。
终上所述：
方案二所需元件少、成本低且易于实现，可选此方案。
2.1.2 显示部分方案设计
选用4个单体的共阴数码管，将a—h全部连接起来，然后接到单片机口的I/O上进行控制。
缺点是焊接时比较麻烦，容易出错，优点是价格比较便宜。
选用一个四位一体的共阴数码管，外加四个三极管驱动。
这个电路几乎没有缺点，优点是便于控制，价格低廉，焊接简单。
由于两个方案都可以实现同样的功能，但方案二设计简单、系统开销小、反应速度较快，因此选择此方案。
2.2 方案论证
经过以上方案设计，决定采用如图2.1所示方案。
信号通道选择电路
数码管显示电路
串口通信电路
单片机
ADC0832转换电路
电源
电路
LED指示电路
图2.1 系统框图
2.3 系统工作原理
本课题要求以单片机为控制器，对多通道模拟信号作数据采集并进行8位转换，采集到的数据以中断方式接入内存加以显示，并送到上位机，进行处理。
由于信号比较多，计算机不可能把这些信号同时接收，因此需要由多路开关进行通道转换，分时地把信号送到采样/保持器（S/H）、A/D转换器，把模拟量转换成数字量，然后送到计算机。
智能化A/D板中，单片机完成数据的采集、滤波和非线性补偿等，主计算机只将其作为一个I/O口，每隔一定的时间，读其一次数
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