课程设计多路数据采集系统.docx

课程设计多路数据采集系统.docx

《课程设计多路数据采集系统.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《课程设计多路数据采集系统.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

课程设计多路数据采集系统

课程设计（论文）资料袋

信息工程学院系（院）

课程设计（论文）题目多路数据采集级显示系统设计

内装资料有：

1.课程设计（论文）任务书（）

2.课程设计（论文）开题报告（）

3.课程设计（论文）（）

4.成绩评定及评语（）

5.外文资料及原文复印件（）

6.程序及软盘等（）

7.工程图纸（）

班级

09电子信息工程

学号

2009100181

姓名

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

0

1