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

1、AT89S52 microcontroller; data collection; A / D conversion; serial communicatio39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52.1方案选择52.1.1主控芯片设计52.1.2显示部分方案设计52.2方案论证52.3系统工作原理62.4单片机控制模块设计72.4.1 主要性能参数72.4.2 功能特性72.4.3 单片机最小系统82.4.4 引脚功能说明82.4.5时钟电路122.4.6复位电路122.5模拟与数字信号采集模块设计122.5.1ADC0832简介132.5.2A/D转换电

2、路设计142.5.3多路模拟开关模块设计152.5.4常用的多路开关152.5.5选择多路开关时要考虑的参数152.5.6光电耦合实现数字信号采集152.6显示与声音模块设计172.6.1LED数码管显示模块172.6.2数码管的驱动方式172.6.3本系统数码管显示电路182.6.4声音指示电路182.7串口通信模块设计202.7.1 串口通信介绍202.7.2 单片机如何与PC机连接202.7.3 电路原理图212.8 按键电路设计212.9 电源模块设计21第三章 系统软件设计243.1 编程软件（KEIL C）243.2主程序设计253.3A/D转换程序263.4中断服务程序27第四章

3、系统仿真与调试284.1分局部调试284.2整机调试284.3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，

4、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

5、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

6、，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

7、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

8、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： 05V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

9、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

10、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ah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