ADC0809多路数据采集和控制系统设计Word格式.docx

1、信号调理的任务：将被测对象的输出信号变换成计算机要求的输入信号多路数据采集输入通道的结构图如下图：图5-1-1多路数据采集输入通道结构图注：缓慢变化的信号和直流信号，采样保持电路可以省略。5.2 A/D转换器的选取转换速度是指完成一次A/D转换所需时间的倒数，是一个很重要的指标。A/D转换器型号不同，转换速度差别很大。通常， 8位逐次比较式ADC的转换时间为100us左右。由于本系统的控制时间允许，可选 8位逐次比较式A/D转 换器。5.3 A/D转换输入为05V时，分辨率为-5 0.0196V2 -1 2 _1其中：、，-VFs-A/D转换器的满量程值N -量化误差为-ADC的二进制位数AD

2、C0809是TI公司生产的8位逐次逼近式模数转换器，包括一个 8位的逼近型的ADC部分，并提供一个8通道的模拟多路开关和联合寻址逻辑，为 模拟通道的设计提供了很大的方便。用它可直接将8个单端模拟信号输入，分时进行A/D转换，在多点巡回监 测、过程控制等领域中使用非常广泛，所以本设计中选用该芯片作为 A/D转换电路的核心5.4芯片ADC0809的引脚功能和主要性能ADC0809八位逐次逼近式A/D转换器是一种单片CMOS器件，包括8位 模拟转换器、8通道转换开关和与微处理器兼容的控制逻辑。8路转换开关能 直接联通8个单端模拟信号中的任意一个。ADC080啲引脚图及51单片机引脚图：ADC0809

3、模数转换器的引脚功能:IN0IN7: 8路模拟量输入A、B、C: 3位地址输入，2个地址输入端的不同组合选择八路模拟量输 入。ALE:地址锁存启动信号，在ALE的上升沿，将A、B、C上的通道地址锁 存到内部的地址锁存器。D0D7:八位数据输出线，A/D转换结果由这8根线传送给单片机。OE:允许输出信号。当0E=1时，即为高电平，允许输出锁存器输出数据。START启动信号输入端，START为正脉冲，其上升沿清除ADC0808的内 部的各寄存器，其下降沿启动 A/D开始转换。EOC:转换完成信号，当EOC上升为高电平时，表明内部A/D转换已完成。CLK:时钟输入信号，0809的时钟频率范围在 10

4、1200kHz,典型值为640kHz。当ALE为高电平时，通道地址输入到地址锁存器中，下降沿将地址锁存 并译码，在START上升沿时所有的内部寄存器清零，在下降沿时，开始进入 A/D装换，此期间START应保持低电平。在START下降沿后10us左右，转 换结束信号变为低电平，EOC为低电平时，表示正在转换，在高电平时，表示转换结束。0E为低电平时，表示正在转换，为高电平时，允许转换结果输出。ADC0809的主要性能：逐次比较型CMOS工艺制造单电源供电无需零点和满刻度调整具有三态锁存输出缓冲器，输出与 TTL兼容易与各种微控制器接口具有锁存控制的8路模拟开关分辨率：8位功耗：15mW最大不可

5、调误差小于土 1LSB转换时间128us转换精度：土 0.4%ADC0809没有内部时钟，必须由外部提供，其范围为 101280kHZ,典型的时钟频率为640kHZ。5.5 ADC0809的接线图此电路图主要接线将八路输入模拟信号转换为数字信号， 为数据处理及监控模块提供输入信号。1 IH3112262 IH4273 IN5ZM）4 IH6hKO8O9AD2S5 IH7Al6 5TAKTA27 EDCALE228 B3ITT斜9血憾2010 CLOCKD519H畑：M1812 REF（+）DOIT13 CTORZFt-）16H 巩D2馬3V5.6 ADC0809与51单片机的接口由于ADC08

6、09无片内时钟，时钟信号有51单片机的ALE信号经D触发 器二分频后获得。此外，由于 ADC0809内部设有地址锁存器，所以通道地址 由P0 口的低 3位直接与 ADC0809的ABC相连。通道基本地址为 0000H0007H。其对应关系如下表所示：地址码输入通道CBAIN01IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7表5-6-1 ADC0809输入通道地址ADC080% 51单片机的接口方法：ADC080% 51单片机的接口有3种形式，分别是查询方式、中断方式和 延时等待方式，本题中选用中断接口方式。由于ADC0809S片内时钟，时钟信号时可由单片机的 ALE信号经D触发 器二分频后获得。A

7、LE引脚得脉冲频率是8051时钟频率的1/6.该题目中单片 机时钟频率采用6MHz则ALE输出的频率是1MHz二分频后为500Hz,符合 ADC0809寸频率的要求。由于ADC0809部没有地址锁存器，所以通道地址有 P0 口的低3位直接与ADC0809勺A,B,C相连。通道基本地址为 0000H0007H控制信号：将P2.7作为片选信号，在启动A/D转换时。由单片机的写信 号和P2.7控制ADC的地址锁存和启动转换。由于 ALE和START!在一起，因 此ADC0809S锁存通道地址的同时也启动转换。在读取转换结果时，用单片机的读信号 RD和P2.7引脚经或非门后，产生正脉冲作为0E信号用一

8、打开三态输出锁存器ADC080% 51单片机的接口电路如图所示:5.7控制器、振荡源和复位电路复位电路即使电路回复到初始状态，是单片机经常的工作状态。单片机振 荡电路的振荡周期和时钟电路的时钟周期决定了 CPU的时序。复位电路：采用上电外部复位电路图5-7-2内部振荡器方式图5-7-1上电外部复位电路5.8键盘与显示电路键盘由一组常开按键开关组成，键盘系统的主要工作包括及时发现有键闭 合，并做出相应的处理。本系统采用中断方式的开关代替键盘，完成采集通道的选择。硬件逻辑如下图所示电平时，没有电流流过LED，当7407输出为开路状态时，电流经100门限流 电阻流入LED显示器，每个七段LED的公共

9、端都接一个反相驱动器，反相驱 动器使用75452,当某一字段需要亮时，该LED公共端的反相驱动器必须是低 电平输出，并且这一字段的同相驱动器必须是高电平输出。单片机通过 8155接口芯片的A 口的位选，经B 口确定那些字段LED发光图5-8-2显示部分硬件电路5.9 通信电路51单片机有一个全双工的串行口，所以单片机和 PC之间可以方便的进行串口通信。进行串行通信时要满足一定的条件，如 PC的串口是RS232电平 的，而单片机的串口是 TTL电平的，两者直接必须有一个电平转换电路，这 里用专用芯片MAX485进行转换。TYPD TfRAl NC CIRCUfT W11H I） ? SCPACK

10、ACf图5-9-1MAX485引脚图图5-9-2通信接口电路6.软件程序设计系统的软件的设计采用的是汇编语言，对单片机进行编程实现各种功能程序是在windows xp环境下采用keil软件编写的，可以实现对八路数据的采集与处理，能实现对数据、地址的显示6.1主程序流程图及其程序：图6-1-1主程序流程图主程序：ORG 0100HMAIN : MOV SP,#60H;给堆栈指针赋初值MOV SCON,#50H;设置串口方式 1控制字MOV TMOD,#21H;设置波特率为 9600MOV TH1,#0FDHMOV TL1,#0FDH;给定时器赋初值SETB TR1;启动定时器CLR P1.7;清

11、空 P1.7 口SETB P1.6;置 1P1.6LOOP : MOV R0,#0FFH;在寄存器 R0中写入FFMOV R4,#00H;清空寄存器R4LOOP1 : MOV A, R4;将寄存器 R4的值送入累加器 A SWAP A;交换A中的值ANL A, R4;将A与R4中的值相与MOV R2, A;将A的值放入寄存器 R2,发送指令内容MOV TDH,R4LCALL FAS ;调用发送子程序LCALL SJCLMOV R7,#064HXH: LCALL DISPLAYDJNZ R7,XH ;调用数码管显示子程序INC ROINC R4CJNE R4,#08 H,L OOP1AJMP L

12、OOP6.2、数码管显示子程序：DISPLAY: MOV DPTR,#DISTABMOV R3,#01HMOV R1,#TDHDPLOP: MOV A,R1MOVC A,A+DPTRMOV P2,R3MOV P0,ACJINE R3,#02H,DPNEXTSETB P0.7DPNEXT: MOV A,R3RL AMOV R3,AINC R1LCALL DS1MCLR P0.7P0 口复位CJINE R3,#10H ,DPLOPMOV P0,#00H ; 一次显示结束, MOV P2,#00H ;P2 口复位RET6.3、发送子程序：FAS: SETB P1.7MOV A, R2MOV SBUF

13、,A;发送数据LCALL DSIMCLR P1.7CLR TR0MOV TH0,#3CHMOV TL0,#0B0HSETB TR0;启动定时器0S1： JB R1,S2CLR TI;等待接受JNB TF0,S1CLR TF0MOV TL0,#BOH;给定时器0设初值SETB TR0S0： DJNZ CUOWU,FASMOV CUOWU ,#04HLCALL BAOJING;跳到报警程序S2： MOV A, SBUFMOV ZCI,ACLR RIS3： JB RI ,S4JNB TF0, S3DJNZ CUOWU,FASMOV CUOWU,#04HLCALL BAOJING ;跳到报警程序 S4

14、: MOV A,SBUFMOV ZC2,ACJNE A,ZC1,S0MOV R0,ZC1SETB P1.6AJMP FANHUI ;返回程序BAOJING : CLR P1.6FANHUI : RET6.4、A/D转换程序流程图：图6-2-1数据采集程序流程图ORG 0000HMOV R1,#20HMOV R2,#08 H;设定8个通道MOV TL0,#00HMOV TH,#0B8HMOV TMOD,#01H ;给计数器设定初值并初始化CLR ET0 ;SETB TR0 ;启动计数器MOV SCON,#4OHMOV DPTR,#78FFH ;置DPTR，使模拟通道对应的入口地址为 78FFH

15、MOV A,R2SUBB A,R1JNZ LOOP2 ;跳转至 LOOP2MOV R1,#00HMOV DPTR ,#78FFH JNB TF0,LOOP1MOV TH0,#0B8H ;重新给计数器设初值LOOP2 : MOVX DPTR,A ;重启 A/DLOOP3 : JP P1.0,LOOP3LOOP4 : JNP P1.0,LOOP4 ;由P1.0查询ADC0809的EOC信号，确定转换是否完成MOVX A,DPTR ;查询结果MOV R1,A ;保存结果INC DPH ;查询下一模拟通道INC R1;同时将下一通道的值保存LJMP LOOPEND7.课程设计心得通过这次课程设计，我深

16、刻的了解到了数据采集系统的原理、构成部分和 数据采集系统和电气工程及其自动化之间的紧密联系， 该系统可以采集的发电厂运行数据包括电气参数和非电气参数两类。 在此次课程设计当中学到了很多 东西，确实对自己专业的理论知识和实践的结合有了很大的帮助，对我个人而 言确实受益匪浅。本次课程设计是一个由微机控制的 A/D数据采集控制系统，这卡上对应有 8个通道0到5V的模拟电压采集的能力，要求用键盘选择转换通道。在以上的 设计里，基本满足了设计需求的要素。这次的课程设计主要应用的知识，有计 算机控制系统的构成，接口电路与应用程序，再一次巩固了所学的理论知识。 结合自己大学期间的实际积累的专业基础知识和相关

17、专业课程知识。 总体来说这是一次，理论与实践的结合，有助于我们应用专业的理论知识解决实际问题。在这次课程设计里有很多不尽如人意的地方，但是这个设计是在我的能力 范围内做的最好的设计成果。当然有些理念是参考了网上相应的资源，但是整 个设计过程中，有自己的想法，总之，此次课程设计是我尽最大的努力完成的。8.参考文献1.顾德英计算机控制技术（第二版）北京邮电大学出版社,2005年2.李顺增.吴国东.微机原理及接口技术.机械工业出版社，2004年3.李朝青.单片机原理及接口技术（第三版）.北京航空航天大学出版社， 2005 年4.邬宽明.单片机外围器件使用手册，数据传输接口器件分册 .北京航空航天大学出版社，1998年5.李顺增、吴国东.微机原理及接口技术.机械工业出版社，2004年6.张毅刚、彭喜元、孟升卫、刘兆庆.单片机使用子程序设计（第二版）. 哈尔冰工业大学出版社，2003年7.徐爱卿、孙涵芳、盛焕明.单片微型计算机应用和开发系统.北京航空航 天大学出版社，1992年8 王兆安.电力电子技术（第四版）.西安交通大学出版社，2002年9.毕满清.模拟电子技术基础.电子工业出版社，2008年10.韩焱.数字电子技术基础.电子工业出版社，2009年