课程设计多路数据采集系统.docx

1、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The Design Of Multi-channel Data Sampling and Display SystemBased On SCM 总计 课程设计（论文） 2

2、2 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： AT8051 TLC2543 C语言控制软件 AD模数转换AbstractThis paper a kind of way for data acquisition system o

3、n the primary research, this much road acquisition system for road simulation signal can be gathered and processing. Data collection and communication control using modular design, AT80C51 with the single chip processor as the core, and using the serial A/D conversion module TLC2543 for conversion m

4、odule, and to realize the 8 signal collection, storage, display and with A PC communications, and other functions. Some applications software written in C language control software, for data acquisition systems, modulus conversion system, data display, data communication and other procedures to carr

5、y on the design. Key Words: AT80C51 TLC2543 C language A/D conversion module摘要IABSTRACTII第一章 引言11.1国内外研究现状11.1.1研究背景及其目的意义11.1.2国内外研究进展 11.2课题内容1第二章 数据采集 22.1数据采集系统 22.2A/D相关知识22.3总体结构设计 22.4硬件选择 22.4.1 单片机89C5122.4.2 TLC2543引脚功能22.4.3 LED显示电路 22.4.4键盘扫描 3第三章 软硬件设计与硬件调试说明 63.1 软件设计与说明 63.2 硬件调试 63.2

6、 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

7、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

8、CPU； 2、能对3路输入的直流电压进行测量，输入电压05V； 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

9、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、-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

10、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 图二2.4.2 TLC2543引脚功能说明如下：AIN0AIN10：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DATA OUT、DATA INPUT和I/O CLOCK。CS由低到高的变化将在一个设置时间内禁止DATA INPUT和I/O CLOCK。DATA INPUT：串行数据输入端，

11、串行数据以MSB为前导并在I/O CLOCK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/O CLOCK将余下的几位依次输入。 DATA OUT：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/O CLOCK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/O CLOCK：时钟输入/输出端。

12、 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/O CLOCK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DATA OUT端，在I/O CLOCK下降沿时数据变化。当CS为高时， I/O CLOCK和DATA INPUT被禁止，DATA OUT为高阻态。图三2.4.3 LED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

13、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09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

14、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TLC2543 A/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012 3 4 5 67 8 9实际值（V） 51.7494.352.53.053.54 4.7 3.

15、81.25 2.05显示值（V）4.91.74.32.43.03.54.63.71.22.03.3 硬件显示说明本课程设计对题目进行了扩展：由3路扩展到10路。而且设定上电后通过0通道采集电源电压显示电源电压是否正常（即是否电压不足），而其余9个通道才是对所要采集的对象进行采集。第四章 课程设计总结在这次设计过程中，我通过对题目所要求的目的，功能进行分析，确定了所要用到的硬件及设计的大致思路，之后，通过查找相关资料，对具体功能逐一分模块进行实现，通过C语言进行编写，最终实现了串行A / D转换器多路数据采集及显示系统的设计，使设计作品符合课程要求，而且在原课程要的基础上进行了扩展，成为一个可以

16、运用到实际的作品。而且从数据可以看出本课程设计的采集显示系统由于A/D转换位数的限制存在一定的量化误差。参考文献1、李建忠，单片机原理及应用，西安电子科技大学出版社，2002 2、何立民，MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术， 北京航空航天大学出版社，2001 3、张俊谟，单片机中级教程原理与应用，北京，北京航空航天大学 出版社，2000.6 4、潘永雄，新编单片机原理与应用.西安：西安电子科技大学出版社.20035 宋家友.集成电子线路设计手册M.福建科技出版社出版，2000.6 张友德等编 .单片微型机原理、应用与实验M.上海：复旦大学出版社出版，2007.7、吴建国. A

17、DC0809AD转换芯片的原理及应用. 电子制作. 2007/02 8、元增民; AT89S51单片机与ADC0809模数转换器的三种典型连接，长沙大学学报，2005/05 附录1：C语言程#include /对P1口定义sbit d1=P16; sbit key1=P17;sbit cs=P12;sbit clk=P13;sbit din=P11;sbit dout=P10;/#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar a,x,y,z,date,temp;uchar conword,qian=1,shi,ge,key;

18、uint dianya,temp1;/制做LED显示查询表uchar code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; /共阴极个位数码管段码表uchar code table2=0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef; /共阴极十位和小数数码管点显示表uchar code table3=0x04,0x14,0x24,0x34,0x44,0x54,0x64,0x74,0x84,0x94,0xA4;/tcl2543初始化通道号表bit cy;sbit bit7=B

19、7;void display(qian,shi,ge);/宏定义void delay(z);void jp();void daout();/主函数void main() a=0; key=0; while(1) daout();/初始化调用 jp();/键盘扫描子程序调用 display(qian,shi,ge);/显示调用 /键盘扫描子程序，九通道切换void jp() /a=1; if(key1=0)/去除按键抖动 delay(20); if(key1=0) /通道增 通过按键来选择通道可选范围为0-9 a+; if(a=10) a=0; key+; if(key=10) key=0; w

20、hile(!key1); if(d1=0) delay(20); if(d1=0)/ 通过按键来实现对通道号逆选，即通道递减 a-; if(a=-1) a=9; key-; if(key=-1) key=9; while(!d1); qian=a;/延时子程序void delay(z) for(x=z;x0;x-) for(y=110;y0;y-);/显示子程序void display(qian,shi,ge) P2=0xfe;/选中qian位 P3=tableqian;/ 送qian位段码即显示通道号 delay(5);/延时 P2=0xff; P2=0xfb;/选中十位 P3=table2

21、shi;/显示测得的电压值 delay(5); P2=0xff; P3=0xff; P2=0xf7;/选中个位 P3=tablege;/显示个位 delay(5); P2=0xff; P3=0xff; delay(5); /对TCL2543AD数据采集进行初始化子程序void daout() char i; uchar value=0; conword=table3key;/对TCL2543初始化 cs=1;/对TCL2543清零 cs由高到低有效 cs=0; clk=0;/TCL2543在时钟脉冲下将采集数据输出 B=conword; for(i=8;i0;i-)/对2543输入控制字并获取输出值 cy=dout; din=bit7; clk=1; B=B1;/左移 clk=0; value=value1; if(cy=1) value+; /二十进制转换子程序 dianya=value*5; cs=1; shi=dianya/256;/对获得的二进制数处理，转换成十进制数并处理为列表值 temp=dianya%256; temp1=temp*10; ge=temp1/256;附录2：硬件电路图 （注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）