多路数据采集系统Word下载.docx

多路数据采集系统Word下载.docx

《多路数据采集系统Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《多路数据采集系统Word下载.docx（22页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

最后在室温下进行校验。

例如，若室温为25℃，那么V0应为25mV。

冰水混合物是0℃环境，沸水为100℃环境。

因为流过AD590的电流与热力学温度成正比，当电阻R1和电位器R2的电阻之和为1kΩ时，输出电压V0随温度的变化为1mV/K。

但由于AD590的增益有偏差，电阻也有偏差，因此应对电路进行调整，调整的方法为：

把AD590放于冰水混合物中，调整电位器R2，使V0=273.2+25=298.2（mV）。

但这样调整只保证在0℃或25℃附近有较高的精度。

3.2复位电路

图3.2复位电路

复位是单片机的初始化操作，只要给RESET引脚加上2个机器周期以上的高电平信号，就可使MCS—51单片机复位。

复位的主要功能是把PC初始化为0000H，使MCS—51单片机从0000H单元开始执行程序。

除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态，为摆脱死锁状态，也需按复位键重新启动。

单片机的复位电路通常采用上电复位和按钮复位的两种方式。

本设计采用图3.4上电复位电路.上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。

只要Vcc的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位。

除PC之外，复位操作还对其它寄存器有影响，他们的复位状态如表3.1所示，由表可以看出来，复位时，SP=07H；

4个I/O端口P0-P3的引脚均为高电平，这在某些控制应用中，要考虑到引脚的高电平对外部控制电路的影响。

寄存器

复位状态

PC

0000H

TMOD

00H

Acc

TCON

PSW

TH0

B

TL0

SP

07H

TH1

DPTR

TL1

P0-P3

FFH

SCON

IP

XXX00000B

SBUF

XXXXXXXXB

IE

0XX00000B

PCON

0XXX0000B

表3.1复位时片内各寄存器的状态

3.3时钟电路

图3.3时钟电路

时钟是单片机的心脏，单片机各功能部件的运行都是以时钟频率为基准，有条不紊地一拍一拍地工作。

因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。

单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，该高增益反相放大器的输入端为芯片引脚XTAL1,输出端为引脚XTAL2。

这两个引脚跨接石英振荡器和微调电容，就构成一个稳定的自激振荡器，图3.3为单片机内部时钟方式的振荡器电路。

晶体的频率越高，则系统的时钟频率也就越高，单片机的运行速度也就越快。

但反过来运行速度快对储存器的速度也就越高。

本设计为何采用6MHZ的晶振将在单片机与ADC0809接口电路中介绍。

3.4LED显示电路

图3.4显示电路

本设计使用动态扫描方法来显示温度的大小，在多位LED显示时，为了简化硬件电路，通常将所有位的段选线相应地并联在一起，由一个8位I/O口控制，形成段选线的多路复用。

而各位的共阳极或共阴极分别由相应的I/O线控制，实现各位的分时选通。

图3.4所示位一个4位7段LED动态显示器电路原理图。

由于考虑到单片机的I/O口有限所以使用了CD4511译码器进行扩张I/O口。

其中段选线占用一个8位I/O口，而位选线占用一个4位I/O口。

由于各位的段选线并联，段码的输出对各位来说都是相同的。

因此，同一时刻，如果各位位选都处于选通状态的话，4位LED将显示相同的字符。

若要各位LED能够显示出与本位相应的显示字符，就必须采用扫描显示方式，即在某一时刻，只让某一位的位选线处于选通状态，而其他各位的位选线处于关闭状态，同时，段选线上输出相应位要显示字符的段码。

这样同一时刻，4位LED中只有选通的那一位显示字符，而其他三位则是熄灭的。

同样，在下一时刻，只让下一位的位选线处于选通状态，而其他各位的位选线处于关闭状态，同时，在段选线上输出相应位将要显示字符的段码，则同一时刻，只有选通位显示出相应的字符，而其他各位则是熄灭的。

如此循环下去，就可以使各位显示出将要显示的字符，虽然这些字符是在不同时刻出现的，而同一时刻，只有以为显示，其他各位熄灭，但由于LED显示器的余辉和人眼的视觉暂留作用，只要每位显示间隔足够短，则可造成多为同时亮的假象，达到同时显示的目的。

LED不同位显示的时间间隔不能太短，因为发光二极管从导通到发光有一定的延时，导通时间太短，发光太弱人眼无法看清。

但也不能太长，因为毕竟要受限于临界闪烁频率，而且时间越长，占用CPU时间也越多。

另外，显示位增多，也将占用大量的CPU时间，因此动态显示实质是以牺牲CPU时间来换取元件的减小。

3.5单片机与ADC0809、DAC0832接口电路

图3.5单片机与ADC0809、DAC0832接口电路

3.5.1单片机与ADC0809接口电路

用单片机控制ADC时，多数采用查询和中断控制两种方法。

查询法是在单片机把启动命令送到ADC之后，执行别的程序，同时对ADC的状态进行擦互训，以检查ADC变换是否已经结束，如查询到变换已结束，则读入转换完毕的数据。

ADC0809与AT89S51片内无时钟，可利用AT89S51提供的地址锁存允许信号ALE经D触发器二分频后获得，ALE脚的频率是8051单片机时钟频率的1/6（但要注意的是，每当访问外部数据存储器时，将少一个ALE脉冲）。

如果单片机时钟频率采用6MHZ，则ALE脚的输出频率为1MHZ，再二分频后为500KHZ，恰好符合ADC0809对时钟频率的要求。

由于ADC0809具有输出三态锁存器，其八位数据输出引脚可直接与数据线总线相连。

地址译码引脚A,B,C分别与地址总线的低三位A0，A1,A2相连，以选通IN0—IN7中的一个通路。

将P2.7（地址总线A15）作为片选信号，在启动和START连在一起，因此ADC0809在锁存通道地址的同时，启动并进行转换。

在读取转换结果时，用低电平的读信号和P2.7脚经一级或非门后，产生的正脉冲作为OE信号，用以打开三态输出锁存器。

由以上分析可知：

在软件编写时，应令P2.7=A15=0；

A0,A1,A2给出被选择的模拟通道的地址；

执行一条输出指令，启动A/D转换；

执行一条输入指令，读取转换结果。

3.5.2单片机与DAC0832接口电路

单片机与DAC0832接口时，可以有三种方式：

直通方式，单缓冲方式和双缓冲。

单缓冲方式是指DAC0832内部的两个数据缓冲器有一个处于直通方式，另一个处于受单片机控制的锁存方式。

在实际应用中，如果只有一路模拟量输出，或虽是多路模拟量输出但并不要求多路输出同步的情况下，就可采用单缓冲方式，本设计采用单缓冲方式。

由图3.5可知，WR2和XFER接地，故DAC0832的八位DAC寄存器工作于直通方式。

八位输入寄存器受CS和WR1端信号控制，而且CS由P2.6口来控制。

举个例子，当单片机执行如下两条指令就可在WR1和CS上产生低电平信号，使DAC0832接收8031送来的数字量。

指令：

MOVR0,#BFH；

MOVX@R0,A

3.6程序设计

3.6.1程序流程图

3.6.2主程序

#include<

AT89X51.H>

#include<

intrins.h>

unsignedcharxdata*adcpoint;

unsignedcharxdata*dacpoint;

unsignedcharidata*cunshu;

unsignedcharidata*cunshuer;

unsignedchargewei,shiwei,baiwei,qianwei;

unsignedintfreq;

unsignedcharshu;

unsignedchari;

sbitLEDdian=P3^0;

//小数点显示控制位

unsignedintcodezibiao[256]=

{0,20,39,59,78,98,118,137,157,176,196,216,235,255,275,

294,314,333,353,373,392,412,431,451,471,490,510,529,549,

569,588,608,627,647,667,686,706,725,745,765,784,804,824,

843,863,882,902,922,941,961,980,1000,1020,1039,1059,1078,

1098,1118,1137,1157,1176,1196,1216,1235,1255,1275,1294,

1314,1333,1353,1373,1392,1412,1431,1451,1471,1490,1510,

1529,1549,1569,1588,1608,1627,1647,1667,1686,1706,1725,1745,

1765,1784,1804,1824,1843,1863,1882,1902,1922,1941,1961,1980,

2000,2020,2039,2059,2078,2098,2118,2137,2157,2176,2196,2216,

2235,2255,2275,2294,2314,2333,2353,2373,2392,2412,2431,2451,

2471,2490,2510,2529,2549,2569,2588,2608,2627,2647,2667,2686,

2706,2725,2745,2765,2784,2804,2824,2843,2863,2882,2902,2922,

2941,2961,2980,3000,3020,3039,3059,3078,3098,3118,3137,3157,

3176,3196,3216,3235,3255,3275,3294,3314,3333,3353,3373,3392,

3412,3431,3451,3471,3490,3510,3529,3549,3569,3588,3608,3627,

3647,3667,3686,3706,3725,3745,3765,3784,3804,3824,3843,3863,

3882,3902,3922,3941,3961,3980,4000,4020,4039,4059,4078,4098,

4118,4137,4157,4176,4196,4216,4235,4255,4275,4294,4314,4333,

4353,4373,4392,4412,4431,4451,4471,4490,4510,4529,4549,4569,

4588,4608,4627,4647,4667,4686,4706,4725,4745,4765,4784,4804,

4824,4843,4863,4882,4902,4922,4941,4961,4980,5000};

voidDELAY（void）;

voidDISPLAY（void）;

voidCHULI（unsignedchar）;

unsignedcharDAC（void）;

voidmain（void）

{

while

（1）

adcpoint=0x7FF8;

dacpoint=0xBFFF;

LEDdian=0;

for（i=0;

i<

2;

i++）

{DAC（）;

CHULI（shu）;

DISPLAY（）;

}

}

unsignedcharDAC（void）//DAC和ADC转换函数

{*adcpoint=0x00;

DELAY（）;

shu=*adcpoint;

*cunshu=shu;

*dacpoint=shu;

cunshu++;

adcpoint++;

returnshu;

voidDELAY（void）//延时程序

{staticunsignedcharx,y;

for（x=0;

x<

20;

x++）

for（y=0;

y<

y++）;

voidCHULI（unsignedcharxunzhi）//调用显示函数时先

{freq=zibiao[xunzhi];

//对输出数据处理

gewei=freq%10;

shiwei=（freq/10）%10;

baiwei=（freq/100）%10;

qianwei=freq/1000;

gewei=gewei|0x10;

shiwei=shiwei|0x20;

baiwei=baiwei|0x40;

qianwei=qianwei|0x80;

voidDISPLAY（void）//显示函数

{P1=gewei;

P1=shiwei;

P1=baiwei;

P1=qianwei;

LEDdian=1;

4特殊器件

4.1DAC0809数模转换器

图4.1ADC0809引脚图

ADC是一种逐次逼近式八路模拟输入，八位数字量输出的A/D转换器。

其引脚图如图4.1所示。

ADC0809共有28引脚，采用双列直插式封装。

1.IN0—IN7是八路模拟信号输入端。

2.D0—D7是八位数字量输出端。

3.A,B,C与ALE控制八路模拟通道的切换，A,B,C分别与三根地址线或数据线相连，三者编码对应八个通道地址口。

C,B,A=000—111分别对应IN0—IN7通道地址。

4.OE,START,CLK为控制信号端，OE为输出允许端，START为启动信号输入端，CLK为时钟信号输入端。

5.Vr+,Vr-为参考电压输入端。

ADC0809的结构框图如图4.2所示。

0809是采用逐次逼近的方法完成A/D转换的。

由单一的+5V电源供电；

片内带有锁存功能的八路选一的模拟开关，由C,B,A的编码来决定所选的通道。

0809完成一次转换需100us左右。

输出具有TTL三态锁存缓冲器，可直接连到单片机的数据总线上。

通过适当的外接电路，0809可对0到5V的模拟信号进行转换。

ADC0809工作过程如下：

首先用指令选择0809的一个模拟输入通道，当执行

MOVX@DPTR,A时产生一个启动信号给START引脚送入脉冲，开始对选中通道转换。

当转换结束后发出结束信号，置EOC脚为高电平，该信号可作为中断申请对选中通道转换。

当读允许信号到，OE端有高电平，则可以读出转换的数字量。

利用MOVXA,@DPTR把该通道转换结果读到A累加器中。

图4.2ADC0809结构图

4.2DAC0832模数转换器

图4.3DAC0832引脚图图4.4DAC0832原理框图

4.2.1DAC0832其主要特性如下

1.分辨率8位；

2.电流输出，稳定时间位12us；

3.可双缓冲，单缓冲或直接数字输入；

4.只需在满量程下调整其线性度；

5.单一电源供电（+5V—+15V）；

6.低功耗，20mv。

4.2.2各引脚功能如下

DI0—DI7为8位数字信号输入端，与CPU数据总线相连，用于输入CPU送来的待转换数字量，DI7为最高位。

CS:

片选端，当CS为低电平时，本芯片被选中工作。

ILE：

数据锁存允许控制端，高电平有效。

WR1:

第一级输入寄存器写选通控制，低电平有效，当CS=0，ILE=1，WR1=0时，数据信号被锁存到第一级8位输入寄存器中。

XFER:

数据传送控制，低电平有效。

WR2：

DAC寄存器写选通控制端，低电平有效，当XFER=0，WR1=0，输入寄存器状态传入8位DAC寄存器中。

Iout1:

D/A转换器电流输出1端，输入数字量全“1”时，Iout1最大，输入数字量全为“0”时，Iout1最小。

Iout2:

电流输出2端，Iout1+Iout2=常数。

Rfb：

外部反馈信号输入端，内部已有反馈电阻，根据需要也可外接反馈电阻。

Vcc：

电源输入端，可在（+5V—+15V）范围内。

Vref：

参考电压输入端，电压范围（-10V—+10V）之间。

DGND:

数字信号接地端。

AGND:

模拟信号接地端，最好也参考电压共地。

DAC0832内部由三部分电路组成，如图4.4所示。

“8位输入寄存器”用于存放CPU送来的数字量，使输入数字量得到缓冲和锁存，由LE1加以控制。

“8位DAC寄存器”用于存放待转换数字量，由LE2控制。

“8位D/A转换电路”由8位T型电阻网络和电子开关组成，电子开关受“8位DAC寄存器”输出控制，T型电阻网络能输出和数字量成正比的模拟电流。

因此，DAC0832通常需要外接运算放大器才能得到模拟输出电压。

4.3温度传感器

集成温度传感器AD590是美国模拟器件公司生产的集成两端感温电流源。

一．主要特性

AD590是电流型温度传感器，通过对电流的测量可得到所需要的温度值。

根据特性分挡，AD590的后缀以I，J，K，L，M表示。

AD590L，AD590M一般用于精密温度测量电路，其电路外形如图3-2所示，它采用金属壳3脚封装，其中1脚为电源正端V＋；

2脚为电流输出端I0；

3脚为管壳，一般不用。

集成温度传感器的电路符号如图3-2所示。

图3-2AD590外形（图1）及电路符号（图2）

1、流过器件的电流（μA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数，即：

IT/T=1μA/K

式中：

IT——流过器件（AD590）的电流，单位μA。

T——热力学温度，单位K。

2、AD590的测温范围-55℃-+150℃。

3、AD590的电源电压范围为4V-30V。

电源电压可在4V-6V范围变化，电流IT变化1μA，相当于温度变化1K。

AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会损坏。

4、输出电阻为710MΩ。

5、精度高。

AD590共有I、J、K、L、M五档，其中M档精度最高，在-55℃～+150℃范围内，非线形误差±

0.3℃。

2AD590的工作原理

　　在被测温度一定时，AD590相当于一个恒流源，把它和5～30V的直流电源相连，并在输出端串接一个1kΩ的恒值电阻，那么，此电阻上流过的电流将和被测温度成正比，此时电阻两端将会有1mV／K的电压信号。

其基本电路如图3-3所示。

图3-3AD590内部核心电路

图3-3是利用ΔUBE特性的集成PN结传感器的感温部分核心电路。

其中T1、T2起恒流作用，可用于使左右两支路的集电极电流I1和I2相等；

T3、T4是感温用的晶体管，两个管的材质和工艺完全相同，但T3实质上是由n个晶体管并联而成，因而其结面积是T4的n倍。

T3和T4的发射结电压UBE3和UBE4经反极性串联后加在电阻R上，所以R上端电压为ΔUBE。

因此，电流I1为：

I1＝ΔUBE／R＝（KT／q）（lnn）／R

　　对于AD590，n＝8，这样，电路的总电流将与热力学温度T成正比，将此电流引至负载电阻RL上便可得到与T成正比的输出电压。

由于利用了恒流特性，所以输出信号不受电源电压和导线电阻的影响。

图3中的电阻R是在硅板上形成的薄膜电阻，该电阻已用激光修正了其电阻值，因而在基准温度下可得到1μA／K的I值。

4.4单片机AT89S51

AT89S51是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kbytes的可系统编程的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。

它集Flash程序存储器既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片芯片中。

图4.1AT89S51原理图

4.4.1引脚功能说明

电源电压

GND：

地

P0口：

P0口是一组8位漏极开路型双向I／0口，也即地址／数据总线复用口。

作为输出口用时，每位能驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写“l”可作为高阻抗输入端用。

在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线