课程设计报告书
课程名称：单片机原理及应用
课题名称：单片机数据采集系统
专 业：
班 级：
学 号：
姓 名：
成 绩：
2010
设计任务书
一、设计任务
1一秒钟采集一次。
2把INO口采集的电压值放入30H单元中
3做出原理图。
4画出流程图并写出所要运行的程序。
二、设计方案及工作原理
方案：
1.米用8051和ADC0809勾成 个8通道数据米集系统。
本题要求中的被测量为0〜5V直流信号，由于输出电压比较大，满足A/D转换输入的要求，故可省去放大器，而将电源输出直接连接至A/D转换器输入 端。
多路数据采集输入通道的结构图1-4所示。
图1-4多路数据采集输入通道结构
ADC0809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。
辆供幵关
‘丨厂
:处电阻矿r悌
二
21
20
态
:M
横
1
!&
出
1
1
|；15
:Ifl
存
丨r
1
1
1
1•
1
1
1/
1ADC0809主要性能图2-2 ADC0809内部结构
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
程序控制数据采集，由硬件和软件两部分组成。，据不同的采集需要，在程序 存储器中，存放若干种信号采集程序， 选择相应的采集程序进行采集工作， 还可 通过编新的程序，以满足不同采样任务的要求。如图1-3所示。
程序控制数据采集的采样通 道地址可随意选择，控制多路传 输门开启的通道地址码由存储器 中读出的指令确定。即改变存储 器中的指令内容便可改变通道地 址。
在MCS-51单片机系列芯片中，用8051或8751芯片可以构成最小系统。因 为8051和8751是片内有ROM/EPROM的单片机，用这种芯片构成的单片及最 小系统简单、可靠。
8051构成的最小系统特点：
受集成度所限，只能用于小型控制单元。
有可供用户使用的大量的I/O口线。
仅有芯片内部的存储器，故存储器的容量有限。
由于顺序控制数据采集方式 缺乏通用性和灵活性，所以本设 计中选用程序控制数据采集方
采集多路模拟信号时，一般用多路模拟开关巡回检测的方式， 即一种数据采 集的方式。利用多路开关（MUX）让多个被测对象共用同一个采集通道，这就 是多通道数据采集系统的实质。当采集高速信号时，A/D转换器前端还需加采样
/保持(S/H)电路。
人机通道的接口电路
数据传ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ接口电路
数据采集与传输系统一般由信号调理电路，多路开关，采样保持电路，A/D，
单片机，电平转换接口，接收端（单片机、PC或其它设备）组成。系统框图如
图1-1所示
被测电压为0〜5V直流电压，可通过电位器调节产生'
1.1.1信号采集
多路数据采集系统多采用共享数据采集通道的结构形式 数据采集方式选择程序控制数据采集。
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
接连通8个单端模拟信号中的任何一个。其内部结构如图
2-2所示
ADDA25H
APPCST-!ALES-：
twos
ST ABT
6
'I
押制电蹈
i-l
J
1
DL345-47NHW-HHNWW1IWJ111I
8051的应用软件要依靠半导体掩膜技术植入，适于在大批量生产的应用系统 中使用。
硬件系统
2.1
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
对于多通道数据采集系统的输入通道，设置多路选择开关，可降低硬件开销
如图2-1所示。为避免小信号通过模拟开关造成较大的附加误差，在传感器输出
信号过小时，每个通道应设前置 放大环节（本文可不加以考虑）。
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。
1.2.1单片机系统分析
1•复位电路
单片机在开机时都需要复位，以便中央处理器CPU以及其他功能部件都处 于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。51的RST引脚是复位信号的 输入端。复位电平是高电平有效，持续时间要有24个时钟周期以上。本系统中 单片机时钟频率为6MHz则复位脉冲至少应为4us。
第一章
系统设计要求和解决方案
第一章
硬件系统
第二章
软件系统
第四章
实现的功能
第五章
缺点及可能的解决方法
第六章
心得体会
附录
参考文献
附录二
硬件原理图
附录三
程序流程图
第一章系统设计要求和解决方案
根据系统基本要求，将本系统划分为如下几个部分：
信号调理电路
8路模拟信号的产生与A/D转换器
发送端的数据采集与传输控制器
2.2
把连续变化量变成离散量的 过程称为量化，也可理解为信号 的采样。
图2-1信号调理过程
多路开关
hl门；
把以一定时间间隔T逐点采集
连续的模拟信号，并保持一个时间t，使被采集的信号变成时间上离散、幅值等 于采样时刻该信号瞬时值的一组方波序列信号，即采样信号。
2ADC0809内部功能与引脚介绍
分辨率和精度在第一章中已作了相应的计算和分析。
2.能够顺序采集各个通道的信号。
3.米集信号的动态范围：0〜5V。
4.每个通道的采样速率：100SPS。
5.在面包板上完成电路，将采样数据送入单片机20h〜
27h存储单元。
6.编写相应的单片机采集程序，到达规定的性能。
工作原理：
通过一个A/D转换器循环采样模拟电压， 每隔一定时间去采 样一次，一次按顺序采样信号。A/D转换器芯片AD0809将采样到 的模拟信号转换为数字信号，转换完成后，CPU读取数据转换结 果，并将结果送入外设即CRT/LED显示，显示电压路数和数据值。
待测量一般不能直接被转换成数字量，通常要进行放大、特性补偿、滤波等
环节的预处理。被测信号往往因为幅值较小，而且可能还含有多余的高频分量等 原因，不能直接送给A/D转换器，需对其进行必要的处理，即信号调理。如对 信号进行放大、衰减、滤波等。
通常希望输入到A/D转换器的信号能接近A/D转换器的满量程以保证转换 精度，因此在直流电流电源输出端与A/D转换器之间应接入放大器以满足要求。