8通道精密模拟量数据采集器设计一.设计描述目标：设计一能采集8个通道的模拟量的精密数据采集系统。

主要技术指标： （1）模拟量通道数：8；（2）AD 转换分辨率：14位（数据实质是12位，加符号位和过量程指示位，总共14位）； （3）模拟量输入范围：0-4.8V ；（3）数据通信与显示方式：采集到的数据通过串口发送到上位计算机，由计算机显示数据；（4）上位计算机与数据采集系统（下位机）通信方式：串口通信，主从通信方式，上位机为主机，下位机为从机。

由上位机发起通信，下位机响应，将采集到的8路数据一并发送到计算机中。

二、方案设计按要求，设计数据采集器方案如下所示：数据采集器采用STC51系列单片机作为微控制器，模拟开关MAX308的地址A0、A1、A2分别与P1.0~P1.2连接，通过控制P1口输出来选择输入信号，将信号依次输入送入双积分AD 转换器ICL7109的模拟信号输入端，在使用模拟开关时，将模拟开关的输出端连接到ICL7109的输入通道即可。

ICL7109的转换结果通过P0口传给单片机，单片机将采集结果通过串行通信RS232接口上传给上位PC 机，实现数据的采集。

数据采集器方案示意图1. 电路原理图a) STC12C5A60S2单片机电路本实验中选取STC12C5A60S2单片机作为微控制器，需要片外11.0592MHz 的振荡器。

在本此实验中程序及数据不多，故无需另加外部程序存储器。

单片机部分的电路如下所示：单片机AT89S52双积分AD 转换器ICL7109多路模拟开关MAX308RS232串行接口计算机模拟量输入b)数据输入部分通道选择电路数据输入部分由模拟开关MAX308实现多路信号的切换。

MAX308是单8路（单刀16位）模拟开关，各开关由外部输入二进制的地址码A0、A1、A2来切换。

其中脚1、14和16是地址码A0、A1、A2的输入端；输入脚A0、A1、A2分别与单片机P1.0~P1.2相连，改变P1输出即可切换输入通道，控制脚接高。

MAX308 功能引脚图c)模数转换部分ICL7109数模转换与单片机接口电路模数转换元件选用ICL7109，其主要特性有：双积分式12位A/D转换器；数据输出为12位二进制数，并配有较强的接口功能，能方便的与各种微处理器相连；双电源±5V，引入V+，V—（40，28脚），1端GND为公共接地端。

；模拟输入电压范围0~+5V，基准电压供给；工作温度范围为-55~125；功耗约400mW。

1、模拟信号输入模拟信号可差分输入，分别接入差分输入高端INHI（35脚）和差分输入低端INLO（34脚）。

模拟信号公共端为COMMON （33脚）。

2、时钟电路ICL7109片内有振动器及时钟电路。

片内提供的多功能时钟振动器既可用作RC振荡器，也可作为晶体振荡器。

OSCSEL （24端）为振荡器选择。

OSCSEL（24端）为高电平或开路时片内为RC振荡器，此时OSCOUT（23端）和BUFOSCOUT （25端）外接电阻、电容到OSCIN（22端），如图4所示；OSCSEL为低电平时，外接振荡晶体，片内为晶体振荡器如图5所示。

接成RC振荡器时，振荡器频率为0﹒45/RC（电容不能小于50PF）。

接成晶体振荡器时，内部时钟为58分频后的振荡器频率。

为了使电路具有抗50串模干扰能力。

A/D转换时应选择积分时间（2048个时钟数）等于50HZ的整数倍。

例如取积分时间为50HZ的1倍，即20MS，则晶体频率F=（2048个时钟周期）ｘ（58/20MS）=5﹒939MHZ；对于RC振荡器，则F=（2048个时钟数）/20ms=102﹒4KHZ。

3、接口方式ICL7109内部有一个14位（12位数据和一个极性，一位溢出）的锁存器和一个14位的三态输出寄存器，可以很方便地与各种微处理器直接连接，而无须外部加额外的锁存器。

ICL7109有两种接口方式，一种是直接接口方式，另一种是挂钩接口方式。

在直接接口方式中，ICL7109转换结束时，由STATUS发出转换结束信号到单片机，单片机对转换后数据分高位字节和低位字节进行读数。

在挂钩接口方式时，ICL7109提供工业标准的（通用异步接收发送器）数据交换模式，适用于远距离的数据采集系统。

4、ICL7109外部电路的参数选择ICL7109外部电路的连接及元件参数值如图。

A﹒积分电阻RINT的选择缓冲放大器和积分器能够提供20UA的推动电流，积分电阻要选得足够大，以保证在输入电压范围的线性。

积分电阻RINT=满度电压/20UA当输入满度电压=4﹒096V时，RINT=200KΩ，此时基准电压REFIN-和REFIN+之间为+2V，由电阻R2和电位器R1分压取得。

如满度电压为方便用户4﹒096MV，则RINT=20KΩ，基准电压=0.2V。

RINT接入缓冲放大器输出端BUF（30脚）。

B．积分电容CINT的选择积分电容根据积分器给出的最大输出摆幅电压选择。

此电压应使积分器不饱和（大约低于电源0.3V）。

对ICL7109的±5V电源。

模拟公共点接地，积分器输出摆幅一般为±3.5V至±4V。

对不同的时钟频率，电容值也要改变，以保证积分器输出电压的摆幅。

CINT=2048*时钟周期*20UA/积分器输出摆幅为了使积分器不饱和，积分器输出的摆幅最大为±4V，所以积分器的最小电容为1UF。

积分器电容越大，积分器输出摆幅越小，所以，CINT也不应选的过大，如果电路设计时选用不同的时钟频率，则积分电容应根据上面的公式计算，以便选择合适的CINT的值。

积分电容CINT接入积分电容连接端INT（32脚）。

C．自动调零电容CAZ的选择积分电容CINT选定以后，自动调零电容CAZ的选择是非常容易的。

在模拟输入信号较小时，如0—409.6MV，这时抑制噪声是主要的。

而这时积分电阻又较小，所以，自动调零电容CAZ可选为比积分电容CAZ大一倍，以减少噪声。

CAZ的值越小，噪声越小。

对于大部分实际应用系统,由传感器来的微小信号都要经过放大器放大成较大的信号,如0—+4﹒096mV。

这时噪声的影响不是主要的，可把积分电容Cint选大一些以减少复零误差，使Cint=2Caz。

D﹒基准电容Cref的选择一般情况下Cref取值1uf较好。

但如果存在一个大的共模电压（即基准电压低端不是模拟公共点），对于模拟输入为0—+409﹒6MV的情况下，要求电容值较大，以防止滚动误差，在这种情况下，如选Cref=10uf可以使滚动误差在0﹒5以内。

d)串行通信部分串行数据通信单片机串口通信采用RS232C标准，由于RS232C标准采用正负电压表示逻辑状态，与TTL以高低电平表示逻辑状态的规定不同，必须使用电平转换器件进行装换，本方案采用Maxim公司的MAX232芯片实现接口的电平转换。

MAX232的11、12脚分别与单片机P3.0、P3.1脚相连，13、14脚与电脑串口相连接。

串行口工作于工作方式1下，使用定时器1作为波特率发生器，定时器1工作于定时器方式2下，由于系统使用11.0592MHz晶振，所以取初值为FDH，得，系统工作的波特率为9600bps。

e）设计电路图1、原理图2、PCB图2.软件设计程序流程如下图所示，详细程序见附录一（1)主程序流程图(2)中断流程图美文欣赏1、走过春的田野，趟过夏的激流，来到秋天就是安静祥和的世界。

秋天，虽没有玫瑰的芳香，却有秋菊的淡雅，没有繁花似锦，却有硕果累累。

秋天，没有夏日的激情，却有浪漫的温情，没有春的奔放，却有收获的喜悦。

清风落叶舞秋韵，枝头硕果醉秋容。

秋天是甘美的酒，秋天是壮丽的诗，秋天是动人的歌。

2、人的一生就是一个储蓄的过程，在奋斗的时候储存了希望；在耕耘的时候储存了一粒种子；在旅行的时候储存了风景；在微笑的时候储存了快乐。

聪明的人善于储蓄，在漫长而短暂的人生旅途中，学会储蓄每一个闪光的瞬间，然后用它们酿成一杯美好的回忆，在四季的变幻与交替之间，散发浓香，珍藏一生！3、春天来了，我要把心灵放回萦绕柔肠的远方。

让心灵长出北归大雁的翅膀，乘着吹动彩云的熏风，捧着湿润江南的霡霂，唱着荡漾晨舟的渔歌，沾着充盈夜窗的芬芳，回到久别的家乡。

我翻开解冻的泥土，挖出埋藏在这里的梦，让她沐浴灿烂的阳光，期待她慢慢长出枝蔓，结下向往已久的真爱的果实。

4、好好享受生活吧，每个人都是幸福的。

人生山一程，水一程，轻握一份懂得，将牵挂折叠，将幸福尽收，带着明媚，温暖前行，只要心是温润的，再遥远的路也会走的安然，回眸处，愿阳光时时明媚，愿生活处处晴好。

5、漂然月色，时光随风远逝，悄然又到雨季，花，依旧美；心，依旧静。

月的柔情，夜懂；心的清澈，雨懂；你的深情，我懂。

人生没有绝美，曾经习惯漂浮的你我，曾几何时，向往一种平实的安定，风雨共度，淡然在心，凡尘远路，彼此守护着心的旅程。

沧桑不是自然，而是经历；幸福不是状态，而是感受。

6、疏疏篱落，酒意消，惆怅多。

阑珊灯火，映照旧阁。

红粉朱唇，腔板欲与谁歌？画脸粉色，凝眸着世间因果；未央歌舞，轮回着缘起缘落。

舞袖舒广青衣薄，何似院落寂寞。

风起，谁人轻叩我柴扉小门，执我之手，听我戏说？7、经年，未染流殇漠漠清殇。

流年为祭。

琴瑟曲中倦红妆，霓裳舞中残娇靥。

冗长红尘中，一曲浅吟轻诵描绘半世薄凉寂寞，清殇如水。

寂寞琉璃，荒城繁心。

流逝的痕迹深深印骨。

如烟流年中，一抹曼妙娇羞舞尽半世清冷傲然，花祭唯美。

邂逅的情劫，淡淡刻心。

那些碎时光，用来祭奠流年，可好？8、缘分不是擦肩而过，而是彼此拥抱。

你踮起脚尖，彼此的心就会贴得更近。

生活总不完美，总有辛酸的泪，总有失足的悔，总有幽深的怨，总有抱憾的恨。

生活亦很完美，总让我们泪中带笑，悔中顿悟，怨中藏喜，恨中生爱。

9、海浪在沙滩上一层一层地漫涌上来，又一层一层地徐徐退去。

我与你一起在海水中尽情的戏嬉，海浪翻滚，碧海蓝天，一同感受海的胸怀，一同去领略海的温情。

这无边的海，就如同我们俩无尽的爱，重重的将我们包裹。

10、寂寞的严冬里，到处是单调的枯黄色。

四处一片萧瑟，连往日明净的小河也失去了光彩，黯然无神地躲在冰面下恹恹欲睡。

有母女俩，在散发着丝丝暖意的阳光下，母亲在为女儿梳头。

她温和的把头发理顺。

又轻柔的一缕缕编织着麻花辫。

她脸上写满笑意，似乎满心的慈爱永远装不下，溢到嘴边。

流到眼角，纺织进长长的。

麻花辫。

阳光亲吻着长发，像散上了金粉，闪着飘忽的光辉。

女儿乖巧地依偎在母亲怀里，不停地说着什么，不时把母亲逗出会心的微笑，甜美的亲情融化了冬的寒冷，使萧索的冬景旋转出春天的美丽。

11、太阳终于伸出纤纤玉指，将青山的柔纱轻轻褪去。

青山那坚实的肌胸，挺拔的脊梁坦露在人们的面前，沉静而坚毅。

不时有云雾从它的怀中涌起，散开，成为最美丽的语言。