多路数据采集

第1章课题概述

1.1课题的设计内容与要求

本课题要求设计一个以单片机为核心的多路数据采集系统。本系统八路模拟量输入，范围为0---5V。它要求对八个通道的模拟量进行巡回采样，再将每个采集到的数据经过A/D工程量转换后，以十进制数在LED显示器上显示，并能够通过键盘操作切换显示不同通道的采样值。

在LED显示器上，我们可以看到具体的数字电压——精确到百分位，具体的通道。在键盘切换时，切换相应的通道，就应该显示该通道的数值。比如，选择了4通道，显示屏上显示出4， 3.45V。

1.2课题的设计目的和意义

随着时代的时代的进步，单片机已经普及到我们的生活，工作，科

研各个领域，已经成为一项交为成熟的技术。同时随着人们的生活水平的

提高，单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人们带来的方便是

不可否定的。因此，它吸引了广大的从事电子设计人员的学习。

将计算机应用于实时控制、在线动态测量等系统时，其控制或者测

量的对象往往是一些连续变化的模拟量，如温度、压力、流量、位移、速

度以及连续变化的电量。当计算机与外部设备直接交流有关物理量方面的

信息时，通常需要将检测到的模拟量信号转换成数字信号交给计算机处理，而计算机输出的数字信号又需要转换成模拟信号以便对执行机构进行

控制。

本课题的设计就是要对模拟量转变为数字量的研究。熟练掌握模拟量

和数字量之间的转换，进而了解工程中是如何运用单片机进行工程控制。它还可以帮助我们进一步检验和学习单片机，单片机的编程，LED的输

出控制。

第2章总体设计方案

2.1 总体思路

由于本课题是多路数据的采集，可以寻找传感器（如温度传感器，压敏传感器）来充当模拟信号，将此信号进行放大，滤波，采样保持，经过模/数转换，得到数字信号，将其数字信号送给单片机。其中模数转换芯片可以选用A/D0809芯片。

单片机把采集到的数据进行相关的处理，如二进制转换为十进制，个位、小数位的显示等。这些都是通过软件来设计的。单片机把处理好的数据送给地址锁存，然后由显示器显示。

2.2 单片机概述和主要功能

单片机是将CPU，RAM、ROM、定时器/计数器、输入/输出接口电路、中断、串行通信接口等主要计算机部件集成在一块大规模集成电路芯片上，组成单片微型计算机。它有两种基本的结构形式：一种是普林斯顿；一种是哈副结构。它的体积小、功能全、价格低等特点赢得了广泛的使用。

单片机的种类也很多。有ATMEL的ATMEL89系列；INTEL公司的MCS—51；Philips电子公司的MCS-51；WinBond公司的Mcs-51;Motorola 生产的MC6805系列等等。各个公司生产的单片机互不相融，都有自己的特点。其中要以Inter公司生产的MCS-51应用得最多。

本课题实现的功能是：

（1）能够将采集到的模拟信号；

（2）能够进行模/数转换；

（3）能够进行十进制数的显示；

（4）有选择通道和循环显示通道的功能。

2.3 总体设计框图

2.4 系统工作原理

以单片机为核心，通过各种控制电路进行控制。在外设电路中，设置了时钟电路和复位电路。

外围电路将采集到的数据经过A/D转换后，送给单片机P0口。单片机将P0口中接收到的数据进行存储，整理、变换后，从P1口送出。送出的数据经过锁存芯片进行锁存，最后由LED显示。LED至少需要4个。

切换通道的实现是根据外部中断源来实现的。本课题采用的是中断源INT1。中断信号的产生，是通过按纽开关开关来做的。将八路开关通过一个或非门，再与中断源INT1相连。检测中断信号是通过软件来实现的。一旦出现了中断信号，程序就会优先执行中断相关的程序。

第3章 系统的硬件设计

3.1 单片机的选择

根据初步确定的方案，和满足设计的要求，本课题选用Inter 公司生产的MCS —8051单片机。它与其他单片机对比主要有如下优点：

1、片内程序存储器采用闪速存储器，使得程序写入更加方便；

2、它的体积小，会使整个硬件体积变小；

3、良好的性能保证了设计的成功。

3.2 MCS —51单片机的管脚及其功能

MCS 单片机都采用40引脚的双列直插封装方式。图3—1为引脚排列图， 40条引脚说明如下：

1、主电源引脚Vss 和Vcc ① Vss 接地 ② Vcc 正常操作时为+5伏电源

2、外接晶振引脚XTAL1和XTAL2 ① XTAL1内部振荡电路反相放

大器的输入端，是外接晶体的一个引

脚。当采用外部振荡器时，此引脚接

地。 ② XTAL2内部振荡电路反相放大器的输出端。是外接晶体的另一端。当采用外部振荡器时，此引脚接外部振荡源。 3、控制或与其它电源复用引脚RST/VPD ，ALE/PROG ，PSEN 和

EA /Vpp

① RST/VPD 当振荡器运行时，

在此引脚上出现两个机器周期的高电平

（由低到高跳变），将使单片机复位 在Vcc 掉电期间，此引脚可接 图3—1 8051引脚排列图

P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST/VPD 9RXD P3.010TXD P3.111INT0 P3.212INT1 P3.313T0 P3.414T1 P3.515

WR P3.616RD P3.717XTAL218XTAL119VSS 20

P2.0

21

P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN

29ALE/PROG

30EA/VPP 31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039VCC 408031 8051 8751