51单片机数据采集系统[1]1
51单片机数据采集系统
课程设计报告书设计任务书一、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. 采用8051和ADC0809构成一个8通道数据采集系统。
2. 能够顺序采集各个通道的信号。
3. 采集信号的动态范围：0～5V。
4. 每个通道的采样速率：100 SPS。
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。
目录第一章系统设计要求和解决方案第二章硬件系统第三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一参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●人机通道的接口电路●数据传输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1.1 信号采集分析被测电压为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。
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。
51单片机结构功能
51单片机结构功能51单片机是指基于Intel的8051微处理器为核心的单片机，其结构功能丰富，被广泛应用于各种嵌入式系统。
一、结构51单片机采用冯·诺依曼结构，具有指令存储器和数据存储器，其中程序存储器（ROM）用于存储程序和表格数据，而数据存储器（RAM）用于存储可变数据。
51单片机还具有特殊功能寄存器（SFR），这些寄存器专门用于控制和设置单片机的各种功能。
二、功能1、运算功能：51单片机具有8位运算器，可以进行算术、逻辑和位运算。
2、控制功能：51单片机具有丰富的控制指令，可以实现如条件转移、跳转、中断等功能，还可以进行定时器和计数器的控制。
3、通信功能：51单片机可以通过串行口实现串行通信，也可以通过并行口实现并行通信。
4、存储功能：51单片机内部具有少量的RAM和ROM存储器，同时还可以外接扩展存储器。
5、定时/计数功能：51单片机内部具有定时器和计数器，可以实现定时和计数的功能。
6、中断功能：51单片机具有多个中断源，可以实现多级中断控制。
7、输入/输出功能：51单片机具有多个输入/输出端口，可以实现多种输入/输出控制。
51单片机以其结构紧凑、功能丰富、易于使用等特点，被广泛应用于工业控制、智能家居、消费电子等领域。
C51单片机寄存器功能湖山网络广播系统设计方案一、概述随着科技的发展和数字化的普及，网络广播系统在各种场所扮演着越来越重要的角色。
湖山网络广播系统设计方案旨在满足湖山地区对高质量、高效的网络广播系统的需求。
该方案旨在构建一个稳定、可靠、易用的网络广播系统，以满足湖山地区在公共广播、紧急通知、日常资讯等方面的需求。
二、系统需求分析1、稳定性：系统应具备高度的稳定性，能够保证长时间的连续运行，避免因设备故障或网络问题导致的广播中断。
2、可靠性：系统应具备可靠的备份机制，确保在主设备出现问题时，备份设备能够迅速接管，保证广播的连续性。
3、易用性：系统应具备良好的用户界面，操作简单易懂，方便管理员进行配置和管理。
周国运版51单片机课后习题答案解析
第1章习题答案1．什么是单片机？答:将中央处理器（Central Processing Unit，CPU）、随机存储器、只读存储器、中断系统、定时器/计数器以及I/O接口电路等微型计算机的主要部件集成在一块芯片上，使其具有计算机的基本功能，就叫做单片微型计算机（Single Chip Micro Computer，SCMC），简称单片机。
由于单片机的指令功能是按照工业控制的要求设计，所以单片机又称为微控制器（Micro Controller Unit，MCU）。
2．单片机有哪些特点？答: （1）单片机的存储器ROM和RAM是严格区分的。
ROM称为程序存储器，只存放程序、固定常数及数据表格。
RAM则为数据存储器，用作工作区及存放用户数据。
（2）采用面向控制的指令系统。
（3）单片机的I/O引脚通常是多功能的。
（4）单片机的外部扩展能力强。
（5）单片机体积小，成本低，运用灵活，易于产品化。
（6）面向控制，能有针对性地解决从简单到复杂的各类控制任务，因而能获得最佳的性能价格比。
（7）抗干扰能力强，适用温度范围宽。
（8）可以方便地实现多机和分布式控制，使整个控制系统的效率和可靠性大为提高。
3．单片机的应用有哪些？答: （1）工业控制。
单片机可以构成各种工业控制系统、数据采集系统等。
如数控机床、自动生产线控制、电机控制、测控系统等。
（2）仪器仪表。
如智能仪表、医疗器械、数字示波器等。
（3）计算机外部设备与智能接口。
如图形终端机、传真机、复印机、打印机、绘图仪、磁盘/磁带机、智能终端机等。
（4）商用产品。
如自动售货机、电子收款机、电子秤等。
（5）家用电器。
如微波炉、电视机、空调、洗衣机、录像机、音响设备等。
（6）消费类电子产品。
（7）通讯设备和网络设备。
（8）儿童智能玩具。
（9）汽车、建筑机械、飞机等大型机械设备。
（10）智能楼宇设备。
（11）交通控制设备。
4．常见的单片机有哪些类型？答: 1．AVR单片机；2．Motorola单片机；3．MicroChip单片机；4．Scenix单片机；5．EPSON单片机；7．GMS90单片机；8．华邦单片机9．Zilog单片机；10．NS单片机；11．AX1001单片机第2章习题答案1．MCS-51单片机内部包含哪些主要逻辑功能部件？答:（1）1个8位的微处理器CPU。
基于51单片机的DMA数据采集系统设计
第20卷第4期2007年8月常州工学院学报Jour nal of C hangzho u Institute of Techno logyV o.l20 N o.4A ug.2007收稿日期基于51单片机的DM A数据采集系统设计鲍玉军(常州工学院电子信息与电气工程学院,江苏常州213002)摘要:利用51单片机及其接口电路模拟DM A的控制过程,由于数据的传输实际上不经过CP U而直接由A/D转换芯片传送到存储器,从而实现了数据的高速传送。
关键词:单片机;DM A;数据采集中图分类号:TP274+.2 文献标识码:A文章编号:1671-0436(2007)04-0023-04随着工业化的发展,微型计算机的作用日益突出,它在实时控制、在线动态测量和对物理过程进行监控,以及图像、语音处理领域都得到了广泛的应用。
针对CPU只能处理数字信号的特点,通常将一些变化的模拟量(如温度、压力、流量、位移、速度、声音等)转换为数字量后,再由CPU完成对检测对象的处理。
数据采集系统的速度,不仅与CP U、A/D转换器的性能有关(如采用高速A/D 转换芯片),还与数据传送方式有着密切的关系。
采用价格低廉的51单片机,结合DM A技术传送数据(即将A/D转换器所采集的数据不经过CP U累加器而直接存入存储器),将使得数据传送时间得到大大缩减,传送速率得到很大提高,从而实现了高速数据采集,这尤其适用于磁盘存取、图像处理、同步通信中的收/发信号等需要高速、大批量传送数据的场合。
1 方案的提出DM A方式,即在DM A控制器控制下的直接存储器存储方式,在此方式下外设与内存之间的数据传送过程不再由CPU控制,而是在DM A控制器的控制和管理下进行直接传送,节省了CPU 的中转时间,从而提高了传送速率。
DM A传送方式是以增加系统硬件的复杂程度和成本为代价的,是用硬件控制代替了软件控制,DM A传送虽然脱离了CP U的控制,但这并不意味着DM A的传送不需要进行控制和管理,而实际上是用DM A 控制器来取代CP U,负责DM A传送的全过程。
基于ADC0809和51单片机的多路数据采集系统设计
基于ADC0809和51单片机的多路数据采集系统设计“数据采集”是指将温度、压力、流量、位移等模拟物理量采集并转换成数字量后，再由计算机进行存储、处理、显示和打印的过程，相应的系统称为数据采集系统。
本文的主要任务是对0～5V的直流电压进行测量并送到远端的PC机上进行显示。
由于采集的是直流信号，对于缓慢变化的信号不必加采样保持电路，因此选用市面上比较常见的逐次逼近型ADC0809芯片，该芯片转换速度快，价格低廉，可以直接将直流电压转换为计算机可以处理的数字量。
同时选用低功耗的LCD显示器件来满足其在终端显示采集结果的需求。
终端键盘控制采用尽可能少的键来实现控制功能，为了防止键盘不用时的误操作，设计时还设置了锁键功能，在键盘的输入消抖方面，则采用软件消抖方法来降低硬件开销，提高系统的抗干扰能力。
软件设计方面则采用功能模块化的设计思想；键盘模数转换等采用中断方式来实现，从而大大提高了单片机的效率以及实时处理能力。
1 数据采集系统的硬件结构数据采集系统的硬件结构一般由信号调理电路、多路切换电路、采样保持电路、A／D转换器以及单片机等组成。
本文主要完成功能的系统硬件框图。
2 ADC0809模数转换器简介2．1 ADC0809的结构功能本数据采集系统采用计算机作为处理器。
电子计算机所处理和传输的都是不连续的数字信号，而实际中遇到的大都是连续变化的模拟量，模拟量经传感器转换成电信号后，需要模／数转换将其变成数字信号才可以输入到数字系统中进行处理和控制，因此，把模拟量转换成数字量输出的接口电路，即A／D转换器就是现实信号转换的桥梁。
目前，世界上有多种类型的A／D转换器，如并行比较型、逐次逼近型、积分型等。
本文采用逐次逼近型A／D转换器，该类A／D转换器转换精度高，速度快，价格适中，是目前种类最多，应用最广的A／D转换器。
逐次逼近型A／D转换器一般由比较器、D／A转换器、寄存器、时钟发生器以及控制逻辑电路组成。
基于51单片机和CC1101的无线温度监控系统设计
基于51单片机和CC1101无线温度监控系统设计前言目前，科学技术的发展日新月异，单片机等大规模集成电路的进步与发展，温度监控技术的应用越来越广泛。
在传统微机化的温度监控系统中，均是以有线方式来实现温度监控。
传统的温度监控系统，其突出的问题是由于有线通信，线缆传输连线麻烦，需要特制接口，颇为不便,且实用性不强,成本高，造成系统的普及性降低，同时也带来了制作繁琐，外围电路复杂的缺点。
近年来，随着各种单片机及无线收发芯片的出现与推广，使得基于CC1101的无线温度监控系统的实现成为可能。
温度是工业、农业生产中常见的和最基本的参数之一，在生产过程中常需对温度进行检测和监控，采用微型机进行温度检测、数字显示、信息存储及实时控制，对于提高生产效率和产品质量、节约能源等都有重要的作用。
伴随工业科技、农业科技的发展，温度测量需求越来越多，也越来越重要。
但是在一些特定环境温度监测环境范围大,测点距离远,布线很不方便。
这时就要采用无线方式对温度数据进行采集。
利用无线技术实现数据传输比使用传统的有线电缆有不可比拟的优点，如可移动性、方便灵活性等多方面都更能满足人们的实际需要。
实现无线数据传输的方法多种多样，使用高频无线电技术、激光技术、红外技术等等均能满足无线传输要求。
本设计是以宏晶科技推出的STC89C52RC单片机作为控制核心，提出以DS18B20的单线分布式温度采集与控制系统,通过CC1101无线收发模块收发信息。
监控点将接收到主控点的信息后，经过一些处理，然后相应的监控点将采集并发送数据给主控点。
主控点通过串口将收到的温度信息回馈到上位机（PC机），从而远程实现对整个系统的检测与控制。
一．总体方案设计温度监控系统有着共同的特点：测量点多、环境复杂、布线分散、现场离监控室远等。
若采用一般温度传感器采集温度信号，则需要设计信号调理电路、A/D 转换及相应的接口电路，才能把传感器输出的模拟信号转换成数字信号送到计算机去处理。
单片机原理与应用复习题【附答案】
《单片机原理与应用》练习题练习题一一、填空题。
1、8051最多可以有_____个并行输入输出口，最少也可以有1个并行口，即____。
P3口的第二功能有________________________________。
2、MOV A，40H 指令对于源超作数的寻址方式是 __________寻址。
3、指令JB 0A7H，ABC的作用是_________________________。
（0A7H是P2.7的地址）4、将CY与A的第0位的非求或的指令是___________________，若原A=0，执行后A=______。
5、MCS—51单片机外部中断请求信号有电平方式和____________ ,在电平方式下,当采集到INT0,INT1的有效信号为________ 时,激活外部中断。
6、定时器/计数器的工作方式3是指的将_________ 拆成两个独立的8位计数器.而另一个定时器/计数器此时通常只可作为_______ 使用.7、8031（8051）单片机具有_____位CPU，_____位并行I/O口，_____个十六位定时计数器，_____字节内部RAM，_____个中断源，最大可扩展_____K字节外部程序存储器，最大可扩展______K字节外部数据存储器。
8、当单片机运行内部程序存储器的程序时，/EA端接______；当没有内部程序存储器而运行外接程序存储器的程序时，/EA端接______。
9、按照串行数据的同步方式，串行通信可分为______和______两类。
按传送方向，可分为________和________两种制式。
10、8051ALE信号的作用是_____________________，当不接片外RAM/ROM时，ALE线上输出的脉冲频率为___________。
11、堆栈指示器SP有_____位，单片机复位后SP中的值为_____；数据指针DPTR有____位，复位后其值为_____，复位后程序计数器PC中内容为_______。
基于PROTEUS的数据采集系统的设计与仿真
基于PROTEUS的数据采集系统的设计与仿真渠丽岩【摘要】摘要：基于PROTEUS的数据采集系统，结合Keil C51软件，实现了对单片机系统进行硬件设计和软件仿真功能，不仅可将许多单片机实例功能形象化，也可将许多单片机实例运行过程形象化。
实验表明，使用PROTUES 对单片机的数据采集系统进行设计和仿真，结果正确可靠，而且可以有效提高开发效率。
【期刊名称】电子设计工程【年(卷),期】2014(022)004【总页数】3【关键词】数据采集系统；PROTEUS；AT89C51；Keil C51PROTEUS软件是LabCenter Electronics公司开发的EDA工具软件，它集成了高级原理图设计、混合模式SPICE电路仿真及PCB设计[1]，最具特色的是它能够仿真基于单片机的电子系统。
PROTEUS不但支持MCS-51及其派生系列单片机的设计与仿真，还可以仿真基于AVR、ARM和PIC系列的嵌入式系统。
PROTEUS软件可提供各类元器库30多个，超过27 000多种元器件。
此外，对于元件库中没有的器件，用户可以依照需要自己创建。
在软件调试方面，其内部带有8051、AVR、PIC的汇编编译器，支持单片机汇编语言的编辑、编译和源代码级仿真，也可以与第三方集成编译环境（如IAR、Keil和Hitech）结合，进行高级语言的源代码级仿真和调试。
PROTUES不仅可将许多单片机实例功能形象化，也可将许多单片机实例运行过程形象化，这是实物演示难以达到的效果[2]。
在计算机广泛应用的今天，日益突显数据采集的重要性，它是计算机与外部世界连接的桥梁。
数据采集系统主要是将传感器采集来的模拟信号经A/D转换后形成数字信号，并通过接口电路送给处理器，然后再进行分析、传输、显示和存储等处理。
数据采集装置在工业现场和科学研究中应用广泛。
在生产过程中，应用这一装置可以对生产现场的各种参数进行采集、监控和记录，为提高产品质量、降低成本、增加生产效率提供信息和手段；在科学研究中，数据采集装置可获得大量的动态信息，是各种研究领域的有力工具，也是破解科学奥秘的重要手段之一[3]。
51单片机总结(适合于初学者)
学习使用单片机就是理解单片机硬件结构，以及内部资源的应用,在汇编或C语言中学会各种功能的初始化
设置，以及实现各种功能的程序编制。
第一步：数字I/O的使用
使用按钮输入信号，发光二极管显示输出电平，就可以学习引脚的数字I/O功能，在按下某个按钮后
，某发光二极管发亮，这就是数字电路中组合逻辑的功能，虽然很简单，但是可以学习一般的单片机编程
不先进，但是对于接口的学习是非ห้องสมุดไป่ตู้重要的。正确使用USART接口，需要学习通信协议，PC机的RS232接口
编程等等知识。试想，单片机实验板上的数据显示在PC机监视器上，而PC机的键盘信号可以在单片机实验
板上得到显示，将是多么有意思的事情啊！
第五步：学会A/D转换
MAP430单片机带有多通道12位A/D转换器，通过这些A/D转换器可以使单片机操作模拟量，显示和检测
bit flags;
unsigned char vextor[10];
int wwww;
注意：变量名不能用C语言中的关键字表示。
（9）
包含的头文件（可以在安装目录下INC目录下查看）
通常有:reg51.h reg52.h math.h ctype.h stdio.h stdlib.h absacc.h
能就是在快速动作发生后，单片机中断正常运行的程序，处理快速发生的动作，处理完成后，在返回执行
正常的程序。中断功能使用中的困难是需要精确地知道什么时候不允许中断发生（屏蔽中断）、什么时候
允许中断发生（开中断），需要设置哪些寄存器才能使某 种中断起作用，中断开始时，程序应该干什么
，中断完成后，程序应该干什么等等 。
第四步：与PC机进行RS232通信
51单片机加CPLD驱动ADC0809的多路数据采集系统
ADC0809 启动受 START、ALE 和 ADDR 信号控制，
一、ADC0809
ADC0809 是 8 位 A/D 转换器、8 路多路开关以及 微处理机兼容的控制逻辑的 CMOS 组件。它是逐次逼 近式 A/D 转换器，容易和单片机总线模式接口。图 1 是 ADC0809 芯片的实物图和引脚图。
51MCU 有与之对应的控制时序，当 MCU 执行指 令 MOVX @DPTR,A 时，将产生如图 3 所示的时序波形 图，P0 口分时复用，分别送出低 8 位地址 addrL 和数 据 data，P2 口送出高八位地址 addrH，并且在 t0 时刻， P3.6（WR）送出低脉冲信号。
通过比较图 2 图、3 波形图，如果将 Wr 信号取反， 就可以得到满足 ADC0809 启动所需的 ALE（START） 信号，从 P0 送出的 data 为其提供 ADDR 通道选择地址。
30 2011. 03
IN3 1 IN4 2 IN5 3 IN6 4 IN7 5 START 6 EOC 7 2-5 8 OE 9 CLOCK 10 VCC 11 VREF(+) 12 GND 13 2-7 14
28 IN2 27 IN1 26 IN0 25 ADD A 24 ADD B 23 ADD C 22 ALE 21 2-1MSB 20 2-2 19 2-3 18 2-4 17 2-8LSB 16 VREF(-) 15 2-6
IN7 5
32 2011. 03
图7 0809与Mini51板接口电路图
单片机制作
MCU
三、程序设计
多路数据采集系统主程序流程图如图 11 所示，外
部中断流程图如图 12 所示。
在 keil 中创建工程，主 C51 程序解读如下。 #include "STC89C51RC.H"//STC 单片机头文件，相当与一 般 51 的 reg51.h #include <absacc.h> #include <stdio.h> #include "STCEEPROM.H"//STC 单片机 EEPROM 读写头文件 // 根据单片机地址译码电路定义单片机扩展地址 #define SEG1 XBYTE[0xffec]// 数码管地址 #define SEG2 XBYTE[0xffed] #define SEG3 XBYTE[0xffee] #define SEG4 XBYTE[0xffef] #define ADC XBYTE[0xffe0]//ADC 地址 #define CH_BYTE EEPROM52// 预定义通道地址在 EEPROM 中存放地址，与单片机型号有关，详细在 STCEEPROM.H 中定义 sbit KEY_UP = P3^5;// 按键端口定义 sbit KEY_DN = P3^4; char CH;// 通道变量，0 ～ 7 unsigned char ledmap[]= // 共阳 LED 数码管译码表 { 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99, 0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90, //0;1;2;3;4;5;6;7;8;9; 0x40,0x79,0x24,0x30,0x19, 0x12,0x02,0x78,0x00,0x10,
51系列单片机简介
51系列单片机中的新亮点
下面以ADuC812为例,简述此种的单片机的特点 ：
◆ ◆ ◆ ◆ ◆ 片内数据存储器FLASH为640Byte,RAM为256Byte 片内程序存储器FLASH为8kByte 64kByte外部程序地址空间 16MByte外部数据地址空间 8通道的12位高精度模数转换器,单电源供电,片内具 有电压基准 ◆ 可在MCU不干预下,采用DMA模式,来实现ADC的连续转 换,并把采样值捕获到外部数据存储器中,且模数转换 器转换时间为0.5μs
生产51系列的厂家及产品简单介绍
Philips公司推出的80C552是51系列单片机家族的 典型产品,它在保持80C51中央处理机的同时,片内数据 存储器RAM扩展到256Byte;片内程序存储器ROM扩展 到8kByte;又增加了1个定时器,并使其具有捕获功能;增 加了8路10位A/D转换器;2路脉冲宽度调制输 出 (PWM); I 2C 串行总线口;看门狗等。80C552使外围电 路内装化,减小了系统的体积,提高了可靠性,节省了设 I2 计时间和成本。 C (Inter IC BUS)这一芯片间串行通 讯总线,以两根连线实现了完善的全双工同步数据传送, 可以极方便地构成多机系统和外围器件扩展系统,为单 片机应用系统设计提供了更加灵活的方式
时钟 CPU 复位
ROM RAM
定时/ 计数器
中断 系统
I/O口
外部 设备
单片机简介
单片机具有以下特点：
1)受集成度限制，片内存储器容量小，一般ROM小于 4/8K字节，RAM小于256字节；但可在外部扩展，通常 ROM、RAM可分别扩展至64K字节 2)可靠性好。 3)易扩展。 4)控制能力强。 5)一般单片机内无监控程序或系统通用软件，只放置有 用户调试好的应用程序。但近年来也开始出现了在片 内固化有BASIC解释程序及FORTH操作系统的单片机。
基于LABVIEW结合MCS-51单片机扭矩传感器数据采集的实现
图 １单片机系统组成框图 口 Ａ ８ Ｃ ２是一种低功耗 、高性能 的 Ｃ Ｏ Ｔ９５ Ｍ Ｓ型 ８位单片机 ， 自身带有 ８ Ｂ的闪速 （ｌ ｓ ）ＺＯ Ｋ Ｆ ａ ｈ ＥＲＭ程序存储 器， ～般情况下 即 可 满足需要 ， 而不需对程序存储器进行扩展，简化了硬件 的结 构， 同时也可避 免访 问外部程序存储器时受到外部干扰而 导致 取指令 出错 。其 内部 比 Ａ ８ Ｃ １ 出 １８个字节的 Ｒ Ｍ单元， Ｔ ９５ 多 ２ Ａ 可 以使用的数据存储和交换单元更多一些 ， 使程序的编写更加 方便 。 （ ）扭矩传感器选用 ～ 选定 中航机 电提供 的 Ｃ Ｂ ８ ２ Ｙ 一 ０ Ｓ型，量程分别为 ０ ５ ． ， ． Ｎ ｍ １Ｎ ｍ ． ， ３ Ｎ ｍ ． ，８ Ｎ ｍ六种此型号扭矩传感 ． ，２ Ｎｍ ． ，５Ｎ ｍ ． 器 为传感器 与变送器 一体化 的产 品， 出与应变量成正 比的电 输 压信 号。本扭矩传 感器 信号输出采用 １ ５ Ｖ电压信号 （ 零扭矩 ： Ｏ ：正 向满 量程 ５ ；反 向满量程一Ｖ Ｖ ｖ ｌ ）采集形 式。 （ ）扭矩传感器 Ａ Ｄ模块 电路设计 二 ／ 根据扭矩传感器的性能指标 ， 采用 Ａ Ｃ ８ ９ Ｄ ０ ０ 数模转 换芯片
０Ｇ００Ｈ Ｒ ０ ０
ＳＭ Ｍ Ｎ Ｊ Ｐ ＡＩ Ｉ
ＯＲ Ｇ ＯＯｌ Ｈ ３
Ｓ Ｍ Ｉ Ｔ ＪＰ Ｎ１
０ ００ Ｈ ＲＧ ３０
Ｍ Ｉ １ ＡＮ ：
ＭＶ Ｏ
ＭＯ Ｖ
Ｒ ，＃ ０ １ ３Ｈ
；
置数 据 区 首址 置通 道 数 开 中 断
Ｒ７。 ＃０ Ｈ ８
；
ＳＥ Ｉ ２ ＴＢ Ｔ
ＳＴ Ｅ １ ＥＢ Ｘ Ｓ Ｔ Ｅ ＥＢ Ａ
李俊
ADC0809_多路数据采集和控制系统设计
1. 设计目的本设计包括确定控制任务、系统总体设计、硬件系统设计、软件程序的设计等，使学生进一步学习理解计算机控制系统的构成原理、接口电路与应用程序，巩固与综合专业基础知识和相关专业课程知识，提高学生运用理论知识解决实际问题的实践技能。
2. 设计内容设计一由微机控制的A/D数据采集和控制系统，该卡具有对八个通道上0-5V的模拟电压进行采集的能力，且可以用键盘选择装换通道，选择ADC0809 作为A/D转换芯片。
并在显示器上动态显示采集的数据。
3. 设计要求（1）根据题目要求的指标，通过查阅有关资料，确定系统设计方案，并设计其硬件电路图。
（2）画出电路原理图，分析主要模块的功能及他们之间的数据传输和控制关系。
（3）用protel软件绘制电路原理图。
（4）软件设计，给出流程图及源代码并加注释。
4. 系统总体设计步骤第一步：信号调理电路第二步：8路模拟信号的产生与A/D转换器被测电压要求为0~5V的直流电压，可通过电位器调节产生。
考虑本设计的实际需要，我选择八位逐次比较式A/D转换器（ADC0809）。
第三步：发送端的数据采集与传输控制器第四步：人机通道的借口电路第五步：数据传输借口电路用单片机作为控制系统的核心，处理来之ADC0809的数据。
经处理后通过串口传送，由于系统功能简单，键盘仅由两个开关和一个外部中断组成，完成采样通道的选择，单片机通过接口芯片与LED数码显示器相连，驱动显示器相应同采集到的数据。
串行通信有同步和异步两种工作方式，同步方式传送速度快，但硬件复杂； 异步通信对硬件要求较低，实现起来比较简单灵活，适用于数据的随机发送和 接受。
采用MAX485芯片的转换接口。
经过分析，本系统数据采集部分核心采用 ADC0809，单片机系统采用8051 构成的最小系统，用LED 动态显示采集到的数据，数据传送则选用 RS-485标 准，实现单片机与PC 机的通信。
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。
51单片机STC
采用三总线结构，包括数据总线 、地址总线和控制总线，实现 CPU与外围设备之间的数据传输 和控制。
外围设备接口技术
并行接口
通过并行数据线同时传输多位数据， 适用于高速数据传输场合。
串行接口
中断接口
通过中断请求和处理机制，实现CPU 与外围设备之间的异步通信和数据交 换。
通过串行数据线逐位传输数据，适用 于远距离通信和低速数据传输场合。
指令系统概述
指令系统基本概念
指令是计算机执行某种操作的命令，指令系统是计算机硬件的语言系统，也称为机器语言。
51单片机STC指令系统特点
51单片机STC采用精简指令集（RISC）结构，具有高速、低功耗、强大中断处理能力等特点。其指令系统包括数 据传送、算术运算、逻辑运算、位操作等指令。
寻址方式与数据传送类指令
SPI接口电路设计及编程方法
01 02 03
SPI接口电路设计
SPI（Serial Peripheral Interface）接口电路是一种同步 串行通信协议，采用主从方式进行通信。在硬件设计上， 需要连接主设备和从设备的SPI接口引脚，同时还需要连 接片选信号线和时钟信号线。
SPI编程方法
在51单片机中，可以使用Keil C语言或汇编语言进行SPI编 程。编程时需要对SPI相关寄存器进行配置，包括工作模 式设置、数据传输格式设置、时钟速率设置等。同时还需 要编写主从设备之间的数据传输函数。
加法指令
ADD和ADDC指令用于执行加 法运算，可以将两个操作数相 加并将结果存储在目标寄存器
中。
减法指令
SUBB指令用于执行减法运算， 可以将一个操作数减去另一个 操作数并将结果存储在目标寄 存器中。
乘法指令
基于51单片机DS18B20温度采集器详解
一核心器件的基本构成及特性1.1 AT89S51功能特性89C51是INTEL公司MCS-51系列单片机中基本的产品，它采用INTEL公司可靠的CHMOS工艺技术制造的高性能8位单片机，属于标准的MCS-51的HCMOS产品。
它结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征，它基于标准的MCS-51单片机体系结构和指令系统，属于80C51基础型单片机版本，集成了时钟输出和向上或向下计数器等更多的功能。
89C51内置8位中央处理单元、256字节内部数据存储器RAM、8k片内程序存储器（ROM）32个双向输入/输出(I/O)口、3个16位定时/计数器和5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。
此外，89C51还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。
在空闲模式下冻结CPU 而RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能。
掉电模式下，保存RAM数据，时钟振荡停止，同时停止芯片内其它功能。
89C51有PDIP(40pin)和PLCC(44pin)两种封装形式。
1.2 AT89S51管脚介绍AT89C51单片机是把那些作为控制应用所必需的基本内容都集成在一个尺寸有限的集成电路芯片上。
如果按功能划分，它由如下功能部件组成，即微处理器（CPU）、数据存储器(RAM)、程序存储器(ROM)、并行I/O口(4个8位I/O口)、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器。
它们都是通过片内单一总线连接而成，其基本结构依旧是微处理器（CPU）加上外围芯片的传统结构模式。
但对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式，以实现不同的功能。
AT89C51单片机如图所示。
1.1.1引脚功能介绍Vcc(40引脚)：接+5V电源。
Vss(20引脚)：接地。
XTAL1(19引脚)：片内振荡器反相放大器和时钟发生器电路的输入端。
XTAL2(18引脚)：片内震荡器反相放大器的输出端。
RST：复位引脚，高电平有效。
基于51单片机的温度数据采集系统
8 | 电子制作 2018年11月格的，比如：工厂在生产某一种产品时温度要求范围在25到30摄氏度之间，只有在这个温度范围内才可以生产出合格的产品，还有在进行某些科研实验时对温度的要求就会更加严格，有的精确到1摄氏度以内，甚至有的精确到0.5摄氏度以内。
因此我想设计一个“电子温度计”，基本功能是对温度的采集与显示。
在温度采集的设计上必须要A/D 转换，也就是将模拟信号转化为数字信号，因此我选择了DS18B20温度传感器模块，该模块不仅可以对温度进行实时测控，并且具有较高的灵敏度。
在数据的显示方面我选择了LCD1602显示模块，整个系统采用STC89C52单片机控制。
本设计在Altium Designer 上画出原理图，然后通过热转印制作PCB 板，完成硬件部分。
此次设计在大量科学知识的支持下具有较高的可行性和实用性。
1 系统工作原理该系统是在C 语言编程以及51单片机知识为基础上进行设计的，同时采用了DS18B20温度传感器模块以及LCD1602显示模块，利用KEIL 软件进行软件编程，将编写好的程序录入51单片机中，在51单片机的控制下实现温度数据的采集。
图1 系统整体结构框图整个实时数据采集系统满足以下功能指标：线和表格中。
2 硬件系统设计图2 总体系统结构此系统以STC89C52单片机为控制核心，采用了数字温度传感器模块DS18B20，该模块将采集到的温度数据转化为数字信号，并将信号传送给单片机，单片机处理数据后，通过LCD1602液晶显示器将温度显示出来。
在整个作品上首先提到的是硬件系统的设计，然后就是各个模块的工作原理以及工作特点，详细介绍系统的硬件设计，在给出系统的连接图，通过PROTEL 99SE 进行系统电路原理图的绘制，生成相应的PCB 板，并分析系统的工作原理，在软件方面对整体和各个模块的程序进行设计，在KEIL 中进行编写，在编写过程中如果出现理论错误，系统会给与提示，编程结束后也可手动调试来改正错误，或者修改程序功能。
图文51单片机超详细教程PPT(绝对值)
寄存器组
包括累加器A、寄存器B、 程序状态字PSW等，用于 暂存数据和状态信息。
存储器组织
程序存储器
用于存放程序代码和表格常数，一般 采用ROM或EPROM芯片。
特殊功能寄存器SFR
用于控制单片机的各种功能，如定时 器、中断等。
数据存储器
用于存放数据，包括内部RAM和外部 RAM。
I/O端口及特殊功能寄存器
硬件电路设计思路及关键器件选型建议
51单片机
选用高性能、低功耗的51单片机 ，如STC89C52RC等。
无线通信模块
根据实际需求选用合适的无线通 信模块，如ESP8266 Wi-Fi模块
、HC-05蓝牙模块等。
电源芯片
选用稳定性好、效率高的电源芯 片，如LM2596等。
软件编程实现过程剖析
初始化单片机系统
51单片机在工业自动化、智能家居、仪器 仪表等领域有着广泛的应用基础，为开发者 提供了丰富的经验和案例参考。
应用领域与市场需求
应用领域
51单片机广泛应用于工业自动化、智能家居、仪器仪表、汽车电子、医疗设备等领域。例如，工业自动化中的电 机控制、温度控制等；智能家居中的智能照明、智能安防等；仪器仪表中的数据采集、显示控制等。
市场需求
随着物联网、人工智能等技术的快速发展，对单片机的性能和功能提出了更高的要求。同时，市场对于低功耗、 高可靠性、安全性等方面的需求也在不断增加。因此，未来51单片机需要不断提升自身性能，满足市场需求。
02
51单片机硬件结构
中央处理器CPU
01
02
03
运算器
进行算术运算和逻辑运算 。
控制器
取指、译码、执行，控制 单片机各部分协调工作。
MCS-51单片机
一、概述MCS-51单片机是把那些作为控制应用所必需的基本内容都集成在一个尺寸有限的集成电路芯片上。
如果按功能划分，它由如下功能部件组成，即微处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM/EPROM）、并行I/O口、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器（SFR）。
它们都是通过片内单一总线连接而成，其基本结构依旧是CPU加上外围芯片的传统结构模式。
但对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器（SFR）的集中控制方式。
（一）控制器控制器是单片机的指挥控制部件，控制器的主要任务是识别指令，并根据指令的性质控制单片机各功能部件，从而保证单片机各部分能自动而协调地工作。
单片机执行指令是在控制器的控制下进行的。
首先从程序存储器中读出指令，送指令寄存器保存，然后送至指令译码器进行译码，译码结果送定时控制逻辑电路，由定时控制逻辑产生各种定时信号和控制信号，再送到单片机的各个部件去进行相应的操作。
这就是执行一条指令的全过程，执行程序就是不断重复这一过程。
控制器主要包括程序计数器、程序地址寄存器、指令寄存器IR、指令译码器、条件转移逻辑电路及时序控制逻辑电路。
（二）存储器的结构MCS-51单片机存储器采用的是哈佛结构,即程序存储器空间和数据存储器空间截然分开,程序存储器和数据存储器各有自己的寻址方式,寻址空间和控制系统。
这种结构对于单片机面向控制的实际应用极为方便,有利。
在8051/8751弹片击中,不仅在片内集成了一定容量的程序存储器和数据存储器及众多的特殊功能寄存器,而且还具有极强的外存储器的扩展能力,寻址能力分别可达64KB,寻址和操作简单方便.MCS-51的存储器空间可划分为如下几类:1.程序存储器单片机系统之所以能够按照一定的次序进行工作,主要是程序存储器中存放了经调试正确的应用程序和表格之类的固定常数。
程序实际上是一串二进制码,程序存储器可以分为片内和片外两部分。
8031由于无内部存储器,所以只能外扩程序存储器来存放程序。
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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。
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。
各引脚的功能如下：
IN0～IN7：8个通道的模拟量输入端。可输入0～5V待转换的模拟电压。
D0～D7：8位转换结果输出端。三态输出，D7是最高位，D0是最低位。
A、B、C：通道选择端。当CBA=000时，IN0输入；当CBA=111时，IN7输入。
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
功耗：15mW
最大不可调误差小于±1LSB（最低有效位）
转换时间（ ）128us
转换精度：
ADC0809没有内部时钟，必须由外部提供，其范围为10～1280kHz。典型时钟频率为640kHz
2.引脚排列及各引脚的功能，引脚排列如图2-3所示。
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。
数据采集方式选择程序控制数据采集。
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。
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。
第二章硬件系统
2.1信号调理电路
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）。
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。
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。
1.ADC0809主要性能
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
第一章系统设计要求和解决方案
第二章硬件系统
第三章软件系统
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
附录一 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
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。
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式。
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。
课程设计报告书
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.采用8051和ADC0809构成一个8通道数据采集系统。
2.能够顺序采集各个通道的信号。
3.采集信号的动态范围：0～5V。
4.每个通道的采样速率：100 SPS。
人机通道的接口电路
数据传输接口电路
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
1.1信号采集分析
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。
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。
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。