多路数据采集和系统控制设计

计算机控制技术课程设计说明书

多路数据采集和控制系统设计

学

电气工程及其自动化

专业：Array 2013年 01月

中北大学

计算机控制课程

设计任务书

2012/2013 学年第一学期

学院：信息商务学院

专业：电气工程及其自动化

学生姓名：学号：

课程设计题目：多路数据采集和控制系统设计

起迄日期: 12月24日~ 01月04日

课程设计地点:电气工程系软件实验室

指导教师:

系主任：

下达任务书日期: 2012 年 12月 24 日

课程设计任务书

课程设计任务书

内容摘要：

随着计算机技术的发展，数据采集系统的应用也日益广泛。数据采集是工业控制系统中至关重要的一个环节，在生产过程中，往往需要随时检测各个环节的温度、湿度、流量及压力等参数。同时，还要对某个检测点的任意参数进行随机查询，将所得到的检测结果提取出来以便进行比较做出决策，调整控制方案。此外，在科研过程中，运用数据采集系统可获得大量的动态信息，也是获取科学数据的重要手段之一。

数据采集系统用于将模拟信号转换为计算机可以识别的数字信号，该系统的目的是便于对一些物理量进行监视、控制。即将现场采集到的数据进行处理、传输、显示、存储等操作。换言之，其主要功能就是把模拟信号变成数字信号，并进行分析、处理、存储和显示。

数据采集系统一般由数据输入通道，数据存储与管理，数据处理，数据输出及显示这五个部分组成。输入通道要实现对被测对象的检测，采样和信号转换等工作。数据存储与管理要用存储器把采集到的数据存储起来，建立相应的数据库，并进行管理和调用。数据处理就是从采集到的原始数据中，删除有关干扰噪声，无关信息和必要的信息，提取出反映被测对象特征的重要信息。数据输出及显示就是把数据以适当的形式进行输出和显示。

本次设计课题为多路数据采集器系统，是利用ATMEL公司的AT89S51单片机和ADC0809芯片设计采集模拟电压信号，转换为数字信号，经处理后由4位数码管动态扫描显示。

关键字：ADC0809芯片数据采集 AT89S51

目录

1 概述 (1)

1.1 设计数据采集器的意义 (1)

1.2担任工作 (1)

1.3 数据采集器的主要功能 (1)

2系统总体方案 (2)

2.1 设计任务要求 (2)

2.2 系统方案设计 (2)

2.3 系统框图 (2)

3 硬件电路设计及描述 (2)

3.1 硬件系统设计原理 (2)

3.2 硬件系统各个电路的设计 (3)

4 软件设计流程及描述 (8)

4.1 主程序流程图 (8)

4.2 A/D转换流程图 (9)

5 源程序代码 (9)

6 体会 (14)

参考文献 (15)

1 概述

1.1 设计数据采集器的意义

数据采集器是一种具有现场实时数据采集、处理功能的自动化设备。具备实时采集、自动存储、即时显示、即时反馈、自动处理、自动传输功能。为现场数据的真实性、有效性、实时性、可用性提供了保证。

数据采集器在各个领域中都有广泛的运用，以后和有可能接触到这些设备，有必要深入的分析其工作原理，电路原理。同时设计一个简单，实用的数据采集器。完成这个课程设计也是让我们在学习了模拟电路、数字电路、微机原理、单片机等相关课程理论知识有一个融会贯通的过程。加深对理论知识的理解，以及学会理论知识实际应用的处理方法。为设计一个电子系统吸取经验，为今后的电气工程综合设计和毕业设计打下坚固的基础。

同时也是为了培养我们的动手能力，我们在即将毕业的前期积累宝贵的实践经验。为以后工作培养良好的工作态度。以分组的形式，更是让的我们深入理解了团队合作的重要性。

1.2 担任的工作

在题目分配下来以后，我们小组的人都非常积极，把课余时间都用在查阅资料上，常常是穿梭在图书馆和寝室之间，努力为该课题查找有用的资料。

课程设计正式开始以后我负责基本硬件部分的设计以及仿真电路图的设计，同时参与了部分程序的编写。在仿真结果出来以后。参与了电路硬件的焊接。在整个小组一直积极的参与这次设计。

1.3 数据采集器的主要功能

我们的数据采集器采用的主要元件是AT89S51和ADC0809模数转换芯片。其主要功能是模拟采集信号，并对信号进行处理，最终显示出来采集结果。首先我们的模拟信号采用电位器产生，供给ADC0809，ADC0809有8路数据输入，也就是8路模拟电压信号。在AT89S51的控制下，实现按键转换要求通道的电压值。通过AT89S51的计算输出结果，显示在4为共阳极数码管上。

2 系统总体方案

2.1 设计任务要求

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8个通道上0~5V 的模拟电压进行采集的能力，且可用键盘选择转换通道，选择ADC0809作为A/D 转换器芯片。并在显示器上动态显示采集的数据。

2.2 系统方案设计

ADC0809 将0—5V 模拟信号转换为00—FF 数字信号并传送51单片机，然后由51 单片机进行数据存储及数据处理，最终由LED 显示器显示。完成对模拟信号的采集。

如图所示：

图2-2 系统电路图

2.3 系统框图

图2-3 系统框图

3 硬件电路设计及描述

3.1 硬件系统设计原理

A/D转换器ADC0809将0~5V模拟信号转换为数字信号，并传给AT89S51单片机，然后由51单片机进行数据存储及数据处理，最终由数码管显示，从而完成对模拟信号的采集。其硬件系统原理框图如下图所示：