单片机多通道数据采集系统

单片机多通道数据采集系统

目录

1.功能描述 (3)

2 方案设计 (3)

2.1 系统分析 (3)

2.2 器件选择 (4)

2.2.1 微处理器 (4)

2.2.2 显示器 (4)

2.2.3 按键 (4)

2.2.4 闹铃 (4)

3、硬件电路设计 (5)

3.1 最小系统设计 (5)

3.2 显示电路设计 (6)

3.3 按键电路设计 (7)

3.4 声音报警电路设计 (6)

3.5多通道数据采集电路设计 (8)

4、软件设计 (9)

4.1 操作功能设计 (9)

4.2程序编制思想 (9)

4.3 主程序 (10)

5 程序调试 (17)

6 技术小结 (18)

7多通道数据采集系统的使用说明 (19)

8心得体会 (20)

9参考文献 (21)

附录1：电路原理图 (22)

附录2：程序参考清单 (23)

设计报告

1.功能描述

利用单片机控制A/D转换器实现多通道数据采集系统。具有如下功能：

1.基本功能

（1）采集的数据为0-5V电压信号；

（2）通过按键选择任意通道的数据显示或轮流显示；

（3）可以设定报警上下限。

2.扩展功能

自行扩展功能，如音乐铃声，通讯功能等。

2 方案设计

2.1 系统分析

根据系统功能要求，可将系统组成结构分成五大部分：单片机控制中心、按键接口、多通道数据采集、数码管显示和报警播放音乐，如下图为系统的组成结构图。其中，单片机控制中心是核心。MCU根据按键输入，可切换不同的模式或设置不同的参数，从而实现多通道数据的采集。报警播放音乐可设置最高或最低温度报警值。

图2.1 系统总体结构图

2.2 器件选择

2.2.1 微处理器

市场上微处理器种类很多。这里，选取微处理器从多方面考：成本低、性能高、能够满足功能要求等等。

这里，选取STC89C52芯片。因为其功能与普通51芯片相同，其价格非常低廉、程序空间大、资源较丰富、在线下载非常方便。同时，使用该芯片，编程上亦可采用所熟悉的KEIL软件，使课程设计非常简单。

2.2.2 显示器

常见的显示器件LED数码管和LCD液晶器件。

LED数码管能够显示数字和部分字符，价格便宜，硬件电路、软件编程均非常简单，而且使用动态扫描技术可节省大量硬件成本。

LCD液晶显示器件，显示字迹清晰、能够显示数字、字符，本实验主要是用于显示所采集的电压与温度的显示。

系统显示主要还是数字，根据这两种显示器件的特性，选取LED数码管器件。由于系统要求显示所采集的通道数据，采用四位数码管显示即可。

2.2.3 按键

按键是用来变换显示模式以及设置传送上位机信息等功能的。这里采用普通按键即可，选用原则：以最少的按键，实现尽可能多的功能。所以这里，设置两个按键：模式键、传送键。

2.2.4 闹铃

选用最常见，亦最常用的声音提示方式——蜂鸣器，用于报警音乐定时播放。

3.1 最小系统设计

GND

图3.1 最小系统电路

图3.2 数码管显示电路3.3 声音报警电路设计

图3.3 蜂鸣器连接电路

图3.4 按键电路

3.5多通道数据采集电路设计

图3.5 PCF89C51多通道数据采集

4、软件设计

4.1 操作功能设计

根据系统功能描述，可以将功能大致分成四类：多通道数据播放采集功能、脉冲波形输出功能、报警温度设置功能和音乐功能，上位机信息传送功能。

系统设有四个数码管，四个按键。采用模式式人机对话，便于操作。所以可分成多种菜单，功能键切换模式，UP或DOWN键可以设置报警上下限温度值。

模式设计如下：

模式1：温度显示：显示格式为：AA.BB摄氏度（如：51.25，为51.25摄氏度）

模式2：电位电压显示：显示格式为：AA.BB伏（如03.45，为电位电压3.45伏）模式3：电压显示：显示格式为：AA.BB.伏（如02.34，为电压2.34伏）

模式4：输入电压显示：显示格式为：AA.BB.伏（如04.55，为输入电压4.55伏）模式5：脉冲波形输出：显示格式为：NF.分钟（如NF.34,为闹铃时间分钟设为34分）模式6：调节警报下限：显示格式为：AA.BB摄氏度（如00.00为当前报警温度下限）,在此种模式下，UP键设为用来增加报警温度下限值、DOWN键用来减小报警温度下限值。

模式7：调节警报上限：显示格式为：AA.BB摄氏（如50.00为当前报警温度上限），在此种模式下，UP键设为用来增加报警温度上限值、DOWN键用来减小报警温度上限值。

模式8：播放音乐：使用蜂鸣器播放音乐。

4.2程序编制思想

数码管采用动态扫描原理。所以系统需使用单片机定时器资源。定时时间可设为5ms，即4位数码管，每5ms扫描一位数码管，20ms循环一次。

另一方面，按键接普通IO口，所以按键管理程序所涉及到的识键、译键均需采用软件扫描的方法。这里选用查询扫描控制方式。

所以，程序编制思想为：使用定时器0完成数码管动态扫描，并在主程序中循环查询按键是否被按下。查询到相应的按键时，如模式键，则执行相应的操作，如切换模式。切换模式的方法，主要是通过程序定义一个变量，变量不同的值表示不同的模式。在进行切

换模式后，跳到相应模式的处理函数，并更新数码管显示内容。另外，系统有播放音乐功能，所以，切换到播放音乐模式，播放美妙动听的音乐。

4.3 主程序

（程序流程图主要根据学生的思路来绘制）这里只给出数码管动态扫描所涉及的流程图。

图4.2温度显示模块