基于80C51单片机的通用数据采集与处理系统

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基于80C51的数据采集处理系统设计

基于80C51的数据采集处理系统设计

目录1前言 (1)1.1 课题的背景及其发展状况 (1)1.2 研究该课题的目的及意义 (1)1.3 课题研究的内容 (1)2 方案分析与论证 (2)2.1 系统功能及结构简介 (2)2.2 设计数据采集处理系统时要考虑的几个问题 (2)2.3 元器件的选择 (2)2.3.1 A/D转换器的选择 (2)2.3.2 单片机的选择 (4)2.3.3 串口通信的选择 (5)2.3.4 显示部分 (7)3 系统硬件设计 (8)3.1 A/D转换电路 (8)3.1.1 TLC549的工作原理 (8)3.1.2 TLC549应用接口电路图 (9)3.2 AT89C52主控电路 (9)3.2.1 单片机时钟电路 (9)3.2.2 单片机复位电路 (10)3.3 LED显示电路 (10)3.4 串口电平转换电路 (11)3.5 电源及功能指示电路 (11)3.6 信号处理电路 (12)4 系统的软件设计 (13)4.1 Keil Uvision4的简介 (13)4.2 程序设计 (13)4.2.1 主程序设计 (13)4.2.2 数字滤波 (13)4.2.3 单片机初始化程序 (15)4.2.4 TLC549初始化及采样程序 (15)4.2.5 显示程序 (15)4.2.6 串口通信程序 (15)5 总结与体会 (17)参考文献 (18)致谢 ................................... 错误!未定义书签。

附录 (20)摘要数据采集是指从传感器和其他待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集信息的过程。

数据处理就是从采集到的原始数据中,删除干扰噪声、无关信息和不必要的信息,提取出反应被测对象特征的重要信息。

数据采集处理系统是在信息科学领域中最为普遍的应用系统,它的存在有着非常重要的作用。

本文介绍的主要是基于80c51的数据采集处理系统的硬件设计和软件设计。

硬件部分以单片机为核心,还包括A/D转换模块、显示模块和串行接口部分,实现对采集到的数据进行模拟量到数字量的转换,将转换后的数据送入单片机进行处理,将处理后的数据传入LED显示电路。

基于单片机C8051的数据采集和控制系统设计

基于单片机C8051的数据采集和控制系统设计

下可 以进行 分别禁止 , 进 而可以减少系统功耗 。 在信号处理方 面 ,
C 8 0 5 1 单片机可 以对所采集的信号进 行 决速的算法处理 , 还可以更
加快速 的实现数据传送。 还可以通过对空闲模式和停机模式的 电源
S C M的代表 , 8 0 C 5 1 是微控制器器MC U 的代表。 随着嵌入 式领域 的
片机就是在这样 的背景 下出现的 , 是片上 系统S OC 的代表 , 无论 是
运行 速度还是集成效果都较前面 的系列更先进 。 1 . 2单 片机 C8 0 5 1 系列 的特 点概 述
由于单片机 C 8 0 5 1 将8 0 5 1 指令集全部兼容 了, 所 以其上手非常
0 端 口的灵活配置 。 复位方式也变得多样化 , 有上 电复位 、 掉 电复位、
数控 技 术

基于单片机 C 8 0 5 1 的数据采集和控制系统设计
王 字
( 天 津滨 海职 业 学院 , 天津 3 0 0 4 5 1 )
摘要: 随着US B 技术的发展, 现代工厂的数据采集技术有 了很 大的进 步, C8 0 5 1 单片机在us B 数据采集 系统 中的应用, 使得数据采集更加
现在 :
( 6 ) C 8 0 5 1 单片机具有齐全的型号 , 可以根据不同的设计需要选 择不同型号的单片机, 而且可以极大地节约开发成本 , 集成度高 , 成 为了嵌入式领域 的主要代表 。
1 . 3 C 8 0 5 1 单 片机 的功 能 C 8 0 5 1 单片机可 以 作为微控制器的 内 核, 可以 进行片上存储 、 实
数据采集和处理技术的发展迅速 , 可以说是 日新 月异 , 现在 集 还将高分辨率D AC 进行 了集成 , 使得绝大多数混合信号系统的应用

基于80C51单片机的通用数据采集与处理系统

基于80C51单片机的通用数据采集与处理系统

基于80C51单片机的通用数据采集与处理系统
陈延奎
【期刊名称】《机械》
【年(卷),期】2008(035)004
【摘要】数据采集是单片机应用系统中最为着连的应用需求,数据采集的对象可以是温度、压力、流量等连续变化的模拟量,也可以是代表某些状态特性的开关量等脉冲信号.数据采纂和处理系统可以是复杂控制系统的一部分,也可以是配备卫示(或打印)输出的独立系统(或仪表).介超了一种基于80C51单片机的通用数据采集与处理系统,其模拟输入通道由传感器、多路开关、放大器、采样保持器和A/D转换器五部分组成.
【总页数】4页(P49-51,54)
【作者】陈延奎
【作者单位】达州职业技术学院,四川,达州,635000
【正文语种】中文
【中图分类】TP274+.2
【相关文献】
1.一种基于DSP的通用型数据采集与预处理系统 [J], 矫立萍;闫吉昌;王双维
2.稳定平台中通用陀螺数据采集处理系统 [J], 张智永;周晓尧;张连超
3.通用化数据采集处理系统的LabVIEW实现 [J], 曹李莉;王有春;周雷
4.基于模块化结构的通用DSP数据采集处理系统设计 [J], 王宇;原建平
5.北京航天测控公司开发出“VXI总线通用发动机试验台数据采集及处理系统” [J],
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基于C8051F020单片机的数据采集电路设计

基于C8051F020单片机的数据采集电路设计
基于C8051F020单片机的数据采集电路设ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
作者:刘青青,朱清芳 数据采集是为了对温度、压力、流量、速度、位移、光强度、声音等物理量进行在线测量和控制,通过传感器把上述物理量转换成模拟物理量的电信号。然后将模拟电信号经过处理并转换成计算机能识别的数字量,送入计算机处理、存储、传输和显示。 在操纵杆控制器的工作过程中,需要对操纵杆X轴和Y轴输出的2路电压信号进行A/D转换,转换后的数据范围要求在-1 500~1 500,采样精度为12位。另外还需要对采集后的数据进行计算,并通过串口与两自由度光电稳定平台进行通信,实现对稳定平台的功能控制,通信周期为80 ms。出于成本的考虑,没有采用传统专用A/D芯片+单片机的设计模式,只用了一片C8051F020单片机实现了上述功能。1 芯片简介 Cygnal公司的C8051F020单片机是一款高性能的数字/模拟混合微处理器,具有与8051指令集完全兼容的CIP-51内核。具有丰富的片内资源和外围接口,-40~+85℃的工作环境,内置有12位精度的A/D采集接口,在工业甚至军用领域中自动控制和智能监控等方面得到了广泛的应用。2 系统设计 传统的数据采集系统信号处理电路复杂庞大,且采集速率慢,温漂大,抗干扰性差。所以本系统采用C8051F020单片机直接将模拟量转换为数字量传给稳定平台系统,电路简单实用,采集速率快,精度高并且通过RS 422通信模块与稳定平台通信,抗干扰性强。 该系统由C8051F020单片机、晶体、电源模块及RS 422通信模块等部分组成。外部电源为+28 V,经DC28S5电源模块变换后输出+5 V,给操纵杆和MAX490芯片供电。由于单片机需要3.3 V的电源才能工作,因此需要将+5 V电源经三端稳压器LT1117-3.3 V变换后供给单片机使用。然后把经过电压调制的操纵杆模拟信号连接到单片机的ADC输入端口上,启动单片机内部A/D转换电路,将其转换成数字信号存储到内存。最后,按照规定的通信格式,通过单片机的串口和MAx490芯片将信号发送给稳定平台,从而实现了稳定平台的操纵控制过程。 系统工作原理。2.1 基准电压的配置 单片机ADC0模块所使用的电压基准采用内部基准电压1.2 V,其内部电压基准电路由一个1.2 V1 5 ppm/典型值的带隙电压基准发生器和一个两倍增益的输出缓冲放大器组成内部基准电压(2.4 V)。通过VREF引脚连到芯片的VREF0引脚,并在VREF引脚与AGND之间接入0.1 μF和4.7μF的旁路电容,用来将VREF的开启时间控制在2 ms。2.2 信号处理电路 一般操纵杆包括操纵和控制两部分。根据一般目标运动特性,该操纵杆采用X,Y两个方向运动控制。 而本文选用的操纵杆X轴和Y轴采用霍尔元件感应其位移,输出电压范围为0~5 V。而单片机C8051F020的A/D基准参考电压为2.4 V,因此需要做一个电压变换电路,将0~5 V的电压变换到0~2.4 V,才能被单片机的A/D模块使用。电压变换电路。 采用公式out=in×R2/(R1+R2)来计算电阻R1和R2的阻值,令out=2.4,in=5,可以得到R2/R1=48/52。考虑到功耗因素,R1采用5.2 kΩ的电阻,R2采用4.8 kΩ的电阻,电阻采用0.5%的高精度军品电阻,可以满足系统高温和低温工作要求。2.3 A/D采集模块的配置 C8051F020的ADCO模块包括一个9通道的可编程模拟多路选择器AMUX0,一个可编程增益放大器PGA0和一个100 KSPS 12位分辨率的逐次逼近寄存器ADC。ADC中集成了跟踪保持电路和可编程窗口检测器,原理框图。AMUX0,PGA0、数据转换方式及窗口检测器都可用软件通过图3所示的特殊功能寄存器来控制。只有当ADC0控制寄存器中的AD0EN位被置1时,ADC0子系统,ADC0跟踪保持器和PGA0才被允许工作;当ADOEN位为0时,ADC0子系统处于低功耗关断方式。3 软件编程 软件主要包括主程序、A/D采集子程序和串口通信子程序。 为了提高采集精度,采用了过采样技术,即多次采集累加后求平均值的办法。但考虑到采集速度的要求,也不能无限制地增加采样次数。经过试验测试,采用8次采样即可同时满足采样精度和采样速度的双重要求。 此外,根据系统的实际工作环境条件,选择恰当的通信接口和协议,合理设计通信硬件和软件,获得高可靠性、强抗干扰和容错能力,成为衡量此类系统好坏的最重要因素。 为了提高通信传输的可靠性,通信协议采用了“消息头+消息体+校验和”的防错设计。具体表述如下:消息结构总共10个字节,消息头占2个字节,一般采用固定值,比如EB,90(16进制)。消息体内是有用的数据信息,占7个字节。最后是检验和,一般采用数学和,即消息头和消息体9个字节累加后,整除256的余数。采用这种方式进行通信传送,接收机必须在正确判读了消息头和校验和后才认为命令是有效的,否则该命令消息就被忽略。 软件流程。4 结语 本文基于工程实际对A/D转换速度和精度的要求,采用了过采样原理以提高数模转换的精度。利用C8051F020单片机自身的片上资源,给出了一种简便有效的过采样原理的工程实现方法。自2007年投入工程应用后实验证明:用这种方法可以提高测量分辨率,并且可以简化外部电路、降低硬件成本。因此,这种方法对硬件成本和采样精度都有较高要求的控制、采集、测量系统来说具有较高的参考价值,可同时满足军事和商业领域。

C8051F021型单片机实现数据采集系统

C8051F021型单片机实现数据采集系统

C8051F021型单片机实现数据采集系统
介绍的功角测量数据采集卡是采用Cygnal 公司C8051F021 型单片机实现的PCI 总线接口卡。

该卡通过2 片双口RAM 分别实现与GPS 接收板和上位机(PC)的数据交换,从而实现高速、可靠的数据采集、处理与传送。

本数据采集卡采用片内12 位高速ADC 并配以片外采样保持电路,通过直接交流采样方法精确快速地实现对电压和电流的采样,保证了电力系统实时测量的要求。

1 引言
实现自动化的过程中,首要环节就是数据采集。

为此我们研究开发了电力系统功角广域测控系统,其中,用C8051F021 型单片机实现的数据采集卡不仅可以准确、高效、实时地进行AD 数据采集并通过双口RAM 和PCI 接口与上位机交换数据,还可以通过与GPS 接收通信接收秒脉冲实现采集数据异地同步。

2 功角及其测量
2.1 发电机的功角
发电机通过变压器、输出线路与无限大容量系统母线联接组成的输电系统如

上式也称作发电机的功率特性。

式中Xd∑=Xd+XTL,其中Xd 为发电机d 轴等值电抗,XTL 为发电机与无限大系统间的联系电抗,Eq 为发电机的空载电势,V、I 为系统参考母线电压和电流,ψ为母线电压与电流间的
相位差。

当发电机的电势Eq 和受端电压V 均恒定时,传输功率P 是角度
δ的正弦函数,角度δ为Eq 与V 之间的相位差角。

因功率P 的大小与δ角度切相关,因此称δ为功率角或功角。

基于C8051的数据采集系统设计

基于C8051的数据采集系统设计

基于C8051的数据采集系统设计
王敏
【期刊名称】《科技广场》
【年(卷),期】2008(000)005
【摘要】设计了一个以C8051为核心的数据采集系统,通过以太网与上位机进行通讯.系统将采集到的信号转化为电信号,经过滤波放大后进行A/D转换,得到流量信息,并同时写入数据存储器中.文中给出了设计的硬件部分单元电路,以及软件的流程图,该方案具有比较高的设计效率和推广价值.
【总页数】3页(P165-167)
【作者】王敏
【作者单位】西安职业技术学院工业分院机电系,陕西西安710032
【正文语种】中文
【中图分类】TP274
【相关文献】
1.基于C8051 F340单片机的USB数据采集系统 [J], 王晓宁
2.基于C8051单片机的压力表自动检测系统设计 [J], 贾春虎;秦昀亮
3.基于C8051单片机的金属探测器系统设计 [J], 陈荡;陈杰;王祥力;吴浩
4.基于单片机C8051的数据采集和控制系统设计 [J], 王宇
5.基于单片机C8051的数据采集和控制系统设计 [J], 王宇
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基于C8051的数据采集系统设计

基于C8051的数据采集系统设计

基于C8051的数据采集系统设计Design of Data Acquisition System Based on C8051王敏Wang Min(西安职业技术学院工业分院机电系,陕西西安710032)(Department of Mechanical & Electrical,School of Technology, Xi’an College of Career and Technology,Shanxi Xi’an 710032)摘要: 设计了一个以C8051为核心的数据采集系统,通过以太网与上位机进行通讯。

系统将采集到的信号转化为电信号,经过滤波放大后进行A/D转换,得到流量信息,并同时写入数据存储器中。

文中给出了设计的硬件部分单元电路,以及软件的流程图,该方案具有比较高的设计效率和推广价值。

关键词: 数据采集; 以太网; C8051中图分类号:TP274文献标识码:A文章编号:1671-4792-(2008)5-0030-03Abstract: A C8051F021 core date acquisition system was designed, through the Ethernet and PC make communication,the acquisition signal was changed to electronic signal by the system, and after the process enlarges carrieson A/D transforms, obtains the current capacity information, and coordinates the time to read in together thedata-carrier storage. Part hardware circuit and part software design flow chart was given, this scheme hasbetter design efficiency and application value.Keywords: Date Acquisition; Ethernet; C80510引言数据采集,是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集信息的过程,数据采集系统是结合基于计算机的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。

基于C8051F020单片机的数据采集系统设计

基于C8051F020单片机的数据采集系统设计
应 用 科 学
基于 C 0 0 0 8 5 2 单片机 的数据采集系统设计 1 F
唐 宝成
( 长江张家港通信管理处)
【 要 】 本 设计 以 U B总 线 的 采 集 系 统 为 主要 研 究 内容 , 用 C 0 1 3 0等 芯 片 组 成 的 一 套 数 据 采 集 系 统 的 设 计 方 案 、 发 方 法和 开 发过 程 , 摘 S 利 8 5 F2 开 并给 出了 具体 实现 方 案 。 据 采 集 系 统 的 设 计 包 括 硬件 设计 、 数 固件 程 序 开 发 、 动 程序 开发 和 应 用 程 序 开 发 四 大部 分 。首先 介 绍 了设 计 中所 用 的 C 0 13 0芯 驱 8 5 F2 片 的 性 能和 特 点 , 后 给 出 了具 体 硬件 设计 方 案 , 重 点 介 绍 了 设 计 中应 该注 意 的 问题 。固 件 程序 开发 部 分 是 设 计 中 的 重 点 , 文 先 从 总 体上 介 绍 了程 序 然 并 论 的 设 计 思想 及 其 层 次 结 构 , 后 详 细介 绍 了各 层 次 程 序 的设 计 过 程 , 随 并给 出 了部 分 源 代 码 和 程 序 流程 图 。本 设 计 完 成 了基 于 U B总 线 的 数据 采 集 的设 计 , S
进 行 硬 件 和 软 件 的 功 能合 理 分 配 、 作 面 板 的设 计 。数 据 采 集 系统 设 计 的 操 基本原则如下 : 1充 分 考 虑 系 统 输入 信 号 的特 性 , 保 性 能 指 标 能 够 完全 实现 ; . 确
图 2 系 统 软件 结 构 图 3硬件 设计 美 国 Cga y n l公 司是 一 家 专 业 从 事 混 合 信 号 片 上 系 统 单 片机 的 设计 与 制 造 的半 导 体 公 司 , 在 市 场 上 推 出 了 5 它 3个 品种 的 C 0 1 8 5 F系 列 片 上 系统 单 片机 。C0 1 8 5 F系 列 单 片 机 是 集 成 的 混 合 信 号 片 上 系 统 S C(y tm O S s eo F h p , 有 与 M S 5 I C i)具 C 一 1内核 及 指 令 集 完 全 兼 容 的微 控 制器 , 了 具有 标 除 准 8 5 的 数 字 外设 部 件 之 外 ,片 内还 集 成 了 数 据 采 集 和 控 制 系 统 中常 用 01 的模 拟 部 件 和 其 它 数字 外 设 及 功 能 部 件 。 C 0 1 列 单 片 机 的功 能 部 件 包 括 模 拟 多 路 选 择 器 、可 编 程 增 益 放 8 5 F系

基于8051单片机的数据采集系统设计

基于8051单片机的数据采集系统设计

基于8051单片机的数据采集系统设计一.设计任务设计一个数据采集系统,要求:1.有一组开关量和1路模拟量,采样开关量控制一组发光二极管,定时采样模拟量并显示出来。

2.定时采样ADC0809某通道模拟信号,每隔2秒在显示器或数码管上显示出来。

3.定时的实现。

二.设计思路数据采集是指从传感器和其他待测设备中自动采集模拟或数字信号电量或非电量信号送入控制器中进行分析和数据处理。

本设计采用单路模拟信号的数据采集。

设计思路为:通过传感器采集待测的信号,将其转换为相应的电压信号,经运算放大器放大后送入模数转换器ADC0809在单片机的控制下进行模数转换。

每次转换结束后,单片机在控制电路的作用下将数据读走存入片内存储器。

而单片机则需要将收到的数据送入PC机中进行相应处理。

单片机与PC 间的数据通信方式为串口通信协议RS 232,通过芯片MAX232进行电气匹配。

目录一.系统总统设计方案二.系统的硬件设计2.1信号调理电路2.2数据采集电路2.3 80C51芯片内部功能与引脚介绍三.系统的软件设计3.1主程序3.2 A/D转换3.3数据采集中断程序四.设计总结五.参考文献六.附录—数据采集系统原理图一.系统总统设计方案根据系统基本要求,将本设计系统划分为信号调理电路、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、数据传输接口电路几个部分。

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。

系统框图如下图1所示。

图1 一般系统框图二.系统的硬件设计2.1信号调理电路信号调理能够将被测对象的输出信号变换成计算机要求的输入信号。

如图2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。

图2 信号调理过程2.2 数据采集电路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。

用8051、ADC0809设计一个8路数据采集系统

用8051、ADC0809设计一个8路数据采集系统

用8051、ADC0809设计一个8路数据采集系统《计算机控制技术》课程设计报告课题名称运用8051、ADC0809设计一个8路数据采集系统专业电子信息工程班级学生姓名1学号指导教师2012年 10月 23日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组成原理、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。

(1)掌握数据采集系统的设计方法。

(2)结合8051设计一个8路数据采集系统。

2(设计内容设计一由80C51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。

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2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:人机通道的接口电路第五步:数据传输接口电路用单片机作为控制系统的核心,处理来自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。

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。

基于80c51单片机的数据采集及显示系统设计

基于80c51单片机的数据采集及显示系统设计

题目:数据采集及显示系统设计设计基本功能:利用TLC549做A/D转换器,外界提供模拟电压输入信号,将模拟量转化成数字量,在单片机控制下实现对外部输入信号的数据采集,并将采集数据结果在LED数码管上显示,显示结果为实际输入电压数值。

要求能够实现单次触发存储显示方式,即每按动一次“单次触发”键,能对被测信号进行一次采集与显示。

系统在不采集信号时,显示当前时间。

一、硬件设计本方案分为三个模块:单片机模块、AD模块、I2C模块,其中I2C模块有时钟、键盘和LED三部分组成。

1、单片机模块该模块设计实现单片机最小系统和与其他模块的接口。

电路图见图一。

图一2、AD模块该模块是TLC549的电路连接。

见图二。

图二 TLC5493、I2C模块本模块是由时钟芯片PCF8563和由ZLG7290连接的键盘、6位LED组成。

实现时钟设置、读取,键盘识别,以及显示功能。

电路连接见图三、四。

图三 ZLG7290 图四 PCF8563二、软件设计1、流程图见图五。

图五流程图2程序#include <REG51.h>#include <intrins.h>#include <absacc.h>#include "VIIC_C51.h"#include "ZLG7290.h"#define PCF8563 0xA2 //定义器件地址#define WRADDR 0x00 //定义写单元首地址#define RDADDR 0x02 //定义读单元首地址#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define ulong unsigned long#define ZLG7290 0x70 //定义器件地址//定义TLC549串行总线操作端口sbit CLK=P1^0;sbit DAT=P1^1;sbit CS=P1^2;//定义I2C总线控制端口sbit SDA=P1^7;sbit SCL=P1^6;//显示缓冲区初始化:DP-51PROunsigned char disp_buf[8]={0,0,0,0,0,0,0,0};//显示缓存uchar bdata ADCdata;sbit ADbit=ADCdata^0;sbit KEY_INT=P3^2;sbit RST=P1^0;unsigned char KEY; //保存键值/*****************************************************函数名称: TLC549ADC()**函数功能: 读取上一次A/D转换的数据,启动下一次A/D转换****************************************************/ uchar TLC549ADC(void){uchar i;CLK=0;DAT=1;CS=0;for(i=0;i<8;i++){CLK=1;_nop_();_nop_();ADCdata<<=1;ADbit=DAT;CLK=0;_nop_();}return (ADCdata);}/******************************************函数名称: delay()**函数功能: 硬件延时程序**入口参数: i****************************************/ unsigned char DelayNS(unsigned char no){unsigned char i,j; //延时参数for(; no>0; no--)for(i=0; i<100; i++)for(j=0; j<100; j++);return 0;}/*A/D数据转换处理和输出显示功能函数*//******************************************* **函数名称: display()**函数功能: 处理A/D转换后的数据并输出显示********************************************/ void display(uchar advalue){ulong ad_disp;ad_disp=((ulong)advalue)*500/255;disp_buf[2] =(uchar)(ad_disp/100%10)+0x80; disp_buf[1] =(uchar)(ad_disp/10%10);disp_buf[0] =(uchar)(ad_disp/1%10);disp_buf[3] = 31;disp_buf[4] = 31;disp_buf[5] = 31;disp_buf[6] = 31;disp_buf[7] = 31;ZLG7290_SendBuf(disp_buf,8);}unsigned char display_time(unsigned char *sd) {sd[0]=sd[0]&0x7f;//秒屏蔽保留位sd[1]=sd[1]&0x7f;//分屏蔽保留位sd[2]=sd[2]&0x3f;//时屏蔽保留位disp_buf[0] =(sd[0]%16);disp_buf[1] =(sd[0]/16);disp_buf[2] = 31;disp_buf[3] =(sd[1]%16);disp_buf[4] =(sd[1]/16);disp_buf[5] = 31;disp_buf[6] =(sd[2]%16);disp_buf[7] =(sd[2]/16);ZLG7290_SendBuf(disp_buf,8);return 0;}unsigned char display_date(unsigned char *sd){sd[0]=sd[0]&0x3f;//日屏蔽保留位sd[2]=sd[2]&0x1f;//月屏蔽保留位disp_buf[0] =(sd[0]%16);disp_buf[1] =(sd[0]/16);disp_buf[2] =(sd[2]%16)+0x80;//后面加小数点disp_buf[3] =(sd[2]/16);disp_buf[4] =(sd[3]%16)+0x80;//后面加小数点disp_buf[5] =(sd[3]/16);disp_buf[6] =0;disp_buf[7] =2;ZLG7290_SendBuf(disp_buf,8);return 0;}void main(){uchar ad_sample;uchar key1_count=0,key2_count=0,key3_count=0;unsigned char codetd[9]={0x00,0x12,0x00,0x15,0x12,0x13,0x05,0x01,0x11};//定义初始化字unsigned char rd[7]; //定义接收缓冲区RST=0;DelayNS(1);RST=1;ISendStr(PCF8563,WRADDR,td,0x5); //初始化PCF8563DelayNS(1);ISendStr(PCF8563,WRADDR+5,&td[5],0x4);//初始化PCF8563 ZLG7290_SendBuf(disp_buf,8);ZLG7290_SendData(0X15,0X02);disp_buf[7] =0x1f;disp_buf[6] =0x1f;disp_buf[5] =0x1f;disp_buf[4] =0x1f;disp_buf[3] =0x1f;DelayNS(50);IRcvStr(PCF8563,RDADDR,rd,0x7); //读现在的时、分、秒DelayNS(1);while(1){if(KEY_INT==0){KEY=ZLG7290_GetKey();if(KEY==1) //显示切换{key1_count++;if(key1_count>2)key1_count=0;}if(KEY==2) //调整日期{key2_count++;if(key2_count>3)key2_count=0;}if(KEY==3) //调整时间{key3_count++;if(key3_count>2)key3_count=0;}if(KEY==5) //采集电压{ad_sample=TLC549ADC();}/*修改日期*/if(key2_count==1) //调整年{disp_buf[5] =31;disp_buf[4] =31;ZLG7290_SendBuf(disp_buf,8);DelayNS(2);if(KEY==4){rd[6]++;if((rd[6]&0x0f)>=0x0a){rd[6]&=0xf0;rd[6]+=0x10;}}}else if(key2_count==2) //调整月{disp_buf[3] =31;disp_buf[2] =31;ZLG7290_SendBuf(disp_buf,8);DelayNS(2);if(KEY==4){rd[5]++;if((rd[5]&0x0f)>=0x0a){rd[5]&=0xf0;rd[5]+=0x10;}if(rd[5]>=0x13)rd[5]=0x01;}}else if(key2_count==3) //调整日{ disp_buf[1] =31;disp_buf[0] =31;ZLG7290_SendBuf(disp_buf,8);DelayNS(2);if(KEY==4){rd[3]++;if((rd[3]&0x0f)>=0x0a){rd[3]&=0xf0;rd[3]+=0x10;}if(rd[3]>=0x32)rd[3]=0x01;}}/*修改时间*/if(key3_count==1) //修改小时{disp_buf[6] =31;disp_buf[7] =31;ZLG7290_SendBuf(disp_buf,8);DelayNS(2);if(KEY==4){rd[2]++;if((rd[2]&0x0f)>=0x0a){rd[2]&=0xf0;rd[2]+=0x10;}if(rd[2]>=0x24)rd[2]=0x00;}}else if(key3_count==2) //修改分钟{ disp_buf[3] =31;disp_buf[4] =31;ZLG7290_SendBuf(disp_buf,8);DelayNS(2);if(KEY==4){rd[1]++;if((rd[1]&0x0f)>=0x0a){rd[1]&=0xf0;rd[1]+=0x10;}if((rd[1]&0xf0)>=0x60)rd[1]=0x00;}}}if(key1_count==0){display_date(rd+3); //调用显示日期子程序}else if(key1_count==1)display_time(rd);else{display(ad_sample);DelayNS(1);}}}。

基于C8051F064单片机的数据采集系统_李楠

基于C8051F064单片机的数据采集系统_李楠

基于C8051F064单片机的数据采集系统Data Acquisition System Based on C 8051F 064李 楠 王 举(东北大学,沈阳产品质量监督检验院,辽宁沈阳110022)摘 要:介绍了C8051F064单片机和相关器件的使用方法,分析了ADC 转换器单端模式下对电压信号的采集过程和DM A 控制器对外部存储器写入数据的过程。

对数据采集的时间间隔进行了分析,数据采集采样频率可以达到1Msps,并有16位A/D 采样分辨率,可以满足一般检测仪器的需求。

关键词:单片机;采样频率;单端模式1 数据采集系统总体设计数据采集系统采用C8051F064单片机为核心。

它是采用Silicon Lab 的专利CI P-51微控制器内核,而制作的一款新型的高性能C51系列单片机。

与传统的C51单片机相比,C8051F064单片机70%的指令的执行时间为1或2个系统时钟周期,只有4条指令的执行时间大于4个系统时钟周期。

它具有59个数字I/O 引脚,片内集成两个16位、1Msps 的AD 转换器,并带有DMA 控制器。

可寻址64KB 地址空间的外部数据存储器接口和众多的独立I/O 端口,可以扩展大量的外部存储器。

利用C8051F064单片机中的AD 转换器和D MA 控制器实现数据的高速采集和实时存储。

为了实现存储采集到的数据,为系统扩展512K 容量的外部存储器。

计算机可以通过单片机的串行接口将采集数据存入系统中。

框图如图1所示:图1 采集系统框图外部存储器采用4片STC62W V1024型R AM,特性如表1所示,C8051F064单片机的I/O 端口驱动能力如表2所示。

表1 外部存储器特性表器件名称使用温度T 工作电压V CC输入电流输出电流容量S TC62WV1024S TC (0~70)e313V1uA1u A128K @8表2 I/O 端口特性表器件名称使用温度工作电压I/O 端口数I/O 端口驱动能力地址端口数C8051F064(0~55)e313V5950mA 162 硬件电路设计数据采集系统硬件联接如图2所示,单片机扩展4片128K @8的外部存储器(RAM)。

基于C8051F330D单片机的多路数据采集系统设计

基于C8051F330D单片机的多路数据采集系统设计

基于C8051F330D单片机的多路数据采集系统设计
杨瑞帆;郭晓鹏;崔顺
【期刊名称】《电子测试》
【年(卷),期】2010(000)004
【摘要】介绍了数据采集系统的结构和工作原理,并应用C8051F330D单片机设计了一个多路数据采集系统.该系统硬件由4部分组成:电源电路、主控制芯片、按键电路、显示电路.每部分都做了相应的设计;系统软件采用汇编语言开发实现,选用编译工具--keil编译器完成C8051F330D单片机与计算机之间的连接,从而对采集系统进行一系列的调试.最后的实验表明该采集系统精度高、操作性能良好,应用成本较低,因此可用于多种环境下的温度、压力等物理量的采集、转换及显示.
【总页数】4页(P72-75)
【作者】杨瑞帆;郭晓鹏;崔顺
【作者单位】西安石油大学机械工程学院,西安,710065;西安石油大学机械工程学院,西安,710065;西安石油大学机械工程学院,西安,710065
【正文语种】中文
【中图分类】TP211
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基于80C51F005单片机数据采集系统设计

基于80C51F005单片机数据采集系统设计

基于80C51F005单片机数据采集系统设计
刘芙蓉
【期刊名称】《石油仪器》
【年(卷),期】2003(017)006
【摘要】文章阐述了一种利用新型集成数据采集芯片C8051F005来设计数据采集系统的思路.相对于一般的设计方法,由于其集成度高,且采用了高性能的闪速/电擦除存储器技术,能灵活地对芯片进行编程,方便地解决了数据采集问题,大大降低了数据采集系统的开发时间和系统成本.
【总页数】3页(P26-28)
【作者】刘芙蓉
【作者单位】新乡,中国电子科技集团公司第二十二研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TE9
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基于80C51F005单片机数据采集系统设计

基于80C51F005单片机数据采集系统设计

设计方法 , 由于其集成度高 , 且采用了高性能的闪速 / 电擦 除存储器技术 , 能灵活地 对芯片进行 编程 , 方便地解决 了 数据采集问题 , 大大降低了数据采集系统的开发 时间和系统成本 。 关 键 词 作者介绍 数据采集 MCU SMBus JTAG
刘芙蓉 高级工程师 , 1969 年生 , 1992 年毕业于北京 理工大学应用物理专业 。 现在中国电 子科技集团 公
第 17 卷
第6期
刘芙蓉 : 基于 80C51F005 单片机数据采集系统设计
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对 FLASH 存储器进行在系统编程。与 EEPROM 一 样, 虽然闪速存储器写入前首先要被擦除, 但它可以 在系统内的字节级被编程 , 擦除在扇区( 512 B) 内完 成, 更接近于理想存储器。 C8051F005 为用户的应用系统提供了 2 个闪速 / 电擦除存储器阵列。一个是 32KB 的闪速 / 电擦除 程序空间, 不需要外加 ROM 器件, 就可以方便地执 行程序代码 ; 另一个是 2304 字节的闪速 / 电擦除数 据存储器, 它可以被用户作为通用的非易失性数据 暂存区, 在程序运行时, 计算和存储类似标定系数这 样的数据。 对程序存储器可通过 JTAG 接口编程 , 也可由 软件使用 MOVX 指令对 FLASH 存储器进行 在系统 编程 ( 每 次 1 个字 节 ) 。对 数据 存 储 器则 可 使 用 MOVX 指令对其进行读写操作。 3. SMBus C8051F005 单片中的 SMBus 串行接口完全符合 系统管理总线标准 1. 1 版。它是一个双线的双向串 行总线 , 与 I2C 串行总线兼容。系统控制器 对总线 的读写操作都是以 字节为单位的。由 SMBus 接口 自动控制数据的串行传输, 数据传输的最大速率可 达系统时钟的 1/ 8。SMBus 有 2 种数据传输类型: 从 主发送器到所寻址的从接收器、 被寻址的从发送器 到主接收器。这 2 种数据传输都由主器件启动 , 并 提供串行时钟。在采集系统中 使用分布式控 制结 构, 本系统作为子系统 , 工作于从机模式, 在接收主 机对本机的控制命令后作出相应的动作, 完成数据 交换过程。 对 SMBus 串行接口的访问和控制是通过 5 个特 殊功能寄存器来实现的 : 控制寄存器 SMB0CN、 时钟 速率寄存器 SMB0CR 、 地址寄存器 SMB0ADR、 数据寄 存器 SMB0DAT 和状态寄存器 SMB0STA 。 4. 看门狗定时器 C8051F005 单片机内部有一个可编程看门狗定 时器 WDT。WDT 是个 21 位的、 使用系统时 钟的定 时器 , 该定时器检测对其控制寄存器的 2 次特定写 操作的时间间隔。如果这个时间间隔超过了编程的 极限值 , 将产生一个 WDT 复位, 强制 CPU 进入复位 状态。看门狗定时器的用途是 : 当 C8051F005 由于 编程错误、 电气噪声或射频干扰而进入错误状态的 持续时间达到预定时间时 , 器件复位 , 防止系 统失 控。对 WDT 的 操 作 可 以 通 过 特 殊 功 能 寄 存 器 WDTCN 进行设置。

基于单片机数据采集系统设计

基于单片机数据采集系统设计

题目:基于单片机数据采集系统设计系(部):电子科学与技术系专业班:电子科技xxxxxx班姓名:xxxxx学号:xxxx指导教师:xxxxx2007 年4 月21 日毕业设计(论文)开题报告基于单片机数据采集系统设计The design of data collection system base on singlechip摘要在计算机广泛应用的今天,数据采集的重要性是十分显著的。

它是计算机与外部物理世界连接的桥梁。

它在现代信息领域发挥着重要作用,是信息产品不可或缺的重要组成部分。

因此选择基于单片机数据采集系统设计是很有意义也是很有必要的。

随着计算机技术的飞速发展和普及,数据采集系统也迅速地得到应用。

在生产过程中,应用这一系统可对生产现场的工艺参数进行采集,监视和记录,为提高产品质量,降低成本提供信息和手段。

在科学研究中,应用数据采集系统可获得大量的动态信息,是研究瞬间物理过程的有力工具,也是获取科学奥秘的重要手段之一。

总之,不论在哪个应用领域中,数据采集与处理越及时,工作效率就越高,取得的经济效益也越高。

本设计采用ATMEGA16单片机作为数据采集系统的控制核心,系统分为数据采集模块、A/D转换模块、系统控制模块、键盘模块、显示模块等几部分。

系统通过ATMEGA16对多通道的数据流进行控制,经过处理后在LCD12864上进行显示。

本设计在此基础上设计了系统的总体方案,最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。

相关部分附有硬件电路图,程序流程图。

经实验证明,这套系统软硬件设计合理,各项性能良好,经过系统扩展与升级,可以有效的满足各种数据采集的需要。

关键词:ATMEGA16;数据采集;A/D转换;LCD12864AbstractWidely used in computers today, the importance of data collection is very significant. It is a bridge connecting the computer and the outside physical world. It plays an important role in the modern field of information is an important and indispensable component of information products. MCU selected based data acquisition system is very much necessary in the design is of great significance.With the rapid development of computer technology and penetration, rapid data acquisition system has been applied. In the production process, the system can be applied to the production process parameters for site acquisition, monitoring and recording, To improve product quality, reduce costs and provide information means. In scientific research, application of dynamic data acquisition system can obtain a lot of information is a powerful tool to study physical processes instant. one of the important means of gaining scientific mystery. In short, regardless of which application in the field, more timely data acquisition and processing, the higher the efficiency. achieve higher economic efficiency.The design of the data acquisition system used as a control ATMEGA16 MCU core D conversion system is divided into modules, the system control module, keyboard module, module and other parts. ATMEGA16 of multi-channel systems to control data flow, After being handled in LCD12864 on show. The design of the system based on the overall design, hardware and software by the end of each module. Some of related hardware circuit, flowchart.The experiment proved that the system software and hardware design, good properties, through expansion and upgrading. can effectively meet the needs of data collectionKeywords:ATMEGA16;The data collect;A/DTransform;LCD12864目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第一章绪论 (1)1.1 课题的背景及其意义 (1)1.2 系统整体方案设想 (1)1.2.1 系统硬件方案设想 (2)1.2.2 系统软件方案设想 (2)1.3 本设计要完成的任务 (2)第二章方案的分析与论证 (4)2.1主控系统分析与论证 (4)2.2显示器件的选择 (12)第三章系统的硬件结构设计 (14)3.1外围输入电路 (14)3.1.1音频输入电路 (14)3.1.2光电池输入电路 (15)3.1.3磁场输入电路 (16)3.1.4电压输入电路 (17)3.2串口电平转换电路 (18)3.3键盘电路 (19)3.4显示电路 (19)3.5主控器ATMEGA16电路 (21)第四章系统软件结构设计 (24)4.1系统主程序流程图 (24)4.2数据采集中断服务子程序流程图 (25)4.3数据采集与显示程序流程图 (27)总结 (28)致谢 (29)参考文献 (30)附录附录一电路原理图 (31)附录二 PCB图 (32)附录三程序清单 (33)第一章绪论1.1课题的背景及其意义随着计算机技术的飞速发展和普及,数据采集系统也迅速地得到应用。

基于单片机的图像处理采集系统

基于单片机的图像处理采集系统

(二 〇 一 二 年 六 月本科毕业设计说明书 学校代码: 10128 学 号:题 目:基于单片机的图像处理采集系统设计与实现 学生姓名: 学 院: 系 别: 专 业: 班 级: 指导教师:摘要传统的工业级图像处理采集系统大多是由CCD摄像头、图像采集卡和PC机组成,虽已得到了广泛的应用,但是它具有结构复杂,成本高,体积大,功耗大等缺点。

随着单片机的迅速发展,开发一种智能控制及智能处理功能的微型图像处理采集系统成为可能,并且也克服了传统图像处理采集系统的诸多缺点。

本设计提出了基于单片机的图像采集系统,该系统主要由四大模块组成:第一个是单片机控制模块,对摄像头进行控制;第二个是摄像头模块,即进行图像拍摄和取图;第三个是Zigbee无线传输模块,功能是将图像传送到上位机;最后是上位机,实现图像显示功能。

其优点是硬件电路简单,软件功能完善,控制系统可靠,性价比较高,使用环境广泛及成本低等。

利用Proteus和Keil进行仿真调试,可以看到设计内容的运行结果,验证系统运的行正确及稳定性,并且实现了图像处理采集功能,所以具有一定的实用和参考价值。

关键词:单片机;Proteus;图像采集AbstractThe traditional industrial image processing collection system by CCD camera, mostly image collection card and PC unit into, although already a wide range of applications, but it has the structure is complex, high cost, big volume and shortcomings, such as big power consumption. With the rapid development of the single chip microcomputer, the development of a kind of intelligent control and intelligent processing function of micro image processing collection system possible, and also overcome traditional image processing collection system of many of the faults.This design is put forward based on SCM image acquisition system, the system consists of four modules: the first one is the single chip microcomputer control module, the camera to control; The second is a camera module, the image shoot and take diagram; The third is Zigbee wireless transmission module, the function is will images to PC; Finally the PC, realize image display function. Its advantage is hardware circuit is simple, software perfect function, control system and reliable, high cost performance, use extensive and environment cost low status. Use Proteus and Keil simulation commissioning, can see the operation of the design content, as demonstrated the correct and do the system stability, and realize the image processing collection function, so has certain practical and reference value.Keywords:Single-Chip Microcomputer;Proteus; Image Capture目录第一章绪论 (1)1.1 课题研究现状 (1)1.2 课题研究目的意义 (1)1.3 本课题研究的主要内容 (1)第二章硬件设计 (2)2.1 系统设计方案 (2)2.2 硬件简介 (2)2.2.1 80C51简介 (2)2.2.2 I/O端口 (4)2.2.3 控制引脚 (5)2.3 摄像头 (6)2.3.1 波特率 (6)2.3.2 数据包 (6)2.3.3 摄像头控制指令 (6)2.4 Zigbee无线传输模块 (9)2.4.1 Zigbee简介 (9)2.4.2 Zigbee技术应用领域 (10)2.4.3 Zigbee 技术特点 (10)第三章软件设计及调试 (12)3.1 Keil调试 (12)3.1.1 Keil简介 (12)3.1.2 Keil调试过程 (12)3.2 程序设计 (19)3.3 电路图设计 (20)3.3.1 Proteus简介 (20)3.3.2 电路图设计过程 (23)3.4 Keil与Proteus联机调试 (27)结论 (30)参考文献 (31)附录 (32)程序清单 (32)谢辞 (34)第一章绪论1.1 课题研究现状随着现代电子信息技术的迅速发展,使得信息处理技术越来越重要,而图像处理采集技术在信息处理技术当中有着异常重要的位置。

基于单片机C8051的数据采集和控制系统设计

基于单片机C8051的数据采集和控制系统设计

基于单片机C8051的数据采集和控制系统设计本文将介绍如何使用基于单片机C8051的数据采集和控制系统。

此系统适用于需要实时采集和处理数据并进行控制的应用,如机器人控制、环境监测等。

1. 概述基于单片机C8051的数据采集和控制系统由硬件和软件两部分组成。

硬件包括主控板、传感器和执行器等。

软件则是由C 语言编写,用于采集、处理数据和进行相关控制。

2. 系统设计在硬件方面,主控板使用C8051F系列单片机,该系列具有丰富的外设资源,包括模数转换器、计时器、USART等,可以满足数据采集和控制的需求。

传感器和执行器使用数字型设备,其输出信号可直接与单片机接口对接,便于数据采集和控制。

在软件方面,系统采用基于单片机的嵌入式开发环境Keil C51进行编写。

具体实现上,采用中断方式对传感器数据进行采集,并通过串口将数据传送到计算机端进行处理和显示。

同时,通过PWM信号控制执行器的工作状态,实现对执行器的控制。

3. 系统特点基于单片机C8051的数据采集和控制系统具有以下特点:a. 系统响应速度快,采集数据和进行相关控制能够以高速度进行。

b. 通过串口与计算机连接,便于数据传输和显示。

c. 可以进行实时控制,通过PWM信号控制执行器的工作状态,实现对执行器的控制。

4. 应用领域基于单片机C8051的数据采集和控制系统适用于各种需要实时采集和处理数据并进行控制的应用。

例如机器人控制、工业自动化、环境监测等领域。

5. 结论本文介绍了基于单片机C8051的数据采集和控制系统的设计方案。

该系统采集速度快、控制可靠,并可应用于各种实时采集和处理数据的应用领域。

基于MCS8051数据采集监测系统的设计

基于MCS8051数据采集监测系统的设计

基于MCS8051数据采集监测系统的设计数据采集系统,通常是为了将实时定时采集后,以数字量形式存储后进行分析,得到分析结果进行显示打印或报警。

系统通常由传感器,线性放大器,多路模拟开关,采样保持器,A/D转换器,单片机芯片,扩展I/O口,存储器以及外接设备打印机,显示器等组成,其系统框图如下图所示。

基于MCS8051数据采集监测系统的设计有时候,系统只是对某一个或几个信号进行采集和粗略分析,而并不需要十分精确的分析结果,此时需要的采集系统远没有上述那么复杂,可以根据需要进行简化,得到比较实用的系统。

在生活中,经常有些电器件在工作时,其电源电压需要保持在一定的电压范围内,否则器件容易受损,这时需要对电压进行实时的检测。

假设某个电子器件的电压工作范围为3~5V,且电压的变化比较缓慢,需要对电压进行实时的监测,如果电压不在工作范围内则进行报警,而并不需要得到精确的电压数据。

下面就此例,设计一个既简单又实用的数据采集监测系统。

由于是一路电压信号而且变化相对缓慢,所以不需要传感器、线性放大器、多路模拟开关和采样保持器等,报警部分可以用红黄绿灯来显示电压是否正常,所以整个系统只需要一篇A/D转换器、一片单片机、红黄绿灯各一个。

根据简单实用的原则来选择芯片:由于需要的精度不高,ND转换器、选择8位的ADC0804,单片机芯片可选择MCS-51系列的8051芯片(由于软件程序选择8051,不需要扩展程序存储器,且比较实惠)。

另外红黄绿灯各一个。

电路:由于工作电压的动态范围为3~5V,ADC0804的VFEF2(参考电压输入端)接3V电压,所以输入的电压范围为0-6V,存储时OV为OOH,6V为FFH,由256/6*3=128可知3V为80H,同理5V为D5H,ADC0804的CLKI端外接一个电阻和电容来提供时钟信号,参数R=10kΩ,C=150pF.振荡频率FCLK=640kHz.转换时间约为100us.ADC0804转换器具有三态输出锁存器,可直接驱动数据总线,故与8051单片机的接口电路比较简单,如下图所示。

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————————————————收稿日期:2007-08-12作者简介:陈延奎(1971-),四川渠县人,主要研究方向为仪器仪表技术。

基于80C51单片机的通用数据采集与处理系统陈延奎(达州职业技术学院,四川 达州 635000)摘要:数据采集是单片机应用系统中最为普遍的应用需求,数据采集的对象可以是温度、压力、流量等连续变化的模拟量,也可以是代表某些状态特性的开关量等脉冲信号。

数据采集和处理系统可以是复杂控制系统的一部分,也可以是配备显示(或打印)输出的独立系统(或仪表)。

介绍了一种基于80C51单片机的通用数据采集与处理系统,其模拟输入通道由传感器、多路开关、放大器、采样保持器和A/D 转换器五部分组成。

关键词:80C51;数据采集与处理;模拟输入通道;系统功能;硬件电路;流程图中图分类号:TP274+.2 文献标识码:A 文章编号:1006-0316(2008)04-0049-04General data acquisition and processing system based on 80C51 microcontrollerCHEN Yan-kui(Dazhou Vocational Technical College ,Dazhou 635000,China)Abstract :Data acquisition is the most common application needs of microcontroller, the data acquisition object may be the simulation quantity such as temperature, pressure, current capacity and so on which change continuously, also may be represents some certain condition characteristic such as switch quantity signal impulses and so on. The data acquisition and the processing system may be a plurality of controls system's part, may also be provides the independent system which the demonstration (either printing) outputs (or measuring appliance). Introduce a conventional data gathering and processing system based on 80C51 microcontroller, its analog input channel is composed by the sensor, the multi-channel switches, the amplifier, the sampling retainer and the A/D switch.Key words :80C51;data acquisition and processing ;analog input channels ;system functions ;hardware circuits ;flowchart单片机通用数据采集和处理系统是单片机应用领域中使用最多的一类系统。

它主要是实时采集外界诸如温度、压力、流量和转速等连续变化的模拟量,通过模/数转换器把这些模拟信号转换成数字信号送入单片机;也可以直接采集代表某些状态特性的开关量,单片机系统对这些采集信号进行数据处理,并根据用户的要求,将处理后的数据送显示、打印,也可通过串行口送给其它计算机,或者通过数/模转换器变换成模拟信号控制外部设备,输出的开关量也可直接用于控制目的。

1 模拟输入通道的组成模拟输入通道的一般构成如图1所示,主要由传感器、多路开关、放大器、采样保持器和A/D 转换器五部分组成。

图1 模拟输入通道的一般构成(1)传感器传感器把被测物理量(如温度、压力等)作为输入参数,转换为电量(电流、电压、电阻等)输出。

物理量性质和测量范围不同,传感器的工作机理和结构就不同。

通常传感器输出的电信号是模拟信号(已有许多新型传感器采用数字量输出)。

当信号的数值符合A/D 转换器的输入等级时,可以不用放大器放大;当信号的数值不符合A/D转换器的输入等级时,则需放大器放大。

(2)多路开关多路开关的作用是可以利用一个A/D转换器进行多路模拟量的转换。

利用多路开关轮流切换各被测回路与A/D转换器间的通路,以达到分时享用A/D转换器的目的。

(3)放大器放大器通常采用集成运算放大器。

在环境条件较差时,可以采用数据放大器(也称为精密测量放大器)或传感器接口专用模块。

(4)采样保持器采样保持器具有采样和保持两个状态。

在采样状态时,电路的输出跟随输入模拟信号变化;在保持状态时,电路的输出保持前一次采样结束前瞬间的模拟量值。

使用采样保持器的目的是使A/D转换器转换期间输入的模拟量数值不变,从而提高A/D 转换的精度。

(5)A/D转换器A/D转换器的主要指标是分辨率,它与A/D转换器位数有直接关系;另一重要指标是转换时间。

选择A/D转换器必须满足分辨率和速度的要求。

2 系统的主要功能(1)可实现1~16通道单端模拟信号输入或1~8通道差分信号输入;(2)输入电压为-10~+10 V,分辨率为12位;(3)双通道8位模拟量输出;(4)8路开关量输入;(5)8路开关量输出;(6)全双工的串行接口,可与其它计算机通信或与具有串口的外部设备连接;(7)配置有8 k的外部程序存储器和8 k的外部数据存储器。

3 硬件电路基本系统配置电路图如图2所示。

电路中主要有外部存储器扩展电路、模/数转换电路、开关量输入输出电路、并行口扩展电路。

(1)外部存储器扩展电路80C51内部只有128 B的RAM和4 kB的ROM,为保证系统在实际应用中能够存储和处理大量数据,具有更广泛的通用性,进行RAM和ROM外部扩充。

根据系统的要求,RAM采用容量为8 kB的静态存储器芯片6264;ROM则采用容量为8 kB的E2PROM 2864A。

2864A与同容量的6264兼容,扩展电路基本相同。

当然,根据选择的80C51系列中型号的不同和实际应用的需要,可以选择扩展其它种类的ROM,如Flash ROM。

单片机的地址分离与锁存使用锁存型芯片74LS373。

外部存储器扩展电路如图3所示。

图2 通用数据采集和处理系统配置电路图图3 外部存储器扩展电路图(2)模数转换电路模数转换由AD574A完成。

AD574A是美国模拟器件公司生产的12位逐次逼近式A/D转换芯片,配有三态输出缓冲电路,可不附加逻辑接口电路而直接与各种8位、16位CPU接口;含高精度参考电压源和时钟电路,可在不需任何外部电路和时钟信号的情况下完成A/D转换,转换时间为35 µs。

各通道的模拟信号经过差分电路和采样保持电路输入到AD574A的模拟信号输入端,差分电路和采样保持器是为了保证系统的抗干扰能力及模/数转换的精度。

采样保持器可选择LF398或AD582,这里选择LF398。

常用多路开关有CD4501/CD4502和AD7501/AD7502等,本系统中采用两片AD7501组成16路模拟输入通道。

A/D 转换电路如图4所示。

逻辑门74LS08、74LS00、74LS32与74LS04等构成系统的读写控制电路,特点是将分别由PSEN 信号控制的程序存储空间和由RD 、WR 信号控制的数据存储空间组合为一个统一编码的存储空间。

图4 A/D 转换电路图(3)开关量输入输出电路8路输入开关量可以通过光电隔离器件直接与80C51的P1口相连。

8路输出开关量通过扩展的并行接口8255A 的B 通道输出。

(4)并行口扩展电路8255是Intel 公司专为需要扩展I/O 接口的各种微处理器设计的一种可编程I/O 扩展芯片,具有使用方便、通用性强的特点,成为单片机与外部设备联接时所选用的中间接口芯片,在单片机系统中应用广泛。

其与80C51单片机的接口电路如图5所示。

图5 80C51与8255A 接口电路图4 程序设计系统软件包括主程序和数据采集、数据处理、对象控制等一系列子程序。

这里主要介绍主程序和模数转换子程序。

主程序流程图和定时器0中断服务程序流程图如图6所示。

(a )主程序 (b )定时器0中断服务子程序图6 程序流程图P2.7P2.6P2.5(RD)P3.7 (WR)P3.6 P0.7~P0.0ALE/PROG8D~1D 74LS3732Q1Q 80C51G OECEPA PB PC 74LS138D7~D0A1A0OEWE 8255A(下转第54页)的RS485电路:①通过RS232/RS485转换电路将PC机串口RS232信号转换成RS485信号;②通过PCI多串口卡,即直接选用输出信号为RS485类型的扩展卡。

在该系统中采用第一种方法,其通信结构如图4所示。

图4 RS485通信结构图在该采集系统中,使用75LBC184接口芯片。

该芯片内A、B引脚接有高能量瞬变干扰保护装置,可承受峰值为400 W(典型值)的过压瞬变,故能显著提高防止雷电损坏器件的可靠性。

在环境较恶劣的现场,可直接与传输线相接而不需外加保护元件。

该芯片还有一个独特的设计,当输入端开路时,其输出为高电平,这样可保证接收器输入端电缆有开路故障时,不影响系统的正常工作。

另外,其输入阻抗为RS485标准输入阻抗的2倍(≥24 kΩ),故可在总线上连接64个收发器[2]。

在该系统中,单片机处理后的信号,经过75LBC184与外围电路形成的RS232/RS485电平转换器电路,传到远方的PC 机进行实时监控。

具体实现电路如图5所示。

图5 通信接口电路3 系统软件设计在AT89C55WD单片机系统硬件设计基础上,必须要有相应的软件配合,才能完成所需的功能,达到数据采集的目的。

本系统采用Keil公司V7.0的C51编译器,能很好地与INTEL公司的MASM51宏汇编兼容,支持模块化编程,可方便地与高级语言接口。

其程序框图如图6所示。

4 结束语基于AT89C55WD单片机的数据采集系统已用于某大型柴油机厂的柴油机监控系统中,目前运行状态良好,其主要特点是系统稳定性好、可靠性高、数据采集速度快、操作方便、可以同时对多个对象进行监测,受到用户较好的评价。

图6 单片机系统软件设计程序框图参考文献:[1]李映颖,王海军,孟祥谦. 串行AD转换器TLC2543与51系列单片机的接口设计[J]. 仪表技术,2004(1).[2]朱晓荣,周东辉. 一种实用的分布式数据采集和控制系统[J]. 电子产品世界,2003(8).系统将在定时器0控制的采样周期内完成16通道的模/数转换及数据采集巡检。

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