基于单片机8路数据采集系统的设计

2014年04月15日

摘要

基于单片机8路数据采集系统是硬件设计和软件设计¸本系统是采用A T89C51单片机设计了一款8路数据采集系统,负责数据的采集和显示，设计一个多路数据输入输出系统，实现8路输入和输出，是采集生产过程中的各种工况数据经过处理后送到内存储器,CPU再对这些数据进行分析,运算和处理，系统可以用于各种工业领域。采用AT89C51单片机、ADC0809、LCD1602等芯片实现硬件仿真，采用C语言编程，最后硬件电路在Proteus下仿真实现。

关键词：数据采集；单片机；AT89C51；ADC0809

Abstract

Based on the single-chip microcomputer data acquisition system is ¸hardware design and software design of this system uses AT89C51 designed a 8 road data acquisition system, responsible for data acquisition and display, design a multichannel data input/output system, realize 8-way input and output, collect data under various working conditions in the production process is processed to the internal memory, CPU and analyze the data, computing and processing, the system can be used in various industrial fields.Series of AT89C51 single chip microcomputer, ADC0809, LCD1602 chip to realize the hardware simulation, using C language programming, the hardware circuit in the Proteus simulation implementation.

Keyword: Data collection；MCS；AT89C51；ADC0809

目录

摘要 2

Abstract 3

前言 5

1 数据采集系统原理6

1.1数据采集系统的概述6

1.2数据采集系统的组成6

1.3数据采集原理6

2硬件设计8

2.1 单片机的概述8

2.2 数据模拟信号源8

2.3 AT89C51 9

2.3.1 I/O接口9

2.3.2 定时/计数器11

2.4 A/D转换芯片ADC0809 11

2.5 LCD1602 13

2.6硬件电路15

3软件设计16

3.1 Proteus 仿真软件及KeilUvision2 16

3.1.1 简介KeilUvision2 16

3.2 程序及相关的流程图16

3.2.1 主程序流程图16

3.2.2 A/D转换子程序流程图17

3.2.3 LCD1602显示子程序流程图18

4仿真调试与结果分析20

4.1仿真描述20

4.2仿真结果及分析20

结束语22

致谢23

参考文献24

前言

如今，数据采集技术及其应用已经受到了人们广泛的关注，数据采集系统也逐渐应用于各种领域。随着科技发展，数据采集系统在计算机的发展下技术水平得到了全面的提高。尤其在年代后期，在单片机的迅速发展下，对数据采集系统有了很大影响，一方面，越来越多的集成电路设计制作采取了与单片机进行组合，用软件控制操作管理，这样所设计出来的系统功能强大，对应用中所采集到的参数信息的处理和分析能力有显著提高。另一方面，生活生产中，对一些参数的采集记录都要依赖于数据的采集系统，从而使这种基于单片机而设计的数据采集系统得到了很大发展，再加上其具有高质量、低成本的优势，应用中必然能成为首选。对于单片机在过程控制、智能仪器、机电一体化产品、家器以及网络及通信等方面有着广泛应用，这就使得基于单片机的数据采集系统在许多领域也得到了广泛的应用。传统的单通道数据采集系统有一定的局限性，只能对一路的数据信息采集，在此基础上所设计的8路数据采集系统，可以轮流的对多路数据进行采集，比单路数据采集系统有着更广的实用范围。本设计是一个基于单片机的系统，用于数据的采集及显示，在单路的基础之上设计一个多路数据输入输出系统，实现对数据的8路输入和输出，采用AT89C51单片机、ADC0809(Proteus软件中采用ADC0808)、LCD1602等芯片来实现硬件仿真，利用KeilC51软件C语言编程，最后设计的硬件电路在Proteus软件下仿真实现。

1 数据采集系统原理

1.1数据采集系统的概述

数据采集，又叫数据获取，也就是利用一种装置，从系统外部采集数据并输入到系统内部的一个接口，数据采集是将电压、温度、压力、流量、位移、光照强度等模拟量经过采集转换成数字信号，再由计算机进行分析、处理、传输、存储和显示。数据采集的形成的部分有数据输入通道、数据存储、数据管理，数据处理、数据输出、数据显示等。数据采集系统的主要任务，就是对传感器输出的模拟信号进行采集再转换为计算机能够识别的数字信号，经过处理得出所要的数据信息。

1.2数据采集系统的组成

数据采集系统主要由硬件和软件两部分组成，依据这个设计的要求，设计了如下的方案：硬件部分主要是用来实现对8路数据的采集和显示功能，包括A T89C51单片机、ADC0809（Proteus 软件中采用ADC0808）、LCD1602等芯片；软件部分主要是通过C语言来编写单片机对8路数据的采集及传送LCD液晶显示屏显示的相关操作程序，最终生成.hex文件，在Proteus软件下实现仿真。

1.3数据采集原理

数据采集主要依据A/D转换原理、单片机I/O 口的输入输出功能及LCD显示原理来设计的8路数据采集系统。首先是将ADC0809的使能控制端连接在单片机P3口，其功能有C语言程序来实现。8路模拟信号通过IN0—IN7端输入到ADC0809中经A/D转换后变为数字信号，在A/D 转换结束后由输入到AT89C51的P2口，再由AT89C51将P2口输入的A/D转换后的数字信号赋予P0口，最后通过由连接在P0口的LCD1602液晶显示屏显示出来。本数据采集系统设计中有8路模拟信号模拟信号，设计要求所要实现的功能是8路模拟信号经转换后的8路数据能够在LCD显示屏上轮流显示出来，8路数据的测试值通过与8路信号源的理论值进行比较分析。本数据采集系统体现了简单直观、方便实用的特点。下图1-1为数据采集系统的原理框图。

图1-1 数据采集系统的原理框图

2硬件设计

2.1 单片机的概述

设计中所采用的单片机是AT89C51单片机，主要是由CPU、存储器、I/O接口电路、定时/计数器、中断系统和串行接口电路组成。目前，在实际应用中，8位单片机也在不断地采用新技术，不断与集成电路的组合，而且8位增强型单片机在速度和功能上并不逊色于16位单片机，从长远来看，8位单片机将仍是单片机的优先机型，单片机技术发展有以下几方面的特点：

微型单片化、功能更强；

低电压、低功耗；

价格更低；

主流与多品种共存。

2.2 数据模拟信号源

作为数据模拟信号源可以有很多种形式，例如温度、压力、湿度、光照强度、流量等等，但这些都需要借助相应的传感器之类的器件，为了简单便捷，本设计选择了电压最为信号源，用8个可调节变阻器来调节电压，产生8路电压模拟数据信号，另外采用8个电压表来显示8路的电压值即理论值，用来验证最后LCD上显示的数据的准确性以及对采集到的数据测量值与理论值进行比较分析，测试设计系统的精度。下图2-1为8路数据模拟信号源图。