数据采集报告

R4
10k Channel0
0.1
LDR1
LDR
图(4) （4） 、分频电路
1
D CLK
S
4
U3:A
Q 5
12 11
10
1
U3:B
Q 9 CLOCK D CLK
CLK
R
13
Q
6
R
3
S
2
Q
8
74LS74
1
74LS74
1
图(5) （5） 、液晶显示电路
LCD1
LM016L
VSS VDD VEE
RS RW E 4 5 6 RS RW E
1 2 3
RV1
20k
图(6) 3.3、ADC0809 与 AT89C52 接口设计 （1） 、ADC0809 的各个引脚及功能
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
7 8 9 10 11 12 13 14
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
1
图(7) 1~5、26~28，IN0 ～ IN7 ： 8 路模拟量输入端。 14~15、8、17~21，D0~D7： 8 位数字量输出端。 23~25，ADDA、ADDB、ADDC：3 位地址输入线，用于选通 8 路模拟输入中的一 路 22，ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效，对应 ALE 上跳沿，A 、B 、 C 地址状态送入地址锁存器中。 6，START： A ／ D 转换启动信号，输入高电平有效， START 上升沿时，复位 ADC0809 ；START 下降沿时启动芯片，开始进行 A/D 转换；在 A/D 转换期间， START 应保持 低电平。本信号有时简写为 ST. 7，EOC： A ／ D 转换结束信号，输出，当 A ／ D 转换结束时，此端输出一个高 电平（转换期间一直为低电平）。 9，OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当 A ／ D 转换结束时，此端 输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量，用于控制三 态输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。 OE=0 ，输出数据线呈 高阻； OE=1 ，输出转换得到的数据。 10，CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于 640KHZ ， EOC=0, 正在进行 转换；EOC=1, 转换结束。使用中该状态信号即可作为查询的状态标 志，又可作为中断请求信号使用。 12、16， REF （ +）、 REF （ - ）：基准电压。 11，Vcc：电源，单一＋ 5V 。 13，GND：地 （2） 、ADC0809 的工作原理 当通道选择地址有效时，ALE 高电平信号一出现，地址便马上被锁存，这时 转换启动信号 START 紧随 ALE 之后(或与 ALE 同时)出现。START 的上升沿将逐次 逼近寄存器 SAR 复位， ADC0809 下降沿时启动芯片， 开始 AD 转换， 转换期间 START 始终为低电平。ADC 上升沿出现后的 2μ s8 个时钟周期内(不定)，EOC 信号将变 低电平，以指示转换操作正在进行中，直到转换完成后 EOC 再变高电平。微处理 器收到变为高电平的 EOC 信号后，便立即送出高电平 OE 信号，打开三态门，读 取转换结果。 根据方案的选择， 该数据采集系统由单片机 AT89C51 及其外围的晶振电路和 电源指示电路、温度检测电路、光强检测电路、ADC0809、同相比例运算放大电 路、LCD1602 液晶显示模块几部分组成，其电路的总图见附录。 （3） 、ADC0809 与 AT89C52 接口设计图
18
XTAL2
9
Channel1 Channel0
RST
R1
10k CLK 29 30 31 PSEN ALE EA
A B C START
C3
20uF AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7
OE
9
OE
1 2 3 4 5 6 7 8
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 AT89C51
与较方案 1 比较，我们选择方案 2. 2.3、测温元件方案的选择 方案 1：由于本电路是一个测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其 感温效应，再将随着被测温度变化的电压和电流采集过来，进行 A/D 转换之后， 通过单片机进行处理，再进过 LCD 显示出来。这种方案设计上较为复杂。 方案 2：LM35 系列精密摄氏温度传感器是美国 NS 公司产品，LM35 系列是 精密集成电路温度传感器，其输出的电压特性线性地与摄氏温度成正比。因此， LM35 比按绝对温标校准的线性温度传感器优越得多。 LM35 系列传感器生产制作 时已经过校准，输出电压与摄氏温度一一对应 ，使用极为方便。灵敏度为 10.0mv/℃,精度在 0.4℃至 0.8℃（-55℃至+150℃温度范围内） ，重复性好，低 输出阻抗，线性输出和内部精密度校准使其与读出或控制电路接口简单和方便， 可单独电源和正负电源工作。相比之下，我们选择 LM35 作为我们的温度检测。 2.4、光强检测方案 光敏电阻器是一种对光敏感的元件， 它的电阻值能随着外界光照强弱 （明暗） 变化而变化。 将它与一个电阻相串联，利用分压作用可以测出它两端的电压作为 模拟信号输入。 2.5、温度检测电路模块设计 温度传感器用 LM35，将 LM35 输出电压信号经过同相比例放大器放大。因为 为了减小误差，又考虑到 ADC0809 的电压范围是 0V~+5V，将温度传感器的微弱 的模拟信号放大到与 A/D 转换器满量程电压相应的电平值，以便充分利用 A/D 转换器的满量程分辨率。因此把 LM35 与一个同相比例放大器相连。 2.6、显示电路模块设计 显示电路采用液晶 LCD1602，它是一种字符型液晶模块，是一种采用 5×7 点阵图形来显示字符的 16×2 点阵液晶显示器。 其特点是： 亮度高、 工作电压低、 功耗小、易于集成、驱动简单、寿命长、耐冲击且性能稳定。LCD1602 与单片机 接口采用串行方式控制。 2.7、分频电路设计 考虑到数据采集系统采样频率为 0.5HZ,又因为 AT89C52 单片机的的 ALE 引 脚的输出频率是内部时钟频率的 1/6，因此用两个 D 触发器将 ALE 端的时钟频率 四分频，作为 AD0809 的时钟信号。
对温度、光强数据采集系统的实现
摘要: 本数据采集系统是以 AT89C52 单片机为核心，通过 ADC0809 模数转换器 模块对外围数据温度、 光强两个参数同时进行采集， 然后通过 LCD1602 液晶显示 实时显示采集到的数据。 在基于 Proteus 的单片机的多路数据采集系统的仿真设 计的准确无误的基础上，进行电路的焊接、调试，最终实现该数据采集系统的设 计。 数字温度、光强显示计主要由温度检测电路、光强检测电路、ADC0809 模数转换 器、AT89C52 单片机、LCD1602 液晶等几部分组成。温度检测电路主要由 LM35 与一个同相比例运算放大电路串联， 光强检测电路由一个光敏电阻与一个电阻串 联组成。 温度、 光强两个模拟信号经过 AD 转换器转换为数字信号后送入单片机， 处理后用 LCD1602 显示采集到的数据。 关键词：AT89C52 单片机 AD0809 模数转换器 LM35 LCD1602
OE START
A B C
图(8)
四、软件设计
4.1 系统主程序流程图
开始
初始化
开中断
选择通道IN0
选择模拟信号 输入通道IN0、IN1
选择通道IN1
AD开启转换
AD开启转换
Biblioteka Baidu
获取转换数 据
获取转换数 据
LCD1602显示 温度 程序暂停
LCD1602显示 光照
图(9) 程序流程图说明：程序开始首先进行 1602 液晶屏幕清屏操作、1602 液晶显 示初始设置(1.显示模式设置为 16*2 2.指针自加一 3.初始化指针位置在第 一行第一列)、书写格式说明，然后进入中断函数初始化设置。程序进入 while 循环， 打开中断， 选择 ADC0809 的模拟信号输入通道， 当 ADD_A=0， ADD_B = 0,ADD_C = 0 时，选择通道 IN0，进行温度数据采集，当 ADD_A=1，ADD_B = 0,ADD_C = 0， 选择通道 IN1， 进行光照数据采集， 最终通过 ADC0809 将模拟信号转换数字信号， 通过数据转换，让数据通过 LCD1602 显示。 4.2、系统 C 语言程序（见附录）
C1
24pF
C2
24pF
X1
RP1
CRYSTAL
U1
19 XTAL1 P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD 39 38 37 36 35 34 33 32 21 22 23 24 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
R12
R5
330
D4
LED-GREEN
图(2) （2） 、温度检测电路（温度传感器 LM35 和同相比例放大器）
+12
RV4
1
U2 U6
7 1
2
22.0
R10
75k
20k 3 6 2 Channel1
VOUT
3
4 8
OP07
LM35
R11
100k
R12
240k
-12
图(3) （3） 、光强检测电路
三、硬件电路设计
3.1、理论计算 （1）同相比例运算放大电路的输出电压 Vo 的计算 由于由 LM35 采集回来的模拟信号电压很微弱，为了充分发挥 A/D 转换器 的满量程分辨率， 需要利用放大电路将微弱的输入信号进行放大，在设计当中我 们将微弱信号放大了 3.5 倍。计算公式如下： Vo= 1 + R11 Vo1 3.2、模块电路及元件参数 （1） 、电源指示灯
一、引言
Proteus 是世界上著名的 EDA 工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到 单片机与外围电路协同仿真， 一键切换到 PCB 设计，真正实现了从概念到产品的 完整设计。 本文基于 Proteus 的单片机多通道数据显示系统的设计，由单片机对外界多 路模拟量进行采集，由各路传感器提供数值，再通过 AD 转换进行模数转换，然 后由液晶显示。在 Proteus 准确的仿真设计下，进行电路的焊接、调试，最终实 现该数据采集系统的实现。
二、设计方案
2.1、电路系统框图 确定该数据采集系统由温度检测模块、光强检测模块、主控模块、显示模块 组成。电路系统框图如图（1）所示。
同 相 比 例 放 大 放 大 电 路
ADC0808
AT89C52
温度检测模块
光强检测模块
转 换 器
单 片 机
LCD 160 2显 示
图（1） 2.2、显示方案选择 方案 1：用 LED 显示。这种方法尽管电路简单，成本低廉，但是显示的字符 数据很有限，比如有些单位字符无法显示。 方案 2：用 LCD 显示。这种方法显示更加直观，而且显示的字符更加广泛。
5.1、测试条件 单一电源+5V、同相放大电路电压±12V 5.2、测试仪器 数字万用表、双踪示波器、双路稳压电源 5.3、测试数据 测试数据见下表： 表中温度电压是万用表测得的 LM35 随温度变化的电压经同相比例放大器放 大后的电压，光强电压是光敏电阻随光照强度变化的电压。 （1）温度测试数据： 电压/V 0.17 0.68 1.19 1.7 2.21 2.72 3.23 3.57 温度/C 5 20 35 50 65 80 95 105 （2）光强测试数据： 电压/V 0.26 0.63 1.05 1.26 1.89 2.31 2.73 3.15 光强/% 5.0 15.5 25.0 35.0 45.5 55.5 65.0 75.5 由以上测得数据看出，测得的温度精度为 1 摄氏度，光照精度 0.5%。满足设 计要求。
五、系统调试与测试
将电路焊接结束，用万用表检测芯片的引脚及线与线之间是否有无误。再检 测各个模块电路是否能正常工作。在检测无误的情况下，下载所编写的程序，看 显示所测得的数据是否满足所达到的要求。看采样频率是否到达 0.5HZ，温度的 测量精度是否为 1 摄氏度， 光强的精度是否达到 0.5%。 如果显示数据结果不对， 再不断调试所编写的程序，直到达到设计要求。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 6.4K E RW RS 26 27 28 1 2 3 4 5 25 24 23 22 12 16
U4
IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 ADD A ADD B ADD C ALE VREF(+) VREF(-) ADC0808 CLOCK START EOC OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8 10 6 7 21 20 19 18 8 15 14 17 AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0 CLOCK START