多路数据采集系统设计报告

目录

第1章绪论设计目的及要求 (2)

1.1绪论 (2)

1.2设计目的 (2)

1.3设计要求 (2)

第2章系统总体方案选择与说明 (3)

2.1硬件设计框图 (3)

2.2软件设计框图 (4)

第3章数据采集系统概述、工作原理及其说明 (5)

3.1数据采集系统概述 (5)

3.2工作原理及其说明 (5)

第4章各单元硬件设计及说明 (7)

4.1单片机的时钟源 (7)

4.2ADC0809（模数转换芯片） (10)

4.3程序存储器和数据存储器电路设计 (11)

第5章软件设计与说明 (12)

5.1设计条件 (12)

5.3模块程序设计 (15)

第6章调试步骤及使用说明 (21)

第7章设计总结 (22)

参考文献 (23)

附录 (24)

A、系统电路原理图： (24)

B、程序 (25)

电气信息学院课程设计评分表 (31)

第1章绪论设计目的及要求

1.1 绪论

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。

1.2 设计目的

利用单片机为核心设计一个多路数据采集系统，要求每个通道的信号经A/D转换后以10进制数在LED 显示器上显示，并能够通过键盘操作切换显示不同通道的采样值。

1.3 设计要求

本课题要求利用单片机为核心设计一个八路数据采集系统，要求每个通道的信号经A/D转换后以10进制数在LED 显示器上显示，并能够通过键盘操作切换显示不同通道的采样值。本系统中包括8路模拟量输入，范围0-5V。要求对8个通道的模拟量进行巡回采样，再将采集的数据进行工程量化转换后在LED显示器上显示，并能通过按键切换所选通道的采样数据。

第2章系统总体方案选择与说明

2.1硬件设计框图

典型数据采集系统配置如图2.1所示，有的已实现集成化，多个传感器的预处理电路输出接入多路模拟开关，然后经过取样/保持电路和A/D转换后进入CPU系统。

图2.2 典型数据采集系统配置图

（1）传感器是经典的利用各种原理将被测物理量转化为电信号。

（2）预处理模块是将模拟信号进行调整、放大，在模拟电路方便实现的基础上对信号进行自动补偿、自动校正，抑制温漂的模块。

（3）数据采集A/D模块将模拟信号进行采样、量化，转化为数字信号.

（4）计算机可能为PC机、单片机或其他专用处理器，具有数据存储、记忆与信息处理功能，具有判断、决策处理功能。

2.2 软件设计框图

图2.2软件设计框图

第3章数据采集系统概述、工作原理及其说明3.1数据采集系统概述

数据采集是信息科学的一个主要组词成部分，信息技术的核心是信息获取，通信和计算机技术，常被称为3C技术，其中信息获取是基础和前提。数据采集是获取信息的主要手段，它随着科学技术的进步而得到迅速发展。目前各种各样的数据采集系统已得到广泛应用，新型数据采集系统仍不断涌现。

随着科学技术的发展与普及，数字设备正越来越多地取代模拟设备，在生产过程控制和科学研究等广泛领域中，计算机控制技术正发挥着越来越主要的作用，然而外部世界的大部分信息是以连续变化的物理量形式出现的，例如温度、压力、位移、速度等。要将这些信息送入计算机进行处理，就必须先将这些连续的物理量离散化，并进行量化编码，从而变成数字量，这个过程就是数据采集。

数据采集系统是计算机与外部世界联系的桥梁。数据采集技术是信息科学的主要组成部分，它是以传感器技术、信号检测与处理、电子学、计算机技术等方面技术为基础而形成的一个综合应用技术学科，已广泛应用于国民经济和国防建设的各个领域，并且随着科学技术的发展，尤其是计算机技术的发展与普及，数据采集技术有广阔的发展前景。

3.2工作原理及其说明

1 、采用80C52单片机和ADC0809构成一个八路数据采集系统。

2 、能够顺利采集各个通道的信号。

3 、采集信号的动态范围：0～5V。

4 、每个通道采样速率：100 sps。

5 、在面包板上完成电路，将采集的数据送入单片机70H～77H存储单元。

6 、编写相应的单片机采集程序到达规定的性能：

8路输入模拟信号数值显示电路由A/D转换、数据处理及显示控制等组成。A/D转换由集成电路0809完成。0809具有8路模拟输入端口，地址线（23~25脚）可决定对哪一路模拟输入作A/D转换。第22脚为地址锁存控制，当输入为高电平时，对地址信号进行锁存；6脚为测试控制，当输入一个2微秒宽脉冲时，就开始A/D转换；7脚为A/D转换结束标志，当A/D 转换数据结束时，7脚输出高电平；9脚为A/D转换数据输出允许控制，当OE脚为高电平时，A/D转换数据从端口输出；10脚为0809的时钟输入端，利用单片机30脚的六分频晶振信号再通过74hc193二分频得到。单片机的P1、P3端口作4位LED数码管显示控制，P0端口作A/D转换数据读入用，P2端口用作A/D转换控制。

第4章各单元硬件设计及说明

4.1单片机的时钟源

4.1.1单片机时钟源

电容C1、C2和晶振(6MHz)组成8031的外部时钟源电路（如图4.1.1），将C1、C2和晶振组成的回路称为LC并联谐振回路，晶振起电感的作用，谐振频率由晶振的频率所决定，8031单片机的晶振可以选1．2MHz~12MHz。电容C1、C2的取值一般在20Pf~100pF之间(在60pF~70pF时，频率比较稳定)。

图4.1.1单片机时钟源

采用80C52单片机作为数据处理及显示芯片，80C52的芯片管脚图如下：

图3.1 80C52单片机引脚图