多路数据采集系统

摘要

数据采集系统，从严格意义上来说，应该是用计算机控制的多路数据自动检测或巡回检测，并且能够对数据实行存储、处理、分析计算以及从检测的数据中提取可用的信息，供显示、记录、打印或描绘的系统。本设计对一种多路数据采集系统进行初步研究，该多路数据采集系统能对多路模拟信号进行采集和处理。系统以89C51为控制单元核心，利用数模转换器ADC0809完成模数转换功能，实现四十路信号的采集、储存、显示及与PC机通信等功能，形成了良好地人机界面。数据采集系统一般由数据输入通道，数据存储与管理，数据处理，数据输出及显示这五个部分组成。

关键词：数据采集系统；89C51单片机；数模转换器ADC0809；显示电路

目录

第1章绪论 (1)

1.1绪论 (1)

1.2设计目的 (1)

1.3设计要求 (1)

第2章课程设计的方案 (2)

2.1概述 (2)

2.1.1 A/D转换器的选择 (2)

2.1.2 单片机的选择 (2)

2.1.3 显示部分 (2)

2.2系统组成总体结构 (3)

第3章硬件设计 (4)

3.1单片机最小系统设计 (4)

3.2单片机与A/D转换电路设计 (5)

第4章软件设计 (8)

4.1设计条件 (8)

4.2编程思想和流程图 (8)

第5章课程设计总结 (10)

参考文献 (11)

附录 (13)

第1章绪论

1.1 绪论

随着计算机技术、电磁兼容技术、传感器和信息技术的飞速发展和普及，数据采集与处理系统得到了广泛的应用。例如：在生产过程中，应用这一系列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、降低生产成本提供信息和手段；在科学研究中，应用这一系列可获得大量的动态信号，是研究瞬间物理过程的有力工具，也是获得科学奥秘的重要手段之一。总之，不论在哪个应用领域，数据采集与处理越及时，工作效率、性能价格比就越高，取得的经济效益就越好。总之，数据采集是工、农业控制系统中至关重要的一环，在医药、化工、食品等领域的生产过程中，往往需要随时检测各生产环节的温度、湿度、流量及压力等参数。同时，还要对某一检测点任意参数能够进行随机查询，将其在某一时间段检测得到的数据经过转换提取出来，以便进行比较，做出决策，调整控制方案，提高产品的合格率，产生良好的经济效益。

1.2 设计目的

设计对一种多路数据采集系统进行初步研究，该多路数据采集系统能对多路模拟信号进行采集和处理。系统以89C51为控制单元核心，利用数模转换器ADC0809完成模数转换功能，实现四十路信号的采集、储存、显示及与PC机通信等功能，形成了良好地人机界面。

1.3 设计要求

本课题要求利用单片机为核心设计一个四十路数据采集系统，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。本系统中包括40路模拟量输入，直流电压信号范围0-1V。要求对40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。

第2章课程设计的方案

2.1概述

2.1.1 A/D转换器的选择

A/D转换器的种类很多，就位数来说，可以分为8位，10位，12位和16位等。位数越高其分辨率就越高，价格也就越贵。A/D转换器型号很多，而其转换的时间和转换误差也各不相同。

（1）逐渐逼近式A/D转换器：它是一种速度快、精度较高、成本较低的直接式转换器，其转换时间在几微秒到几百微妙之间。

（2）双积分式A/D转换器：它是一种间接式的A/D转换器，优点是抗干扰能力强，精度比较高，缺点是速度很慢，适用于对转换速度要求不高的系统。

（3）并行式A/D转换器：它又被称为flash（快速）型，它的转换速度很高但它采用了很多个比较器，而n位的转换就需要2n-1个比较器，因此电路规模也极大，价格也很贵，只适用于视频A/D转换器等速度特别高的领域。

鉴于上面三种方案，在价格、转换速度等多种标准考量下，本设计选用的是逐渐逼近式A/D转换器——ADC0809。

2.1.2 单片机的选择

单片机是一种面向大规模的集成电路芯片，是微型计算机中的一个重要的分支。此系统是由中央处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM）、输入输出接口（I/O）、还有定时/计数器、可编程串行接口、中断系统及特殊功能寄存器（SFR）。

本设计选用的是AT89S52。

2.1.3 显示部分

LED数码显示管是一种由LED发光二极管组合显示字符的显示器件。它使用了8个LED显示管，其中7个用于显示字符，1个用来显示小数点，故通常称之为八段发光二极管数码显示器。对LED数码显示器的控制可以采用按时间向它提供具有一定驱动能力的位选和段选信号。LED数码显示有动态扫描显示和静态

扫描显示。在单片机中，为了节省硬件资源，多采用动态扫描显示。

简单的讲，LED数码显示器就是由发光二极管组成的，其内部结构如图3.3所示，LED数码显示器有两种连接方式：

（1）共阴极接法：把发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极，使用时公共阴极接地。每个发光二极管的阳极与输入端相连。

（2）共阳极接法。把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极，使用时公共阳极接+5V，每个发光二极管的阴极通过电阻与输入端相连。

2.2系统组成总体结构

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2.1 整体框图

（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）放大电路是将电压信号进行放大。

（3）采样保持电路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。

（4）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.

（5）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。