毕业设计
基于单片机的数据采集系统—A/D转换通道设计
学号：
姓名：
专业：电气工程及其自动化
系别：
二○一三年六月
毕业设计
基于单片机的数据采集系统—A/D转换通道设计
学号：
姓名：
专业：电气工程及其自动化
系别：
二○一三年六月
北京交通大学毕业设计成绩评议
题目：基于单片机的数据采集系统—A/D转换通道设计
系别：专业：电气工程及其自动化
姓名：学号：
指导教师建议成绩：
评阅教师建议成绩：84分
答辩小组建议成绩：86分
总成绩：84分
答辩委员会主席签字：
年月日
北京交通大学毕业设计任务书
姓名学号专业电气工程及其自动化设计题目基于单片机的数据采集系统—A/D转换通道设计
题目
设计；□论文
性质
题目
教学；□科研；□生产；□其他
来源
指导教师职称工作单位备注
毕业设计的内容和要求：
单片机与嵌入式系统的应用越来越广泛，单片机和嵌入式系统的设计是计算机专业学习的一个重要内容。本课题是设计一个实用的数据采集和超限报警系统。该系统以单片机89C51为核心，进行16路模拟量信号的数据采集和超限报警处理。要求完成同步串行总线的A/D转换通道设计，包括硬件电路和软件程序，进而掌握单片机应用系统设计和调试的方法。
设计要求：
1.完成该数据采集系统中的数据采集子系统的设计；
2.该数据采集子系统的主要功能；
3.采用89C51为CPU；
4.最多可以采集16路模拟量信号；
5.采用12位精度的A/D转换器MAX187；
6.采用标准的同步串行总线的通信方式；
7.完成硬件电路和软件程序的设计。
毕业设计主要参考资料：
[1] 代启化.基于Proteus的电路设计与仿真[J].天津：现代电子技术.2006,第19期.
[2] 张晓乡.89C51单片机实用教程[Z].天津：电子工业出版社2010
[3] 李朝青.单片机原理及串行外设接口技术[Z].北京：北京航空航天大学出版社2008
[4] 李刚. 新概念单片机教程[Z].天津：天津大学出版社2004
[5] 康一梅. 嵌入式软件设计[Z].天津：机械工业出版社2007
[6] 刘文秀.单片机应用系统仿真的研究[J].北京：现代电子技术.2005, 第286 期
[7] 张友德.单片微型机原理、应用与实验[M].上海：复旦大学出版社，2003.225～256.
[8] 李光飞.单片机设计实例指导[M].北京：北京航空航天大学出版社,2004.5,96～100.
[9] 胡汉才.单片机原理及其接口技术[M]. 北京：清华大学出版社，1996.89～110.
[10] 杨立民.单片机技术及应用[M].西：安西安电子科技大学出版社.1997.90～120.
毕业设计应完成的工作：
1. 完成该数据采集和超限报警系统中的数据采集子系统的设计；
2. 完成同步串行总线的A/D转换通道硬件电路；
3. 完成同步串行总线的A/D转换通道软件程序设计；
4. 学习并掌握标准的同步串行总线的通信方式；
5. 采用89C51汇编语言进行编程；实现程序的调试、下载、固化工作；
6. 撰写设计报告。
进度安排：
2012年12月—2013年1月项目审批、任务书下达、查阅资料、撰写开题报告；
2013年2月—2013年3月系统总体设计、硬件设计、软件设计；
2013年4月—2013年5月模块功能测试、系统集成、整机联调；
2013年5月中旬论文写作、论文定稿、答辩准备。
指导教师签字：
同意
日期：年月日
系意见：
签字：
系（盖章）
日期：年月日
北京交通大学毕业设计开题报告
姓名赵佳学号09142202 专业电气工程及其自动化设计题目基于单片机的数据采集系统—A/D转换通道设计
1. 毕业设计的目的及意义：
数据采集技术是信息科学的重要分支之一, 它研究信息数据的采集、存储、处理以及控制等问题。它是对传感器信号的测量与处理, 以微型计算机等高技术为基础而形成的一门综合应用技术。数据采集也是从一个或多个信号获取对象信息的过程。随着微型计算机技术的飞速发展和普及,数据采集监测已成为日益重要的检测技术,采集数据的信息化是目前社会的发展主流方向,各种领域都用到了数据采集。因此，数据采集系统作为测控系统不可缺少的部分,数据采集的性能特点直接影响到整个系统。
尽管现在以微机为核心的可编程数据采集与处理采集技术的发展方向得到了迅速的发展，而且组成一个数据采集系统只需要一块数据采集卡，把它插在微机的扩展槽内并辅以应用软件，就能实现数据采集功能，但这并不会对基于单片机为核心的数据采集系统产生影响。相较于数据采集板卡成本和功能的限制，单片机具多功能、高效率、高性能、低电压、低功耗、低价格等优点，能够开发出能满足实际应用要求的、电路结构简单的、可靠性高的数据采集系统。这就使得以单片机为核心的数据采集系统在许多领域得到了广泛的应用。
在单片机系统中，目前大量采用了具有同步串行接口的器件。这些外部接口器件包括串行E2PROM、移位寄存器、显示器件、A/D转换器、D/A转换器、单片机监控电路、通信接口等。在国际上技术先进的国家，数据采集系统已成功的运用到军事、航空电子设备及宇航技术、工业等领域。由于集成电路制造技术的不断提高，出现了高性能、高可靠的单片机数据采集系统（DAS）。随着计算机技术及大规模集成电路的发展，特别是微处理器及高速A/D转换器的出现，数据采集系统结构发生了重大变革。
2. 基本内容和技术方案：
（一）设计内容：
本课题是设计一个实用的数据采集和超限报警系统。该系统以单片机89C51为核心，进行16路模拟量信号的数据采集和超限报警处理。要求完成同步串行总线的A/D转换通道设计，包括硬件电路和软件程序，进而掌握单片机应用系统设计和调试的方法。
（二）设计要求：
1.完成该数据采集系统中的数据采集子系统的设计；
2.该数据采集子系统的主要功能；
3.采用89C51为CPU；
4.最多可以采集16路模拟量信号；
5.采用12位精度的A/D转换器MAX187；
6.采用标准的同步串行总线的通信方式；
7.完成硬件电路和软件程序的设计。
（三）MAX187的工作原理
MAX187中CS为有效时，在时钟SCLK 的每一个上升沿把一个最高位为"1"的控制字节的各位送入输入移位寄存器，控制器收到控制字节后，选择控制字中给定的模拟通道并在SCLK 的下降沿启动转换。在启动转换后MAX187可使用外部串行时钟或内部时钟来完成逐次逼近转换。在两种时钟方式中，数据的移入/输出都由外部时钟来完成。在外部时钟方式时,外部时钟不仅移入和输出数据,而且也驱动每一步模数转换。在控制字节的最后一位之后,SSTRB 有一个时钟周期的脉冲高电平,在其后的12 个SCLK 的每一个下降沿决
定逐次逼近的各位并出现在DOUT 端。变换必须在较短时间内完成,否则采样/保持电容器上电压的降低可能导致变换结果精度的降低,如果时钟周期超过10s,或者由于串行时钟的中断使得变换时间超过120s,则要使用内部时钟方式。在内部时钟方式时,MAX186 在内部产生它们自己的转换时钟，并允许微处理器以10MHZ以下的任何时钟频率读回转换结果。SSTRB 在转换开始时变为低电平,在变换完成时变为高电平。SSTRB 保持最长为10s 的低电平，为了得到最佳的噪声性能，在此期间SCLK 应保持低电平。在SSTRB 变为高电平之后的下一个时钟下降沿转换结果的最高有效位将出现在DOUT端。
（四）毕业设计应完成的工作：
1. 完成数据采集和超限报警系统中的数据采集子系统的设计；
2. 完成同步串行总线的A/D转换通道硬件电路；
3. 完成同步串行总线的A/D转换通道软件程序设计；
4. 学习并掌握标准的同步串行总线的通信方式；
5. 采用89C51汇编语言进行编程；实现程序的调试、下载、固化工作；
6. 撰写设计报告。
3. 毕业设计主要参考资料：
[1] 代启化.基于Proteus的电路设计与仿真[J].天津：现代电子技术.2006,第19期.
[2]张晓乡.89C51单片机实用教程[Z].天津：电子工业出版社2010
[3]李朝青.单片机原理及串行外设接口技术[Z].北京：北京航空航天大学出版社2008
[4]李刚.新概念单片机教程[Z].天津：天津大学出版社2004
[5]康一梅.嵌入式软件设计[Z].天津：机械工业出版社2007