数据采集系统实验报告

任务要求

1．4路模拟量输入，输入电压范围0~5V，分辨率8位，转换时间100us，具有显示（数码管）测量结果（用10进制显示直流电压值或交流电压峰值）的功能；

2．1路模拟量输出，用来分别重现4路被采信号的波形（供示波器观测）

摘要

本数据采集系统是基于单片机A T89C51来完成的，4路的模拟电压通过通用的8位A/D 转换器ADC0809转换成数字信号后，由单片机进行数据处理，并将处理后的数据送LED 显示器显示。再经过常用的8位D/A转换器DAC0832将数字数据转换成模拟量，供示波器观测。

一、系统的方案选择和论证

根据题目基本要求，可将其划为如下几个部分：

●4路模拟信号A/D转换

●单片机数据处理

●LED显示测量结果

●D/A转换模拟量输出

系统框图如图1所示：

图 1 单片机数据采集系统框图

1、4路模拟信号A/D转换

由于被测电压范围为0~5V，分辨率为8位，转换时间为100us，所以A/D转换部分，本系统选择常用的8路8位逐次逼近式A/D转换器ADC0809。

ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装。下面说明各引脚功能。

IN0～IN7：8路模拟量输入端。

2-1～2-8：8位数字量输出端。

ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路。

ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。

START：A／D转换启动信号，输入，高电平有效。

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）。

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。

CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。

REF（+）、REF（-）：基准电压。

Vcc：电源，单一＋5V。

GND：地。

ADC0809的工作过程是：首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动A／D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到A／D转换完成，EOC变为高电平，指示A／D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。

2、单片机数据处理

选择美国ATMEL公司的CMOS8位单片机AT89C51，其工作电压为2.7~6V，具有低电压低功耗性能和高性价比，兼容标准MCS-51指令系统，4Kbytes的PEROM和128bytes的RAM，片内置通用的8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元。

AT89C51是一种带有4 KB闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8位微处理器，可为很多嵌入式控制系统提供灵活且价廉的方案。所以，本设计采用ATMEL公司的AT89C51作为程序的主控芯片。

AT89C51数据总线是由P0口提供的，P0口本身能以多种方式提供数据总线和地址总线。当ALE输出信号为高电平时，P0将输出的数据锁入总线驱动器中作为地址的低8位，然后和P2送出来的高8位地址一起组成一个完整的16位地址，以寻址到外部的64KB的地址空间。A T89C51的地址总线比较简单(只有3个：RD、WR、PSEN)，其中RD是用来读取外部数据内存的控制线，WR是用来写数据到外部数据内存的控制线，PSEN是用来存取外部程序内存的读取控制线。

3、LED显示测量结果

这里选择的是广州周立功单片机发展有限公司自行设计的数码管显示驱动及键盘扫描管

理芯片ZLG7289B，它可直接驱动8 位共阴式数码管（或64 只独立LED），同时还可以扫描管理多达64 只按键。ZLG7289B 内部含有显示译码器，可直接接受BCD 码或16 进制码，并同时具有2 种译码方式。此外，还具有多种控制指令，如消隐﹑闪烁﹑左移﹑右移﹑段寻址等。ZLG7289B采用SPI 串行总线与微控制器接口，仅占用少数几根I/O口线。利用片选信号，多片ZLG7289B 还可以并接在一起使用，能够方便地实现多于8 位的显示或多于64只按键的应用。

4、D/A转换模拟量输出

在本设计中D/A转换的作用是使得采集处理过的数据通过D/A转换电路后送示波器进行观察。这里选择了DAC0832这一D/A转换器。它是一个8位D/A转换芯片，唯一电源供电，从+5V~+15V均可正常工作，其引脚功能说明如下：

DI0~DI7：数据输入线，TLL电平。

ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效。

CS：片选信号输入线，低电平有效。

WR1：为输入寄存器的写选通信号。

XFER：数据传送控制信号输入线，低电平有效。

WR2：为DAC寄存器写选通输入线。

Iout1：电流输出线。当输入全为1时Iout1最大。

Iout2：电流输出线。其值与Iout1之和为一常数。

RFb：反馈信号输入线,芯片内部有反馈电阻.

Vcc：电源输入线(+5v~+15v)

Vref：基准电压输入线(-10v~+10v)

AGND：模拟地,摸拟信号和基准电源的参考地.

DGND：数字地,两种地线在基准电源处共地比较好

二、系统的硬件设计

本系统硬件电路包括以下几个部分：

●AT89C51外围电路（如时钟电路、复位电路等）

●AT89C51和ADC0809接口电路

●AT89C51和DAC0832接口电路

●LED显示电路

1、A T89C51外围电路（如时钟电路、复位电路等）

AT89C2051中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAl1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端，这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体一起构成自己振荡器，外接石英晶体和电容C1、C2接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。对外

接电容没有太严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器的稳定性等，这里选用12MHz的石英晶体，电容选用33pF，如图2所示。

复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。本设计的时钟电路如图3所示。

图 2 时钟电路图 3 复位电路

2、A T89C51和ADC0809接口电路

AT89C51和ADC0809接口电路如图4所示，START和ALE互连可使ADC0809在接收模拟量路数地址时候启动工作。START的启动信号由89C51的WR和P2.7经或门U7A 产生。平时，START因P2.7高电平而被封锁。ALE的正脉冲使得ADDA、ADDB和ADDC 上的地址锁存，选中IN0-IN3路模拟电压送入比较器，这里ADDA、ADDB和ADDC分别和P0.0,P0.1,P0.2连接。EOC线经过反相器和AT89C51的INT1线相连，这里采用中断方式来和ADC0809传送A/D转换后的数字量。为了给OE线分配一个地址，把A T89C51的RD 和P2.7经或门U7B和OE相连。平时，因P2.7为高电平，从而使得OE处于低电平封锁状态。在响应中断时候，单片机执行中断服务程序使得OE变为高电平，从而打开三态输出锁存器，让CPU提取A/D转换后的数字量。

ADC0809的时钟CLK由两个D触发器把AT89C51的ALE信号4分频后来得到，如图5所示，如果使用单片机时钟电路选择12MHz的晶振，那么ALE信号的频率为2MHz（12/6），经两个串联D触发器四分频之后，CLK端的频率为500KHz，能够满足ADC0809要求。

图 4 AT89C51和ADC0809接口电路

图 5 时钟分频电路

3、 A T89C51和DAC0832接口电路

图 6 AT89C51和DAC0832接口电路

AT89C51和DAC0832接口时，可以有三种方式：直通方式、单缓冲方式和双缓冲方式。本系统选择单缓冲方式，电路如图6所示。ILE 直接接到VCC ，允许数字量输入，CS 和

XFER 由译码器的输出端F7控制，从而控制DAC0832的8位输入寄存器。A T89C51的WR

和DAC0832的2WR 连接，1WR 直接接地，这样 1WR 和2WR 之间的延迟可以满足不小于500ns 。参考电压直接选择VCC 。Rbf 作为运算放大器反馈线，接到uA741输出端，Iout1和Iout2接到其输入端。

4、LED 显示电路

LED 显示电路如图7所示。图中，VCC 和GND 之间接入100uF 的电容，使得电源更加稳定，通过拉低RST 引脚的方法复位ZLG7289B ，四个数码管是共阴式的，10R 至17R 是限流电阻，1R 至8R 是下拉电阻。KC0/DIG0~ KC3/DIG3来作为位选信号来选择LED 数码管的显示。在这里使用键盘功能，真正实现人机交互，四个按键开关分别控制四路模拟信号的输入。晶振这里选择和单片机同样的晶振，即12MHz 。数码管0显示选择通道，数码管1、2、3显示电压峰值。ZLG7289B 的CS 、CLK 和DIO 引脚分别接在单片机P1.0、P1.1和P1.2引脚，ZLG7289B 的INT 接单片机的P3.3，也即中断1，实现模拟信号输入通道的选择。

图7 LED显示电路部分（1）

图8 LED显示电路部分（2）

三、系统的软件实现

本系统软件包括系统初始化、数据采集与处理，AD转换、DA转换和数据显示几个部

分。其中主程序流程图如图8所示，AD转换程序流程图如图9所示，DA转换程序如图10所示。实验源程序见附录2.

图9主程序流程图

图10 A/D转换流程图

图11 键盘控制程序流程图

四、电路和程序调试

对电路的调试氛围对硬件的调试和对软件的调试。所以在调试的时候，先检查硬件电路各接线是否正确，有误短路现象，如果有那就要及时改正。软件的调试，首先要在Keil C51上面编译运行通过，由于有中断的缘故，所以中断部分要结合硬件电路进行调试，在这里可以借用实验用Monitor-51仿真器来进行调试，而不是一次次把程序写进单片机进行调试，那样不仅麻烦，而且还有可能写坏单片机。

在软件硬件结合起来调试的过程中，要分模块进行调试，比如本实验中，有键盘中断、LED显示、AD转换和DA转换四个大的模块，根据程序流程图，应该依次对上面四个模块分别进行调试检查。调试过程中，要熟悉使用示波器、万用表等工具，硬件部分，上电以后，要用示波器测试晶振是否正常工作，单片机和其他芯片个引脚电位是否正常。软件部分，可以通过Keil C51来观察各特殊寄存器和某些变量的值来验证程序和电路的准确性，也可以设置断点来查看程序的运行路线，比如要查看中断是否执行，就可以在中断服务程序里面设置断点。

下面结合本人在调试中遇到的部分问题加以说明。

1、LED不显示

原因：画原理图时候由于粗心所致，漏画一结点，如图12所示。从而导致SG/KRi(i=0~7)全部为低电平（示波器测得），而ZLG7289驱动的是共阴式数码管，所以数码管不显示。解决方法：按照图13接通VCC.

图12 漏结点图13原图（节点VCC）

2、测试P0口达不到高电平

原因：经过查询P0口内部结构，发现P0口是接在两个三极管VT1和VT2之间的，而P1－P3口的上部是接一个电阻的。P0口的上面VT1是在进扩展存储器或扩展总线时由指令控制的、平时都是截止的。一般象P0^0=0P0^0=1这些语句时控制的都是下面那个三极管的。 P0口接负载P0＝0，VT2导通，P0点电位为0,当P0＝1，VT2截止，而VT1始终是截止的，这样P0点就等于悬空了，P0是高阻抗输入，容易受外界电路干扰。

3、分频信号没有出现

原因：这里是采用D触发器实现四分频电路，结果测试分频器输出引脚根本没有出现分频信号，但是单片机ALE输入信号是正常的，问题就出现在D触发器这块，原因如图14所示。由于看到D触发器示意图PR和CLR端有个圆圈，所以就误认为那是接低电平的，所以就不假思索的和地连接起来了，这种毛病得彻底改正啊。于是我重新查看了一下D触发器资料，发现其真值表如下：

图14 D触发器真值表

很明显，只有PR和CLR同时为高电平时，D触发器才能正常工作，所以以后在使用某一芯片之前，一定要认真查看其技术资料才行。

解决方法：D触发器PR和CLR接VCC，如图15所示。

图15 D触发器PR和CLR接地图16 D触发器PR和CLR接VCC

4、EOC始终是高电平

原因：EOC始终是高电平，那就说明ADC0809根本就没有启动，而ADC0809是在START 和ALE接收模拟量路数地址时候启动工作的。那么问题就出现在这里，原来是地址写错了，经过改正，启动正常，转换结果也正常了。

五、实验结果及结论

1、AD转换及LED显示结果及结论

实验中，通道0，通道1和通道2分别接地、VCC和信号发生器出来的信号，通道0和通道1结果如下：

注：LED显示值最后一位表示选择通道。

下面表格是通道2结果，该表格适用于频率的范围为5HZ——2KHZ，这里选取了100Hz。

注：LED显示值最后一位表示选择通道。

2、DA转换及示波器显示结果

如图17所示，下面一路是输入信号，上面一路是DA转换输出信号，有图可见，输出波形基本重现了原始输入波形，通过将两者重合，可以发现，相位也比较吻合。

图17 DA转换结果

结论：本系统符合任务要求，能够很好的实现AD转换、DA转换以及键盘控制和LED显示。

六、实验心得体会

从对实验题目的认真分析，到实验方案的设计和论证，从源程序的编写到面包板电路的搭建，还有就是最后实验电路的调试，这一系列过程走下来，可谓是艰辛啊。由于本科期间做的电路实验大部分都是验证性实验，所以就少了设计、制作和调试电路中的所有能遇到的问题，而作为研究生，这些问题在以后的学习研究中必定会经常遇到，正是因为这次训练，才真正提高了自己的发现问题、分析问题和解决问题的能力，这势必给我以后的学习研究带来极大的帮助。

经过这次实验，我发现，电子技术方面的实验或者研究，必须自始至终的细心细心在细心，调试之前一定要一遍一遍又一遍的检查电路，确保电路连线准确无误之后再接电源，否则就可能某些芯片就会被迅速烧坏，从而造成很多麻烦。在调试的时候，要分模块调试，就拿本实验来说，先调试7289按键中断是否起效，数码管显示是否准确，再调AD是否启动，转换是否准确，最后再调DA部分。在这几部分电路模块调试的时候，要学会用示波器或者万用表测各个芯片的各个引脚电平是否正常，时钟电路是否正常，引脚之间会不会有短

路现象出现等等，软件部分的调试，要学会单步调试和断点调试，弄清楚程序是否按正常步骤运行，观察各个寄存器和变量的值是否正确，中断是否成功等。还有就是关于电路的设计和调试，切忌眼高手低，一定要多动手，遇到问题要沉着冷静。

七、感谢

首先感谢杨栓科老师从始至终的指导和最后调试阶段补开实验室给我，其次感谢师兄师姐们在我调试阶段的指导和帮助，还要感谢实验室徐峥宇和赵同学，在期末考试即将来临的时候，他们还耐心的帮我解决调试中的各种问题。

八、参考资料

[1] 胡汉才.单片机原理及其接口技术.清华大学出版社，2004.2

[2] 孙肖子等.电子设计指南.高等教育出版社，2006.1

[3] 张齐，杜群贵.单片机应用系统设计技术——基于C语言编程.电子工业出版社，

2004.8

[4] 王建校、杨建国、宁改娣、危建国. 51系列单片机及C51程序设计.科学出版社，2002.4

[5] 全国大学生电子设计竞赛组委会.第五届全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编.北

京理工大学出版社，2003.

附录1：元件清单

备注：调试过程中，本人对部分细节电路进行了更改，额外增加74LS373芯片，而取消使用原来的74LS138，当然也增加了一些电阻。7289电路部分，由于没有100uF电解电容和100nF电容，所以分别用220uF电解电容和220nF电容代替，实验结果证明对电路无大的影响，由于面包板面积有限，而布线相对较多，尤其是7289部分，所以没有用到反相器DM74LS14N，而是使用或非门实现将ADC08509EOC信号的反相。由于7289具有按键防抖功能，按键开关则是使用线头快速接触来实现。由于仿真器上有111.0592M晶振，所以12MHz晶振只用了一个，那就是7289时钟电路。

附录2：实验程序

#define _SHUJU_C_

#include "reg52.h"

#include "zlg7289.h"

#include "stdio.h"

#include "absacc.h"

////////////////////////////////////////////

#define IN0 XBYTE[0X7FF8] //通道0

#define IN1 XBYTE[0X7FF9] //通道1

#define IN2 XBYTE[0X7FFA] //通道2

#define IN3 XBYTE[0X7FFB] //通道3

#define dac0832Addr 0XBFFF //DAC0832地址

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

////////////////////////////////////////////

uint ADCFlag; //ADC处理标志

uchar DigitalDataTemp; //转换结果

uint KeyValue; //按键键值

uint Key; //按键键值

uchar MaxResult; //峰值

uchar xdata *nCurrentAddr; //当前ADC通道的地址

uchar LEDDisplayData; //LED显示的峰值数据

uint display100; //显示最高位

uint display10; //显示中间位

uint display1; //显示最低位

uint i;

//sbit ad_busy=P1^3;

static uchar xdata result[512]; //存贮AD转换结果

void Delay(uint i);

main()

{

IT0=0;

IT1=0;

EX0=1; //外部中断0开启

EX1=1; //开启外部中断1

PX1=1;

EA=1; //开启总中断

ZLG7289_Init(20); //ZLG7289初始化

KeyValue=0xFF; //设置按键初值，0xFF表示没有按下

Key=0; //按键中断标志位，0：无键按下，1：有键按下

ADCFlag=0; //AD转换结束标志，1：转换结束，0：转换没结束display100=0;

display10=0;

display1=0;

///////////////////////////////////////////

while(Key==0)

{

//等待键盘中断，启动ADC0809

}

while(1)

{

MaxResult=0;

for(i=0;i<512;i++)

{

*nCurrentAddr=KeyValue;

Delay(8);

result[i]=*nCurrentAddr; //读取转换结果

*((uchar xdata *) dac0832Addr)=result[i];//进行DA转换

if(MaxResult<=result[i]) //判断最大值函数

{

MaxResult=result[i];

}

}

LEDDisplayData=(MaxResult*100)/51; //数值转换

display100=LEDDisplayData/100;

display10=(LEDDisplayData%100)/10;

display1=(LEDDisplayData%100)%10;

ZLG7289_Download(1,3,1,display100); //高位

ZLG7289_Download(1,2,0,display10); //中间位

ZLG7289_Download(1,1,0,display1); //低位

ZLG7289_Download(1,0,0,KeyValue); //通道显示}

}

/////////////////////////////////

//下面为各子程序

/////////////////////////////////

void int0() interrupt 0 //外部中断0，中断向量为0003H

{

}

//////////////////////////////////ZLG7289键盘中断，读取键盘的值

void int1() interrupt 2 //外部中断1，中断向量为0013H

{

Key=1;

KeyValue=ZLG7289_Key(); //读取键值

switch(KeyValue)

{

case 0:

nCurrentAddr=&IN0; //0809通道0地址

break;

case 1:

nCurrentAddr=&IN1; //0809通道1地址

break;

case 2:

nCurrentAddr=&IN2; //0809通道2地址

break;

case 3:

nCurrentAddr=&IN3; //0809通道3地址

break;

default:

Key=0;

break;

}

}

/////////////////////////////////

void Delay(uint j)

{

uint i;

for(i=0;i

}

//////////////////////////////

多路数据采集

目录 一、任务与要求 (2) 二、总体设计 (2) 1、电路原理框图 (2) 2、整体工作原理 (3) 三、各部分电路原理图 (4) 1、模拟开关部分 (4) 2、D/A转换部分 (4) 3、三态门驱动部分 (5) 3、RAM部分 (5) 4、十六位数码显示 (6) 5、A/D转换部分 (6) 6、逻辑控制与时钟电路 (7) 四、仿真结果 (7) 1、进行一路数据的采集 (7) 2、进行两路信号的采集 (8) 五：转换精度的分析 (9) 六、该电路实现的功能 (10)

多路数据采集系统的设计报告 一、任务与要求 数字电路所能处理的信号为数字信号，而生产实践中的许多信号属于模拟信号，因而，模/数变换和数/模变换就成为电子技术应用中的基本环节。本实验用数/模、模/数转换器为主设计制作一个数据采集系统。 (1) 用ADC0809或其它ADC 芯片实现对两路以上的模拟信号的采集，模拟信号 以常用物理量温度为对象，可以经传感器、输入变换电路得到与现场温度成线性关系的0～5V 电压，也可以直接用0～5V 的电压模拟现场温度。采集的数据一方面送入存储器保存（如RAM6264），同时用数码管跟踪显示。 (2) 从存储器中读出数据，经D/A 芯片0832或其它DAC 芯片作D/A 变换，观察 所得模拟量与输入量的对应情况 (3) 分析转换误差，研究提高转换精度的措施。 二、总体设计 1、电路原理框图 数据采集系统框图如图8-6-1。

图1数据采集系统框图 说明： (1)、在multisim中使用两个函数发生器产生一个Vpp为5v的正弦波和Vpp 为5V的三角波作为传感信号。 （2）、数字量显示使用的是十六进制。 （3）、在此电路中用模拟开关控制采集哪路信号。 2、整体工作原理 图1数据采集系统电路图 当电路上电开始工作时，J2处于低电位，RS触发器处于置一状态，将开关J2开到高电位时，此时RS为保持状态，控制三态门工作，并使RAM置于写状态，控制A/D不工作。D/A转换器每进行完一次转换都会使EOC’输出一高电平，当下一次转换开始时EOC’又开始变为高电平，利用EOC’给计数器提供冲击脉冲使其计数，并计数器的计数功能来控制RAM的内存单位自动加一，从而使000H--1FFH

信息采集系统解决方案

信息采集系统解决方案

信息采集系统解决方案 1系统概述 信息采集是信息服务的基础，为信息处理和发布工作提供数据来源支持。信息数据来源的丰富性、准确性、实时性、覆盖度等指标是信息服务的关键一环，对信息服务质量的影响至关重要。针对交通流信息数据，包括流量、速度、密度等，目前主要是基于微波、视频、地磁等固定车辆检测器以及浮动车等移动式车辆检测器进行采集，各种采集方式都存在响应的利弊。针对车驾管以及出入境数据，包括车辆信息、驾驶人信息、出入境办证进度信息等，主要是通过和公安相关的数据库进行对接，此类信息将在信息分析处理系统进行详细介绍。 针对目前交通信息来源的多样性以及今后服务质量水平发展对信息来源种类扩展要求，需要建设一套统一的，具备良好兼容性和前瞻性的交通信息统一接入接口。一方面，本期项目的各种交通信息来源可以使用该接口进行数据接入，另一方面，当新的或第三方的交通信息来源需要加入到本系统中来时，可以使用该接口进行数据接入，不需要再次投入资源进行额外开发。 统一接入接口建成后，根据各种数据来源系统的网络环境、系统技术特性和交通流信息数据特点，开发相应的交通信息数据对接程序，逐一完成微波采集系统、浮动车分析系统、人工采集等来源的交通信息数据采集接入。 2系统架构及功能介绍 2.1统一接入接口 统一接入接口的建设的关键任务包括接口技术规范制定、路网路段编码规则约定及交通信息数据结构约定等多个方面。

2.1.1接口技术规范 一方面由于本系统接入的交通信息数据来源多样，开发语言和系统运行的环境均存在差异，不具备统一的技术特性；另一方面，考虑到以后可能需要接入更多新的或第三方的信息系统作为数据来源，应当选择较成熟和通用的接口实现技术作为本项目的交通流信息采集统一接入接口实现技术。 根据目前信息系统建设的行业现状，选择Web Service和TCP/UDP Socket 作为数据传输接口的实现技术是较优的选择。Web Service和TCP/UDP Socket 具有实时性强、通用性强、应用广泛、技术支持资源丰富等优势，可以实现跨硬件平台、跨操作系统、跨开发语言的数据传输和信息交换。 项目实施时需要根据现有的信息采集系统的技术特点来具体分析，以选定采用Web Service或TCP/UDP Socket作为接口实现技术，必要时可以两种方式并举，提供高兼容度的接口形式。 为了保护接入接口及其数据传输的安全性，避免恶意攻击访问，避免恶意数据窃取，可以使用身份认证、加密传输等技术来加以保证。 统一数据采集接口的工作流程可以如下进行：

多路数据采集器设计报告

多路数据采集器设计 1.设计要求 所设计的数据采集器，共有16路信号输入，每路信号都是直流0~20mV信号，每秒钟采集一遍，将其数据传给上位PC计算机。本采集器地址为50H。要求多路模拟开关用4067，A/D转换用ADC0809，运算放大器用OP07，单片机用89C51，通信用RS232接口，通信芯片用MAX232。 与PC机的RS232串口进行通信。 设计采集器的电原理图，用C51语言编制采集器的工作程序。 2.方案设计 按要求，设计数据采集器方案如下所示： 数据采集器采用AT89C51单片机作为微控制器，模拟开关4067的地址A、B、C、D分别与P1.0~P1.3连接，通过控制P1口输出来选择输入信号，将直流信号依次输入ADC0809的模拟信号输入端，ADC0809共有8路输入通道，在使用模拟开关时，仅将模拟开关的输出端连接到ADC0809的1路输入通道即可，本方案中使用0通道。ADC0809的转换结果通过P0口传给单片机，单片机将采集结果通过串行通信RS232接口上传给上位PC机，实现数据的采集。 数据采集器方案示意图

3.电路原理图 a)AT89C51单片机电路 本实验中选取8位单片机AT89C51作为微控制器，需要片外11.0592MHz的振荡器，4K字节EPROM，128字节RAM，与51单片机有很好的兼容性。在本此实验中程序及数据不多，故无需另加外部程序存储器。单片机部分的电路如下所示： AT89C51单片机电路 b)数据输入部分

数据输入部分由模拟开关4067实现多路信号的切换。CD4067是单16路（单刀16位）模拟开关，各开关由外部输入二进制的地址码A、B、C、D来切换。其中脚10、11、14和13是地址码A（LSB）、B、C、D（MSB）的输入端；脚2~9和16~23是开关的输入/输出端（开关位）；脚1是开关的输出/输入公共端（开关刀）；脚15为控制端，低电平有效（选通），高电平禁止（开关开路）。 输入脚A、B、C、D分别与单片机P1.0~P1.3相连，改变P1输出即可切换输入通道，控制脚与P2.4相连。输出脚1后接电压放大电路。 c)电压调理放大电路 电压调理电路 由于输入信号均为0~20mV的微弱电压信号，而模数转换器ADC0809的输入量要求为0~5V 直流电压，所以必须后接电压放大电路。放大器选用OP07，将0~20mV电压放大到0~5V，其放大倍数为250倍，一般情况下，放大器的放大倍数最好小于200倍，安全起见，选用两个OP07进行两级放大，前级放大25倍，后级放大10倍，放大电路如上图所示。 d)模数转换部分 ADC0809数模转换电路 模数转换元件选用ADC0809，其主要特性有： 8路8位A/D转换器，即分辨率8位；

基于单片机的温度数据采集系统实验报告

基于单片机的温度数据采集系统实验报告 班级：电技10—1班 姓名：田波平 学号：1012020108 指导老师：仲老师

题目：基于单片机的温度数据采集系统 一．设计要求 1．被测量温度范围：0~120℃，温度分辨率为0.5℃。 2．被测温度点：2个，每5秒测量一次。 3．显示器要求：通道号2位，温度4位（精度到小数点后一位）。 显示方式为定点显示和轮流显示。 4．键盘要求： （1）定点显示设定；（2）轮流显示设定；（3）其他功能键。 二．设计内容 1．单片机及电源模块设计 单片机可选用AT89S51及其兼容系列，电源模块可以选用7805等稳压组件，本机输入电压范围9-12v。 2．存储器设计 扩展串行I2C存储器AT24C02。 要求： AT24C02的SCK接P3.2 AT24C02的SDA接P3.4 2．传感器及信号转换电路 温度传感器可以选用PTC热敏电阻，信号转换电路将PTC输出阻值转换为0-5V。 3．A/D转换器设计 A/D选用ADC0832。 要求： ADC0832的CS端接P3.5 ADC0832的DI端接P3.6 ADC0832的DO端接P3.7 ADC0832的CLK端接P2.1 4．显示器设计。 6位共阳极LED显示器，段选（a-h）由P0口控制，位选由P2.2-P2.7控制。数码管由2N5401驱动。 5．键盘电路设计。 6个按键，P2.2-P2.7接6个按键，P3.4接公共端，采用动态扫描方式检测键盘。 6．系统软件设计。 系统初始化模块，键盘扫描模块，数据采集模块，标度变换模块、显示模块等。 三．设计报告要求 设计报告应按以下格式书写： （1）封面； （2）设计任务书； （3）目录； （4）正文；

多路数据采集与控制系统

1 引言 数据采集是指将温度、压力、流量、位移等模拟量采集、转换成数字量后，再由计算机进行存储、处理、显示的过程。在生产过程中，可对生产现场的工艺参数进行采集、监视和记录，为提高产品的质量、降低成本提供信息和手段。本文设计了一套多路数据采集系统，实施采集多现场的温度参数，系统通过RS485总线将采集到的现场温度数据传输至上位机，上位机对采集到的数据进行显示、存储，从而达到现场监测与控制的目的。 2 设计目的和要求 设计一由微机控制的A/D数据采集和控制系统，该卡具有对八个通道上 0-5V的模拟电压进行采集的能力，且可以用程序选择装换通道，选择ADC0809 作为A/D转换芯片。 本设计包括确定控制任务、系统总体设计、硬件系统设计、软件程序的设计等，使学生进一步学习理解计算机控制系统的构成原理、接口电路与应用程序，巩固与综合专业基础知识和相关专业课程知识，提高学生运用理论知识解决实际问题的实践技能。 3 系统设计方案 1.八路模拟信号的产生 被测电压要求为0~5V的直流电压，可通过八个滑动变阻器调节产生。 2.模拟信号的采集 八路数据采集系统采用共享数据采集通道的结构形式，数据采集方式确定为程序控制数据采集。 3.A/D转换器的选取 八位逐次比较式A/D转换器 4.控制与显示方法的选择 用单片机作为控制系统的核心，处理来自ADC0809的数据。经处理后通过串口传送，由于系统功能简单，完成采样通道的选择，单片机通过接口芯片与LED

数码显示器相连，驱动显示器相应同采集到的数据。 图3.1 总体设计图 4 硬件系统的设计 4.1芯片ADC0809的引脚功能和主要性能 ADC0809八位逐次逼近式A/D 转换器是一种单片CMOS 器件，包括8位模拟转换器、8通道转换开关和与微处理器兼容的控制逻辑。8路转换开关能直接联通8个单端模拟信号中的任意一个。 ADC0809的引脚图及51单片机引脚图： 图4.1 ADC0809管脚图及51单片机芯片管脚图 模拟输入通道1 ADC0808 单片机 LED 模拟输入通道2 模拟输入通道8

10数据采集系统的结构形式

5.数据采集系统的结构形式 常见的数据采集系统主要有以下几种结构形式。 ⑴每个通道具有独立的S/H和A/D的采集系统。 图3-13 单通道独立S/H和A/D型 这种系统的结构形式如图3-13所示，图中，S/H为采样保持电路，A/D为模数转换电路，I/O为输入-输出接口电路。由图可见，每个S/H、A/D和I/O组成一个信号采集通道。也就是说，每个通道具有独立的S/H和A/D。 图3-13所示的数据采集系统，采集信号的速度快，主要用于高速数据采集和同步性要求较高的场合。该系统采集后各通道数据是完整的，有利于分析各个通道信号的相关关系。 这种类型数据采集系统的缺点是成本高。 ⑵多通道分时共享S/H和A/D的采集系统 这种系统的电路结构如图3-14所示，图中，MUX为多路模拟开关。由图可见，在这种采集系统中，只有一个采样-保持电路和模数转换电路，采取分时共享的方法，实现多通道采集。各通道的采集和转换时间，取决于模拟开关和A/D转换器的工作时间。由于采集的信号是通过模拟多路开关轮流切换送入S/H和A/D电路，所以被测信号是断续的，对实时测量会引起误差。 这种电路结构适合于缓慢信号的测量，也可通过加置多路模拟开关（MUX），来扩展通道数。另外，这种电路结构简单，使用的芯片数少。 图3-14多通道分时共享S/H和A/D型

⑶多通道共享A/D的数据采集系统 图3-15 多通道共享A/D型 图3-15是多通道共享A/D的数据采集系统。这个系统的特点是每个通道具有独立的采样-保存电路，但A/D电路是共享的。根据这一特点可知，这种系统的各通道可以实现同时采样，所以这种系统又叫做同步数据采集系统。系统中的各个通道受同一个信号控制，能保证各通道在同一时刻采样。但是，这种系统不能实现同时转换，而是只能分时共享。 ⑷主计算机管理的各通道可以独立工作的采集系统 图3-16是这种系统的结构示意图。由图可知，系统各通道都有S/H和A/D电路，都有单片机和采样前的必要的预处理系统，因此各个通道的独立性很强。各通道可按各自的要求，独立进行测试。 近年来，采样厚膜技术制作的多功能数据采集模块，把数据采集系统的各部分都集成在一个模块里，并可与微机兼容。在此基础上发展起来的插卡式数据采集系统功能强大，使用灵活，受到了广泛应用。这种插卡式数据采集系统，可以插入计算机方便地构成各种采集系统。 图3-16 主计算机管理的各通道可以独立各种的采集系统 3.1.2 数/模转换（D/A） 前面讨论了模数转换，下面讨论一下数模转换。所谓数模转换，就是把数字信号转换成模拟信号。我们知道，计算机输出的是数字信号，但在应用中常常需要把数字信号转换成模拟信号，所以数模转换在测试技术中，也是一个重要的环节。 大家知道，数字量是用代码按数位组合起来的，对于有权码，每位代码都有一定的权。

多路数据采集系统设计毕业论文

多路数据采集系统设计毕业论文 第1章绪论 1.1 多路数据采集系统介绍 随着工、农业的发展，多路数据采集势必将得到越来越多的应用，为适应这一趋势，作这方面的研究就显得十分重要。在科学研究中，运用数据采集系统可获得大量的动态信息，也是获取科学数据和生成知识的重要手段之一。总之，不论在哪个应用领域中，数据采集与处理将直接影响工作效率和所取得的经济效益。 此外，计算机的发展对通信起了巨大的推动作用。算机和通信紧密结合构成了灵活多样的通信控制系统，也可以构成强有力的信息处理系统,这样对社会的发展产生了深远的影响。数据通信是计算机广泛应用的必然产物[2]。 数据采集系统，从严格的意义上来说，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。 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。输入通道要实现对被测对象的检测，采样和信号转换等

工作。数据存储与管理要用存储器把采集到的数据存储起来，建立相应的数据库，并进行管理和调用。数据处理就是从采集到的原始数据中，删除有关干扰噪声，无关信息和必要的信息，提取出反映被测对象特征的重要信息。另外，就是对数据进行统计分析，以便于检索；或者把数据恢复成原来物理量的形式，以可输出的形态在输出设备上输出，例如打印，显示，绘图等。数据输出及显示就是把数据以适当的形式进行输出和显示。 由于RS-232在微机通信接口中广泛采用，技术已相当成熟。在近端与远端通信过程中，采用串行RS-232标准，实现PC机与单片机间的数据传输。在本毕业设计中对多路数据采集系统作了初步的研究。本系统主要解决的是怎样进行数据采集以及怎样进行多路的数据采集，并将数据上传至计算机[2]。 1.2 设计思路 多路数据采集系统采用ADC0809模数转换器作为数据采集单元和AT89C51单片机来对它们进行控制,不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点,而且可以大幅度提高采集数据的灵敏度及指标。通过MAX232电平转换芯片实现单片机与PC 机的异步串行通信，设计中的HD7279实现了键盘控制与LED显示显示功能。本文设计了一种以AT89C51和ADC0809及RS232为核心的多路数据采集系统。 多路数据采集系统就是通过键盘控制选择通路，将采集到的电压模拟两转换成数字量实时的送到单片机里处理从而显示出采集电压和地址值，最终控制执行单片机与PC机的异步串行通信。 连接好硬件后，给ADC0809的三条输入通路通入直流电压。4-F键为功能键，4-E键为复位键，F键为确认键。1－3键为通道选择键，分别采集三个通道的数据值并实时显示出数值和地址值。结合单片机RS232串口功能还实现了与PC机的异

数据采集系统实验报告

学院名称： 电气信息工程学院 专 业： 测控技术与仪器 班 级： 09测控1W 姓 名： 胡建兵 学 号： 09314111 指导教师姓名： 朱 雷 2012 年 11 月 JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 数据采集系统实验报告

实验2——A/D采集模块设计 一．实验目的 学习用状态机实现对ADC0809，AD574A等A/D转换器的采样控制。 二．实验原理 图1和图2分别为ADC0809的引脚图，转换时序图和采样控制状态图。时序图中，START为转换启动控制信号，高电平有效；ALE为模拟信号输入选通端口地址锁存信号，上升沿有效；一旦START有效后，状态信号变EOC变为低电平，表示进入状态转换，转换时间约为100us。转换结束后，EOC将变为高电平。此外外部控制可使OE由低电平变为高电平（输出有效），此时，ADC0809的输出数据总线D【7...0】从原来的高阻态变为输出数据有效。由状态图也可以看到，状态st2中需要对ADC0809工作状态信号EOC进行测试，如果为低电平，表示转换没有结束，仍需要停留在st2状态中等待，直到变成高电平后才说明转换结束，在下一时钟脉冲到来时转向状态st3。在状态st3，由状态机向ADC0809发出转换好的8位数据输出允许命令，这一状态周期同时可作为数据输出稳定周期，以便能在下一状态中向锁存器锁入可靠的数据。在状态st4，由状态机向FPGA中的锁存器发出锁存信号（LOCK的上升沿），将ADC0809的输出数据进行锁存。 图2.1 ADC0809工作时序

图2.2 控制ADC0809采样状态图程序如图实例1所示，其结构框图如图3所示。 图2.3 采样状态机结构框图

基于ADC0809和51单片机的多路数据采集系统设计

基于ADC0809和51单片机的多路数据采集系统设计 “数据采集”是指将温度、压力、流量、位移等模拟物理量采集并转换成数字量后，再由计算机进行存储、处理、显示和打印的过程，相应的系统称为数据采集系统。本文的主要任务是对0～5V的直流电压进行测量并送到远端的PC机上进行显示。由于采集的是直流信号，对于缓慢变化的信号不必加采样保持电路，因此选用市面上比较常见的逐次逼近型ADC0809芯片，该芯片转换速度快，价格低廉，可以直接将直流电压转换为计算机可以处理的数字量。同时选用低功耗的LCD显示器件来满足其在终端显示采集结果的需求。终端键盘控制采用尽可能少的键来实现控制功能，为了防止键盘不用时的误操作，设计时还设置了锁键功能，在键盘的输入消抖方面，则采用软件消抖方法来降低硬件开销，提高系统的抗干扰能力。软件设计方面则采用功能模块化的设计思想；键盘模数转换等采用中断方式来实现，从而大大提高了单片机的效率以及实时处理能力。1 数据采集系统的硬件结构数据采集系统的硬件结构一般由信号调理电路、多路切换电路、采样保持电路、A／D转换器以及单片机等组成。本文主要完成功能的系统硬件框图。 2 ADC0809模数转换器简介2．1 ADC0809的结构功能本数据采集系统采用计算机作为处理器。电子计算机所处理和传输的都是不连续的数字信号，而实际中遇到的大都是连续变化的模拟量，模拟量经传感器转换成电信号后，需要模／数转换将其变成数字信号才可以输入到数字系统中进行处理和控制，因此，把模拟量转换成数字量输出的接口电路，即A／D转换器就是现实信号转换的桥梁。目前，世界上有多种类型的A／D转换器，如并行比较型、逐次逼近型、积分型等。本文采用逐次逼近型A／D转换器，该类A／D转换器转换精度高，速度快，价格适中，是目前种类最多，应用最广的A／D转换器。逐次逼近型A／D转换器一般由比较器、D／A转换器、寄存器、时钟发生器以及控制逻辑电路组成。 ADC0809就是一种CMOS单片逐次逼近式A／D转换器，其内部结构。该芯片由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型D／A转换器、逐次逼近寄存器、三态输出锁存器等电路组成。因此，ADC0809可处理8路模拟量输入，且有三态输出能力。该器件既可与各种微处理器相连，也可单独工作。其输入输出与TTL兼容。 ADC0809是8路8位A／D转换器(即分辨率8位)，具有转换起停控制端，转换时间为100μs采用单+5V电源供电，模拟输入电压范围为0～+5V，且不需零点和满刻度校准，工作温度范围为-40～+85℃功耗可抵达约15mW。 ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，图3所示是其引脚排列图。各引脚的功能如下： IN0～IN7：8路模拟量输入端； D0～D7：8位数字量输出端； ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路； ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效； START：A／D转换启动信号，输入，高电平有效； 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)； 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，输出为数字量； CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高640kHz； REF(+)、REF(-)：基准电压； Vcc：电源，单一+5V； GND：地。 ADC0809工作时，首先输入3位地址，并使ALE为1，以将地址存入地址锁存器中。此地址经译码可选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位；下降沿则启动A／D转换，之后，EOC 输出信号变低，以指示转换正在进行，直到A／D转换完成，EOC变为高电平，指示A／D转换结束，并将结果数据存入锁存器，这个信号也可用作中断申请。当OE输入高电平时，ADC

温度采集实验报告

课程设计任务书 题目基于AD590的温度测控系统设计 系(部) 信息科学与电气工程学院 专业电气工程及其自动化 班级电气092 学生姓名刘玉兴 学号090819210 月日至月日共周 指导教师(签字) 系主任(签字) 年月日

摘要 温度是工业生产和自动控制中最常见的工艺参数之一。过去温度检测系统设计中,大多采用模拟技术进行设计,这样就不可避免地遇到诸如传感器外围电路复杂及抗干扰能力差等问题;而其中任何一环节处理不当,就会造成整个系统性能的下降。随着半导体技术的高速发展,特别是大规模集成电路设计技术的发展, 数字化、微型化、集成化成为了传感器发展的主要方向。 以单片机为核心的控制系统．利用汇编语言程序设计实现整个系统的控制过程。在软件方面，结合ADC0809并行8位A／D转换器的工作时序，给出80C51单片机与ADC0908并行A ／D转换器件的接口电路图，提出基于器件工作时序进行汇编程序设计的基本技巧。本系统包括温度传感器，数据传输模块，温度显示模块和温度调节驱动电路，其中温度传感器为数字温度传感器AD590，包括了单总线数据输出电路部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。 关键词：单片机、汇编语言、ADC0809、温度传感器AD590

Abstract Temperature is the most common one of process parameters in automatic control and industrial production. In the traditional temperature measurement system design, often using simulation technology to design, and this will inevitably encounter error compensation, such as lead,complex outside circuit,poor anti-jamming and other issues, and part of a deal with them Improperly, could cause the entire system of the decline. With modern science and technology of semiconductor development, especially large-scale integrated circuit design technologies, digital, miniaturization, integration sensors are becoming an important direction of development. In the control systems with the core of SCM，assembly language programming is used to achieve the control of the whole system．Combining with the operation sequence of ADC0809，the interface circuit diagrams of 80C51 SCM and ADC0809 parallel A／D conveger ale given．The basic skills of assembly language programming based on the operation se—quenee of the chip ale put forward．This system include temperature sensor and data transmission, the moduledisplays

数据采集系统的历史与发展

数据采集系统的历史与发展 数据采集系统起始于20设计50年代，1956年美国首先研究了用在军事上的测试系统，目标是测试中不依靠相关的测试文件，由非熟练人员进行操作，并且测试任务是由测试设备高速自动控制完成的。由于该种数据采集测试系统具有高速性和一定的 灵活性可以满足众多传统方法不能完成的数据采集和测试任务，因而得到了初步的认可。大约在60年代后期，国外就有成套的数据采集设备产品进入市场，此阶段的数据采集设备和系统多属于专业的系统。 20世纪70年代中后期，随着微型的发展，诞生了采集器，仪表同计算机溶于一 体的数据采集系统。由于这种数据采集系统的性能优良，超过了传统的自是这一类的 典型代表。这种接口系统采用积木式结构，把相应的接口卡装在专用的机箱内，然后 由一台计算机控制。第二类系统在工业现场应用较多。这两种系统中，如果采集测试 任务改变，只需将新的仪用电缆接入系统，或将新卡在添加的专业的机箱里即可完成 硬件平台中建，如果采集测试任务改变，只需将新的仪用电缆接入系统，或将新卡再 添加到专用的机箱即可完成硬件平台重建，显然，这种系统比专用系统灵活得多。20 世纪80年代后期，数据采集系统发生了极大的变化，工业计算机，单片机和大规模集成电路的组合，用软件管理，使系统的成本降低，体积减小，功能成倍增加，数据处 理能力大大加强。 20世纪90年代至今，在国际上技术先进的国家，数据采集技术已经在军事，航 空电子设备及宇航技术，工业等领域被广泛应用。由于集成电路制造技术的不断提高，出现了高性能，高可靠性的单片数据采集系统（DAS）。目前有的DAS产品精度已达16位，采集速度每秒达到几十万次以上。数据采集技术已经成为一种专门的技术，在工业领域得到了广泛的应用。该阶段数据采集系统采用更先进的模块式结构，根据不 同的应用要求，通过简单的增加和更改模块，并结合系统编程，就可扩展或修改系统，迅速地组成一个新的系统。该阶段并行总线数据采集系统高速，模块化和即插即用方 向发展，典型系统有VXI总线系统，PCI,PXI总线系统等，数据位以达到32位总线宽度，采用频率可以达到100MSps。由于采用了高密度，屏蔽型，针孔式的连接器和卡 式模块，可以充分保证其隐定性急可靠性，但其昂贵的价格是阻碍它在自动化领域取 得了成功的应用。 串行总线数据采集系统向分布式系统结构和智能化方向发展，可靠性不断提高。 数据采集系统物理层通信，由于采用RS485双绞线，电力载波，无线和光纤，所以其技术得到了不断发展和完善。其在工业现场数据采集和控制等众多领域得到了广泛的 应用。由于目前局域网技术的发展，一个工厂管理层局域网，车间层的局域网和底层 的设备网已经可以有效地连接在一起，可以有效地把多台数据采集设备联在一起，以 实现生产环节的在线实时数据采集与监控。

嵌入式系统开发课程-多路数据采集系统设计

嵌入式系统开发课程-多路数据采集系统设计 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

多路数据采集系统设计

1题目要求 所设计的数据采集系统，共有16路信号输入，每路信号都是0~10mV，每秒钟采集一遍，将其数据传给上位PC计算机，本采集地址为50H。要求多路模拟开关用4067，A/D转换用ADC0809，运算放大器用OP07，单片机用89C51，芯片用 MAX232。 设计其电路原理图，用C51语言编制工作程序。 2总体方案设计 根据题目要求，传感器首先采集16路信号，然后被多路模拟开关4067选通某一路信号，接着通过信号调理电路，由A/D转换器进行模/数转换后发送给单片机，之后通过MAX232由RS232串口进行通讯，最终将数据传递到上位PC计算机。因此，数据采集系统主要包括以下几个主要环节： 2.1信号选通环节 由于题目要求采集的信号路数达到了16路，每一路信号的流通路线均相同。如果为每路信号都设置相应的放大、A/D转换单元，成本将大幅度提升。因此可以接入一个多路模拟开关4076，轮流选通每一路信号，实现多路信号共用一个运算放大器和A/D转换单元，即降低了成本，又简化了电路。 4067为16路模拟开关，其内部包括一个16选1的译码器和被译码输出所控制的16个双向模拟开关。当禁止端INH置0时，在I/N0－I/N15中被选中的某个输入端与输出公共端X接通，外部地址输入端A、B、C、D决定了被选通端；当INH置1时，所有模拟开关均处于断路状态。 2.2信号调理电路 为了方便信号的进一步传输和处理，一般均要在传感器的输出端接入信号调理电路，对传感器输出的信号进行变换、隔离、放大、滤波等处理。此处的信号波动范围只有0～10mV，属于微弱信号，需要进行放大处理。按照题目要求，本文设计的系统选用运算放大器OP07。OP07是一种高精的度单片运算放大器，其输入失调电压和漂移值均很低，适合用作前级放大器。 2.3A/D转换器 由于单片机只能处理数字信号，所以需要接入A/D转换器将模拟信号转换成数字信号。本文采用题目提供的ADC0809，它可以和单片机直接通讯。ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。 此处采用中断的方式使数据在单片机与ADC0809之间进行交换，端口地址为 FF50H；P0口和WR信号共同生成单片机的启动转换信号；为了在启动转换的同时选通通道，将通道地址锁存信号ALE与START相连；把P0口和RD同时处在有效位的组

数据采集与传输系统实验报告

(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 数据采集与传输系统 摘要 该数据采集与传输系统以89C51及89C2051为核心，由数据采集模块、调制解调模块、模拟信道、测试码发生器、噪声模拟器、结果显示模块等构成。在本方案中仅使用通用元器件就较好的实现了题目要求的各项指标。其中调制解调模块、噪声模拟器分别采用单片机和可编程逻辑器件实现。本数据采集与传输系统既可对8路数据进行轮检，也可设置为对一路数据单独监控。本系统硬件设计应用了EDA 工具，软件设计采用了模块化的编程方法。传输码元速率为16kHz～48kHz的二进制数据流。另外，还使用了“1”：“01”、“0”：“10”的Manchester编码方法使数据流的数据位减少,从而提高传输速率。

一、方案设计与论证 首先，我们分析一下信道与信噪比情况。本题中码元传输速率为16k波特，而信号被限定在30k～50kHz的范围内，属于典型的窄带高速率数字通信。而信噪比情况相对较好。这是因为信号带宽仅为20kHz，而噪声近似为0～43kHz（）的窄带白噪声，这样即使在信号和噪声幅度比值为1：1的情况下，带内的噪声功率仍然比较小，所以系统具有较高的信噪比。 方案一： 常用的数字调制系统有：ASK、FSK、PSK等。其中FSK具有较强的抗干扰能力，但其要求的的带宽最宽，频带利用率最低，所以首先排除。ASK理论上虽然可行，但在本题目中，由于一个码元内只包括约两个周期的载波，所以采用包络检波法难以解调，也不可行。另外，对于本题目，还可以考虑采用基带编码的方法进行传输，如HDB3码，但这种编码方法其抗干扰能力较差，因此也不太适合。 方案二： PSK调制方式具有较强的抗干扰能力，同时其调制带宽相对也比较窄，因此我们考虑采用这种调制方式。为了简化系统，在实际实现时，我们采用了方波作为载波的PSK调制方式。当要求的数据传输速率较低（≤24kbps）时，对原始数据处理的方法如下：

51单片机数据采集系统[1]

课程设计报告书 设计任务书 一、设计任务 1一秒钟采集一次。 2把INO口采集的电压值放入30H单元中。 3做出原理图。 4画出流程图并写出所要运行的程序。 二、设计方案及工作原理 方案： 1. 采用8051和ADC0809构成一个8通道数据采集系统。 2. 能够顺序采集各个通道的信号。

3. 采集信号的动态范围：0～5V。 4. 每个通道的采样速率：100 SPS。 5．在面包板上完成电路，将采样数据送入单片机20h～27h存储单元。 6．编写相应的单片机采集程序，到达规定的性能。 工作原理： 通过一个A/D转换器循环采样模拟电压，每隔一定时间去采样一次，一次按顺序采样信号。A/D转换器芯片AD0809将采样到的模拟信号转换为数字信号，转换完成后，CPU读取数据转换结果，并将结果送入外设即CRT/LED显示，显示电压路数和数据值。 目录 第一章系统设计要求和解决方案 第二章硬件系统 第三章软件系统 第四章实现的功能 第五章缺点及可能的解决方法 第六章心得体会

附录一参考文献 附录二硬件原理图 附录三程序流程图 第一章系统设计要求和解决方案 根据系统基本要求，将本系统划分为如下几个部分： 信号调理电路 8路模拟信号的产生与A/D转换器 发送端的数据采集与传输控制器 人机通道的接口电路 数据传输接口电路 数据采集与传输系统一般由信号调理电路，多路开关，采样保持电路，A/D，单片机，电平转换接口，接收端（单片机、PC或其它设备）组成。系统框图如图1-1所示

信号采集分析 被测电压为0～5V 直流电压，可通过电位器调节产生。 信号采集 多路数据采集系统多采用共享数据采集通道的结构形式。 数据采集方式选择程序控制数据采集。 程序控制数据采集，由硬件和软件两部分组成。，据不同的采集需要，在程序存储器中，存放若干种信号采集程序，选择相应的采集程序进行采集工作，还可通过编新的程序，以满足不同采样任务的要求。如图1-3所示。 程序控制数据采集的采样通道地址可随意选择，控制多路传输门开启的通道地址码由存储器中读出的指令确定。即改变存储器中的指令内容便可改变通道地址。 由于顺序控制数据采集方式 缺乏通用性和灵活性，所以本设计中选用程序控制数据采集方式。 采集多路模拟信号时，一般用多路模拟开关巡回检测的方式，即一种数据采集的方式。利用多路开关（MUX ）让多个被测对象共用同一个采集通道，这就是 图1-3 程序控制数据采集原理 图1-1 一般系统框图

数据采集AD转换实验报告

学生实验报告册 课程名称：___________________________________ 学院：______________________________________ 专业班级：___________________________________ 姓名：______________________________________ 学号：______________________________________ 指导教师：___________________________________ 成绩：______________________________________ 学年学期：2017-2018学年秋学期 重庆邮电大学教务处制

STAB! CUt OK ⑵ ADC0809引脚结构 ADC0809各脚功能如下： D7 ~ D0 : 8位数字量输出引脚。IN0 ~ IN7 : 8位模拟量输入引脚。 VCC +5V工作电压。GND地。 REF( +):参考电压正端。REF(-):参考电压负端。 START A/D转换启动信号输入端。 ALE地址锁存允许信号输入端。(以上两种信号用于启动A/D转换). EOC转换结束信号输出引脚，开始转换时为低电平，当转换结束时为高电平。 OE输出允许控制端，用以打开三态数据输出锁存器。 CLK时钟信号输入端(一般为500KHZ。 A B、C:地址输入线。 ⑶ADC0809对输入模拟量要求： 信号单极性，电压范围是0- 5V,若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。 地址输入和控制线：4条 ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将A，B, C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。A，B和C为地址输入线，用于选通IN0 —IN7上的一路模拟量输入。通道选择表如下表所示。

多路数据采集与处理

第21卷　第2期韶关大学学报(自然科学版)Vol121　No12 2000年4月Journal of Shaoguan University(Natural Science)Apr12000 多路数据采集与处理 陆　英,　郝宁生 (韶关大学机电系,广东韶关　512003) 摘要:本文介绍了基于8031单片机的多路数据采集和处理系统,以及在大棚温度、湿度控制管理系统中 的应用。给出了部分系统硬件框图和部分主要的软件流程图。 关键词:单片机;温度;湿度;数据采集 中图分类号:TP2 文献标识码:A 文章编号:1007-5348(2000)02-0066-05 随着现代农业的发展,在农业生产中利用大棚种植农作物已比较普遍,对大棚的自动化管理已是现代农业的发展趋势。在大棚生产中,需要根据当时的温度和湿度来决定是否需要进行喷灌、遮阴、通风等管理。然而在传统生产中存在以下问题:(1)在农作物播种和移载期不能满足对温度和湿度进行严格控制的要求,导致出苗不齐、生长缓慢,严重时甚至会造成死亡。(2)只能根据经验来管理生产,不利于农作物的生长。因此,迫切需要一种适合大棚生产要求的自动控制装置。作者针对这一问题,设计了一套单片机数据采集与处理系统。 1　微机控制系统的硬件设计 在生产管理中,不仅要求根据不同的作物作不同的控制,而且还需要根据各种作物的不同生长期所需的温度、湿度设置不同的控制参数,同时要能显示设定值和实际测量值,以便核对和更改。当控制系统工作正常而机构出现故障时,就有可能造成实测参数超出设定值的范围而无法进行有效控制。此时,必须要报警。根据这一设计思想,设计了图1所示的计算机控制系统。 该系统采用了8031单片机作为控制、计算核心,2764作为程序存贮器,扩展一片8155作输出,同时扩展6264作为数据存贮器,A/D转换选用0809,键盘和显示部分用Intel公司为8位微处理器设计的通用键盘/显示器接口芯片8279,设计有20个键可供使用,8位数码管进行显示。 2　数据采集系统 本系统对8路模拟量进行采集,其中四路为温度,另四路为湿度。主要考虑到:(1)当大棚比较大时,增加测量点,减少测量误差;(2)为以后大棚向种植、养禽、孵化多用大棚发展打下基础。8路温度、湿度经变送放大后,送0809进行A/D转换。我们采用的数据采集方式:依次对每一路的数据采样8次,然后进行平均值滤波,以消除随机干扰造 收稿日期:1998-07-07 作者简介:陆英(1965-),女,江苏海门人,韶关大学机电系副教授,主要从事电子技术和单片机的开发研究。 郝宁生(1963-),男,黑龙江牡丹江人,韶关大学机电系工程师,主要从事电子技术和单片机的开发研究。

数据采集系统

湖南工业大学科技学院 毕业设计（论文）开题报告 （2012届） 教学部：机电信息工程教学部 专业：电子信息工程 学生姓名：肖红杰 班级： 0801 学号 0812140106 指导教师姓名：杨韬仪职称讲师 2011年12 月10 日

题目：基于单片机的数据采集系统的控制器设计 1.结合课题任务情况，查阅文献资料，撰写1500～2000字左右的文献综述。 近年来，数据采集及其应用技术受到人们越来越广泛的关注，数据采集系统在各行各业也迅速的得到应用。如在冶金、化工、医学、和电器性能测试等许多场合需要同时对多通道的模拟信号进行采集、预处理、暂存和向上位机传送、再由上位机进行数据分析和处理，信号波形显示、自动报表生成等处理，这些都需要数据采集系统来完成。但很多数据采集系统存在功能单一、采集通道少、采集速率低、操作复杂、并且对操作环境要求高等问题。人们需要一种应用范围广、性价比高的数据采集系统，基于单片机的数据采集系统具有实现处理功能强大、处理速度快、显示直观，性价比高、应用广泛等特点，可广泛应用于工业控制、仪器、仪表、机电一体化，智能家居等诸多领域。总之，无论在那个应用领域中，数据采集与处理越及时，工作效率就超高，取得的经济效益就越大。 数据采集系统的任务，就是采集传感器输出的模拟信号转换成计算机能识别的信号，并送入计算机，然后将计算得到的数据进行显示或打印，以便实现对某些物理量的监测，其中一些数据还将被生产过程中的计算机控制系统用来控制某些物理量。 数据采集系统的市场需求量大，特别是随着技术的发展，可用数据器为核心构成一个小系统,而目前国内生产的主要是数据采集卡，存在无显示功能、无记忆存储功能等问题，其应用有很大的局限性，所以开发高性能的，具有存储功能的数据采集产品具有很大的市场前景。 随着电子技术的迅速发展，，一些高性能的电子芯片不断推出，为我们进行电子系统设计提供的更多的选择和更多的方便，单片机具有体积小、低功耗、使用方便、处理精度高、性价比高等优点，这些都使得越来越广泛的选用单片机作为数据采集系统的核心处理器。一些高性能的A/D转换芯片的出现也为数据采集系统的设计提供了更多的方便，无论是采集精度还是采样速度都比以前有了较大的提高。其中一些知名的大公司如MAXIM公司、TI公司、ADI公司都有推出性能比效突出的 A/D转换芯片，这些芯片普通具有低功耗、小尺寸的特点，有些芯片还具有多通道的同步转换功能。这些芯片的出现，不仅因为芯片价格便宜，能够降低系统设计的成本，而且可以取代以前繁琐的设计方法，提高系统的集成度。 数据采集器是目前工业控制中应用较多的一类产品，数据采集器的研制已经相当成熟，而且数据采集器的各类不断增多，性能越来越好，功能也越来越强大。 在国外，数据采集器已发展的相当成熟，无论是在工业领域，还是在生活中的应用，比如美国FLUKE公司的262XA系列数据采集器是一种小型、便携、操作简单、使用灵活的数据采集器，它既可单独使用又可和计算机连接使用，它具有多种测量