如何实现8路模拟信号采集系统设计

前言一直以来，科学都是人类文明不断进步的源泉，从最开始的原始人折树枝弄火，磨石头做各种器件，到现在的飞机大炮因特网，无一不彰示着我们的进步，无一不说明了科技在生活中的重要性。

而自从1840年，洋枪坚船利炮惊醒还在梦中的国人，经历了近100年的屈辱和血泪，终于看到了科技的重要性，明白了什么是落后就要挨打，只有科技进步了，国家才能强大！本次专业课程设计就是锻炼理论和实际结合的能力，提高科技能力和科学思想。

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。

科学发展的今天，选择基于单片机八路数据采集系统设计是很有意义也是很有必要的。

第一章 设计要求1.1 设计要求（1） 对8路模拟电压信号进行采集并循环显示 （2） 模拟电压变换范围为：0 –5V （3） 测量精度小于±2%（4） 测量温度用3位LED 显示器显示，1位显示循环通道1.2 系统设计思路图1.1 八路数据采集系统方框图1.3 方案选择1.3.1模拟输入方案在试验中使用滑动变阻器改变输入电压，模拟数据采集。

此方案简单易懂，可操作性强，价格也比较便宜。

1.3.2 数据显示方案利用试验使所提供的7279最小功能版来实现数据的显示和按键等试验要求。

在试验中如果使用四个数码管来实现，要使用动态显示，且实现按键功能等比较复杂。

要在P 口接多个按键，这样使程序很复杂。

使用7279最小功能板在试验中使用命令字87H~80H,收到此指令后，按以下规则进行译码0000~1001显示数字0~9,1010显示—，1111显示空白。

只需利用两个P 口就能够实现所有功能。

具有RS485通信功能的8路温度检测仪软件设计毕业设计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，生产过程需要对温度进行检测和控制。

为了满足对温度采集和测量要求，实现对各个支路温度的检测，本系统就是采用了AT89S52为主控的8路温度检测的系统。

该系统可以实现多个点的温度检测和数值显示并且具有RS-485通信功能。

该系统包括的模块主要有温度的采集，单片机的控制，AD转换，温度值的显示，RS-485通信。

它主要使用的是热敏电阻Pt100温度传感器实现温度检测，并通过AD转换对采集到的数值进行转换，随后将温度显示在液晶屏上，并对温度设置上下阈值来实现温度报警功能。

论文首先简单介绍了该系统的基本原理及整体结构，接着分硬件、软件两部分对整个系统进行阐述，其中软件部分详细描述。

最后是系统的调试与分析，对系统的功能进行了验证。

关键词：AT89S52, RS-485，AD转换, PT100温度传感器ABSTRACTTemperature is one of the most common parameters in industrial production and automatic control of technological, there is the need of the detection and control in the productive process. In order to meet the requirement of temperature acquisition and measurement to detect eight-channel`s temperature, so we will design a simply temperature detection system which focus on the AT89S52.This system can detect the temperature, display the values of number with RS-485 communication function. This system includes the collection of temperature, the control of the single chip microcomputer, AD conversion, display the temperature value and RS-485 communication. It detect temperature and transfer the temperature which is mainly use a PT100 temperature sensor. Then display the temperature on the Liquid Crystal Display. And set up the top and the bottom temperature value. If the temperature doesn`t reach the range of the top and bottom ,the system will give an alarm.This paper first introduces the basic principle and the massive structure of the system. Then it is divided into two parts to the whole system hard ware and software are described, the software part will give a detail description. Finally there is a need to debug and analyze the system to testify the system.KEY WORDS：AT89S52, RS-485 communication, AD conversion,Pt100 temperature sensor目录前言 (1)第1章绪论 (3)1.1基本原理 (3)1.1.1传感器部分 (3)1.1.2 主控制部分 (4)1.1.3 AD转换模块 (4)1.1.3.1 ADC0809简介 (4)1.1.3.2 ADC0809原理 (5)1.1.4 485通信模块 (6)1.2系统方案 (6)1.2.1系统的整体结构 (6)1.2.2 软件介绍 (7)1.3 章节安排 (8)第2章硬件设计 (9)2.1 总体设计 (9)2.2 系统主要器件的介绍 (10)2.2.1 单片机AT89S52 (10)2.2.2 A/D转换芯片 (11)2.2.3 温度传感器 (12)2.2.4 显示LCD 1602 (12)2.2.5 MAX485芯片 (12)2.3 总体电路图 (13)第3章软件设计 (15)3.1 主程序的设计 (15)3.2 AD转换子程序设计 (17)3.3 LCD温度显示程序设计 (19)3.4 报警子程序设计 (22)3.5 按键设置程序设计 (22)3.6 RS-485通信模块程序设计 (24)第4章调试与仿真 (26)4.1 软件仿真 (26)4.1.1 建立程序文件 (26)4.1.2 加载目标代码文件 (29)4.1.3 进行调试与仿真 (29)4.2 硬件调试 (31)4.3 产生的问题与分析 (33)第5章结论与展望 (34)5.1 结论 (34)5.2 展望 (34)参考文献 (35)附录系统程序 (38)前言在人类的生产生活之中，温度扮演着极其重要的角色，温度对工业的发展有着及其重要的影响，因此传感器也有着飞速的发展，来适应这种对温度的检测要求。

8路ADC常规方案引言模拟数字转换器(ADC)是现代电子系统中常用的一个关键元件。

它将连续变化的模拟信号转换为数字信号，使得数字处理器能够读取和处理这些信号。

在很多应用中，需要将多个模拟信号转换为数字信号，这就要使用多路ADC方案。

本文将介绍一种常规的8路ADC方案。

设计方案器件选择在设计8路ADC方案时，首先需要选择适当的器件。

以下是一些常见的器件选择：1.ADC芯片：需要选择支持8路输入的ADC芯片。

常见的选择有Texas Instruments的ADS1278和Analog Devices的AD7476A。

2.电压参考源：ADC的转换结果受到参考电压的影响，因此需要选择适当的电压参考源。

3.滤波器：如果输入信号存在噪声或杂散成分，需要使用滤波器进行滤波以提高转换结果的精度。

硬件连接一旦选择了合适的器件，下一步是进行硬件连接。

以下是8路ADC方案的典型硬件连接：1.连接电压参考源：将电压参考源连接到ADC的参考输入引脚上，确保参考电压稳定且与所选ADC的参考电压要求相匹配。

2.连接模拟输入信号：将8个模拟输入信号分别连接到ADC的输入引脚上。

确保信号连接正确且没有干扰。

3.连接滤波器：如果需要使用滤波器，将滤波器与ADC的输入引脚相连。

软件编程完成硬件连接后，需要进行软件编程以实现数据的采集和处理。

以下是进行软件编程的主要步骤：1.初始化ADC芯片：使用特定的命令序列初始化ADC芯片，包括设置采样率、参考电压等参数。

2.配置GPIO：配置GPIO以使其能够接收来自ADC芯片的数据。

3.数据采集：使用适当的指令从ADC芯片中读取数据，将其存储在相应的变量中。

4.数据处理：对采集到的数据进行处理，可以进行滤波、校正、单位换算等操作。

5.数据显示：将处理后的数据显示在适当的界面上，以便用户进行观察和分析。

总结本文介绍了一种常规的8路ADC方案。

通过选择合适的器件、进行正确的硬件连接和软件编程，可以实现对8个模拟输入信号的数字化采集和处理。

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1.1 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。

1.1.1 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。

单片机课程设计课题名称运用8051、ADC0809设计一个8路数据采集系统院校兴湘学院专业机械设计制造及其自动化班级3班学生姓名曾繁宁{学号 36指导教师李玉声2013年 12月 29 日1.设计内容以pc机为控制器,采用中断方式进行8通道数据采集,￥2.设计要求要求利用ADC 0809作A/D转换器,设计相应的接口电路,画出原理图并给出采用中断方式下的数据采集程序.3.系统总体设计步骤第一步：信号调理电路第二步：8路模拟信号的产生与A/D转换器被测电压要求为0~5V的直流电压，可通过电位器调节产生。

考虑本设计的实际需要，我选择八位逐次比较式A/D转换器（ADC0809）。

第三步：发送端的数据采集与传输控制器第四步：人机通道的接口电路第五步：数据传输接口电路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，键盘仅由两个开关和一个外部中断组成，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。

%经过分析，本系统数据采集部分核心采用ADC0809，单片机系统采用8051构成的最小系统，用LED动态显示采集到的数据。

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。

本设计没有通信部分。

系统框图如下图所示。

4.硬件系统的设计信号调理信号调理的任务：将被测对象的输出信号变换成计算机要求的输入信号。

多路数据采集输入通道的结构图如下图：图5-1-1多路数据采集输入通道结构图注：缓慢变化的信号和直流信号，采样保持电路可以省略。

~A/D转换器的选取转换速度是指完成一次A/D转换所需时间的倒数，是一个很重要的指标。

A/D 转换器型号不同，转换速度差别很大。

通常，8位逐次比较式ADC的转换时间为100us左右。

由于本系统的控制时间允许，可选8位逐次比较式A/D转换器。

be i ng 第2章 习题参考答案1.什么是接口、接口技术和过程通道？答：接口是计算机与外设交换信息的桥梁，包括输入接口和输出接口。

接口技术是研究计算机与外部设备之间如何减缓信息的技术。

过程通道是计算机与生产过程之间的信息传送和转换的连接通道。

2.采用74LS244和74LS273与PC/ISA 总线工业控制机接口，设计8路数字量（开关量）输入接口和8路数字量（开关量）输出接口，请画出接口电路原理图，并分别编写数字量输入和数字量输出程序。

答：数字量输入接口设片选端口地址为port MOV DX,portMOV DPTR,PORTMOVX A,@DPTRINAL,DX74LS244PC 总线*IOR(*RD)_数字量输出接口MOV AL,DATA MOV A,DATAMOV DX ，port MOV DPTR,PORT OUTDX,ALMOVX @DPTR,A3.用8位A/D 转换器ADC0809与8051单片机实现8路模拟量采集。

请画出接口原理图，并设计出8路模拟量的数据采集程序。

输出信号PC 总线(*WR)程序：ORG 0000HMOV R0，#30H ；数据区起始地址存在R0MOV R6，#08H ；通道数送R6MOV IE，#84H ；开中断SETB IT1 ；外中断请求信号为下跳沿触发方式MOV R1，#0F0H ；送端口地址到R1NEXT：MOVX @R1，A ；启动A/D转换LOOP:SJMP LOOPINC R0INC R1DJNZ R6，NEXT ；8路采样未接受，则转NEXTCLR EX1 ；8路采样结束，关中断END中断服务程序：ORG 0003H ；外中断1的入口地址AJMP 1000H ；转中断服务程序入口地址ORG 1000HMOVX A，@R1 ；读入A/D转换数据MOV @R0，A ；将转换的数据存入数据区RETI ；中断返回ORG 0000HMOV R1，#30HMOV R2，#0F0HA1: MOV DPTR, R2MOVX @DPTR, ALOOP: JNB P3.2 , LOOPMOVX A, @DPTRMOV @R1，AINC R2INC R1CJNE R2, 0F7H, A1END4.用12位A/D 转换器AD574与PC/ISA 总线工业控制机接口，实现模拟量采集。

一、设计目的：训练学生综合运用己学课程的基本知识，独立进行单片机应用技术开发工作，掌握单片机程序设计、调试，应用电路设计、分析及调试检测。

二、设计要求：1.应用MCS-51单片机设计基于ADC0809芯片的数据采集显示系统：2.输入模拟量0-5V，被测点为4个，每2S测一次，数码管显示各点采集值；3.硬件设计根据设计的任务选定合适的单片机，根据控制对象设计接口电路。

设计的单元电路必须有工作原理，器件的作用，分析和计算过程；4.软件设计根据电路工作过程，画出软件流程图，根据流程图编写相应的程序，进行调试并打印程序清单；5.原理图设计根据所确定的设计电路，利用Protel等有关工具软件绘制电路原理图、PCB 板图、提供元器件清单。

三、参考资料：[1]单片微型计算机与接口技术，李群芳、黄建编著，电子工业出版社；[2]单片机原理及应用，张毅刚编著，高等教育出版社；[3]51系列单片机及C51程序设计，王建校，杨建国等编著，科学出版社；[4]单片机原理及接口技术，李朝青编著，北京航空航天大学出版社；完成期限2011.3.14—2011.3.18指导教师专业负责人2011年3月13日第一章概述在日常实验中，经常使用单片机系统实现数据采集功能，即实现实验数据连续精确的数模转换。

ADC0809是该类单片机数据采集系统中使用最为频繁的数模转换芯片之一。

但是，在许多介绍ADC0809芯片的文献中，该数模转换芯片使用时往往还需要较多的辅助芯片，硬件电路和软件编写都比较复杂，相应成本偏高。

本文给出一种方法，只需2片ADC0809数模转换芯片、1片74ls74触发器芯片，就能实现简洁、快捷、精确的16通道实时数据采集。

1.1ADC0809介绍ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。

它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。

ADC0809的内部结构框图见图二。

由图二可知，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。

多路数据采集系统毕业设计第一章绪论1.1课题研究背景和意义数据采集是指将位移、流量、温度、压力等模拟量采集、转换成数字量后,再由计算机进行存储、处理、显示或打印。

数据采集技术是信息科学的一个重要组成部分,信号处理技术、计算机技术,传感器技术是现代检测技术的基础。

数据采集技术则正是这些技术的先导,也是信息进行可靠传输,正确处理的基础。

在工业生产中,对生产现场的工艺参数进行采集、监视和记录,这样能提高产品的质量、降低成本。

在科学实验中,对应用数据进行实时采集,这样获得大量的动态信息,是研究物理过程动态变化的有效手段,也是获取科学奥秘的重要手段之一。

设计数据采集系统目的,就是把传感器输出的模拟信号转换成计算机能识别的数字信号,并把数字信号送入计算机,计算机将计算得到的数据加以利用观察,这样就实现对某些物理量的监视,数据采集系统性能的好坏,取决于它的精度和速度,在精度保证的条件下提高采样速度,满足实时采集、实时处理和实时控制的要求[1]。

数据采集常用的方式有在PC机,也可以在工控机内安装数据采集卡,如RS-422卡、RS-485卡及A/D卡;或专门的采集设备,包括PCI、PXI、PCMCIA、USB,无线以及火线FireWire接口等,可用于台式PC机、便携式电脑以及联网的应用系统中[2]。

数据采集系统起始于20世纪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,由非成熟人员进行操作,并且测试任务是测试设备高速自动完成的。

近年来,数据采集及应用受到了人们越来越广泛的关注,数据采集系统也有了迅速的发展,数据采集系统也朝着微型化、小型化、便携式,低电压、低功耗发展。

当前市场出售的小型数据采集器相当于一个功能齐全计算机。

这些数据采集器功能强大,能够实现实时数据采集、处理的自动化设备。

具备实时采集、自动存储、即时显示、即时反馈、自动处理、自动传输功能[;不仅能保证现场数据的实时性、真实性、有效性、可用性,而且能很方便输入计算机,应用在各个领域。