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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。
一、概述本系列产品采用表面封装模块化工艺，大大提高了仪表的抗干扰能力，具有显示、控制、变送、通讯、万能信号输入等功能，适用于温度、湿度、压力、液位、瞬时流量、速度等多种物理量检测信号的显示及控制，并能对各种非线性输入信号进行高精度的线性校正。
可广泛用于电力、冶金、化工、石化、造纸印染、酿造、烟草、航天基地等领域。
采用最新无跳线技术，使输入端口具备万能信号输入功能，只需通过改变内部参数，即可实现多种输入信号（各种热电偶、热电阻、远传压力、mV、标准电压/标准电流信号）之间的轻松切换。
线路板经过优化设计及生产工艺不断完善，降低了温度漂移，提高了抗干扰性能确保产品在长期工作中的稳定性的稳定性和可靠性。
采用高亮度LED数码显示和高分辨率光柱显示（比例显示），使测量/控制值的显示更为清晰直观。
输出回路均采用光电隔离, 抗干扰能力强。
可带串行通讯接口，可与各种带串行接口的设备进行双向通讯，组成网络控制系统。
具备多种标准外形尺寸,能适用各种测量控制场合。
整机采用卡入式结构,安装十分简便。
二、适用范围YK－18智能数字显示控制仪表是智能型、高精度的八回路数显温度、压力、液位、测力、扭矩等物理量控制测量仪表，与八路温度、压力、液位、测力、扭矩传感器及变送器配接可构成各种量程和规格的温度、压力、液位测力、扭矩测控系统。
(可以测量电压,电流,转速,频率等各种参数,可与PLC变频器配接构成各种测量系统。
可以带峰值，谷值。
订货请来电说明。
)三、功能特点万能输入功能（定货时最好把每路输入类型Sn定准）自动校准和人工校准功能多重保护、隔离设计、抗干扰能力强、可靠性高良好的软件平台，具备二次开发能力，以满足特殊的功能先进的模块化结构，配合功能强大的仪表芯片，功能组合、系统升级非常方便四、主要技术指标基本误差：0.5％FS或0.2％FS±1个字分辨力：1/20000、14位A/D转换器（最大18位A/D转换器，订货时注明）显示方式：八排四位LED数码管显示。
11.2.4 典型的集成ADC芯片为了满足多种需要，目前国内外各半导体器件生产厂家设计并生产出了多种多样的ADC芯片。
仅美国AD公司的ADC产品就有几十个系列、近百种型号之多。
从性能上讲，它们有的精度高、速度快，有的则价格低廉。
从功能上讲，有的不仅具有A/D转换的基本功能，还包括内部放大器和三态输出锁存器；有的甚至还包括多路开关、采样保持器等，已发展为一个单片的小型数据采集系统。
尽管ADC芯片的品种、型号很多，其内部功能强弱、转换速度快慢、转换精度高低有很大差别，但从用户最关心的外特性看，无论哪种芯片，都必不可少地要包括以下四种基本信号引脚端：模拟信号输入端(单极性或双极性)；数字量输出端(并行或串行)；转换启动信号输入端；转换结束信号输出端。
除此之外，各种不同型号的芯片可能还会有一些其他各不相同的控制信号端。
选用ADC芯片时，除了必须考虑各种技术要求外，通常还需了解芯片以下两方面的特性。
（1）数字输出的方式是否有可控三态输出。
有可控三态输出的ADC芯片允许输出线与微机系统的数据总线直接相连，并在转换结束后利用读数信号RD选通三态门，将转换结果送上总线。
没有可控三态输出(包括内部根本没有输出三态门和虽有三态门、但外部不可控两种情况)的ADC芯片则不允许数据输出线与系统的数据总线直接相连，而必须通过I/O接口与MPU 交换信息。
（2）启动转换的控制方式是脉冲控制式还是电平控制式。
对脉冲启动转换的ADC芯片，只要在其启动转换引脚上施加一个宽度符合芯片要求的脉冲信号，就能启动转换并自动完成。
一般能和MPU 配套使用的芯片，MPU 的I/O 写脉冲都能满足ADC 芯片对启动脉冲的要求。
对电平启动转换的ADC 芯片，在转换过程中启动信号必须保持规定的电平不变，否则，如中途撤消规定的电平，就会停止转换而可能得到错误的结果。
为此，必须用D 触发器或可编程并行I/O 接口芯片的某一位来锁存这个电平，或用单稳等电路来对启动信号进行定时变换。
八路输入模拟信号的数值显示电路作品简介八路输入模拟信号的数值显示电路由以下几部分组成：电源部分，模数转换部分，主控部分，数码显示部分，驱动单元这五个主要单元。
电源部分是由220V电压通过变压器变压变成±12V的正弦波，在经过全桥电路和滤波电容在经过7805后变成5V固定电压，数模转换部分是由ADC0809数模转换模块提供，它的采样频率为8位、是一种以逐次逼近原理进行模—数转换的器件。
其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址锁存译码后的信号，只选通8个模拟输入信号中的一个进行A/D转换，主控电路有单片机STC89C52组成，它是整个电路的核心。
而数码显示电路是由4位共阳极数码管提供，驱动部分采用PNP型的三极管来驱动数码管。
74LS74作为四分频使用,来提供ADC0809的时钟。
引言部分智能仪器是计算机技术和测量仪器结合的产物，是含有微计算机或微处理器的测量仪器，由于他拥有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能，具有一定智能作用，因而被称之为智能仪器。
智能仪器的出现，极大地扩充了传统仪器的应用范围。
智能仪器实质上是一种硬件和软件的结合设计，并且充分利用了软件技术的强大功能，它把仪器的主要功能集中放在程序存储器ROM中，因而，当需要增加功能时，不需要全面改变硬件设计，而只要修改存放在ROM中的软件内容就可以很放便地改变仪器的功能。
智能仪器凭借其体积小、功能强、功耗低等优势，迅速地在家用电器、科研单位和工业企业中得到了广泛的应用。
因此单片机的应用使智能仪器具有以下功能特点：1、具有友好的人—机对话能力。
2、自动矫正零点满度和切换量程。
3、多点快速检测。
4、自动修正各类测量误差。
5、数字滤波。
6、数据处理。
7、各种控制规律。
8、多种输出形式。
9、数据通信。
10、自诊断和故障监控。
11、掉电保护。
模数转换：把连续变化的模拟量转化为在时间和幅值上离散的数字量。
模数转换器：实现模数转换的电路或器件，又称A/D转换器或ADC。
ADC0809 是什么？
ADC0809 是美国国家半导体公司生产的CMOS 工艺8 通道，8 位逐次逼近式A/D 转换器。
其内部有一个8 通道多路开关，它可以根据地址码锁存译
码后的信号，只选通8 路模拟输入信号中的一个进行A/D 转换。
是目前国内
应用最广泛的8 位通用A/D 芯片。
1.ADC0809 的主要特性
1)8 路输入通道，8 位A/D 转换器，即分辨率为8 位。
2)具有转换起停控制端。
3)转换时间为100μs(时钟为640kHz 时)，130μs(时钟为500kHz 时)
4)单个+5V 电源供电
5)模拟输入电压范围0～+5V，不需零点和满刻度校准。
6)工作温度范围为-40～+85 摄氏度7)低功耗，约15mW。
2.ADC0809 的内部结构
ADC0809 是CMOS 单片型逐次逼近式A/D 转换器，内部结构如图13.22。
ADC0809模块转换设计1、主要特性1）8路8位A／D转换器，即分辨率8位。
2）具有转换起停控制端。
3）转换时间为100μs。
4）单个＋5V电源供电。
5）模拟输入电压范围0～＋5V，不需零点和满刻度校准。
6）工作温度范围为-40～＋85摄氏度7）低功耗，约15mW。
2、内部结构ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A／D转换器，内部结构如上图1所示，它由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3、外部特性（引脚功能）ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图13．23所示。
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。
4、ADC0809工作的时序图tws: 0.1us twe: 0.1us teoc: 8*T+2us tc：100us f:500khz 5、ADC0809外接电路由于没有选用外部分频器所以应用89S52的定时器2让它产生一个500KHZ的时钟信号。
八路信号显示转换器
一、设计任务与要求
设计一个八路信号显示转换器，与单踪示波器配合使用，同时显示多路被测信号。
设计任务与要求：
1同时显示八路数字信号波形且清晰稳定。
2被测信号上限频率不小于2KHz。
二、总体框图
根据课题要求，下图所示为八路信号显示转换器的电路框图。
八选一数据选择器把输入的八路数字信号在地址形成器的控制下，轮流地送入示波器的Y轴通道。
D/A电路用于形成阶梯电压信号，共有八个阶梯，使各路被测信号在示波器屏幕的不同垂直位置（即不同的地址）显示出来。
系统时钟（或被测信号的时钟）经16分频后的信号送至示波器的同步输入端（X轴通道），作为示波器的外同步信号。
由于示波器荧光屏上所涂的荧光粉具有一定的余辉时间，在合适的系统时钟作用下，能够同时观察到屏幕上显示的八路输入信号。
三、选择器件
器件名称使用数量
74LS74N 4
74LS163N 1
74LS10N 1
74LS151N 1
运算放大器LM358 1
10kΩ电阻 1
25kΩ电阻 1
50kΩ电阻 1
100kΩ电阻 1
单踪示波器 1
主要器件说明
74LS74N
逻辑符号
逻辑功能表
逻辑功能说明
当4号端口输入低电平，1号端口输入高电平输出Q=1 Q非=0 当1号端口输入低电平，4号端口输入高电平输出Q=0 Q非=1 当1号端口和4号端口同时输入低电平输出Q=1 Q非=1 当1号端口和4号端口同时输入高电平，3号端口下降沿触发
D=1时 Q=1 Q非=0
D=0时 Q=0 Q非=1
74LS163N
逻辑符号
逻辑功能表
逻辑功能说明
清零端输入低电平，CP脉冲下降沿触发，输出全为0。
清零端输入高电平，预置端输入低电平，CP脉冲下降沿触发输出QA=A QB=B QC=C QD=D。
清零端、预置端输入高电平，ENT、ENP输入高电平，CP脉冲下降沿触发电路计数，没词加1。
清零端、预置端输入高电平，ENT、ENP一个输入高电平，一个输入低电平，输出保持不变。
74LS10N
逻辑符号
逻辑功能表
逻辑功能说明
输出Y=ABC 输入全为1，输出为0。
74LS151N
逻辑符号
逻辑功能表
逻辑功能说明
使能端输入高电平，输入端Y=0 W=1
使能端输入低电平，输出端Y的信号为CBA最小项的输入端的信号，W为Y 的互补信号。
四、功能模块
1、分频器
分频电路
模块功能
此模块将系统信号频率分成1/16
器件功能
设Q非为0，CP下降沿脉冲触发，D=0，Q=0，Q非=1， Q非由0变到1
CP下降沿脉冲低2次触发，D=1，Q=Q,Q非=0， Q非由1变到0
触发第2个74LS74芯片，74LS74经两个下降沿脉冲触发一次。
同理，第3个芯片经4个下降沿脉冲触发一次，第4个芯片经8个下降沿脉冲触发一次，以此完成分频。
模块仿真结果
验证电路
验证结果
在B通道信号半个周期的时间内，A通道的信号通过8个周期，可验证A波信号频率被分成了1/16。
已在数字试验箱上验证。
2、地址形成器
模块电路
模块功能
与分频器连接，将经过分频的信号接入输入端，产生的脉冲触发电路计数，输出地址信号。
器件功能
74LS163使能端接高电平，预置端接高电平，下降沿脉冲触发计数，每次加1，当计数端输出信号为 Q（CBA）=111（即十进制7）时，74LS10输出高电平，清零端为低电平，有效。
当下一次脉冲来临时，74LS163输出信号清零，重新计数，以此达到循环。
验证电路与验证结果
输入脉冲信号，输出结果从0~7循环已在数字试验箱上验证。
3、八选一数据选择器
模块电路
模块功能
74LS151的ABC端与计数器相连，D0~D7与八路数字信号相连，以计数器输出的地址信号分别输出八路信号。
器件功能
根据地址信号输出数字信号。
验证电路
如上图，在Y输出端接示波器。
验证结果
通过示波器输入频率与输入信号对比，模块达到其功能。
已在数字试验箱上验证。
4、D/A转换器
模块电路
模块功能
左面与地址生成器相连，将输入的数字信号转换成模拟信号，形成阶梯电压，使各路被测信号在示波器屏幕的不同垂直位置（即不同的地址）显示出来。
验证电路
验证结果
由验证结果可知D/A转化器形成了8个阶梯的阶梯电压。
已在数字试验箱上验证。
五、总体设计电路图
1、总体电路图
上部为分频电路，分频电路将系统时钟分频后把信号输入到地址产生器，地址产生器将地址分别给到，D/A转换器和8选1数据选择器。
D/A转换器将给入的地址转换成模拟信号，产生8个阶梯的阶梯电压，输入到示波器A通道；8选1数据选择器根据地址信号输出所选数字信号，并将输出输入到示波器B通道。
示波器叠加A、B两个信号，由于余辉作用，输出8路信号。
2、仿真结果
八路信号分层出现在示波器上，由于示波器的余辉作用，将能同时看到八路信号。
3、已在数字实验箱上验证，示波器输出比较清晰地信号。
