基于51系列单片机的串行多通道数据采集系统设计

课设之基于单片机的数据采集系统设计随着科技的飞速发展，数据采集系统也在逐渐普及。

而基于单片机的数据采集系统设计，是一种简单、可靠、成本低的方案。

一、系统概述数据采集系统是通过采集各种物理量（如温度、湿度、压力等）的信号，将其转换成数字信号，并进行处理和存储，从而实现对物理量的监测、控制和分析。

基于单片机的数据采集系统，是利用单片机的时序控制、数字转换和通信等功能，对物理量进行采集和处理的系统。

二、系统组成基于单片机的数据采集系统主要由传感器、信号调理电路、单片机、存储器和通信模块等组成。

其中：1.传感器：根据需要采集的物理量不同，可以选择多种类型传感器，如温度传感器、湿度传感器、气压传感器等。

2.信号调理电路：对传感器输出的信号进行放大、滤波、线性化等处理，使其符合单片机的输入要求。

3.单片机：选用低功耗、高集成度、性能稳定的单片机，进行数据采集和处理，并实现控制和通信等功能。

4.存储器：将采集到的数据进行存储，以便后期分析和处理。

5.通信模块：将采集到的数据通过串口、CAN、以太网等方式发送到远程计算机或其它设备，并实现数据交互和共享。

三、系统设计在设计基于单片机的数据采集系统时，需要进行如下步骤：1.选择合适的单片机：比较常用的单片机有STC、AVR、PIC、ARM 等，需根据具体需要进行选型。

2.设计信号调理电路：选择合适的电路元件（如运放、滤波电容、电阻等），进行电路设计和仿真，需要考虑到信号质量、成本和体积等因素。

3.编写单片机程序：根据需要，编写适合的程序，实现对信号的采集、处理、存储和通信等功能。

4.调试和测试：对完成的数据采集系统进行调试和测试，查看系统的稳定性、精度和响应时间等指标是否达到要求。

四、应用案例基于单片机的数据采集系统，广泛应用于自动化控制、实验室测量、环境监测和智能家居等领域，如温度、湿度、光照、气压和土壤含水量等的监测等。

例如，在环境监测中，基于单片机的数据采集系统可以采集空气质量、气压、温度、湿度等多项指标数据，通过数据分析和处理，提供科学依据和决策支持，实现环境保护和生态安全等目标。

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。

本科毕业设计（论文）基于单片机的多通道数据监测系统A multi-channel data detection system based onMCU摘要随着电子计算机信息技术的不断发展和完善，采用单片机实现的数据采集系统的应用越来越多。

采用单片机实现的数据采集系统具有自动化和无人值守的特点。

在许多工业测控机械、医疗仪器以及消费电子产品中，都对数据采集系统的实时性与功耗提出了更高的要求：即在满足微功耗、微型化的总体设计原则基础上，又要能实时反映现场采集数据的变化。

这就对系统的功耗、采样速度、数据存储和传输速度等提出了更高的要求。

然而，随着半导体与微控制器技术的飞速发展，各种微电子器件的性能不断提高，功耗却不断降低。

技术的进步使得高速度、低功耗的数据采集系统得以实现。

本文设计的数据采集与显示、处理系统采用TI公司研制的MSP430系列超低功耗单片机作为核心控制元件，实现了8通道模拟量数据的采集、自动循环显示、用户查询、限位设定及报警、外围驱动能力、时间显示、以及和上位机组态软件的通信功能。

该系统功能齐全，且具有一定的通用性。

主要研究内容如下：首先，分析了数据采集系统技术领域内国内外的研究现状，以及MSP430系列低功耗单片机的特点和应用情况。

其次，分析了研究数据采集系统的现实意义，在此基础上给出了基于MSP430单片机的数据采集系统的总体设计方案。

比较详细的介绍了实现该系统的硬件电路设计，包括电源电路、按键电路、复位电路、点阵LCD显示电路、LED指示灯和蜂鸣器报警电路、直流电机驱动电路和USART异步串行通信电路等电路的原理图设计。

最后详细的介绍了基于C语言的软件系统实现方案。

其中，软件系统的设计是本设计的工作重点。

设计过程采用了模块化的软件设计思想。

文中第4章前6小节详细介绍了系统中各个模块软件设计过程。

其中和组态王的串口通信程序设计是最有创新性的内容；第7小节介绍了这些模块之间的输入、输出等链接关系，并最终给出了主处理程序的结构框架。

课件简介1基于单片机的多数据采集系统的设计指导教师：吴顺伟实验目的运用单片机的基本知识设计单片机的应用系统； 学会单片机最小系统的设计熟练掌握protell 99se的基本操作；熟悉电路板的制作过程并自制电路板；掌握焊接和整机调试方法；实验内容设计单片机的最小系统、LCD、键盘电路；绘制电路板图；在zy-3220电路板上自制电路板；焊接元件；系统程序编制与调试实验主要仪器设备及材料1、 仿真器2、微型电子计算机3、单片机目标系统4、AT89C52单片机5、电烙铁6、其他材料实验步骤设计单片机的最小系统及与键盘和显示电路的链接；在电子创新实验系统模拟调试部分模块绘制电路板图；电路制版；焊接电路；利用仿真器变编程；调试1 单片机最小系统的设计所谓最小系统就是要可以独立实现某些特定功能的一个产品。

如果功能相对简单，使用的MCU资源足够，那么一个MCU带一点非常少的辅助元件就可以实现一个最小系统2 在电子创新试验系统模拟调试部分模块LCD键盘3 绘制电路板进入PROTEL 99SE；建立电路板文件；根据原理图绘制电路板（1）定边界；（2）放主要元件的封装；（3）连线；导出PCB 2.8 ASCII FILE4 在ZY-3220雕刻机上制作电路板 打开雕刻机电源；但开雕刻机软件；固定电路板母版；调整钻头位置；钻孔；雕刻；成品电路板；5 元器件的焊接集成电路需焊接元器件座；工艺要求规范；6 仿真调试仿真器与目标板链接；打开WAVE E6000/L 仿真软件； 利用C8051语言编程；调试运行结果；计数器及其应用研究指导教师 姜春玲实验目的：（1）掌握中规模集成计数器的使用及功能测试方法；（2）掌握运用集成计数器实现任意进制的计数器的方法；（3）进一步熟悉利用Multisim2001建立电路和仿真的方法。

实验内容：（1）测试74LS161的逻辑功能。

（2）用74LS161实现七进制计数器。

实验原理：74LS161(74LS160)功能表：实验步骤：1.测试74LS161功能。

基于51系列单片机串行多通道数据采集系统设计（南京铁道职业技术学院，江苏苏州，黄克亚215137）【摘要】：摘要：本文详细介绍了11通道12位串行AD转换芯片器TLC2543的结构、主要特点、工作原理与编程要点。

给出了TLC2543与51系列单片机的硬件接口电路和软件控制程序，并在Proteus软件中进行系统仿真。

【关键词】：单片机、TLC2543、C语言、仿真引言：51系列单片机因其优越的性能，较低的价格，灵活方便的控制方法获得广泛应用，但是作为数字系统的单片机要想处理现实中广泛存在模拟量就必须进行AD转换。

目前AD转换芯片有很多，但大多数是精度不高，占用单片机太多的I/O口，使其应用受到很大的限制。

本论文所讨论的是基于11通道、12位串行AD转换芯片TLC2543数据采集系统的实现。

1TLC2543的特点及引脚TLC2543是12bit串行A／D转换器，使用开关电容逐次逼近技术完成A／D转换过程．由于是串行输入结构，能够节省51系列单片机的I／O资源．其特点有：1)12bit分辨率A／D转换器；2)在工作温度范围内10us转换时间；3)11个模拟输入通道；4)3路内置自测试方式；5)采样率为66啊kb/s6)线性误差±1LSB(max)；7)有转换结束(EOC)输出；8)具有单、双极性输出；9)可编程的MSB或LSB前导；10)可编程的输出数据长度．TLC2543的引脚排列如图1所示．图l中AIN0～AINl0为模拟输入端；CS为片选端；DIN为串行数据输入端；DOUT为A／D转换结果的三态串行输出端；EOC为转换结束端；CLK为I／O时钟；REF+为正基准电压端；REF-为负基准电压端；VCC为电源；GND为地．2TLC2543的使用方法2.1控制字的格式控制字为从DATA INPUT端串行输人的8位数据，它规定了TLC2543要转换的模拟量通道、转换后的输出数据长度、输出数据的格式。

基于51单片机的多路数据采集器一、摘要：用51单片机控制ADC0808将模拟信号（0~0.5V）转换成数值量（0~255），再控制LED数码管以十六进制实时显示出来。

ADC0808为模/数（A/D）转换器。

在Proteus软件上实现电路设计和程序设计，并进行实时交互仿真。

本设计采用了以单片机为开发平台，控制系采用AT89C52单片机，A/D转换采用ADC0808。

系统除能确保实现要求的功能外，还可以方便进行8路其它A/D转换量的测量。

万用板经过排版、布线、焊接、调试等工作后基于51单片机的简易电压表成形。

关键字：51单片机ADC0808 LED数码显示二、设计要求1、用51单片机作为控制器，来控制ADC0808将模拟信号转换成数值量（0—255）；2、可准确测量0—0.5V电压，最小分辨率2mV；3、测量误差小于5%；4、用51单片机控制两位数码管显示实时测量电压的16进制数值量；5、单片机采用中断工作方式；6、在Proteus软件上实现多路电压的测量的电路和程序设计，并进行实时仿真；三、功能创新(1) 在Proteus软件上实现了8路电压的测量设计，并仿真成功，且在万用板上焊接、调试成功；(2) 设计一个外部开关通过中断方式来选择任意一路的电压测量，并用单片机控制一位数码管显示路数；(3)通过编程实现直接在LED数码管上显示测量电压值，并精确到1mV；(4) 设计一个由LED灯和蜂鸣器组成的报警电路，当被测电压超过测量范围时，报警电路实现报警；四、硬件电路设计1、系统设计框图根据设计要求与思路，在Proteus软件上设计和仿真该系统的设计方案。

硬件电路由6个部分组成，即单片机电路、复位电路、4位LED显示电路、A/D转换电路和键盘及报警电路、放大电路。

系统设计框图如下：图1 系统框图2、单片机系统电路本次设计选择Atmel公司生产的AT89C52作为控制芯片。

AT89系列与MCS-51系列单片机相比有两大优势：第一，片内程序存储器采用闪速存储器，使程序的写入更加方便;第二，提供了更小尺寸的芯片，使整个电路体积更小。

51单片机的多路温度采集控制系统设计基于51单片机的多路温度采集控制系统设计言：随着现代信息技术的飞速发展，温度测量控制系统在工业、农业及人们的日常生活中扮演着一个越来越重要的角色，它对人们的生活具有很大的影响，所以温度采集控制系统的设计与研究有十分重要的意义。

本次设计的目的在于学习基于51单片机的多路温度采集控制系统设计的基本流程。

本设计采用单片机作为数据处理与控制单元，为了进行数据处理，单片机控制数字温度传感器，把温度信号通过单总线从数字温度传感器传递到单片机上。

单片机数据处理之后，发出控制信息改变报警和控制执行模块的状态，同时将当前温度信息发送到LED进行显示。

本系统可以实现多路温度信号采集与显示，可以使用按键来设置温度限定值，通过进行温度数据的运算处理，发出控制信号达到控制蜂鸣器和继电器的目的。

我所采用的控制芯片为AT89c51，此芯片功能较为强大，能够满足设计要求。

通过对电路的设计，对芯片的外围扩展，来达到对某一车间温度的控制和调节功能。

关键词：温度多路温度采集驱动电路正文：1、温度控制器电路设计本电路由89C51单片机温度传感器、模数转换器ADC0809、窜入并出移位寄存器74LS164、数码管、和LED显示电路等组成。

由热敏电阻温度传感器测量环境温度，将其电压值送入ADC0809的IN0通道进行模数转换，转换所得的数字量由数据端D7-D0输出到89C51的P0口，经软件处理后将测量的温度值经单片机的RXD端窜行输出到74LS164，经74LS164 窜并转换后，输出到数码管的7个显示段，用数字形式显示出当前的温度值。

89C51的P2.0、P2.1、P2.2分别接入ADC0809通道地址选择端A、B、C，因此ADC0809的IN0通道的地址为F0FFH。

输出驱动控制信号由p1.0输出，4个LED 为状态指示，其中，LED1为输出驱动指示，LED2为温度正常指示，LED3为高于上限温度指示，LED4为低于下限温度指示。

基于51单片机的数据采集与传输系统作者：穆剑桥赵伟来源：《山东工业技术》2015年第07期摘要：本设计利用AT89C52单片机及Keil编程软件编程和PROTEUS单片机仿真软件。

首先用Keil编程软件编程，再将程序下载到PROTEUS仿真软件中的单片机中，利用滑动变阻器模拟来自两路温度的数据，在液晶1602芯片上集中显示出来，并且根据所设温度的上限通过驱动蜂鸣器进行听觉上的报警，同时还可以通过LED点亮进行视觉上的报警，从而达到温度的采集和报警的目的。

通过Keil编程软件和PROTEUS软件来进行仿真、分析，调试，为设计提供了一个方便、快捷的途径，节约了设计时间。

关键词：温度；AT89C52单片机；通信；报警1 数据采集与传输系统的电路设计本系统主要包括起振电路、复位电路、模拟温度采集电路、显示电路、报警电路以及报警温度设置电路和MAX487通讯电路。

其中采用滑动变阻器来模拟现场的两路温度如图1，通过ADC0832将采集到的电压信号送到单片机的P1口，然后通过单片机进行数据分析和换算。

本系统的显示电路如图2，采用LCD1602来实现，两路温度及其报警温度值可以准确的同时显示在液晶上，一目了然。

本系统的报警电路如图3，采用两个LED和两个蜂鸣器来模拟实现，当所采集的两路温度都处于安全温度范围内时D1和D2都不亮，蜂鸣器不响。

当有一路温度低于安全稳定范围内时，LED就会点亮而且相对应的蜂鸣器响。

报警温度设置电路的按键从上到下依次为a，b，c。

当按下一次a时，A通道报警值闪烁，每按下一次b时，温度增加0.4度，每按下一次c时，温度减小0.4度。

然后再按一下a，可退出设定。

当连续按下两次a时，B通道报警值闪烁，每按下一次b时，温度增加0.4度，每按下一次c时，温度减小0.4度。

然后再按一下a，可退出设定。

当连续按下三次a时，不修改报警值。

2 数据采集与传输系统的程序设计及仿真本系统采用两块AT89C52单片机进行双机通信，可以将现场采集到的温度传输到控制室进行显示。

基于单片机的多路数据采集系统设计The Design Of Multi-channel Data Acquisition System BasedOn SCM毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日指导教师评阅书评阅教师评阅书图3.1 主机部分电路原理图。

毕业设计（2016届）题目：基于单片机89C51数据采集系统的设计姓名：苏永康学院：物理电气信息学院专业：电气工程与自动化学号：12012242012班级：自动化<2>班指导教师：汤秀芬2016年5月12号摘要数据采集技术是现代一个重要的领域，随着单片机的出现以及快速的在工业中发展，二者的结合并发展已经成为一种趋势。

所以本文设计一个单片机数据采集系统，系统是以单片机AT89C51为控制核心，为了满足A/D转化精度为12位，选用A/D转换器芯片MAX187和多路模拟开关4067设计信号输入电路并完成A/D 转换，此系统能够实现采集最多16路模拟量输入信号，另外一个独立电路是单片机作为主机通过I2C总线控制数字传感器DS1621可实现多点温度采集系统，并将采集到的电压、温度的实时数据通过液晶屏显示然后再通过RS232传输到上位PC机上。

本文设计的系统有效的把A/D转换技术，I2C总线技术和86C51单片机有效的结合起来，实现高速的通信和数据传输。

系统能够与PC机通信，采集数据实时显示。

软件部分采用C语言编程，完成信号输入电路，显示电路，通信电路程序设计。

关键词：数据采集；89C51； MAX187; RS232；ABSTRACTData mining technology is an important area, modern with the emergence of single chip microcomputer and rapid development in the industry, the combination of both and development has become a trend.So in this paper, A single-chip microcomputer data acquisition system design, system based on single chip microcomputer A T89C51 as the control core, in order to satisfy the precision of A/D conversion for 12, choose A/D converter chips MAX187 4067 design and multi-channel analog switch signal input circuit and A/D conversion, this system can realize collection up to 16 analog input signals, A separate circuit is single chip microcomputer as the host through the I2C bus control digital sensor DS1621 multipoint temperature acquisition system can be realized, and the collected real-time data through the LCD display of voltage, temperature, and then through RS232 transmitted to upper PC. System designed in this paper the A/D conversion technology effectively, and 86 c51 I2C bus technology effectively combined, realize the high-speed communication and data transmission. System can communicate with PC, data real-time display. Part software using C language programming, signal input circuit, display circuit, communication circuit design program.Key words: Data acquisition89C51 MAX187RS23目录1.绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 国内外研究现状 (3)1.3本文主要的工作和内容安排 (3)2.数据采集技术与数据传输 (4)2.1 数据采集技术 (4)2.1.1 数据采集系统数字化理论 (4)2.1.2 数据采集系统各部分作用 (7)2.2数据传输-串行通信 (8)2.2 1 串行通信总线（I2C） (8)2.2.2 串行通信接口标准（RS232C） (9)3.数据采集系统硬件设计 (13)3.1系统硬件EMC设计 (13)3.2 数据采集系统的工作原理框图 (14)3.3中心控制电路—AT89C51单片机 (16)3.4信号输入电路 (20)3.4.1 模拟开关电路4067的简介 (20)3.4.2 模拟-数字（A/D)转换电路-MAX187 (22)3.5数字温度传感器输入电路 (25)3.6 上位机通信电路 (27)3.7显示电路设计 (29)4.数据采集系统的软件设计 (31)4.1 软件开发系统—Keilu Vision4 (31)4.2系统程序设计 (34)4.2.1 主程序流程图 (34)4.2.2初始化流程图 (35)4.2.3子程序流程图 (38)4.2.4 程序调试结果 (42)5.系统仿真 (44)5.1 系统仿真 (44)5.1.1单片机仿真工具protues7.8 (44)5.1.2友善串口调试助手 (45)5.2 系统调试结果与分析 (45)6. 结论和展望 (48)6.1 结论 (49)6.2 展望 (49)参考文献 (51)谢辞 (53)附录1：整体电路结构图 (55)附录2：高精度数据采样系统程序设计 (56)1.绪论1.1 研究背景近些年来，随着各个领域的兴起和发展，数据采集技术开始备受关注，在航天，武器研究，地质研究领域迅速的发展。

毕业设计（论文）题目：基于51单片机的多路温度采集控制系统设计院 (系)：专业：姓名：学号：指导教师：二〇一三年十二月五日毕业设计（论文）任务书学生姓名学号专业院（系）毕业设计（论文）题目基于51单片机的多路温度采集控制系统设计任务与要求(1).介绍多路温度采集系统的发展历史、现况及将来的发展趋势；(2).多路温度采集系统设计及原理说明；(3).介绍单片机最小系统的原理和作用；(4).多路温度采集的总体设计框图；(5).多路温度采集系统原理图设计及说明。

完成时间段指导教师单位职称院（系）审核意见毕业设计(论文)进度计划表日期工作内容执行情况指导教师签字2013.6.15-2013.6.28查找资料，选题2013.6.29-2013.8.30完成论文的初稿2013.8.31-2013.9.30完成论文二稿的写作2013.10.1- 2013.10.20 完成论文的终稿及格式修改2013.10.21- 2013.11.20 进一步修改论文、定稿，打印论文，做好答辩准备20113.11.21-2013.12.5做好论文答辩准备教师对进度计划实施情况总评签名：年月日毕业设计(论文)中期检查记录表学生填写毕业设计(论文)题目: 基于51单片机的多路温度采集控制系统设计学生姓名: 学号：专业：指导教师姓名: 职称:检查教师填写毕业设计(论文)题目工作量饱满一般不够毕业设计(论文)题目难度大适中不够毕业设计(论文)题目涉及知识点丰富比较丰富较少毕业设计(论文)题目价值很有价值一般价值不大学生是否按计划进度独立完成工作任务学生毕业设计(论文)工作进度填写情况指导次数学生工作态度认真一般较差其他检查内容：存在问题及采取措施:检查教师签字: 年月日院（系）意见(加盖公章): 年月日摘要随着现代信息技术的飞速发展，温度测量控制系统在工业、农业及人们的日常生活中扮演着一个越来越重要的角色，它对人们的生活具有很大的影响，所以温度采集控制系统的设计与研究有十分重要的意义。

基于51单片机和ADC0809的数据采集系统结题报告基于51单片机和ADC0809的数据采集系统结题报告温州大学物理与电子信息学院07通信王利明摘要:本文介绍了以51单片机为核心构成测控系统中，模拟电压采样及A/D转换方法。

同时也介绍了ADC0809转换芯片的内部结构、工作时序及使用方法，并给出了基于ADC0809构成的测控系统的硬件接口电路和软件编程。

关键词：C8051、ADC0809、8段数码管。

引言由于单片机技术在各个领域正得到越来越广泛的应用，世界上许多集成电路生产厂家相继推出了各种类型的单片机，在单片机家族的众多成员中，MCS-51系列单片机以其优越的性能、成熟的技术及高可靠性和高性能价格比，迅速占领了工业测控和自动化工程应用的主要市场，成为国内单片机应用领域中的主流。

目前，可用于MCS-51系列单片机开发的硬件越来越多，与其配套的各类开发系统、各种软件也日趋完善，因此，可以极方便地利用现有资源，开发出用于不同目的的各类应用系统。

又恰逢上个学期学校有实验室项目开放，于是我们便选了与之相关的王环老师带的开放性试验《基于51单片机和ADC0809的数据采集系统》。

实验分为三步，第一步是绘制电路图与焊接电路，第二步是编写程序代码，第三步是下载到实验板并调试。

在第二步的程序编写中，又分为两块：一块是键盘的处理与显示；另一块是用0809芯片实现AD转换。

现简单介绍此个系统的组成。

此单片机系统是由复位及振荡电路、八段数码管显示电路、按键、AD转换电路、分频电路等部分组成，其中所用到芯片包括C8051、AD0809、74LS02、74LS90。

1模拟电压输入多路模拟开关LED显示采样/保持单片机处理AD转换图一为AD转换的系统框图。

其中模拟电压输入为VCC通过划线变阻器进行分压得到，进而输入至ADC0809的多路模拟开关的其中之一；在经过ADC0809内部结构的处理以及单片机的程序控制，最终实现AD转换。

开题报告电气工程及其自动化基于单片机的多路数据采集系统设计一、课题研究意义及现状由于数据采集系统的应用越来越宽，所涉及到的测量信号和信号源的类型越来越多，低测量的要求也越来越高，国内现在已有不少测量和采集的系统，但很多系统存在功能的单一、采集通道少、操作复杂，并且对测试环境要求较高等问题。

人们需要一种应用广泛、性价比高的数据采集系统。

在现实中要通过计算机对现实世界中的信息进行处理和显示，首先必须将计算机和现实世界联系起来，这需要将真实世界中的各种信号（称为模拟信号）转化为计算机可以识别、存储的信号（称为数字信号），这一过程即是数据采集。

数据采集技术是以前端的模拟信号处理、模拟信号数据化、数据信号处理和计算机控制技术等高科技为基础而形成的一门综合技术。

它在许多领域得到了广泛的应用。

数据技术促进了上述这些领域的发展，而反过来又对数据向埃及系统提出了愈来愈高的要求。

一个大型的数据采集系统由以下几个部分组成：数据测量、数据采集、数据传送、数据存储、数据处理、数据分析和数据显示等。

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是别的数字信号，并送到计算机，然后将计算机得到的数据进行显示或打印，以便识别对某些物理量的监视，其中一部分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。

数据采集系统性能的好坏，主要取决去它的精度和速度。

在保证精度的前提下，应有尽可能高的采样速度。

以满足实时采集、实时处理和实时控制对速度的要求。

目前数据采集系统以得到广泛的应用到测量、监控、诊断、科学试验等各个领域中。

近二十年来，数据采集技术得到了飞速的发展，在形式上由原来的专用的测试仪器到现在使用微机的虚拟仪器；采集的分辨率从4位、8位到现在的24位分辨率；采集的速率从几Kbps到现在的最高已达到2GKbps，记录设备从原来的手记，纸带的模拟或数字记录到磁带记录，到现在的硬盘记录，磁盘记录。

二、课题研究的主要内容和预期目标设计一个基于单片机的多路数据采集系统，主控器采用AT89C51单片机，能对50米以外的各路数据，通过串行传输线进行采集和显示。

（3）它的电路设计与连接比较简单而且功能齐全。

2.2.4 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法和静态显示。

在单片机中，为了节省硬件资源，多采用动态扫描显示法。

2.2.5 按键键盘是一种常见的输入设备，用户可以向计算机输入数据或命令。

根据案件的识别方法分类，有编码键盘和非编码键盘两种。

通过硬件识别的键盘称编码键盘；通过软件识别的键盘成为非编码键盘。

非编码键盘有两种接口方法：一种是独立按键接口；另一种是矩阵式按键接口。

1、独立按键接口在单片机中，如果所需的按键较少，可采用独立式键盘。

每只按键接单片机的一条I/O线，通过对线的查询，即可识别各按键的状态。

如图2.2所示。

4只按键分别宇单片机的P1.0~P1.3I/O线上。

无按键按下时，P1.0~P1.3线上均输入高电平。

当某按键按下时，与其相连的I/O线将得到低电平输入。

图2.2 独立按键接口图2.矩阵式按键接口在单片机中需要的按键较多时，通常把键排成矩阵形式，这样可以节省硬件资源。

如对于20只按键接口，如采用按键独立方式，需要20个I/O口。

如采用矩阵式按键方式，则只需要9个I/O 口。

如图2.3所示。

单片机系统中的非编码式键盘程序主要由判别是否有键按下子程序、键的识别子程序、找到闭合键后，读入相应的键值，再转到相应的键处理程序几个部分组成。

图2.3 矩阵式按键接口图在该系统中所用到的按键有9个，所以采取矩阵式按键接口方式。

图3.1 主机部分电路原理图3.1.2 单片机（1）单片机的概述单片机是一种集成的电路芯块采用了超大规模技术把具有运算能力（如算术运算、逻辑运算、数据传送、中断处理）的微处理器（CPU）,随机存取数据存储器（RAM），只读程序存储器（ROM），输入输出电路（I/O口），可能还包括定时计数器，串行通信口（SCI），显示驱动电路（LCD或LED驱动电路），脉宽调制电路(PWM)，模拟多路转换及A/D转换器等电路集成到一块单片机上，构成一个最小然而很完善的计算机系统。

重庆大学本科专业综合课程设计论文电类课程设计题目：数据采集的控制系统设计学生：xxx xxx xxx指导教师：x x院系：xx工程学院专业班级：xxxxx3班x x大学2014 年 6 月摘要数据的采集和处理是数字信号处理中十分重要的一个环节，为了设计一个对8路0~5V的模拟电压进行循环采集，超出界线时指示灯闪烁，且能输出控制信号进行调节的数据采集控制系统，本课程设计在参考众多文献后对其进行了设计，系统分为硬件和软件两大部分。

在硬件方面我们采用了单片机89c52芯片为控制核心搭配上数据采集电路、LED数码管显示电路、DAC0800八位数模转换器等实现了模拟电压数据的循环采集和显示功能以及对输出信号的调节功能。

另外的软件部分则用c语言对数据采集、模数转换、数据显示等功能进行了编写。

文中详细介绍了硬件和软件两部分以及总体的情况.关键词：单片机82c52 DAC0800 数据循环采集ABSTRACTThe data acquisition and processing are very important parts of digital signal processing. To design a system to circular acquisitions eight roads 0~ 5V analog voltage and the indicating lights flash when it beyond the limitation, it can also output the control signal to adjust the data acquisition system. Based on the mass literature materials, the curriculum designs this system which divides into two parts, hardware and software. In the Hardware, we use 89c52 microcontroller as the core of control, with a data acquisition circuit, a DAC0800 eight bit digital to analog converter to achieve the goals. Then, in the Software, we use C language to compile the procedure of data acquisition, analog digital conversion and etc. This passage introduces the hardware, software and total situation.Key words: 89c52 microcontroller, DAC0800,Circular acquisitions of data目录第1章引言 (1)1.1课题背景 (1)1.2数据采集系统的历史与发展现状 (1)第2章数据采集的控制系统的总体设计 (3)2.1系统总体设计框图 (3)2.2系统工作原理 (4)2.3各个部分功能模块介绍 (4)2.3.1 ADC0809 (4)2.3.2 DAC0800 (5)2.3.3 74HC138译码器 (5)2.3.4 三位八段数码管 (6)2.3.5锁存器 (7)2.3.6 74LS74 (8)2.3.7 74LS00 (8)第3章数据采集的控制系统的硬件设计 (9)3.1芯片的选择 (9)3.1.1芯片总体功能及介绍 (9)3.1.4 89c52结构特点 (9)3.1.3芯片各个引脚功能介绍 (10)3.1.4 89c52参数 (12)3.2系统硬件原理图 (13)3.2.1 ADC0809 (13)3.2.2 DAC0800 (14)3.2.3 74HC138 (15)3.2.4 8282锁存器 (16)3.2.5八段数码管 (17)3.2.6 74LS74二分频电路 (17)3.2.7 74LS00 (18)第4章数据采集的控制系统的软件设计 (20)4.1主程序流程图 (20)4.2各子程序流程图 (21)4.2.1中断程序 (21)4.2.2显示程序 (22)4.2.3延时程序 (23)第5章总结 (24)参考文献.... .. (26)附录一设计程序 (27)附录二PCB版图 (39)第1章引言1.1课题背景数据采集是信息学科的重要分支之一，主要是研究信息数据处理及控制等问题[1]。

摘要：本课程设计设计了一个基于51系列单片机控制的数据采集系统。

51单片机控制AD 转换器循环采集8路数据，并对所采集的数据进行处理。

处理好的数据再由单片机控制1602液晶显示器显示出来。

此外，单片机还控制八个按键实现了单独一路采集和显示功能。

单片机控制程序由C语言完成。

关键字：单片机；AD转换；液晶显示一、概述本课程设计涉及51系列单片机，AD模数转换器，液晶显示器等器件的运用，同时还设计了C语言在51单片机上的应用。

这些器件的综合运用对于深刻掌握51系列单片机原理和AD转换原理具有很大理论意义，同时本课程设计设计出的数据采集电路能满足简单的数据采集环境，具有一定的实用价值。

本课程设计设计了一个能够采集八路数据并进行实时显示的系统，它可以循环显示4路采集数据，也可以根据按键操作进行单路实时显示。

二、工作原理说明图1 工作原理框图工作原理：所要采集的八路数据由AD转化器的八路模拟量输入端输入，AD将八路模拟数据转换成数字量后送给主控单元51单片机，51单片机由C语言程序控制，将所得到的八路数字量处理后由1602液晶显示器显示出来。

同时单片机发出控制信号控制AD循环采集八路数据，控制液晶循环显示八路数据。

按键复制单独一路数据的采集与显示控制。

三、电路设计1.单片机与AD接口电路如图2所示，AD转换器的八路数字输出量OUT1-OUT8由单片机的P1口输入单片机，AD的三路地址输入A、B、C、端分别接单片机的P3.0、P3.1、P3.2。

P3.2、P3.1、P3.0循环输出000-111八个信号来控制AD循环采集转换八路模拟数据。

AD的START、EOC、OE接口分别接单片机的P3.7、P3.3、P3.6口，单片机的P3.7输出一个持续一定时间的脉冲给AD的START口，启动一次AD转换，待转换完毕后,AD的EOC口输出一个高电平，此高电平作为单片机的中断触发信号，中断过程中单片机输出一个高电平给AD的OE口允许AD输出数据给单片机。