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多通道数据采集系统的课程设计报告

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单片机课程设计

多通道数据采集系统的课程设计报告

姓名： _________

学号：___________

班级：___________

指导老师：_______

授课老师：_______

时间：2014年1月14日 单片机课程设计

目录

摘要......................................

1.设计内容与要求..........................

2.系统分析................................

3.硬件设计................................

4.关键模块设计与分析......................

4.1.0809数据转换模块.....................

4.2.7279显示模块.........................

4.3.7279键盘模块.........................

5.实验电路................................

6.系统流程图..............................

7.实验感想................................

8.参考文献................................

9.程序代码................................

单片机课程设计

摘要

模数转换器即A/D转换器或简称ADC，通常是一个模拟信号转变成数字信号的电子元件。模数转换器是工业测量和控制等领域中的重要器件。按设计架构将它们分为5种基本的类型：Sigma-del型、 ta型、逐次逼近型、子范围型、管线型。在这5种类型ADC中，逐次逼近型应用广泛高性价比和低功耗等优点是它在直流和低频信号的测量中有着较为突出的表现。本文探讨了逐次逼近型ADC0809的工作原理及其特性并结合AT80C52单片机介绍了逐次逼近型ADC0809在工程中的实际应用。

Abstract: ADC A/D converter or ADC , usually refers to an analog

signal into a digital signal of the electronic element. ADC is the industrial

measurement and control in areas such as an important device in.

According to the design structure to divide them into 5 basic types: Type

Sigma-delta , Successive approximation type, Line type. In these 5 types

of ADC, successive approximation advantages make it in DC and low

frequency signal measurement has a more prominent performance. This

paper discusses the successive approximation ADC0809 work principle

and characteristics of AT89C52 single chip microcomputer is

introduced combined with successive approximation ADC0809

application in practical engineering. 单片机课程设计

3硬件系统设计

3.1 AT89C52单片机简介

AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。

AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程(S系列的才支持在线编程)。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。

兼容MCS52指令系统 · 8k可反复擦写(>1000次)Flash ROM 单片机课程设计

（1.） 32个双向I/O口 ， 256x8bit内部RAM

（2．） 3个16位可编程定时/计数器中断

（3．）时钟频率0-24MHz

（4．） 2个串行中断 ， 可编程UART串行通道

（5．） 2个外部中断源 ， 共6个中断源

（6．）2个读写中断口线 ， 3级加密位

（7．） 低功耗空闲和掉电模式 ， 软件设置睡眠和唤醒功能

AT89C52为40 脚双列直插封装的8 位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有：XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0~P3 为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0 端口（32~39 脚）被定义为N1 功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13 脚定义为IR输入端，10

脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚）和SCLS（19脚）端口，12 脚、27 脚及28 脚定义为握单片机课程设计

手信号功能端口，连接主板CPU 的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。

AT89C52 编程方法如下：

1． 在地址线上加上要编程单元的地址信号。

2． 在数据线上加上要写入的数据字节。

3． 激活相应的控制信号。

4． 在高电压编程方式时，将EA/Vpp 端加上+12V 编程电压。

5． 每对Flash 存储阵列写入一个字节或每写入一个程序加密位，加上一个ALE/PROG 编程脉冲。每个字节写入周期是自身定时的，通常约为1.5ms。重复1—5 步骤，改变编程单元的地址和写入的数据，直到全部文件编程结束。

3.2 ADC0809模数转换芯片

实验使用ADC00809模数转换器，ADC0809是8通道8位CMOS逐次逼近式A/D转换芯片。片内有模拟量通道选择开关及相应的通道锁存、译码电路，A/D转换后的数据由三态锁器输出。由于片内没有时钟需外接时钟信号。

芯片的引脚如图5-1，各引脚功能如下：

IN0～IN7：八路模拟信号输入端。

ADD-A、ADD-B、ADD-C：三位地址码输入端。 图1.1 ADC0809引脚图 单片机课程设计

CLOCK：外部时钟输入端。CLOCK输入频率范围在10-1280KHz，典型值为640KHz，此时A/D转换时间为100μS。51单片机ALE直接或分频后可与CLOCK相连。本实验CLOCK信号由CPLD Lattice3128分频产生（12MHz晶振12分频）。

D0～D7： 数字量输出端。

OE（ENABLE）：A/D转换结果输出允许端。

当OE为高电平时，允许A/D转换结果从D0-D7输出。

ALE： 地址锁存允许信号输入端。

八路模拟通道地址由A、B、C输入，在ALE信号有效时将地址锁存。

START： 启动A/D转换信号输入端。

当START端输入一个正脉冲时，将进行A/D转换。

EOC： A/D转换结束信号输出端。

当 A/D转换结束后，EOC输出高电平。

Vref(+)、Vref(-)：正负基准电压输入端。基准正电压的典型值为+5V。

图1.2ADC0809时序图 单片机课程设计

3.2 HD7279A芯片介绍

HD7279A是一片具串行接口的，可同时驱动8位共阴式数码管的智能显示驱动芯片，该芯片同时还可以连接多达64键的键盘矩阵，单片即可完成LED显示，键盘接口的全部功能。

1.主要特性

(1).串行接口，无需外围元件可直接驱动LED。

(2).各位独立控制译码/不译码及消隐和闪烁属性。

(3).（循环）左移/（循环）右移指令。

(4).具有段寻址指令，方便控制独立LED。

(5).64键键盘控制器，内含去抖动电路。

2.引脚说明：

VDD: 正电源 VSS: 地

CS: 片选 CLK: 时钟输入端

DATA: 串行数据输入/输出端 CLK0: 振荡输出端

KEY: 按键有效输出端 RES: 复位端 单片机课程设计

SG-SA: 段g—段a驱动输出

DP: 小数点驱动输出 DIG0-7: 数位0-7驱动输出

RC: RC振荡器连接端

3. HD7279A硬件电路：

注意：

(1).HD7279A应连接共阴式数码管。

(2).应用中，无需用到的键盘和数码管可以不连接。

(3).应用中，串入DP及SA—SG连接的8只电阻为200欧。

(4).应用中, 8只下拉电阻和8只键盘连接位选线DIG0－DIG7的电阻，应遵从一定的比例关系，典型值为10倍,下拉电阻的取值范围是10K—100K，位选电阻的取值围是1K—10K。

（5）.HD7279A需要一外接的RC振荡电路以供系统工作，其典型值分别为R＝1.5KΩ，C＝15pF。

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一种基于DSP和FPGA的多通道数据采集系统的设计

一种基于DSP和FPGA的多通道数据采集系统的设计

现代仪器（ｗｗｗ．ｍｏｄｅｒｎｉｎｓｔｒｓ．ｏｒｇ．ｃｎ）　

引言　一种基于ＤＳＰ和ＦＰＧＡ的多通道数据采集系统的设计　

吴永鹏　王章瑞。　赵煜滢　向前勇　（１．西南石油大学电子信息工程学院成都６１　０５００）　（２．中国石油西南油气田分公司川西北气矿甲醇厂江油６２１　７０９）　

摘要为准确地分析工业生产中的各种数据参数，结合高速ＤＳＰ和ＦＰＧＡ的特点，设　计一套数据采集系统，应用ＦＰＧＡ的内部逻辑实现时序控制，以ＤＳＰ作为采集系统的核　心，对采集到的数据进行滤波等处理，并将处理后的结果通过ＵＳＢ口传输到计算机。设　

计中还采用ＡＤＣ０８０９模数转换器。该系统采集信号频率范围宽、数据传送量大、数据　传输速度高，并具有较强的扩展能力，并且具有电路结构简单、功耗低、数据传输方便　

等优点，可用于电压、电流、温度、压力等参量的采集系统中。　关键词数据采集ＦＰＧＡ　ＤＳＰ　ＵＳＢ　ＶＨＤＬ程序　

数据采集系统的主要任务是采集各种模拟量、　开关量或数据流，将其转换成数字量，由计算机对　

采集的数据进行存储、分析、打印、处理等。在工　业生产和科学技术研究的各行业中，常常需要对各　

种数据进行采集，如液位、温度、压力、频率等信　息的采集。在图像处理、瞬态信号检测等一些领　域，更是要求高速度、高精度、高实时性的数据采　

集与处理技术。实现一个数据采集系统的关键包括　硬件技术与软件技术，硬件主要实现对动态、静态　参数的采集，主要解决如何利用硬件器件来实现高　

速高精度采集的问题，而软件部分除进行通用的测　试软件开发外，重在研究功能强大的测控软件。本　

文将重点讨论系统的硬件设计。随着数字技术的发　展，一些高性能的ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）、　ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）和高速的Ａ／　

Ｄ应用于数据采集系统中，大大提高系统的测量精　度、数据采集处理速度、数据传输速度等。本文设　计一种应用ＴＭ￥３２０ＶＣ５４　１　６Ｄ　ＳＰ和ＥＰ　Ｉ　Ｃ６Ｑ２４０Ｃ８　ＦＰＧＡ的数据采集系统，并配以ｕＳＢ（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ）接口与ＰＣ机进行通信。该系统具有数　据采集速度高、功耗低、数据传输方便等优点。　

51单片机数据采集系统

51单片机数据采集系统

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。

基于CAN的多通道高速数据采集系统设计

基于CAN的多通道高速数据采集系统设计

２００８正　第６期　仪表技术与　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　２ｏｏ８　Ｎｏ．６　

基于ＣＡＮ的多通道高速数据采集系统设计　

刘振永　，高恒志　，程鑫　

（１，石家庄学院电气信息工程系，河北石家庄０５００３５；２．河北化－ｒＮ药职业技术学院机电工程系，河北石家庄０５００３５；　

３．华中科技大学国家数控系统工程技术研究中心，湖北武汉４３００７４）　

摘要：提出了一种基于ＣＡＮ总线，应用于汽车点火线圈的高速数据采集系统的设计方案，完成对汽车点火线圈的各　

相关信号的数据采样和信号分析。介绍了数据采集系统的总体结构，分析了各组成模块的结构和功能，探讨了信号调理　

电路、并行高速数据采集电路、控制电路等的原理和设计思路。实验结果表明：该系统具有良好的性能，解决了在线测试　

设备中的测试速度、瞬时脉冲信号的捕捉等问题，在测试的准确性、精确度方面都达到了较高要求。　

关键词：点火线圈；数据采集；测试　

中图分类号：ＴＰ３９１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００２—１８４１（２００８）０６—００６４—０４　

Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｍｕｌｔｉ－ｃｈａｎｎｅｌ　Ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ　Ｄａｔａ　Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　

Ｓｙｓｔｅｍ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＣＡＮ．ｂｕｓ　

ＬＩＵ　Ｚｈｅｎ．ｙｏｎｇ　，ＧＡＯ　Ｈｅｎｇ—ｚｈｉ　，ＣＨＥＮＧ—Ｘｉｎ　

（１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｆｌｅｃｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ＆Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｐｒｏｊｅｃｔ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ　０５００３５，Ｃｈｉｎａ；　

２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ＆Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｂｅｉ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ＆Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ．　

Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ　０５００２６，Ｃｈｉｎａ；３．Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｏｆ　ＮＣ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，　

毕业设计论文基于单片机的多通道数据监测系统

毕业设计论文基于单片机的多通道数据监测系统

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 on

MCU

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。