4路模擬信號采集系統(tǒng).doc

單單片片機(jī)機(jī)開開發(fā)發(fā)與與設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)工工程程師師 考考試試文文檔檔 學(xué)學(xué) 校校： 湖南人文科技學(xué)院 題題 目：目： 4 路模擬信號采集系統(tǒng) 學(xué)生姓名學(xué)生姓名: 陳自斌 易頌文 起止日期起止日期: 2010-6-152010-6-25 摘 要 本次設(shè)計(jì)是建立一個(gè)四路模擬信號采集系統(tǒng)，能處理模擬信號（05V） ，同時(shí) 對信號進(jìn)行循環(huán)采樣并通過鍵盤控制輸出。它主要由 A/D 轉(zhuǎn)換模塊、單片機(jī)、顯示 模塊、控制器模塊組成。其中最主要的部分是單片機(jī)和 A/D 轉(zhuǎn)換器，首先被測模擬 信號通過 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后通過單片機(jī)的處理，在數(shù)碼管上不停的 顯示 4 路的采樣數(shù)據(jù)，通過的給一個(gè)控制信號，可以選擇的任意一路信號在數(shù)碼管 上面輸出顯示。 關(guān)鍵詞：A/D 轉(zhuǎn)換模塊；單片機(jī)；控制模塊 目 錄 設(shè)計(jì)要求.1 1、方案.1 2、單元電路設(shè)計(jì).2 2.1 A/D 轉(zhuǎn)換模塊.2 2.2 單片機(jī).3 2.3 顯示模塊.3 2.4 控制模塊設(shè)計(jì).4 3、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).5 3.1 系統(tǒng)工作流程.5 4、總原理圖.5 5、調(diào)試結(jié)果及分析.6 7、詳細(xì)儀器清單.7 參考文獻(xiàn).8 附錄.9 1 4 路模擬信號采集系統(tǒng) 設(shè)計(jì)要求 1. 4 路模擬量輸入，范圍 0-5V； 2. 對 4 個(gè)通道的模擬量進(jìn)行巡回采樣，再將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行工程量轉(zhuǎn)換； 3. 能通過按鍵切換所選通道； 4. 數(shù)據(jù)在 LED 顯示器上顯示，并能夠通過鍵盤操作切換顯示不同通道的采樣值。 1 1、方案 此方案以單片機(jī) STC89C52 為核心，對四路模擬信號進(jìn)行循環(huán)采樣輸出。首先， 信號通過一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換模塊把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號，在通過 STC89C52 和 8255 的控制，由按鍵控制選擇一路信號在 LED 數(shù)碼管上顯示。4 路模擬信號采集系統(tǒng)原 理框圖如圖 1 所示： 模擬信號 輸入 A/D 轉(zhuǎn) 換模塊 控制器 單片機(jī) 顯示模塊 圖 1 系統(tǒng)方框圖 2 2、單元電路設(shè)計(jì) 2.1 A/D 轉(zhuǎn)換模塊 A/D 轉(zhuǎn)換模塊我們采用的 ADC0809 芯片，設(shè)有一路信號巧(0V5V)從 ADC0809 的 INo 通道輸入，地址輸人端 A、B、C 均接地，這時(shí) 1No 的通道地址為 OOH。0809 是 8 位 ADC，對 0V,5V 的信號，其轉(zhuǎn)換精度為 20mV級。P27 和 RW 、RD共同組 成 ADC0809 的口地址和啟動轉(zhuǎn)換控制信號。當(dāng) P27=0 時(shí)，指定 ADC0809 的口地址為 0EFFFH；當(dāng) STC89C52 的 RW 來到時(shí)，0809 的 ALE 在脈沖的上升沿鎖存地址信號， START 在脈沖的高電平啟動 A/D 轉(zhuǎn)換。在轉(zhuǎn)換結(jié)束后 EOC 輸出高電平，轉(zhuǎn)換后的數(shù) 字量鎖存在 0809 內(nèi)部的三態(tài)輸出鎖存器中。當(dāng)輸出允許信號OE為高電平時(shí)，轉(zhuǎn)換 結(jié)果經(jīng)數(shù)據(jù)線 D7D0 輸出2。如圖 2 所示： 圖 2 A/D0809 芯片 3 2.2 單片機(jī) 這個(gè)設(shè)計(jì)的核心我們采用的是 STC89C52 芯片，P0 口作為數(shù)據(jù)總線和地址總線， 首先，當(dāng)模擬信號輸入時(shí)，P0 口作為數(shù)據(jù)總線對數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入，其后在把數(shù)據(jù)傳給 8255 時(shí)此時(shí) P0 口作為一個(gè)地址總線。P2 作為 ADC0809 的控制端口。P1 作為流水燈 控制口1。如圖 3 所示。 圖 3 主控芯片 2.3 顯示模塊 它主要由 8255 和 LED 數(shù)碼管組成，通過 8255 上的 PA 口和 PB 口控制數(shù)碼管， 數(shù)碼管由 8 段組成，分別為 A,B,C,D,E,F,G,H,PA 口作為一個(gè)位選信號，而 PB 口作 為一個(gè)段選信號。當(dāng) PA 口為低電平時(shí)就選擇這一位。如圖 4 所示： 4 圖 4 LED 數(shù)碼管 2.4 控制模塊設(shè)計(jì) 利用 STC89C52 的外部中斷 0 對信號進(jìn)行切換，INTO 為一個(gè)下降沿觸發(fā)。每按 一次鍵，就產(chǎn)生一次中斷，因?yàn)榇藭r(shí) P10,P11 口連接 ADC0809 的 A，B 口，按鍵一次 對 P1 口進(jìn)行加 1 賦值，所以我們可以通過觀測二極管的亮滅判斷我們選擇哪路信號。 如圖 5 所示： 圖 5 控制和復(fù)位 5 3、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 3.1 系統(tǒng)工作流程 程序開始運(yùn)行時(shí)，我們先將它進(jìn)行初始化，當(dāng)數(shù)據(jù)輸入后對 4 個(gè)通道的模擬量 進(jìn)行巡回采樣，再將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行工程量轉(zhuǎn)換，在數(shù)碼管管上顯示出來，通過外 部的中斷實(shí)現(xiàn)信號的切換。 開始 系統(tǒng)初始化 LED 數(shù)碼管輸出 循環(huán)采樣 AD 采樣指定輸出 N Y Y 圖 6 系統(tǒng)工作流程 4、總原理圖 U1 為單片機(jī) STC89C52，U2 為芯片 8255，復(fù)位按鍵與開始按鍵分別接到單片機(jī) 的 P3.2、P3.3 腳，單片機(jī)的 P0.0-P0.7 腳接 8255 芯片 D0-D7 腳，8255 的 PA0-PA5 分別接 6 個(gè)數(shù)碼管的位選 ，PB0 接數(shù)碼管引腳 11, PB1 接數(shù)碼管引腳 10, PB2 接數(shù) 碼管引腳 7, PB3 接數(shù)碼管引腳 1, PB4 接數(shù)碼管引腳 2, PB5 接數(shù)碼管引腳 3,PB6 接 數(shù)碼管引腳 4, PB7 接數(shù)碼管引腳 5。P2.2 與 ADC0809 的 ALE 連接，P2.3 連接 OE，P3.4 連接 EOC3。如圖 7 所示： 6 圖 7 總原理圖 5、調(diào)試結(jié)果及分析 本設(shè)計(jì)主要是在編寫的程序編譯通過后4，用下載軟件將編寫的程序下載到實(shí) 驗(yàn)開發(fā)板上，驗(yàn)證結(jié)果是否滿足設(shè)計(jì)要求。主要通過按鍵部分進(jìn)行控制，通過數(shù)碼 管和 LED 燈部分進(jìn)行觀察。當(dāng)把程序下載到開發(fā)板以后，接通電源，單片機(jī)開始工 作，輸入模擬信號，此時(shí)我們可以看到在數(shù)碼管上數(shù)據(jù)進(jìn)行循環(huán)采集，當(dāng)我們按下 外部中斷 0 的時(shí)候停止對數(shù)據(jù)的采集，數(shù)碼管顯示當(dāng)前的數(shù)據(jù)。再次按下后，則對 第 2 路信號進(jìn)行循環(huán)采集。依此可以對 4 路數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。 7 7、詳細(xì)儀器清單 表 1 元器件及儀器設(shè)備明細(xì)表 名稱型號數(shù)量 單片機(jī)STC89C521 塊 擴(kuò)展芯片82551 塊 A/D 轉(zhuǎn)換芯片ADC08091 塊 數(shù)碼管LED 數(shù)碼管2 個(gè) 電阻1K若干 三極管9015若干 導(dǎo)線若干 電池1.5V3 個(gè) 8 參考文獻(xiàn) 1 孫育才. 新型 AT89S52 系列單片機(jī)及其應(yīng)用 .北京：清華大學(xué)出版社，2005 2 張鑫 .單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，2005 3 萬福君 潘松峰.單片微機(jī)原理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用. 合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,2001 4 陳家駿 鄭滔 程序設(shè)計(jì)教程 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 5 余文俊 .8051 C 語言實(shí)習(xí) 北京：中國水利水電出版社，2002. 9 附錄 #include #include #define a8255_PA XBYTE0 xD9FF /*PA 口地址*/ #define a8255_PB XBYTE0 xDAFF /*PB 口地址*/ #define a8255_PC XBYTE0 xDDFF /*PC 口地址*/ #define a8255_CON XBYTE0 xDFFF /*控制字地址5*/ #define uchar unsigned char sbit ST = P2 7; sbit EOC = P3 4; sbit OE = P2 3; sbit CLK = P2 0; void display(void) ; unsigned char x0,x1, x2, x3; unsigned char choice =0 x00; unsigned char dispdata10 = 0 xA0, /*0*/ 0 xBB, /*1*/ 0 x62, /*2*/ 0 x2A, /*3*/ 0 x39, /*4*/ 0 x2C, /*5*/ 0 x24, /*6*/ 0 xBA, /*7*/ 0 x20, /*8*/ 0 x28 /*9*/ ; 10 unsigned char const dis_table16= 0 xA0, /*0*/ 0 xBB, /*1*/ 0 x62, /*2*/ 0 x2A, /*3 */ 0 x39, /*4*/ 0 x2C, /*5 */ 0 x24, /*6*/ 0 xBA, /*7*/ 0 x20, /*8*/ 0 x28, /*9 */ 0 x30, /*A*/ 0 x25, /*B*/ 0 xE4, /*C*/ 0 x23, /*D */ 0 x64, /*E*/ 0 x74, /*F */ ; void delay(unsigned int num) unsigned int i = 0; for(i = 0; inum;i+); void display_F(unsigned char place,unsigned char num) unsigned char i = 0,display_num = 0; unsigned int test = 0; a8255_CON=0 x89; 11 a8255_PB=0 xff; a8255_PA=0 xff; delay(100); test =(0 x01(place-1); a8255_PA=test; display_num = dis_tablenum; a8255_PB=display_num; delay(100); /0 x28,0 xeb,0 x32,0 xa2,0 xe1,0 xa4,0 x24,0 xea,0 x20,0 xa0; uchar AD_DATA; /保存 void delay1(unsigned int i) while(i-); /*系統(tǒng)初始化*/ void init() EA = 1; /開總中斷 TMOD = 0 x02; /設(shè)定定時(shí)器 T0 工作方式 TH0 = (65535-65485)/256; /利用 T0 中斷產(chǎn)生 CLK 信號 TL0 = (65535-65485)%256; TR0 = 1; /啟動定時(shí)器 T0 ET0 = 1; ST = 0; OE = 0; IT0=1; EX0=1; 12 /*T0 中斷外斷 0 服務(wù)程序*/ void t0(void)interrupt 1 using 0 CLK = CLK; int0() interrupt 0 inturpt+; if(intrupt-1)=0 xff ) intrupt=0 xfc; flag=1; delay(100); else /*AD 轉(zhuǎn)換函數(shù)*/ void AD() ST = 0; P1=choice; /選擇通道 delay(2); ST = 1; /啟動 AD 轉(zhuǎn)換 delay(2); ST = 0; while (0 = EOC) / display(); /delay(20); OE = 1; 13 AD_DATA = P0; OE = 0; /*主函數(shù)*/ void main() unsigned int cout=0; float c; unsigned int b=0; init(); while (1) P1