基于STM32單片機的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計說明

1、 基于STM32單片機的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計The Design Of Multi-channel Data Acquisition SystemBased On STM32中國地質大學（）指導教師王猛、啟升 組員：金澤 1010102124 梁迪 1010102110 永 10101021202013.3.31摘要本文是基于ARM Cortex-M3的STM32系列嵌入式微控制器的應用實踐，介紹了基于STM32單片機的數(shù)據(jù)采集的硬件設計和軟件設計，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是模擬域與數(shù)字域之間必不可少的紐帶，它的存在具有著非常重要的作用。本文介紹的重點是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，而該系統(tǒng)硬件部分的重心在于單片機。數(shù)據(jù)

2、采集與通信控制采用了模塊化的設計，數(shù)據(jù)采集與通信控制采用了單片機STM32來實現(xiàn)，硬件部分是以單片機為核心，還包括A/D模數(shù)轉換模塊，顯示模塊，和串行接口部分。該系統(tǒng)從機負責數(shù)據(jù)采集并應答主機的命令。輸入數(shù)據(jù)是由現(xiàn)場模擬信號產(chǎn)生器產(chǎn)生，8路被測電壓再通過模數(shù)轉換器ADC0809進行模數(shù)轉換，實現(xiàn)對采集到的數(shù)據(jù)進行模擬量到數(shù)字量的轉換，并將轉換后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C，由上位機負責數(shù)據(jù)的接受、處理和顯示，并用LCD數(shù)碼顯示器來顯示所采集的結果。軟件部分應用Keil uVision4通過C+編寫控制軟件，對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、模數(shù)轉換系統(tǒng)、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)通信等程序進行了設計。關鍵詞：數(shù)據(jù)采集 89C52單片

3、機 ADC0809 Keil uVision4AbstractThis article is an applicationof STM32 series embeddedARMcontroller based on Cortex-M3 and it describes the hardware design and software design of the data on which based on signal-chip microcomputer .The data collection system is the link between the digital domain an

4、d analog domain. It has an very important function. The introductive point of this text is a data to collect the system. The hardware of the system focuses on signal-chip microcomputer.Data collection and communication control use modular design. The data collected to control with correspondence to

5、adopt a machine 8051 to carry out. The part of hardwares core is STM32, is also includes A/D conversion module, display module, and the serial interface. Slave machine is responsible for data acquisition and answering the host machine.8 roads were measured the electric voltage to pass the in general

6、 use mold-few conversion of ADC0809,the realization carries on the conversion that imitates to measure the numeral to measure towards the data that collect .Then send the data to the host machine.the host machine is responsible for data and display, LED digital display is responsible display the dat

7、a. The software is partly programmed with C+ of the Keil uVision4. The software can realize the function of monitoring and controlling the whole system. It designs much program like data-acquisition treatment,data-display and data-communication ect.Keyword: data acquisition AT89C52 ADC0809 Keil uVis

8、ion4目錄第一章 緒論11.1 研究背景與其目的意義11.2 國外研究現(xiàn)狀21.3 該課題研究的主要容容3第二章 數(shù)據(jù)產(chǎn)生42.1 現(xiàn)場模擬信號產(chǎn)生器42.2 基于LM331的電壓頻率轉換42.3 基于LM331的頻率電壓轉換5第三章 數(shù)據(jù)采集73.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)73.2 方案論證83.2.1 A/D模數(shù)轉換的選擇83.2.2單片機的選擇93.2.3 顯示部分93.2.4 八路數(shù)據(jù)采集器9第四章 硬件部分104.1 主機部分104.1.1 單片機104.1.2 LCD顯示器124.2 模數(shù)轉換器ADC080913第五章 軟件部分165.1 簡介Keil Uvision4165.2 本系統(tǒng)所

9、用程序代碼17參考文獻1818 / 24第一章 緒論1.1 研究背景與其目的意義近年來，數(shù)據(jù)采集與其應用受到了人們越來越廣泛的關注，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也有了迅速的發(fā)展，它可以廣泛的應用于各種領域。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)起始于20世紀50年代，1956年美國首先研究了用在軍事上的測試系統(tǒng)，目標是測試中不依靠相關的測試文件，由非成熟人員進行操作，并且測試任務是由測試設備高速自動控制完成的。由于該種數(shù)據(jù)采集測試系統(tǒng)具有高速性和一定的靈活性，可以滿足眾多傳統(tǒng)方法不能完成的數(shù)據(jù)采集和測試任務，因而得到了初步的認可。大概在60年代后期，國外就有成套的數(shù)據(jù)采集設備和系統(tǒng)多屬于專用的系統(tǒng)。20世紀70年代后期，隨著微型機的發(fā)

10、展，誕生了采集器、儀表同計算機溶為一體的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。由于這種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能優(yōu)良，超過了傳統(tǒng)的自動檢測儀表和專用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，因而獲得了驚人的發(fā)展。從70年代起，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)展過程中逐漸分為兩類，一類是實驗室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，一類是工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。20世紀80年代隨著計算機的普與應用，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到了很大的發(fā)展，開始出現(xiàn)了通用的數(shù)據(jù)采集與自動測試系統(tǒng)。該階段的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要有兩類，一類以儀表儀器和采集器、通用接口總線和計算機組成。這類系統(tǒng)主要應用于實驗室，在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場也有一定的應用。第二類以數(shù)據(jù)采集卡、標準總線和計算機構成，這一類在工業(yè)現(xiàn)場應用較多。20世紀80年代后期，數(shù)據(jù)采集

11、發(fā)生了很大的變化，工業(yè)計算機、單片機和大規(guī)模集成電路的組合，用軟件管理，是系統(tǒng)的成本減低，體積變小，功能成倍增加，數(shù)據(jù)處理能力大大加強。20世紀90年代至今，在國際上技術先進的國家，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已成功的運用到軍事、航空電子設備與宇航技術、工業(yè)等領域。由于集成電路制造技術的不斷提高，出現(xiàn)了高性能、高可靠的單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）。數(shù)據(jù)采集技術已經(jīng)成為一種專門的技術，在工業(yè)領域得到了廣泛的應用。該階段的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用模塊式結構，根據(jù)不同的應用要求，通過簡單的增加和更改模塊，并結合系統(tǒng)編程，就可擴展或修改系統(tǒng)，迅速組成一個新的系統(tǒng)。盡管現(xiàn)在以微機為核心的可編程數(shù)據(jù)采集與處理采集技術的發(fā)展方向得

12、到了迅速的發(fā)展，而且組成一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)只需要一塊數(shù)據(jù)采集卡，把它插在微機的擴展槽并輔以應用軟件，就能實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能，但這并不會對基于單片機為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)產(chǎn)生影響。相較于數(shù)據(jù)采集板卡成本和功能的限制，單片機具多功能、高效率、高性能、低電壓、低功耗、低價格等優(yōu)點，而雙單片機又具有精度較高、轉換速度快、能夠對多點同時進行采集，因此能夠開發(fā)出能滿足實際應用要求的、電路結構簡單的、可靠性高的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。這就使得以單片機為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在許多領域得到了廣泛的應用。1.2 國外研究現(xiàn)狀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是通過采集傳感器輸出的模擬信號并轉換成數(shù)字信號，并進行分析、處理、傳輸、顯示、存儲和顯示。它起始

13、于20世紀中期，在過去的幾十年里，隨著信息領域各種技術的發(fā)展，在數(shù)據(jù)采集方面的技術也取得了長足的進步，采集數(shù)據(jù)的信息化是目前社會的發(fā)展主流方向。各種領域都用到了數(shù)據(jù)采集，在石油勘探、科學實驗、飛機飛行、地震數(shù)據(jù)采集領域已經(jīng)得到應用。我國的數(shù)字地震觀測系統(tǒng)主要采用TDE-124C型TDE-224C型地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。近年來，又成功研制了動態(tài)圍更大、線性度更高、兼容性更強、低功耗可靠性的TDE-324C型地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該數(shù)據(jù)采集對拾震計輸出的電信號模擬放大后送至A/D數(shù)字化，A/D采用同時采樣，采樣數(shù)據(jù)經(jīng)DSP數(shù)字濾波處理后，變成數(shù)字地震信號。該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具備24位A/D轉化位數(shù)，采樣率有5

14、0HZ、100HZ、200HZ。由美國PASCO公司生產(chǎn)的“科學工作室”是將數(shù)據(jù)采集應用于物理實驗的嶄新系統(tǒng)，它由3部分組成：（1）傳感器：利用先進的傳感技術可實時采集技術可實時采集物理實驗中各物理量的數(shù)據(jù)；（2）計算機接口：將來自傳感器的數(shù)據(jù)信號輸入計算機，采樣速率最高為25萬次/S；（3）軟件：中文與英文的應用軟件。受需求牽引，新一代機載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為滿足飛行實驗應用也在快速地發(fā)展。如愛爾蘭ACRA公司2000年研發(fā)推出的新一代KAM500機載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)到了2006年。本系統(tǒng)采用16位（A/D）模擬數(shù)字變換，總采樣率達500K/S,同步時間為+/-250ns，可以利用方式組成高達1000

15、通道的大容量的分布式采集系統(tǒng)。1.3 該課題研究的主要容容數(shù)據(jù)采集技術是信息科學的重要分支之一, 它研究信息數(shù)據(jù)的采集、存儲、處理以與控制等問題。它是對傳感器信號的測量與處理, 以微型計算機等高技術為基礎而形成的一門綜合應用技術。數(shù)據(jù)采集也是從一個或多個信號獲取對象信息的過程。隨著微型計算機技術的飛速發(fā)展和普與,數(shù)據(jù)采集監(jiān)測已成為日益重要的檢測技術,廣泛應用于工農(nóng)業(yè)等需要同時監(jiān)控溫度、濕度和壓力等場合。數(shù)據(jù)采集是工業(yè)控制等系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié),通常采用一些功能相對獨立的單片機系統(tǒng)來實現(xiàn),作為測控系統(tǒng)不可缺少的部分,數(shù)據(jù)采集的性能特點直接影響到整個系統(tǒng)。盡管現(xiàn)在以微機為核心的可編程數(shù)據(jù)采集與處理技術

16、作為數(shù)據(jù)采集技術的發(fā)展方向得到了迅速的發(fā)展,并且適于通用微機(如IBM PC 系列) 使用的板卡級數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品也已大量出現(xiàn),組成一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)簡單到只需要一塊數(shù)據(jù)采集卡,把它插在微機的擴展槽,并輔以應用軟件,就能實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能,但這并不會對基于單片機為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)產(chǎn)生影響,因為單片機功能強大、抗干擾能力強、可靠性高、靈活性好、開發(fā)容易等優(yōu)點,使得基于單片機為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在許多領域得到了廣泛的應用.傳統(tǒng)的基于單片機的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由于沒有上位機的支持,不管采用什么樣的數(shù)據(jù)存儲器,它的存儲容量都是有限的,所以不得不對存儲的歷史數(shù)據(jù)進行覆蓋刷新,這樣不利于用戶對數(shù)據(jù)進行整體分析,因而也

17、不能對生產(chǎn)過程的狀況進行準確的把握。本系統(tǒng)采用下位機負責模擬數(shù)據(jù)的采集,從單片機負責采集八路數(shù)據(jù)，并應答主機發(fā)送的命令，上位機即主機是負責處理接受過來的數(shù)字量的處理與顯示，主機和從機之間用RS-232進行通信。這樣用戶可以在上位機上編寫各種程序對文件中的數(shù)據(jù)進行有效查詢和分析,有利于工業(yè)過程的長期正常運行和檢查。該系統(tǒng)采用的是STM32單片機，此芯片功能比較強大，能夠滿足設計要求。第2章 數(shù)據(jù)產(chǎn)生2.1 現(xiàn)場模擬信號產(chǎn)生器 自制一電壓轉換電路，利用可變電阻改變振蕩頻率，使頻率在200Hz2kHz圍變化產(chǎn)生方波，再經(jīng)頻率電壓變換后輸出相應15V直流電壓（200Hz對應1V，2kHz對應5V）。2

18、.2 基于LM331的電壓頻率轉換LM331是美國NS公司生產(chǎn)的性能價格比高、外圍電路簡單、可單電源供電、低功耗的集成電路。LM331動態(tài)圍寬達100dB，工作頻率低到01Hz時尚有較好的線性度，數(shù)字分辨率達12位。LM331的輸出驅動器采用集電極開路形式，因此可通過選擇邏輯電流和外接電阻來靈活改變輸出脈沖的邏輯電平，以適配TTL、DTL和CMOS等不同邏輯電路。LM331可工作在40V40V之間，輸出可高達40V，而且可以防止VCC短路。輸出頻率計算：該轉換電路線性良好，抗干擾能力強，輸出圍在10Hz10kHz以上，有利于提高系統(tǒng)的測量圍。電路如圖2.1所示圖2.1 電壓頻率轉換電路2.3

19、基于LM331的頻率電壓轉換LM331用作FVC時的原理框如圖2.2所示.圖2.2此時,腳是輸出端(恒流源輸出),腳為輸入端(輸入脈沖鏈),腳接比較電平.電路如圖2.3所示圖2.3 頻率電壓轉化電路第三章 數(shù)據(jù)采集3.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集，又稱數(shù)據(jù)獲取，是利用一種裝置，從系統(tǒng)外部采集數(shù)據(jù)并輸入到系統(tǒng)部的一個接口。數(shù)據(jù)采集技術廣泛引用在各個領域。70年代初，隨著計算機技術與大規(guī)模集成電路的發(fā)展，特別是微處理器與高速A/D轉換器的出現(xiàn)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結構發(fā)生了重大變革。原來由小規(guī)模集成的數(shù)字邏輯電路與硬件程序控制器組成的采集系統(tǒng)被微處理器控制的采集系統(tǒng)所代替。由微處理器去完成程序控制，數(shù)據(jù)處理與

20、大部分邏輯操作，使系統(tǒng)的靈活性和可靠性大提高，系統(tǒng)硬件成本和系統(tǒng)的重建費用大降低。在該系統(tǒng)中需要將模擬量轉換為數(shù)據(jù)量，而 A/D是將模擬量轉換為數(shù)字量的器件，他需要考慮的指標有：分辨率、轉換時間、轉換誤差等等。而單片機是該系統(tǒng)的基本的微處理系統(tǒng)，它完成數(shù)據(jù)讀取、處理與邏輯控制，數(shù)據(jù)傳輸?shù)纫幌盗械娜蝿铡Ｔ谠撓到y(tǒng)中采用的是STM32系列的單片機。而數(shù)據(jù)的顯示則采用的是LCD數(shù)碼管，該器件比較簡單，在生活中接觸也較多。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般由信號調理電路，多路切換電路，采樣保持電路，A/D,單片機等組成。完成畢業(yè)設計所需要的系統(tǒng)框圖如圖3.1所示：圖 3.1 系統(tǒng)框圖3.2 方案3.2.1 A/D模數(shù)轉換

21、的選擇A/D轉換器的種類很多，就位數(shù)來說，可以分為8位、10位、12位和16位等。位數(shù)越高其分辨率就越高，價格也就越貴。A/D轉換器型號很多，而其轉換時間和轉換誤差也各不一樣。(1)逐漸逼近式A/D轉換器：它是一種速度快、精度較高、成本較低的直接式轉換器，其轉換時間在幾微秒到幾百微秒之間。(2)雙積分A/D轉換器：它是一種間接式的A/D轉換器，優(yōu)點是抗干擾能力強，精度比較高，缺點是數(shù)度很慢，適用于對轉換數(shù)度要求不高的系統(tǒng)。(3)并行式A/D轉換器：它又被稱為flash（快速）型，它的轉換數(shù)度很高，但她采用了很多個比較器，而n位的轉換就需要2n-1個比較器，因此電路規(guī)模也極大，價格也很貴，只適用

22、于視頻A/D轉換器等數(shù)度特別高的領域。鑒于上面三種方案，在價格、轉換速度等多種標準考量下，在本設計選用的是逐漸逼近式A/D轉換器ADC0809.3.2.2單片機的選擇單片機是一種面向大規(guī)模的集成電路芯片，是微型計算機中的一個重要的分支。此系統(tǒng)是由CPU、隨即存取數(shù)據(jù)存儲器、只讀程序存儲器、輸入輸出電路（I/O口），還有可能包括定時/計數(shù)器、串行通信口、顯示驅動電路（LCD和LED驅動電路）、脈寬調制電路、模擬多路轉換器與A/D轉換器等電路集成到一個單塊芯片上，構成了一個最小但完善的計算機任務。單片機要使用特定的組譯和編譯軟件編譯程序，在用keil uvision4把程序下載到單片機。而本設計選

23、用的是STM32F103.3.2.3 顯示部分LCD 液晶顯示器是 Liquid Crystal Display 的簡稱，LCD 的構造是在兩片平行的玻璃基板當中放置液晶盒，下基板玻璃上設置TFT（薄膜晶體管），上基板玻璃上設置彩色濾光片，通過TFT上的信號與電壓改變來控制液晶分子的轉動方向，從而達到控制每個像素點偏振光出射與否而達到顯示目的?，F(xiàn)在LCD已經(jīng)替代CRT成為主流，價格也已經(jīng)下降了很多，并已充分的普與。3.2.4 八路數(shù)據(jù)采集器數(shù)據(jù)采集器第1路輸入自制15V直流電壓，第27路分別輸入來自直流源的5，4，3，2，1，0V直流電壓（各路輸入可由分壓器產(chǎn)生，不要求精度），第8路備用。將各

24、路模擬信號分別轉換成8位二進制數(shù)字信號，再經(jīng)并/串變換電路，用串行碼送入傳輸線路。第四章 硬件部分4.1 主機部分該系統(tǒng)是一個主從式多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，主機和從機均用單片機實現(xiàn)，它的主機部分負責數(shù)據(jù)處理和顯示。它由STM32、ADC0809和LCD12864顯示器組成。4.1.1 單片機關于STM321.簡介STM32系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應用專門設計的ARM Cortex-M3核。按性能分成兩個不同的系列：STM32F103“增強型”系列和STM32F101“基本型”系列。增強型系列時鐘頻率達到72MHz，是同類產(chǎn)品中性能最高的產(chǎn)品；基本型時鐘頻率為36MHz，以16位

25、產(chǎn)品的價格得到比16位產(chǎn)品大幅提升的性能，是16位產(chǎn)品用戶的最佳選擇。兩個系列都置32K到128K的閃存，不同的是SRAM的最大容量和外設接口的組合。時鐘頻率72MHz時，從閃存執(zhí)行代碼，STM32功耗36mA，是32位市場上功耗最低的產(chǎn)品，相當于0.5mA/MHz。 2.STM32F103性能特點核：ARM32位Cortex-M3 CPU，最高工作頻率72MHz，1.25DMIPS/MHz。單周期乘法和硬件除法。存儲器：片上集成32-512KB的Flash存儲器。6-64KB的SRAM存儲器。時鐘、復位和電源管理：2.0-3.6V的電源供電和I/O接口的驅動電壓。POR、PDR和可編程的電壓

26、探測器（PVD）。4-16MHz的晶振。嵌出廠前調校的8MHz RC振蕩電路。部40 kHz的RC振蕩電路。用于CPU時鐘的PLL。帶校準用于RTC的32kHz的晶振。低功耗：3種低功耗模式：休眠，停止，待機模式。為RTC和備份寄存器供電的VBAT。調試模式：串行調試（SWD）和JTAG接口。DMA：12通道DMA控制器。支持的外設：定時器，ADC，DAC，SPI，IIC和USART。2個12位的us級的A/D轉換器（16通道）：A/D測量圍：0-3.6 V。雙采樣和保持能力。片上集成一個溫度傳感器。2通道12位D/A轉換器：STM32F103xC,STM32F103xD,STM32F103x

27、E獨有。最多高達112個的快速I/O端口：根據(jù)型號的不同，有26，37，51，80，和112的I/O端口，所有的端口都可以映射到16個外部中斷向量。除了模擬輸入，所有的都可以接受5V以的輸入。最多多達11個定時器：4個16位定時器，每個定時器有4個IC/OC/PWM或者脈沖計數(shù)器。2個16位的6通道高級控制定時器：最多6個通道可用于PWM輸出。2個看門狗定時器（獨立看門狗和窗口看門狗）。Systick定時器：24位倒計數(shù)器。2個16位基本定時器用于驅動DAC。最多多達13個通信接口：2個IIC接口（SMBus/PMBus）。5個USART接口（ISO7816接口，LIN，IrDA兼容，調試控制

28、）。3個SPI接口（18 Mbit/s），兩個和IIS復用。CAN接口（2.0B）。USB 2.0全速接口。SDIO接口。ECOPACK封裝：STM32F103xx系列微控制器采用ECOPACK封裝形式。4.1.2 LCD顯示器LCD 液晶顯示器是 Liquid Crystal Display 的簡稱，LCD 的構造是在兩片平行的玻璃基板當中放置液晶盒，下基板玻璃上設置TFT（薄膜晶體管），上基板玻璃上設置彩色濾光片，通過TFT上的信號與電壓改變來控制液晶分子的轉動方向，從而達到控制每個像素點偏振光出射與否而達到顯示目的?，F(xiàn)在LCD已經(jīng)替代CRT成為主流，價格也已經(jīng)下降了很多，并已充分的普與。

29、 液晶顯示器按照控制方式不同可分為被動矩陣式LCD與主動矩陣式LCD兩種。帶中文字庫的128X64是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為12864, 置8192個16*16點漢字，和128個16*8點ASCII字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構成全中文人機交互圖形界面。可以顯示84行1616點陣的漢字. 也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點。由該模塊構成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結構或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于一樣點陣的

30、圖形液晶模塊?；咎匦?（1）、低電源電壓（VDD:+3.0-+5.5V）（2）、顯示分辨率:12864點 （3）、置漢字字庫，提供8192個1616點陣漢字(簡繁體可選) （4）、置 128個168點陣字符 （5）、2MHZ時鐘頻率 （6）、顯示方式：STN、半透、正顯 （7）、驅動方式：1/32DUTY，1/5BIAS （8）、視角方向：6點 （9）、背光方式：側部高亮白色LED，功耗僅為普通LED的1/51/10 （10）、通訊方式：串行、并口可選 （11）、置DC-DC轉換電路，無需外加負壓 （12）、無需片選信號，簡化軟件設計（13）、工作溫度: 0 - +55 ,存儲溫度: -20

31、 - +604.2 從機部分該系統(tǒng)的從機負責A/D模數(shù)轉換，并應答主機的命令，需要用到ADC0809。4.2 模數(shù)轉換器ADC0809在我們所測控的信號中軍事連續(xù)變化的物理量，而要對這些信號進行處理,則需要將其轉換為數(shù)字量，A/D轉換器就是為了將連續(xù)變化的模擬量轉換成計算機能接受的數(shù)字量。按模擬量轉換成數(shù)字量的原理可以分為3種：雙積分式、逐次逼近式與并行式A/D轉換器。而該系統(tǒng)選用的是ADC0809，下面就具體的介紹一下ADC0809的工作原理。1、 ADC0809的介紹ADC0809是八通道的八位逐次逼近式A/D轉換器。由單一的5V電源供電，片帶有鎖存功能的8選1的模擬開關。由C、B、A的編

32、碼來決定所選的模擬通道。轉換時間為100us。轉換誤差為1/2LSB。它的引腳的排列與其功能，其引腳圖見4.10圖4.10 ADC0809的引腳圖IN7IN0 ：八個通道的模擬輸入量。ADDA、ADDB、ADDC：模擬通道地址線。當CBA=000時，IN0輸入，當CBA=111時，IN7輸入。ALE：地址鎖存信號。START：轉換啟動信號，高電平有效。D7D0：數(shù)據(jù)輸出線。三態(tài)輸出，D7是最高位，D0是最低位。OE：輸出允許信號，高電平有效。CLK：時鐘信號，最高頻率為 640KHZ。EOC：轉換結束狀態(tài)信號。上升沿后高電平有效。Vcc：+5V電源。Vref：參考電壓。2、ADC0809時序圖

33、與其接口電路ADC0809的時序圖如圖4.11所示： 圖4.11 ADC0809的時序圖其工作過程是：ALE的上升沿將A、B、C端選擇的通道地址鎖存到8位A/D轉換器的輸入端。START的下降驗啟動8位A/D轉換器進行轉換。A/D轉換開始使EOC端輸出低電平。A/D轉換結束，EOC輸出高電平。該信號通?？勺鳛橹袛嗌暾埿盘?。OE為讀出數(shù)據(jù)允許信號。OE端為高電平時，可以讀出轉換的數(shù)字量。硬件電路設計時，需根據(jù)時序關系與軟件進行設計。ADC0809與STM32單片機的接口方式，如圖4.12所示：圖4.12 ADC0809與單片機的連接圖由于ADC0809具有輸出3態(tài)鎖存器，其八位數(shù)據(jù)輸出引腳可直接與數(shù)據(jù)總線相連。地址譯碼引腳A、B、C分別與地址總線低三位A0、A1、A2相連，以選通IN0IN7中的一個通道。在啟動A/D轉換時，由單片機的P3.4控制A/D轉換器的地址鎖存和轉換啟動，由于ALE和START連在一起，因此AD0809在鎖存通道的同時，也啟動了A/D轉換器。在讀取轉換結果時，用低電平的讀信號RD，產(chǎn)生的正脈沖作為OE信號，用以打開三態(tài)輸出鎖存器。將轉換結果輸出。而低電平的寫信號WR則表示轉換結束狀態(tài)信號。第五章 軟件部分5.1 簡介Keil Uvision4Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一