電壓數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、引言2一設(shè)計(jì)思路21.1單片機(jī)與PC機(jī)的串口通信212 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理2121 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的分類3122 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本功能3123 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式3二數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則421 硬件設(shè)計(jì)的基本原則422 軟件設(shè)計(jì)的基本原則4三芯片介紹53.1 At89s5153.2 AD080993.3 ADC1674113.4 MAX7221133.5 MAX232143.6 2864153.7 6264153.8 74LS37316四硬件電路174.1數(shù)據(jù)采集電路174.2數(shù)據(jù)存儲電路174.3 數(shù)據(jù)顯示電路184.4串口電路184.5電源電路194.6復(fù)位電路194.7 晶

2、振電路19五，軟件設(shè)計(jì)20六心得體會24參考文獻(xiàn)25附錄25protel原理圖25proteus仿真圖25PCB板25實(shí)物圖25引言在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)采集是必不可少的一個(gè)組成部分,一個(gè)好的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)具有多路數(shù)據(jù)采集功能、數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)存貯量大、控制界面美觀且易于操作等特點(diǎn)。傳統(tǒng)的單片機(jī)數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng),數(shù)據(jù)存貯量小,控制界面簡單,圖表的顯示、打印等不易實(shí)現(xiàn)。本文以ADC0809的低成本數(shù)據(jù)采集器設(shè)計(jì)為實(shí)例，分析了Windows環(huán)境下串行通信的基礎(chǔ)上,詳解數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中PC機(jī)與單片機(jī)串行通信協(xié)議和數(shù)據(jù)塊的發(fā)送與接收具體講解了PC機(jī)和單片機(jī)串口通信在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用。系統(tǒng)采用可

3、視化的編程語言C+實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和PC機(jī)之間的通信。一 設(shè)計(jì)思路數(shù)據(jù)采集是指從傳感器和其他待測設(shè)備中自動(dòng)采集模擬或數(shù)字信號電量或非電量信號送入控制器中進(jìn)行分析和數(shù)據(jù)處理。本設(shè)計(jì)采用單路模擬信號（溫度）的數(shù)據(jù)采集。設(shè)計(jì)思路為：通過滑動(dòng)變阻器采集電壓信號，經(jīng)運(yùn)算放大器OP07放大后送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809在單片機(jī)的控制下進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，每次轉(zhuǎn)換結(jié)束后，單片機(jī)在控制電路的作用下將數(shù)據(jù)讀走存入片外存儲器。而單片機(jī)則需要將收到的數(shù)據(jù)送入PC機(jī)中進(jìn)行相應(yīng)處理。單片機(jī)與PC間的數(shù)據(jù)通信方式為串口通信協(xié)議RS，通過芯片MAX進(jìn)行電平匹配。1.1單片機(jī)與PC機(jī)的串口通信采用RS232串口通信協(xié)議。利用MAX232

4、實(shí)現(xiàn)TTL到RS電平間的轉(zhuǎn)換。12 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般包括模擬信號的輸入輸出通道和數(shù)字信號的輸入輸出通道。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸入又稱為數(shù)據(jù)的收集；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸出又稱為數(shù)據(jù)的分配。 121 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的分類數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，用途和功能也各不相同，常見的分類方法有以下幾種：根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能分類：數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)分配；根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)適應(yīng)環(huán)境分類：隔離型和非隔離型，集中式和分布式，高速、中速和低速型；根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制功能分類：智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，非智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；根據(jù)模擬信號的性質(zhì)分類：電壓信號和電流信號，高電平信號和低電平信號，單端輸入(SE)和差

5、動(dòng)輸入(DE)，單極性和雙極性；根據(jù)信號通道的結(jié)構(gòu)方式分類：單通道方式，多通道方式。 122 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本功能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的任務(wù)，具體地說，就是采集傳感器輸出的模擬信號并轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能識別的數(shù)字信號，然后送入計(jì)算機(jī)，根據(jù)不同的需要由計(jì)算機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算和處理，得出所需的數(shù)據(jù)。與此同時(shí)，將計(jì)算得到的數(shù)根進(jìn)行顯顯示和打印，以便文現(xiàn)對某些物理量的監(jiān)視。由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的任務(wù)可以知道，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有以下幾方面的功能:數(shù)據(jù)采集、模擬信號處理、數(shù)字信號處理、開關(guān)信號處理、二次數(shù)據(jù)計(jì)算、屏幕顯示、數(shù)據(jù)存儲、打印輸出、人機(jī)聯(lián)系。 123 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式從硬件力向來看，白前數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式主

6、要有兩種：一種是微型計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；另一種是集散型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 微型計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是由傳感器、模擬多路開關(guān)、程控放大器、采樣/保持器、AD轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)及外設(shè)等部分組成。集散型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的產(chǎn)物，它由十個(gè)“數(shù)據(jù)采集站”和一臺上位機(jī)及通信線路組成。數(shù)據(jù)采集站一般是由單片機(jī)數(shù)據(jù)采集裝置組成。位于生產(chǎn)設(shè)備附近，可獨(dú)立完成數(shù)據(jù)采集和頸處理任務(wù)，還可將數(shù)據(jù)以數(shù)字信號的形式傳送給上位機(jī)。 二 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 對于不同的采集對象，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體要求是不相同的。但是，由于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是由硬件和軟件兩部分組成的，因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一些基本原則是大體相同的。 21 硬件設(shè)計(jì)的基

7、本原則(1) 經(jīng)濟(jì)合理 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中，一定要注意在滿足件能指標(biāo)的前提下，盡可能地降低價(jià)格，以便得到高的性能價(jià)格比，這是硬件設(shè)計(jì)中優(yōu)先考慮的一個(gè)主要因素，也是一個(gè)產(chǎn)品爭取市場的主要因素之一。 (2) 安全可靠 選購設(shè)備要考慮環(huán)境的溫度、濕度、壓力、振動(dòng)、粉塵等要求，以保認(rèn)在規(guī)定的下作環(huán)境下，系統(tǒng)性能穩(wěn)定、工作可靠。要有超量程和過載保護(hù)，保證輸入、輸出通道正常工作。要注意對交流市電以及電火花等的隔離。要保證連接件的接觸可靠。 (3) 足夠的抗干擾能力 有完善的抗干擾措施，是保證系統(tǒng)精度、工作正常和不產(chǎn)生錯(cuò)誤的必要條件。 22 軟件設(shè)計(jì)的基本原則(1) 結(jié)構(gòu)合理 程序應(yīng)該采用結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)。這不僅

8、有利于程序的進(jìn)一步擴(kuò)充，而且也有利于程序的修改和維護(hù)。在程序編序時(shí)，要盡量使得程序的層次分明，易于閱讀和理解，同時(shí)還可以簡化程序，減少程序?qū)τ趦?nèi)存的使用量。當(dāng)程序中有經(jīng)常需要加以修改或變化的參數(shù)時(shí)，應(yīng)該設(shè)計(jì)成獨(dú)立的參數(shù)傳遞群序，避免程序的頻繁修改。 (2) 操作性能好 操作件能好是指使用方便。這點(diǎn)對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來說是很重要的。在開發(fā)程序時(shí)，應(yīng)該考慮如何降低對操作人員專業(yè)知識的要求。 (3) 系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)一定的檢測程序，例如狀態(tài)檢測利診斷程序，以便系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)容易確定故障部位，對于重要的參數(shù)要定時(shí)存儲，以防止因掉電而丟失數(shù)據(jù)。 (4) 提高程序的執(zhí)行速度。 (5) 給出必要的程序說明。三芯片介紹

9、3.1 At89s51AT89S51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4K的可編程的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)8051指令系統(tǒng)及引腳。它集Flash程序存儲器既可在線編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用8位微處理器于單片機(jī)芯片中，ATMEL公司的功能強(qiáng)大，低價(jià)位AT89S51單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。主要性能參數(shù)：l 與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容l 4K字節(jié)在系統(tǒng)編程（ISP）Flash 閃速存儲器l 1000次擦寫周期l 4.0-5.5V的工作電壓

10、范圍l 全靜態(tài)工作模式：0HZ-33MHZl 三級程序加密鎖l 128*8字節(jié)內(nèi)部RAMl 32個(gè)可編程I/O口線l 2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器l 6個(gè)中斷源l 全雙工串行UART通道l 低功耗空閑和掉電模式l 中斷可從空閑模式喚醒系統(tǒng)l 看門狗（WDT）及雙數(shù)據(jù)指針l 掉電標(biāo)示和快速編程特性l 靈活的在系統(tǒng)編程（ISP-字節(jié)或頁寫模式）功能特性概述：AT89S51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4K字節(jié)閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)I/O口線，看門狗（WDT），兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89S51可降至0HZ的

11、靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中到內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有工作部件直到下一個(gè)硬件復(fù)位。引腳功能說明：Vcc:電源電壓GND:地P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口時(shí)，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路，對端口寫“1”可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash編程時(shí)，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)

12、，要求外接上拉電阻。P1口：P1是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作為輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會輸出一個(gè)電流（IIL）。Flash編程和程序校驗(yàn)期間，P1接收低8位地址。P2口：P2口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸出口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會輸出一個(gè)

13、電流（IIL）。在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVE DPTR指令）時(shí)，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVX Ri指令）時(shí)，P2口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中P2寄存器的內(nèi)容），在整個(gè)訪問期間不改變。Flash編程或校驗(yàn)時(shí)，P2亦接收高位地址和其他控制信號。P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸出端口。作輸入端時(shí)，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。P3口除了作為一般

14、的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示：P3口還接手一些用于Flash閃速存儲器編程和程序校驗(yàn)的控制信號。RST:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。WDT溢出將使該引腳輸出高電平，設(shè)置SFR AUXR的DISRTO位（地址8EH）可打開或關(guān)閉該功能。DISRTO位缺省為RESET輸出高電平打開狀態(tài)。ALE/PROG:當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，ALE（地址所存允許）輸出脈沖用于所存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問

15、外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)將跳過一個(gè)ALE脈沖。對Flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令A(yù)LE才會被激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE無效。PSEN：程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的選通信號，當(dāng)AT89S51由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，沒有兩次有效的PSEN信號。EA/VPP：外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為

16、0000H-FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需要注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會所存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接VCC端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。Flash存儲器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程電壓VPP。XTAL1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。3.2 AD0809ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。ADC0809各腳功能如下：D7-D0：8位數(shù)字量輸出引腳。IN0-IN7：8位模擬量輸入引腳。

17、VCC：+5V工作電壓。GND：地。REF（+）：參考電壓正端。REF（-）：參考電壓負(fù)端。START：A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號輸入端。ALE：地址鎖存允許信號輸入端。（以上兩種信號用于啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換）EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出引腳，開始轉(zhuǎn)換時(shí)為低電平，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)為高電平。OE：輸出允許控制端，用以打開三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。CLK：時(shí)鐘信號輸入端（一般為500KHz）。A、B、C：地址輸入線。ADC0809對輸入模擬量要求：信號單極性，電壓范圍是05V，若信號太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。地址輸入和控制線：4條 ALE為地址

18、鎖存允許輸入線，高電平有效。當(dāng)ALE線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將A，B，C三條地址線的地址信號進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。A，B和C為地址輸入線，用于選通IN0IN7上的一路模擬量輸入。數(shù)字量輸出及控制線：11條ST為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號。當(dāng)ST上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST應(yīng)保持低電平。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。當(dāng)EOC為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。OE為輸出允許信號，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。D7D0為數(shù)字量輸出線。C

19、LK為時(shí)鐘輸入信號線。因ADC0809的內(nèi)部沒有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號必須由外界提供，通常使用頻率為500KHZ，VREF（），VREF（）為參考電壓輸入。ADC0809應(yīng)用說明（1） ADC0809內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與AT89S51單片機(jī)直接相連。（2） 初始化時(shí)，使ST和OE信號全為低電平。（3） 送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到A，B，C端口上。（4） 在ST端給出一個(gè)至少有100ns寬的正脈沖信號。（5） 是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù)EOC信號來判斷。（6） 當(dāng)EOC變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，這時(shí)給OE為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機(jī)了。3.3 ADC1674AD1674是美國AD公司推出的一種完整的

20、 12位并行模/數(shù)轉(zhuǎn)換單片集成電路。該芯片內(nèi)部自帶采樣保持器（SHA）、10伏基準(zhǔn)電壓源、時(shí)鐘源以及可和微處理器總線直接接口的暫存/三態(tài)輸出緩沖器。 1 AD1674的基本特點(diǎn)和參數(shù)如下： 帶有內(nèi)部采樣保持的完全 12位逐次逼近（SAR）型模/數(shù)轉(zhuǎn)換器； 采樣頻率為 100kHz； 轉(zhuǎn)換時(shí)間為 10µs； 具有±1/2LSB的積分非線性（INL）以及12位無漏碼的差分非線性（DNL）； 滿量程校準(zhǔn)誤差為 0.125%；內(nèi)有+10V基準(zhǔn)電源，也可使用外部基準(zhǔn)源； 四種單極或雙極電壓輸入范圍分別為±5V，±10V，0V和 0V20V； 數(shù)據(jù)可并行輸出，采用8

21、/12位可選微處理器總線接口； 內(nèi)部帶有防靜電保護(hù)裝置（ESD），放電耐壓值可達(dá)4000v采用雙電源供電：模擬部分為±12V/±15V，數(shù)字部分為+5V； 使用溫度范圍： AD1674J/K為 070（C級）； AD1674A/B為-4085（I級）； AD1674T為-55+125（M級）。 采用 28腳密封陶瓷 DIP或 SOIC封裝形式。 功耗低，僅為 385mW。2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳說明 AD1674的引腳按功能可分為邏輯控制端口、并行數(shù)據(jù)輸出端口、模擬信號輸入端口和電源端口四種類型。 （1）邏輯控制端口 12/8：數(shù)據(jù)輸出位選擇輸入端。當(dāng)該端輸入為低時(shí)，數(shù)據(jù)輸出為雙

22、8位字節(jié)；當(dāng)該端輸入為高時(shí)，數(shù)據(jù)輸出為單 12位字節(jié)。 CS：片選信號輸入端； R/C：讀/轉(zhuǎn)換狀態(tài)輸入端。在完全控制模式下，輸入為高時(shí)為讀狀態(tài)；輸入為低時(shí)為轉(zhuǎn)換狀態(tài)；在獨(dú)立工作模式下，在輸入信號的下降沿時(shí)開始轉(zhuǎn)換。 CE：操作使能端；輸入為高時(shí)，芯片開始進(jìn)行讀/轉(zhuǎn)換操作。A0：位尋址/短周期轉(zhuǎn)換選擇輸入端。在轉(zhuǎn)換開始時(shí)，若 A0為低，則進(jìn)行 12位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；若A0為高，則進(jìn)行周期更短的8位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；當(dāng) R/C=1且 12/8=0時(shí)，若 A0為低，則在高 8位（DB4DB11）作數(shù)據(jù)輸出；若A0為高，則在DB0DB3和 DB8DB11作數(shù)據(jù)輸出，而 DB4DB7置零。 STS：轉(zhuǎn)換狀態(tài)輸出端。

23、輸出為高時(shí)表明轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行；輸出為低時(shí)表明轉(zhuǎn)換結(jié)束。 （2）并行數(shù)據(jù)輸出端口 DB11DB8：在 12位輸出格式下，輸出數(shù)據(jù)的高 4位；在 8位輸出格式下，A0為低時(shí)也可輸出數(shù)據(jù)的高 4位。 （3）模擬信號輸入端口10VIN：10V范圍輸入端，包括 0V10V單極輸入或±5V雙極輸入； 20VIN：20V范圍輸入端，包括 0V20V單極輸入或±10V雙極輸入； 應(yīng)當(dāng)注意的是：如果已選擇了其中一種作為輸入范圍，則另一種不得再連接合作。 （4）供電電源端口 REF IN：基準(zhǔn)電壓輸入端，在10V基準(zhǔn)電源上接 50電阻后連于此端；REF OUT：+10V基準(zhǔn)電壓輸出端； BIP

24、OFF：雙極電壓偏移量調(diào)整端，該端在雙極輸入時(shí)可通過50電阻與 REF OUT端相連；在單極輸入時(shí)接模擬地。圖3給出了 AD1674在單極和雙極輸入時(shí)的兩種連接電路。 VCC：+12V/+15V模擬供電輸入； VEE：-12V/-15V模擬供電輸入； VLOGIC：+5V邏輯供電輸入；AGND/DGND：模擬/數(shù)字接地端； 表 1給出了 AD1674的邏輯控制真值表。 CE CS R/C 12/8 A0 執(zhí) 行 操 作 0 ×××× 無操作 × 1 ××× 無操作 1 0 0 × 0 啟動(dòng) 12位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

25、 1 0 0 × 1 啟動(dòng) 8位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 1 0 1 1 × 允許 12位并行輸出1 0 1 1 0 允許高8位并行輸出 1 0 1 0 1 允許低4位并行輸出3.4MAX7221MAX7221 是Maxim（美信）公司專為LED顯示驅(qū)動(dòng)而設(shè)計(jì)生產(chǎn)的串行接口八位LED顯示驅(qū)動(dòng)芯片.該芯片包含有七段譯碼器、位和段驅(qū)動(dòng)器、多路掃描器、段驅(qū)動(dòng)電流調(diào)節(jié)器、亮度脈寬調(diào)節(jié)器及多個(gè)特殊功能寄存器.該芯片采用串行接口方式，可以很方便地和單片機(jī)相連，未經(jīng)擴(kuò)展最多可用于8位數(shù)碼顯示或64段碼顯示.經(jīng)實(shí)際使用發(fā)現(xiàn)，該芯片具有占用單片機(jī)I/O口少（僅三線）、顯示多樣、可靠性高、簡單實(shí)用、編程靈活方

26、便的特點(diǎn).（1）10MHz的串行接口；（2）BCD譯碼/非譯碼模式選擇；（3）耗電僅150uA的省電模式（顯示關(guān)閉）；（4）數(shù)字和模擬雙重亮度控制；（5）SPI、QSPI、Microwire等多種串行接口；（6）顯示位數(shù)可方便地進(jìn)行擴(kuò)展.Din腳，串行數(shù)據(jù)輸入端，數(shù)據(jù)存入內(nèi)部16 位移位寄存器.DIG0DIG7 腳，8 位共陰極數(shù)碼管的控制輸入端，顯示關(guān)閉時(shí)輸出高電平. GND腳，接地端，4 和9 腳都要接地.CS腳，片選輸入端，當(dāng)CS=0時(shí)，串行數(shù)據(jù)存入移位寄存器，當(dāng)CS為上升沿時(shí)鎖存最后16 位數(shù)據(jù).SEGASEGG，SEGDP 腳，數(shù)碼管七段驅(qū)動(dòng)和小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)端，關(guān)閉顯示時(shí)各段驅(qū)動(dòng)輸出為高

27、電平。Iset腳，連接到Vdd的電阻連接端，用來模擬設(shè)定各段驅(qū)動(dòng)電流.Vdd腳，5V正電壓輸入端.Dout腳，串行數(shù)據(jù)輸出端，數(shù)據(jù)由Din輸入，經(jīng)16.5 個(gè)時(shí)鐘延遲后由Dout引腳輸出，此引腳用來擴(kuò)展MAX7221.串行數(shù)據(jù)輸入輸出時(shí)CS必須為低電平，串行數(shù)據(jù)由Din送入一個(gè)16 位的數(shù)據(jù)包，并在每個(gè)時(shí)鐘上升沿時(shí)存入內(nèi)部16位移位寄存器.數(shù)據(jù)經(jīng)16.5個(gè)周期后，在時(shí)鐘的下降沿由Dout引腳輸出.16 位數(shù)據(jù)D0D15的排列見表1.D0D7包含數(shù)據(jù)，D8D11包含寄存器地址，D12D15 為未定義位，芯片最先接收D15位.控制寄存器的地址圖見表2.表1D15D14D13D12D11D10D9D

28、8D7D6D5D4D3D2D1D0XXXX地址數(shù)據(jù)表2寄存器地址HEX CODE寄存器地址HEX CODED15- D12D11D10D9D8D15- D11D10D9D8D7空操作X0000X0數(shù)字6X0111X7數(shù)字0X0001X1數(shù)字7X1000X8數(shù)字1X0010X2譯碼X1001X9數(shù)字2X0011X3亮度X1010XA數(shù)字3X0100X4顯示位X1011XB數(shù)字4X0101X5省電X1100XC數(shù)字5X0110X6測試X1111XF3.5 MAX232MAX232芯片是美信公司專門為電腦的RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片,使用+5v單電源供電。第一部分是電荷泵電路。由1

29、、2、3、4、5、6腳和4只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12v和-12v兩個(gè)電源，提供給RS-232串口電平的需要。第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由7、8、9、10、11、12、13、14腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。其中13腳（R1IN）、12腳（R1OUT）、11腳（T1IN）、14腳（T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。8腳（R2IN）、9腳（R2OUT）、10腳（T2IN）、7腳（T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、T2IN輸入轉(zhuǎn)換成RS-232數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT送到電腦DB9插頭；DB9插頭的RS-232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2O

30、UT輸出。第三部分是供電。15腳GND、16腳VCC（+5v）。特點(diǎn):1、符合所有RS232C所有特點(diǎn)。2、只需要單一 +5V電源供電3、片載電荷泵具有升壓、電壓極性反轉(zhuǎn)能力，能夠產(chǎn)生+10V和-10V電壓V+、V-4、功耗低，典型供電電流5mA5、內(nèi)部集成2個(gè)RS-232C驅(qū)動(dòng)器6、內(nèi)部集成兩個(gè)RS-232C接收器7、高集成度，片外最低只需4個(gè)電容即可工作。3.628642864為單一5V供電，讀取時(shí)間最大為250ns，標(biāo)準(zhǔn)字節(jié)寫入時(shí)間是10ms。2864有五種工作方式可供選擇，見表3所列。表3 2864工作方式選擇引腳狀態(tài)方式I/O7I/O0RDY/讀 出寫 入維 持禁止寫禁止寫001&#

31、215;×01×0×10××1數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸入高阻高阻/數(shù)據(jù)輸出高阻/數(shù)據(jù)輸出高阻低高阻高阻高阻3.7 6264Intel 6264芯片（1）Intel 6264的特性及引腳信號Intel 6264的容量為8KB，是28引腳雙列直插式芯片，采用CMOS工藝制造A12A0（address inputs）：地址線，可尋址8KB的存儲空間。D7D0（data bus）：數(shù)據(jù)線，雙向，三態(tài)。（output enable）：讀出允許信號，輸入，低電平有效。（write enable）：寫允許信號，輸入，低電平有效。（chip enable）：片選信號1，

32、輸入，在讀/寫方式時(shí)為低電平。CE2（chip enable）：片選信號2，輸入，在讀/寫方式時(shí)為高電平。VCC：+5V工作電壓。GND：信號地。（2）Intel 6264的操作方式Intel 6264的操作方式由CE2的共同作用決定 寫入：當(dāng)和為低電平，且和CE2為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)輸入緩沖器打開，數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)線D7D0寫入被選中的存儲單元。 讀出：當(dāng)和為低電平，且和CE2為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)輸出緩沖器選通，被選中單元的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)線D7D0上。 保持：當(dāng)為高電平，CE2為任意時(shí)，芯片未被選中，處于保持狀態(tài)，數(shù)據(jù)線呈現(xiàn)高阻狀態(tài)。3.8 74LS373373為三態(tài)輸出的八 D 透明鎖存器,共有 54S3

33、73 和 74LS373 兩種線路   引腳圖373 的輸出端 O0O7 可直接與總線相連。 當(dāng)三態(tài)允許控制端 OE 為低電平時(shí)，O0O7 為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動(dòng)負(fù)載或總線。當(dāng) OE 為高電平時(shí)，O0O7 呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動(dòng)總線，也不為總線的負(fù)載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。 當(dāng)鎖存允許端 LE 為高電平時(shí)，O 隨數(shù)據(jù) D 而變。當(dāng) LE 為低電平時(shí)，O 被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。當(dāng) LE 端施密特觸發(fā)器的輸入滯后作用，使交流和直流噪聲抗擾度被改善 400mV。 引出端符號： D0D7 數(shù)據(jù)輸入端 OE 三態(tài)允許控制端（低電平有效） LE 鎖存允許端 O0O7 輸出

34、端四 硬件電路4.1數(shù)據(jù)采集電路4.2數(shù)據(jù)存儲電路4.3 數(shù)據(jù)顯示電路4.4串口電路4.5電源電路4.6復(fù)位電路4.7 晶振電路五，軟件設(shè)計(jì)方案一:使用AD1674進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換:#include<reg51.h>#include<intrins.h>#define uchar unsigned char #define uint unsigned int#define addo (10.0/4095.0)/轉(zhuǎn)換進(jìn)率，12位精度(212-1=4095)，滿量程為10V/*管腳定義*/sbit DIN = P25;sbit SCL = P26;sbit CS = P27;s

35、bit STS = P20;sbit CS1 = P21;sbit A0 = P22;sbit CE = P23;sbit RC = P24;static uchar disbuf8;/顯示緩存/*微秒延時(shí)函數(shù)*/void delay_us(uchar n)    uchar i;while(n-)   for(i=0;i<10;i+);/*毫秒延時(shí)函數(shù)*/void delay_ms(uint n)uchar i;while(n-)   for(i=0;i<100;i+);/*向MAX7221串行寫一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)

36、*/void WriteData(uchar dat)uchar i;for(i=0;i<8;i+)   DIN = (dat&(0x80>>i)?1:0;   SCL = 0;   delay_us(2);   SCL = 1;   delay_us(2);/*向MAX7221中指定的地址寫入數(shù)據(jù)*/void MAX7221_Write(uchar addr,uchar dat)CS = 0;WriteData(addr);WriteData(dat);CS = 1;

37、/*MAX7221的初始化*/void MAX7221_Initial(void)MAX7221_Write(0x0A,0x07);/LED亮度值設(shè)置為8/16MAX7221_Write(0x0B,0x07);/掃描顯示器的個(gè)數(shù)為8個(gè)MAX7221_Write(0x0C,0x01);/正常操作模式（非掉電模式）MAX7221_Write(0x0F,0x00);/正常顯示模式（非測試模式）MAX7221_Write(0x09,0xff);/對07的8個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行B型BCD譯碼/*LED顯示函數(shù)*/void display(void)uchar i;for(i=0;i<8;i+) &

38、#160; MAX7221_Write(i+1,disbufi);/*讀取AD1674轉(zhuǎn)換結(jié)果*/uint AD1674_Read(void)    uint temp;    uchar temp1,temp2;    CS1 = 1;    CE = 0; /初始化,關(guān)閉數(shù)據(jù)采集    CS1 = 0;     A0 = 0;     RC = 0;   

39、0; CE = 1; /CE=1,CS1=0,RC=0,A0=0啟動(dòng)12位溫度轉(zhuǎn)換    _nop_();    while(STS=1);/等待數(shù)據(jù)采集結(jié)束    CE = 0; /芯片使能關(guān)閉    RC = 1;     A0 = 0;     CE = 1; /CE=1,CS1=0,RC=1,12/8=1,A0=0允許高八位數(shù)據(jù)并行輸出    _nop_(); 

40、0;  temp1 = P0;/讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的高八位    CE = 0;/芯片使能關(guān)閉    RC = 1;    A0 = 1;     CE = 1;/CE=1,CS1=0,RC=1,12/8=0,A0=1允許低四位數(shù)據(jù)并行輸出    _nop_();    temp2 = P0;/讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的低四位    CE = 0;    CS1 =

41、 1;/關(guān)閉AD1674數(shù)據(jù)采集    temp = (temp1<<8)|temp2;/高位和低位合成實(shí)際溫度，temp2為P0口的高四位    return (temp>>4);/返回轉(zhuǎn)換結(jié)果，右移四位是因?yàn)閠emp2為P0口的高四位/*向緩沖器中寫入要顯示的數(shù)據(jù)*/void HEXTOBCD(uchar chn)    uint temp;    temp = (int)(AD1674_Read()*addo*1000);/轉(zhuǎn)換為可顯示的實(shí)際溫度

42、值    disbuf0 = temp/10000;    disbuf1 = (temp%10000/1000)|0x80;/帶小數(shù)點(diǎn)的位顯示    disbuf2 = temp%1000/100;    disbuf3 = temp%100/10;    disbuf4 = temp%10;    disbuf5 = 15;    disbuf6 = 15;/空顯示 

43、60;  disbuf7 = chn;/顯示通道號/*主函數(shù)*/void main()MAX7221_Initial();while(1)        HEXTOBCD(1);/采集第一通道的數(shù)據(jù)        display();/顯示采集到的數(shù)據(jù)        delay_ms(10);方案二:使用ADC0809進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換：#include<reg51.h>

44、#include<intrins.h>#define uchar unsigned char #define uint unsigned int#define addo (5.0/255.0)sbit DIN = P20;sbit SCL = P22;sbit CS = P21;/sbit STS = P23;/sbit EOC = P24;/sbit OE = P26;static uchar disbuf8;sbit ST=P30;sbit OE=P31;sbit EOC=P32;sbit CLK=P24;unsigned char channel=0xbc;/IN3void

45、delay_us(uchar n) uchar i;while(n-)for(i=0;i<100;i+);void delay_ms(uint n)uchar i;while(n-)for(i=0;i<100;i+);void WriteData(uchar dat)uchar i;for(i=0;i<8;i+)SCL = 0; DIN = (dat&(0x80>>i)?1:0;delay_us(2);SCL = 1;delay_us(2);void MAX7221_Write(uchar addr,uchar dat)CS = 0;WriteData(addr);WriteData(dat);CS = 1;void MAX7221_Initial(void)MAX7221_Write(0x0A,0x07);MAX7221_Write(0x0B,0x07);MAX7221_Write(0x0C,0x01);MAX7221_Write(0x0F,0x00);MAX7221_Write(0x09,0xff);void display(void)uchar i;for(i=0;i<8;i+)MAX7221_Write(i+1,disbufi);uint AD0809_Read(void