多参数实时采集与处理系统的模拟设计

1、多参数实时采集与处理系统的模拟设计摘要：在现代工业控制系统中，多参数实时采集对监控设备正常运行有着十分重要的作用。多参数信号采集是将监控现场的物理量、化学量或生物量通过相应的传感器和调理电路把模拟量转换为易于采集、处理的电压信号，经过单片机的处理，一方面反馈给控制部件对监控对象进行控制调整，另一方面送给显示单元，实时显示采集的信号数据。1.设计任务和要求1.1本设计任务：可采集两路参数、参数分辨率为8位的实时数据采集与处理系统。对通道0每隔1秒采集一次，保存最新采集的100次数据；对通道1每隔5秒采样一次，保存最新采集的20次数据。将不同通道采集的数据进行相应的处理后，每隔5秒用数码管以电压值

2、的形式将两个通道检测值进行交替显示。1.2本设计要求：1. 初步掌握计算机控制系统的分析和设计的基本方法。2. 选择单片机机型和外围电路及器件，完成系统电气原理图的绘制。3. 完成主要程序框图的绘制，编写数据采集与处理程序。4. 课程设计任务书。2系统硬件设计数据采集与处理系统分为单片机主控模块、AD转换模块、数码管显示模块。 图1：系统硬件框图2.1 ADC0809介绍ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。ADC0809的内部结构框图见图2。由图2可知，ADC0809由一个8路模拟开关、一

3、个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。ST为转换启动信号。当ST上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平。EOC为转换结束信号。当EOC为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D转换。OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE1，输出转换得到的数据；OE0，输出数据线呈高阻状态。D7D0为数字量输出线。2.

4、2 51单片机介绍 51单片机是对目前所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机，后来随着Flash rom技术的发展，8031单片机取得了长足的进展，成为目前应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。51单片机即是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。8位CPU4kbytes 程序存储器(ROM) (52为8K) 256bytes的数据存储器(RAM) （52有384bytes的RAM） 32条I/O口线111条指令，大部分为单字节指令 21个专用寄存器 2个可编程定时/计

5、数器5个中断源，2个优先级（52有6个） 一个全双工串行通信口 外部数据存储器寻址空间为64kB 外部程序存储器寻址空间为64kB 逻辑操作位寻址功能双列直插40PinDIP封装 单一+5V电源供电 CPU：由运算和控制逻辑组成，同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄存器； RAM：用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据； ROM：用以存放程序、一些原始数据和表格； I/O口：四个8位并行I/O口，既可用作输入，也可用作输出； T/C：两个定时/记数器，既可以工作在定时模式，也可以工作在记数模式； 五个中断源的中断控制系统； 一个全双工UART（通用异步接收发送器）

6、的串行I/O口，用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信； 片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微调电容需要外接。最高振荡频率为12M。2.3 ADC0809与51单片机的接口电路2.4 ZLG7290介绍ZLG7290的核心是一块ZLG7290B芯片，它采用I2C接口，能直接驱动8位式数码管，同时可扫描管理多达64只按键，实现人机对话的功能资源十分丰富。除具有自动消除抖动功能外，它还具有段闪烁、段点亮、段熄灭、功能键、连击键计数等强大功能，并可提供10种数字和21种字母的译码显示功能，用户可以直接向显示缓存写入显示数据，而且无需外接元件即可直接驱动数码管，还可扩展驱动电压和电流。此外，

7、ZLG7290B的电路简单，使用也很方便。用户按下某个键时，ZLG7290的INT引脚会产生一个低电平的中断请求信号，读取键值后，中断信号就会自动撤销。正常情况下，微控制器只需要判断INT引脚就可以得到键盘输入的信息。微控制器可通过两种方式得到用户的键盘输入信息。其一是中断方式，该方式的优点是抗干扰能力强，缺点是要占用微控制器的一个外部中断源。其二是查询方式，即通过不断查询INT引脚来判断是否有键按下，该方式可以节省微控制器的一根IO口线，但是代价是I2C总线处于频繁的活动状态，消耗电流多并且不利于抗干扰。 ZLG7290能够直接驱动8 位共阴式数码管（或64 只独立的LED），同时还可以扫描

8、管理多达64 只按键。其中有8 只按键还可以作为功能键使用，就像电脑键盘上的Ctrl、Shift、Alt 键一样。另外ZLG7290B 内部还设置有连击计数器，能够使某键按下后不松手而连续有效。采用I2C 总线方式，与微控制器的接口仅需两根信号线。可控扫描位数，可控任一数码管闪烁。3 系统软件设计3.1 系统软件框图：开始初始化Delay_1s=0?发送通道0地址采集通道0数据Y发送通道1地址采集通道1数据Delay_5s=0?NYNdelay_5s=0&flag=0?处理并显示通道0数据Y处理并显示通道1数据N 3.2 程序：#include#includesbit CLK=P13;sbit

9、 EOC=P12;sbit OE=P11;sbit ST=P10;sbit ALE=P14;sbit ADDA=P15;sbit ADDB=P16;sbit ADDC=P17;unsigned int AD_DATA0100unsigned char delay_1s,delay_5s;/flag为显示标志位，0为显示通道0,1为显示通道1/*初始化*/void init() CLK=0; EA=1; /开中断 TMOD=0x11;/设置定时/计数器1和定时/计数器0为方式1 TH0=(65535-199)/256; /利用T0产生CLK信号 TL0=(65535-199)%256; TH1=

10、(65535-49999)/256; /利用T1产生50ms中断 TH0=(65536-49999)%256; ET1=1; ET0=1; TR1=1;/启动定时器T1 TR0=1;/启动定时器T0 ST=0; OE=0;/关闭输出三态门 /*T0中断*/ void t0(void) interrupt 1 CLK=CLK; /*T1中断*/ void t1(void) interrupt 2 delay_1s-; /初值为20，定时器T1 50ms中断一次delay_5s-;/delay-; /*主函数*/void main() unsigned char a,b,c,d; unsigned

11、 char i,j,flag; unsigned int AD_DATA120,DATA; delay_1s=20; delay_5s=100; / delay=100; flag=0; i=0; j=0; /保存最新采集的100次数据 init(); /51初始化 SystemInit(); /ZLG7290初始化 while(1); if(delay_1s=0) /通道0采集数据 ADDA=0; ADDB=0; ADDC=0; ALE=1; ST=1; ST=0; while(EOC=0); OE=1; /打开三态门 AD_DATA0i=P2; /P2口接D0D7（数据输入口） i+; i

12、f(i=100) i=0; delay_1s=20; if(delay_5s=0)/通道1 采集数据 ADDA=1; ADDB=0; ADDC=0; ALE=1; ST=1; ST=0; while(EOC=0); OE=1;/打开三态门 AD_DATA1j=P2; /P2口接D0D7（数据输入口） j+; if(j=20) j=0; delay_5s=100; /*传送给7290显示*/if(flag=0&delay_5s=0)DATA=AD_DATA0i*16*20/10; a=DATA/1000; b=DATA/100%10;c=DATA/10%10;d=DATA%10; ZLG7290_SegOnOff(0x60,a);ZLG7290_SegOnOff(0x61,b);ZLG7290_SegOnOff(0x62,c);ZLG7290_SegOnOff(0x63,d); /将通道0数据给7290flag=1; if(flag=1&delay_5s=0) DATA=AD_DATA1j*16*20/10; a=DATA/1000; b=DATA/1