使用8051单片机与ADC0809设计数据采集系统

1、电子与信息工程学院计算机控制技术课程设计报告课题名称 运用8051、ADC0809设计一个8路数据采集系统_专 业电子信息工程班 级08 城建电子1班学生姓名 胡晓俊学 号_056指导教师严辉夏巍 丁刚2011 年 6月27 日目录总体设计方案介绍 3硬件电路设计 42. 1 ADC0809与8051单片机的接口设计 52. 2数码管显示电路.6软件程序设计 93.1A/D转换程序流程图 .103.2数据采集系统电路图： .11心得体会 13附录 14实验名称： 使用 8051 单片机与 ADC0809 设 计数据采集系统。一.试验目的:了解数据采集系统得基本结构，实现一个简单的A/D 转换电

2、路 .二试验器材：示波器，信号发生器，电源，单片机仿真器，89C51,ADC0809,74LS74,74LS02,导线若干。三.试验内容 :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：05V。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。一 总体设计方案介绍 ：数据采集系统用于将模拟信号转换为计算机可以识别的数字信 号，该系统目的是便于对一些物理量进行监视、控制。本文介绍一种 经济、实用的多道数据

3、采集系统：它以8051CPU为核心，配以0809A /D转换器件，使用四个七段LED数码管来进行显示。LED采用的 是动态扫描显示。系统实现八道数据 自动巡回采集与显示，适用于 非快速变化信号的多路检测。系统软件可在 proteus 上仿真。【关键词】：8051单片机；ADC0809;数据采集；proteus数据采集系统从严格的意义上来说应该是用计算机控制的 多路数据自动检测或巡回检测并且能够对数据实行存储、处理、分 析计算以及从检测的数据中提取可用的信息供显示、记录、打印或 描绘的系统。数据采集系统一般由数据输入通道 数据存储与管理数 据处理数据输出及显示这五个部分组成。 输入通道要实现对被

4、测对 象的检测。 采样和信号转换等工作。 数据存储与管理要用存储器把采 集到的数据存储起来建立相应的数据库 并进行管理和调用。数 据处理就是从采集到的原始数据中， 删除有关干扰噪声， 无关信息和 必要的信息，提取出反映被测对象特征的重要信息。另外。就是对数 据进行统计分析， 以便于检索；或者把数据恢复成原来物理量的形式。 以可输出的形态在输出设备上输出，例如打印。显示，绘图等。数据 输出及显示就是把数据以适当的形式进行输出和显示 本次设计是在现场物理信号通过传感器转换为 o5V 的基础上。由单片机进行远距离传输并还原为 o_5V的电信号，通过ELD显示。 系统最多显示 8 路数据。2、系统硬件

5、电路00 X系统硬件电路系统硬件电路如图1: ADCO8O9将05V模拟信号转换为OOFF 数字信号并传送给51单片机，然后由51单片机进行数据存储及数据 处理，最终由LED显示器显示，完成对模拟信号的采集。2. 1 ADC0809与8051单片机的接口设计ADC0809与单片机8051的硬件接 口方式一般有：查询方式、中断 方式和等待延时方式。本设计采用查询方式。由于ADC0809芯片内部没有时钟脉冲源.我选择利用单片机8051提供的地址锁存控制输入信号ALK经D触发器二分频后.作为 ADC0809的时钟输入。当 CPU访问外存储器时，ALK的输出作为外部锁存地址的低字节的控 制信号；当不访

6、问外部存储器时，ALK端以16/的时钟振荡频率固 定地输出正脉冲。又因ADC0809的时钟频率有一定的范围 101280kHz.故我取单片机的时钟频率为 6MHz。则ALK端输出的频 率为1MHz ,再经二分频后为500kHz。符合ADC0809对时钟的要求。 分频电路图如图2所示。图2： ADC0809时钟接 口电路（二分频电路）IRLU1R273Q4013ADC0809射勺心HU5A 弭肌耳Q 吩 Dg 卑_/ / 17vccXTALlXTAL2丄 丫必脱-L丁3>pF1 wA 5- 4 3 2 10- 76- "32 1 o 2 7 z 2 2 2 2 3 o &

7、 o & o o D 0 pp pppppp PPPLIP 卩 ppp2d1H-0养最勺-ii1 i27N-In拐3N-213H-3闌主29H-4E0C33H5ADD-AQMhViTi C4IM659H.7ALE16阿JENABLE START nij12JU77so7060IQ50<5Q4D30叫2D3Q2QIQoc7dLSJ73LJ砧16_12237 6 5 4 3 2 1 .u1 1" 11111 1LFPPPPPFP!>9 RES 订IS XTAL231d77ADC0809与80C51的接口电路由于ADC0809内部设有地址锁存器.所以通道地址由P2 口的

8、低3位直接与ADC0809的A、B、C相连。通道基本地址为0000H.-0007H。 模拟量直接 ADC0809的IN0 一 IN7输入。数字量由 ADC0809的DO D7输出并直接接到单片机 8051的I/O 口的PO 口（P0EI作为 输人 E1）, ADC0809 其 他 引脚 女口 ： START、OE、ALK、A、B、C等直接接到单片机 的P2 口 （P2 口作为输出口）。最后ADC0809的 结束信号端 口直接接到单片机P3. 7 口。2. 2数码管显示电路本设计选用3个数码管显示数据.连通道号共用 4个位数码管.每 次数据传输完调用延时程序.使数据持续显示1秒。经过比较分析.在

9、 设计中采用了共阳极静态显示模式并将数码管的段码端直接接到单片机输出端口 Pl 口。而数码管的公共端我则接到了单片机输出端 口 P3 口.因为只有4个数码管.我只用到了 P3. 0 一 P3. 3。这时只要P0 口送出数字的显示代码.数码管就能正常显示数字。KL图3：整体的冼程图I!9 xn 耳3 10 %ie59 二工匸x.nM r零N-:ElF.-3.系统软件的设计整个系统软件设计主要有三大块：加转换部分：显示数据的转换存储部分：数据的显示部分。系统采用模块化编程.将各部分功能分别 实现。整体的流程图如图3所示。3. 1A/D转换程序流程图A / D转换过程：将8路模拟量持续输入 ADC0

10、809模拟量输入端IN01T、7。首先将 OE, START, ALE。A, B, C 都置 0,然后ALK置1再清零.进行转换通道地址的锁存.即选择转换通道打开。 将START置1再清零，发送一启动脉冲，即启动 A/D转换。此时 转换结束信号EOC变为低电平。查看EOC是否为高电平。为高电平 则表示MD转换完毕。等待MD转换完毕后将输出允许信号输入端 (0E)置高电平，此时就可将转换的一路数据输入到单片机某一存储空 间中。将OE置低电平，即停止 ADC0809。1. 芯片管脚图:IN3-128IN4 227IN5 326IN6 425IN7 524START 623EOC 7222巧一s21

11、ENABLE-920CLOCK-1019VCC"1110VREF(+)'1217GND-U161415vRErr)-2'6IN2INIINOAiDD A ADD B ADD COUTPUTB 0 MsLSE1 2 3 4SL - - 2 2 2 2 2P1 ©匚P1.1 匚PI卫匚P1-3 匚P1.4IZF1.5LPl .BEP17L：ASTE (RXD) P3.0 匚 TXD) P3.1 匚 (INTO) P3.2 C ?NT1) P3.3C (TO) P3-4 匚 (T1) P3.5C (WFT) P3,6 匚 (RD) P3.7 匚 XTAL2EZ X

12、TAL1 匚GND匚14023S338437536635734833932103111301229132814271S26ie251724ia2319222021VCC PO.O (ADO)J PO.1 (AD1) P0.2 (AD2) P0l3 (AD3)J POJ (AD4) F0.5 (AD 5) P0.6 (AD6) P0.7 (AD 7) EA/VPP ALE/PRUG PSEN P2.7 (Al 5) P2.6 (A14J n P2.5 (Al 3) P2J (A12) P2.3 (A11) n P2.2 (A 10) P2.1 (A9) P2.0 (A3图1 ADC0809管脚图

13、图28051芯片管脚图ADCADC0809模数转换器的引脚功能IN0IN7: 8路模拟量输入。A、B、C: 3位地址输入，2个地址输入端的不同组合选择八路模拟量输入。ALE:地址锁存启动信号，在ALE的上升沿，将 A、B、C上的通道地址锁存到内部的地址锁存器。D0D7:八位数据输出线，A/D转换结果由这8根线传送给单片机。OE:允许输出信号。当 OE=1时，即为高电平，允许输出锁存器输出数据。START:启动信号输入端，START为正脉冲，其上升沿清除 ADC0808的内部的各寄存 器，其下降沿启动 A/D开始转换。EOC:转换完成信号，当 EOC上升为高电平时，表明内部A/D转换已完成。CL

14、K:时钟输入信号，0809的时钟频率范围在 101200kHz，典型值为640kHz。皿 _TLTTTTTLTTTLn_n_TLnLFLALELIABLE AaDRlESlAQOAESSTfllLf-AH AlLflG TIKtUT R 'ISBO卅PUT(INTFRNAl NDVEJQUThjr ENIiVLEfluirpuTfIftl HATE图3 ADC0809时序图2. 数据采集系统电路图:图4系统电路图ADC0809是带有& 1多路模拟开关的8位A/D转换芯片，所以它可有 8个模拟量的 输入端，由芯片的 A，B, C三个引脚来选择模拟通道中的一个。A，B，C三端分别与

15、8051的P1.0P1.2相接。地址锁存信号(ALE)和启动转换信号(START)，由P2.7和/WR或非得 到。输出允许，由 P2.7和/RD或非得到。时钟信号，可有 8051的ALE输出得到，不过当采用 6M 晶振时，应该先进行二分频，以满足 ADC0809 的时钟信号必须小于 640K 的要求。1.由电路图可以知道： ADC0809 的地址是 70FFh2.ADC0809 的 8 个模拟通道所对应的口地址是 78FFh7FFFh3. 采样的开始，只要对模拟通道对应的地址写入一个数即启动转换。4. 由 P1.0 查询 ADC0809 的 EOC 信号，即可确定转换是否完成5.8个通道的转换

16、结果依次放入20h27h存储单元中org 0000hmov r1,#20hmov r2,#8h; channel number!mov tl0,#0hmov th0,#0b8h;mov tmod,#1hclr et0setb tr0mov scon,#40hmov dptr,#78ffhloop: mov a,r2subb a,r1jnz loop2mov r1,#0hmov dptr,#78ffhmov r1,#0hmov dptr,#78ffh loop1: jnb tf0,loop1clr tf0mov tl0,#0hmov th0,#0b8hloop2: movx dptr,a;sta

17、rt A/Dloop3: jb p1.0,loop3loop4: jnb p1.0,loop4;check flagmovx a,dptr;read resultmov r1,a;save resultinc dph;next channelinc r1ljmp loopend四、心得体会回顾起此课程设计， 至今我仍感慨颇多， 从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦 多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。 通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很 重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结

18、合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。此次设计也让我明白了思路即出路， 有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。b hD7三二也时:一EBB晨_rII一ufi_LL Hdalmr aHTgl一VJ ” w；*，” f Nd ” -a ， B I :，ua,* I - 1! 1-'，i" ，d 1 JB - I i i I ，- T - 4n4 “；*4fi£3 苫右=.aGGI<g m夕ayplslgllFnl丄盂 yASEEisHT .altiuorl 二言ism;"!:鼻址丄-一 MEI 戍出 H - 出1应1/:吕右林解歸和对«<rc:zrPmielIS ？ qMr-J 卿电Q» =2=T二二驭-L匚.收.丿lwl fT仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlich