嵌入式系统开发课程-多路数据采集系统设计

1、多路数据采集系统设计1题目要求所设计的数据采集系统，共有16路信号输入，每路信号都是010mV每秒钟采集 一遍，将其数据传给上位PC计算机，本采集地址为50耳要求多路模拟开关用4067,A/D转换用ADC0809运算放大器用 OP07单片机用89C51,芯片用MAX232设计其电路原理图，用C51语言编制工作程序。2总体方案设计根据题目要求，传感器首先采集16路信号，然后被多路模拟开关 4067选通某一路信号，接着通过信号调理电路，由A/D转换器进行模/数转换后发送给单片机，之后通过MAX232由RS232串口进行通讯,最终将数据传递到上位 PC计算机。因此，数据采集系统主要包括以下几个主要环

2、节:2.1信号选通环节由于题目要求采集的信号路数达到了16路，每一路信号的流通路线均相同。如果为每路信号都设置相应的放大、A/D转换单元，成本将大幅度提升。因此可以接入一个多路模拟开关4076,轮流选通每一路信号，实现多路信号共用一个运算放大器和A/D转换单元，即降低了成本，又简化了电路。4067为16路模拟开关，其内部包括一个16选1的译码器和被译码输出所控制的 16个双向模拟开关。当禁止端INH置0时，在I/N0 I/N15中被选中的某个输入端与输出公共端X接通，外部地址输入端 A、B C D决定了被选通端；当INH置1时，所有模拟开关均处于断路状态。2.2信号调理电路为了方便信号的进一步

3、传输和处理，一般均要在传感器的输出端接入信号调理电 路，对传感器输出的信号进行变换、隔离、放大、滤波等处理。此处的信号波动范围 只有010mV属于微弱信号，需要进行放大处理。按照题目要求，本文设计的系统选用运算放大器OP07 OP07是一种高精的度单片运算放大器，其输入失调电压和漂移值均很低，适合用作前级放大器。2.3 A/D转换器由于单片机只能处理数字信号，所以需要接入A/D转换器将模拟信号转换成数字信号。本文采用题目提供的 ADC0809它可以和单片机直接通讯。ADC0809由一个8路模拟开关、一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

4、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。此处采用中断的方式使数据在单片机与ADC0809之间进行交换，端口地址为FF50H P0 口和WR信号共同生成单片机的启动转换信号；为了在启动转换的同时选通 通道，将通道地址锁存信号 ALE与START相连；把P0 口和RD同时处在有效位的组合 信号与A/D转换器的输出信号OE相连，那么通道的地址选择和数据输出共用一个地址, 但是两者不同时出现；转换结束信号 EOC1过非门后接至89C51的iNTi端。2.4串口发送电路RS232是用正负电压来

5、表示逻辑状态，与TTL以高低电平表示逻辑状态的规定不同。为了能够同计算机接口或终端的 TTL器件连接，必须在RS232与 TTL电路之间进行电平的转换。本文选用题目提供的 MAX23芯片完成TTL，EIA的双向电平转换。2.5系统原理框图16路模拟信号输入多路模拟开关（4067）运算放大器（OP07A/D 转换器（ADC0809图1 系统原理框图3电路原理图根据上文叙述的设计方案的原理，可以设计相应的硬件电路图，如错误!未找到引用源。所示。图2电路原理图4程序设计方案根据前文所述，要实现题目要求，系统程序要包含3个主要模块，即初始化系统、错误!未找到引用源。所示。A/D转换模块以及数据通信模块

6、。程序的总体流程图如*A/D转换4数 据 通 信图3 程序总体流程图A/D转换器，对信号进系统初始化完成以及选通某一路模拟信号时，单片机启动行的读取、存储操作。当上位机发出请求且要求的地址为50H时，单片机进入中断处理子程序，上传数据。4.1系统初始化主要完成定时器，串行通信，中断的相关设置。定时器TO工作于模式1,充当16位定时器，计数初值4C00H(对应50mS，便于实现1s的巡回采样；定时器T1工作于模式2,充当波特率发生器，计数初值FDHSMCHDO,得到波特率为。(2)串行通信SMO置1,允许单片机接收信号。使能定时器T0、外中断1、串行通信的中断。其中，T0中断完成1s的巡回采样，

7、外中断1完成A/D转换，串行通信中断完成与上位机的通信。4.2 A/D转换(1)用作为4067的使能控制；用、的组合状态作为4067的通道地址选择信号。(2)用作为A/D转换器的使能控制，数据从IN0输入，地址映射为7FF0H(3)通过外部中断1巡回采集16路信号，并存入从50H开始的后续单元里。4.3数据通信当数据转换完成后,由单片机向上位机发送联络信号 AAH然后等待上位机返回应答信号：如果应答信号为BBH则向上位机发送数据；反之则继续发送联络信号，并等待应答。为了避免意外情况导致的死循环，所以加入了1s的超时验证，以保证下一次的巡回采样得以顺利进行。5源程序代码/* File name:

8、* P rogrammer:李博*/*J头文彳牛 */#in elude #in clude /*定义 */#defi ne uchar un sig ned char#defi ne INO XBYTE0x7FF0/ 定义ADC080的INO 口地址#defi ne P27 P27/口 ,作为ADC0809勺使能信号（低电平有效）#define channel P1/*作为4067的使能信号（低电平有效），八、作为#defi ne E4067 pIM有效）/*全局变量*/通道选择*/4067使能控制端口（低电平uchar data *result=0X50;/A/D转换的结果存入0X50及其

9、后续地址单元uchar T0_co unt;/定时器T0计数，实现1s/* ini tial()*/void in itial()定时器初始化/*/TMOD=0X21;/*定时器T0工作于模式1,充当16位定时器；T1工TL0=0X00;/作于模式2,充当波特率发生器*/定时器T0的计数初值设为 4C00H（对应50mSTH0=0X4C;TL1=0XFD;/定时器T1的计数初值设为 FDH, SMOD=0对应波特率TH1=0XFD;T0_cou nt=20;/利用1s=50mSX20 ,实现1s的延时程序/*串行通信初始化*/SM0D=0X00 ;/波特率的SMO1D0SC0N=0X50 ;/

10、工作于方式1,使能接收/*中断初始化*/IT1=1;/ 设置外中断1中断请求信号为下降沿IE=0X96;/允许中断：定时器T0、外中断1、串行通TR0=1;/启动T0TR1=1;/启动T1* ad/*换函ADC0809()*void ADC0809()cha nn el=0X00 ;/使能4067,同时选择到cha nn el1sbit ADC_flag;/*标志位：中断响应前为0,循环等待转换结束;转换结束后,进入中断,置1*/uchar i;for(i=0;iv16;i+)ADC_flag=0;/中断响应前为0,以便循环等待转换结IN0=0;/ 通过=0和WR启动AD转换while(!AD

11、C_flag);/*AD转换结束后,进入中断程序,执行,flag置1,跳出循环,继续执行下面的语句*/*(result+i)=IN0;/把转换结果存入89C51的RAM中cha nn el=i;/选中下一路通道p27=1;/4067不使能,A/DC不使能E4067=1;/* 执行完后,channel=15,result仍指向50H,4067不使能,ADC不使能*/*串行通彳士函rS232()*void RS232()uchar i;uchar data *receive=0X60;/把60H作为接受上位机信号的存储单元*receive=0X00;/在60H单元中放入初值00HSBUF=0XAA

12、;/向上位机发送AAH作为联络信号while(TI=0);/等待发送完成，并置TI为0,以等待下一次发送TI=0;while(RI=0&T0_cou nt!=0);/*等待上位机的应答信号*并加入加入1s超时的判断*/if(T0_cou nt!=0)RI=0;*receive=SBUF;/把接受到的应答信号存入receiveif(receive=0XBB)/上位机准备好接收数据，向上位机传送数据ET0=0;/关掉T0中断,保证在传送数据的过程中不进行下一次采样for(i=0;i16;i+)SBUF=*(result+i);while(TI=0);TI=0;ET0=1;/开启T0中断*A/dc 转换 INT1 中断,向单片机传送数据 *void INT_ADC() in terru pt 2ADC_flag=1;*定时器 T0 中断,实现 1s 定时 *void INT_T0() in terru pt 1TL0=0X00 ;/定时器T0计数初值4C00H（对应50mS）TH0=0X4C;T0_coun t-;()*void mai n()in itial();/初始化while(1)ADC0809();/AD转换doRS232();/数据传送 while(T0_cou nt);T0_cou