嵌入式系统开发课程

1、多路数据采集系统设计2016.061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50H。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申口进行通讯，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

2、括以下几个主要环节：2.1信号选通环节由丁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，乂简化了电路。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/N0I/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,所有模拟开关均处丁断路状态。2.2信号调理电路为了方便信

3、号的进一步传输和处理，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,届丁微弱信号，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。23A/D转换器由丁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，

4、允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用丁锁存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口和旬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EOC通过非门后接至89C51的1NT1端。2-4串口发送电路RS232是用正负电压来表示逻辑状态，与

5、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MAX232芯片完成TTL,EIA的双向电平转换。2,5系统原理框图16路模拟信号输入图1系统原理框图多路模拟开关（4067）3电路原理图错误!未找到引根据上文叙述的设计方I案的原理，可以设计相应的硬件电晔图,如用源。所示。运算放大富（OP07）图2电路原理图4程序设计方案A/D转换器（ADC0809）根据前文所述，要实胃题目率求，系缢程序率句含3个f要模块,即初始化系统、A/D转换模块以及数据通信模块。仰机、你8«知错误未找到引用源。

6、所示。系统衩行的读取、理子程序，r始化完戊以及遗存喋剿上修勰:才初始化爆模！'以信号口寸，蚯片机由州'位机发出请方（MAX232、RS232）地址为5（A/D转换齐，对f旧时择矿128文档来源轴:爪网络收集恂柿word版本可Jfr-I换PC上位计算机出数据通信'言号进，进入中断处4,1系统初始化主要完成定时器，申行通信，中断的相关设置。(1) 定时器T0工作丁模式1,充当16位定时器，计数初值4C00H(对应50ms),便丁实现1s的巡回采样；定时器T1工作丁模式2,充当波特率发生器，计数初值FDH,SMOD=0,得到波特率为9.6K。(2) 申行通信SMOD置1,允许

7、单片机接收信号。(3) 使能定时器T0、外中断1、申行通信的中断。其中，T0中断完成1s的巡回采样，外中断1完成A/D转换，申行通信中断完成与上位机的通信。4,2A/D转换(1) 用P1.4作为4067的使能控制；用P1.0、P1.1、P1.2、P1.3的组合状态作为4067的通道地址选择信号。(2) 用P2.7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。43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

8、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/* Filename:program.c* Programmer:李博/*#include"reg52.h"#include"absacc.h"/*#defineucharunsignedchar#defineIN0XBYTE0x7FF0#defineP27P2A7#definechannelP1*/头文件*/定义ADC0809的IN0口地址/P2.7口，作为ADC0809的使能信号(低电平有效)/*P1.4作为4067的

9、使能信号(低电平有效)，P1.0、P1.1、P1.2、P1.3作为通道选择*/4067使能控制端口(低电平有效)全局变量*/宏定义*/#defineE4067p1A4/*uchardata*result=0X50;ucharT0_count;/*voidinitial()/*TMOD=0X21;TL0=0X00;TH0=0X4C;定时器T1的计数初值设为FDH,SMOD=0，对应波特率9.6KTL1=0XFD;TH1=0XFD;T0_count=20;/*SMOD=0X00;SCON=0X50;/*/A/D转换的结果存入0X50及其后续地址单元定时器T0计数，实现1s延时系统初女台化函数ini

10、tial。*/定时器初始化*/*定时器T0工作丁模式1,充当16位定时器；T1工作丁模式2,充当波特率发生器*/定时器T0的计数初值设为4C00H（对应50ms）利用1s=50msx20,实现1s的延时程序串行通信初始化*/波特率的SMOD=0工作丁方式1,使能接收（REN=1）中断初始化*/设置外中断1中断请求信号为下降沿允许中断:定时器T0、外中断1、申行通信启动T0启动T1IT1=1;IE=0X96;TR0=1;TR1=1;/*ad转换函数ADC0809()*/voidADC0809()channel=0X00;sbitADC_flag;uchari;for(i=0;i<16;i+

11、)ADC_flag=0;IN0=0;while(!ADC_flag);*(result+i)=IN0;使能4067,同时选择到channel1/*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*/中断响应前为0,以便循环等待转换结束通过P2.7=0和WR启动AD转换/*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*/把转换结果存入89C51的RAM中channel=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*/*/

12、*RS232()*/voidRS232()(uchari;uchardata*receive=0X60;*receive=0X00;SBUF=0XAA;while(TI=0);TI=0;while(RI=0&&T0_count!=0);/把60H作为接受上位机信号的存储单元在60H单元中放入初值00H向上位机发送AAH作为联络信号等待发送完成，并置TI为0,以等待下一次发送/*等待上位机的应答信号*并加入加入1s超时的判断*/if(T0_count!=0)RI=0;把接受到的应答信号存入receive上位机准备好接收数据，向上位机传送数据*receive=SBUF;if(rec

13、eive=0XBB)关掉T0中断，保证在传送数据的过程中不进行下一次采样ET0=0;for(i=0;i<16;i+)SBUF=*(result+i);while(TI=0);TI=0;开启T0中断ET0=1;/*A/DC转换INT1中断，向单片机传送数据*/voidINT_ADC()interrupt2ADC_flag=1;/*定时器T0中断，实现1s定时*/voidINT_T0()interrupt1(TL0=0X00;TH0=0X4C;T0_count-;/*/定时器T0计数初值4C00H（对应50ms）主函数main()*/voidmain()(initial();while(1)(ADC0809();do(RS232();while(T0_count);T0_count=20;