数据采集电路设计课案

1、电气工程学院课程设计数据采集电路的设计学生姓名韩章强学号2013411107学院电气工程学院指导老师雷继海专业测控技术与仪器答辩日期 测控电路课程设计任务书一、设计目的根据常用的电子技术知识，以及可获得技术书籍与电子文档，初步形成电子设计过程中收集、阅读及应用技术资料的能力；熟悉电子系统设计的一般流程；掌握分析电路原理及对主要技术性能进行测试的常见方法；使学生学会使用电路仿真分析软件(Multisim)在计算机上进行电路设计与分析的方法。二、任务与要求设计一个数据采集电路，满足以下条件：1.结合单片机的课程，选用ADC0808A/D转换器，采集输入实时电压，用四位的共阴数码管显示，并设计完整电

2、路以及程序，仿真调试。2设计的精度为小数点后两位，输入电压的范围是0-5v,要求电路图简单合理。三、进程安排1布置任务、查阅资料，方案设计根据设计要求，查阅参考资料，进行方案设计及可行性论证，确定设计方案，2.上机在Multisim境下按要求进行设计。3总结报告四、所需调试工具Keil和Multisim软件。目录TOC o 1-5 h z测控电路课程设计任务书1 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 1课程设计要求4 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 289C51单片机简介4 HYPERLINK l

3、 bookmark20 o Current Document ADC0808转换器简介4引脚功能52.3A/D转换原理6 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 3时钟电路6复位电路6LED显示电路7 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 4仿真设计图7 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 5仿真心得8 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 6程序86.1程序调试11参考文献11 HYPERLINK l book

4、mark30 o Current Document 致谢12摘要：数据采集与显示系统是利用一种装置，从系统外部采集数据并输入到系统内部的一个接口。然后利用处理器处理，最后在显示出来。数据采集与显示技术广泛应用在各个领域。被采集数据是已被转换为电讯号的各种物理量，如电压、温度、水位、风速、压力等，可以是模拟量，也可以是数字量。采集的数据大多是瞬时值，也可是某段时间内的一个特征值。准确的数据测量是数据采集的基础。不论哪种方法和元件，均以不影响被测对象状态和测量环境为前提，以保证数据的正确性。数据采集含义很广，包括对面状连续物理量的采集。在计算机辅助制图、测图、设计中，对图形或图像数字化过程也可称为

5、数据采集，此时被采集的是几何量(或包括物理量，如灰度)数据。关键词；数据采集；电路；信号；AbstractDataacquisitionanddisplaysystemistheuseofadevice,collectdatafromoutsidethesystemandinputtotheinternalsystemofaninterface.Thentheprocessor,finallycameuponthescreen.Dataacquisitionanddisplaytechnologyiswidelyusedinvariousfields.Dataisbeingcollectedh

6、asvariousphysicalquantities,areconvertedtoelectricalsignalssuchasvoltage,temperature,waterlevel,windpressure,etc.,canbeanalog,alsocanbethedigitalquantity.Mostofthedatacollectedisinstantaneous,butalsoafeaturewithinacertainperiodoftimevalueofaccuratedatameasurementis.Thebasisfordatacollection.Nomatter

7、whatkindofmethodsandcomponentsarenotaffectedthemeasuredobjectandmeasuringenvironmentisthepremisetoensuretheaccuracyofthedata.Dataacquisitionisaverybroadmeaning,includingplanarcontinuousphysicalcollection.Incomputeraideddrawing,mapping,design,digitalgraphicsorimagetheprocessiscalleddataacquisition,th

8、eacquisitionisthegeometricvolume(includingthephysicalquantities,suchasthegraydata).Keywords:Dataacquisition;Circuit;Signal;1课程设计要求结合单片机的课程，选择一款A/D转换器，采集输入实时电压并显示，并设计完整电路以及程序，仿真调试。289C51单片机简介AT89C51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储

9、技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，AT89C51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。51单片机内包含以下几个部件：8位微处理器(CPU)。数据存储器(128BRAM)。程序存储器(ROM/EPROM)。4个8位可编程并行I/O口(P0口，P1口，P2口，P3口)。1个全双工的异步串行口。2个16定时器/计数器。中断系统。特殊功能寄存器(SFR)。2.1ADC0808转换器简介ADC0808是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模/数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，

10、只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。图2-1ADC0808引脚图2.2引脚功能ADC0808芯片有28条引脚，采用双列直插式封装。各引脚功能如下：15和2628(IN0IN7)：8路模拟量输入端。8、14、15和1721：8位数字量输出端。22(ALE)：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。(START)：A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲(至少100ns宽)使其启动(脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换)。(EOC)：A/D转换结束信号，输出，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平(转换期间一直为低电平)。(OE)：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A/D转换结

11、束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。(CLK)：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。(VREF(+)和16(VREF(-)：参考电压输入端(Vcc)：主电源输入端。(GND)：地。2325(ADDA、ADDB、ADDC)：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路2.3A/D转换原理基本原理是从高位到低位逐位试探比较，好像用天平称物体，从重到轻逐级增减砝码进行试探。逐次逼近法转换过程是：初始化时将逐次逼近寄存器各位清零；转换开始时，先将逐次逼近寄存器最高，送入D/A转换器，经D/A转换后生成的模拟量送入比较器，称为V。，与送入比较器的待转换的模拟量Vi进行比

12、较，若VoVi,该位1被保留，否则被清除。然后再置逐次逼近寄存器次高位为1,将寄存器中新的数字量送D/A转换器，输出的V。再与Vi比较，若VoVi,该位1被保留，否则被清除。重复此过程，直至逼近寄存器最低位。转换结束后，将逐次逼近寄存器中的数字量送入缓冲寄存器，得到数字量的输出。逐次逼近的操作过程是在一个控制电路的控制下进行的。3时钟电路XTAL1是片内振荡器的反相放大器输入端，XTAL2则是输出端，使用外部振荡器时，外部振荡信号应直接加到XTAL1，而XTAL2悬空。内部方式时，时钟发生器对振荡脉冲二分频，如晶振为12MHz,时钟频率就为6MHz。晶振的频率可以在1MHz-24MHz内选择。

13、电容取30PF左右。系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路如下图3-1所示：3.1复位电路由电容串联电阻构成,由图并结合电容电压不能突变的性质,可以知道,当系统一上电,RST脚将会出现高电平，并且，这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定.典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位，所以，适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位一般教科书推荐C取10u,R取&2K.当然也有其他取法的，原则就是要让RC组合可以在RST脚上产生不少于2个机周期的高电平.至于如何具体定量计算,可以参考电路分析相关书籍.复位电路如下所示。RST本项目所用显示屏为4位LED显示屏

14、。本LED显示器为8段（DP为小数点段），每一段P1.0P1.1P1.2P1.3PSENALEEA窪IIP1E为一个发光二极管。发光二极管有共阳极和共阴极两种。本显示器的发光二极管为共阴极数_1_亠UU8I-;码管。发光二极管的阳极连接在一起，通常在此共阴极接地，当某个发光二极管的阳极接低高平时，发光二极管被点亮，相应的段被显示。通过给LED显示器提供不同的代码，是这些不同的LED显示器相应的段发光显示不同的字型，这些代码称为段码。本项目所用段码值如下（表1）所示:表1LED共阴数码管段码数字0123456789段码0 x030 x9f0 x250 x0d0 x990 x490 x410 x1

15、f0 x010 x094仿真设计图如下4-1图所示ADC0808P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.47T0P3.5JTTP36/W/RP3.7/RDU3IN0CLOCKIN1STARTIN2IN3EOCIN4IN5OUT1IN6OUT2IN7OUT3OUT4ADDAOUT5ADDBOUT6ADDCOUT7A

16、LEOUT8VRFF(+)VREF(-)6ST7EOC2120D二.19D2丨8-D38D415d51417d6D7图4-1数据采集系统仿真图5仿真心得这次通过自己再一次熟悉仿真软件，学到了在连线过程使用总线和网络标号，使得整体布局显得非常的美观，比以前密密麻麻的连线效果好多了。从效率上来说也节省了时间。对于别人来看，也方便多了，很容易看懂。加深了对仿真软件的认识。6程序#includevreg52.h#defineuintunsignedint#defineucharunsignedchar#defineData_ADC0809P1sbitST=P3人2;sbitEOC=P3A3;sbitO

17、E=P3A1；sbitDIAN=P0A5;小数点unsignedchardis3;显示数值unsignedintsum=0;unsignedinttemp=O;unsignedintdat=0;LED段码表/*1*1*1*1*1*1*1*I_r-*I/II/*共阴/TxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTx/Unsignedcharcodetab=0 x5F,0 x44,0 x9D,0 xD5,0 xC6,0 xD3,0 xDB,0 x47,0 xDF,0 xD7,0 x5e/*字母U*/;/gc.debfauc

18、harADC0809()uchartemp_=0 x00;OE=0;ST=0;ST=1;ST=0;while(EOC=0)OE=1;temp_=Data_ADC0809;OE=0;returntemp_;voiddelay(unsignedintx)/延时函数unsignedinti,j;for(i=0;ivx;i+)for(j=0;jv121;j+);函数功能:将0-255级换算成0.00-5.00的电压数值入口参数:i出口参数：/TxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxT

19、xTxTxTx/voidconvdata(unsignedchardat1)unsignedintVb;Vo=dat1*1.96;disO=Vo/100;disl=W%100/10;dis2=Vo%100%10;十位个位小数点后第1位函数功能:数码管显示子程序入口参数：出口参数：/TxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTx/voiddi

20、splay(void)P0=tabdis0;P2=0 xfe;/11011111delay(1);P2=0 xff;DIAN=0;P0=tabdis1;P2=0 xfb;delay(1);P2=0 xff;/10111111P0=tabdis2;P2=0 xef;delay(1);P2=0 xff;/01111111PO=tabO;P2=0 xbf;delay(1);P2=0 xff;函数功能:主程序入口参数：出口参数：/TxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTxTx/voidmain(void)unsignedcharp=0;while(1)主循环for(p=0;pv20;p+)sum=sum+