多通道数据采集论文

1、一.弓|言电子课程设计，是锻炼大学生动手能力的一个绝佳的机会，为以后走上工作岗位提供一 个很好的锻炼机会。运用自己学到的知识，通过查找资料，制定设计方案，绘制原理图，制 作PCB板，焊接元器件，组装调试电路，通过测试电路参数，计算理论与实际的误差，论 证自己的设计方案。遇到问题及时解决问题，从中总结经验与教训，最后写出设计论文。电子技术日新越益的发展，各种新型电子器件和集成电路应用越来越广泛，电子系统功 能越来越强大，电路图也越来越复杂，印刷电路板的走线越来越复杂和精密，以往用手工的 方法绘制电路原理图和设计线路板已经很难适应当前电子工业飞速发展的形势。所幸的是计 算机的发展和普及较好地解决了

2、这个问题。目前，人们可以在计算机上利用各种商品化的软 件对电子线路进行各种有效的分析和设计。课程设计即为电子电路的设计、仿真、安装、调 试、印制电路板的设计。内容摘要：在测量仪器中，数据的采集是必须的，而且数据采集器的好坏直接影响测量仪器的测 量精度。具有一个精度高、转换速度快、性能稳定的数据采集器的测量仪器才能符合测量的 要求。为此，我们设计了多路数据采集系统，此系统主要由A/D转换器和单片机构成，A/D 转换器在单片机的控制下完成对模拟信号的采集和转换功能，最后由数码管显示采集的电压 值。此设计通过调试完全满足设计的指标要求。设计任务：理解键盘和数码显示器与MCU的接口方法；理解模数转换器

3、原理以及与MCU的接口方法；编程实现键盘（单键或矩阵键）控制采集通道；采集的电压和通道数显示在LED上；方案论证及选择：此设计主要由三大部分组成：单片机最小系统、A/D模数转换电路和数码管 显示电路。3.1单片机系统：方案一：采用专用的数字信号处理器（例如DSP），其特点是处理速度快，精度高、效果好，但 此类处理器价格昂贵，市场上少有，不易购买。方案二采用通用的微处理器（如MCS-51系列）；这种处理器的性能优良、价格便宜，容易购 买。对于要求较高的数字处理场合不适用，但本系统设计要求不高，所以本系统采用该方案。3.2 A/D模数转换电路：A/D转换器芯片种类繁多，按其变换原理分类，双积分式、

4、量化反馈式、逐次比较式等A/D转换器。方案一：双积分式A/D转换器双积分式A/D转换器是一种间接A/D转换技术。首先将模拟电压转换成积分时间，然 后用数字脉冲计时方法转换成计数脉冲数，最后转换成二进制数或BCD码输出。因此，双 积分式A/D转换时间较长，一般大于4050ms。但其外接元件少，使用方便，具有极高的 性价比。本设计要求采样频率fS = 8kHz （即采样周期Ts A/D转换器工作原理：4.1最小系统模块图1所示为本系统采用的单片机最小系统电路。系统采用了按键复位功能，晶体振荡器的频率选用6MHz。P3 口提供数码管的段选信号，P1.0至P1.3提供数码管的位选信号， P0 口作为与

5、ADC0809通信的数据端口，P2.0,P2.1,P2.2为ADC0809提供通道选择信号，P2.3， P2.4, P2.5为ADC0809的控制信号线，P2.7为输入按键信号，用来切换通道。VCCJP1146810rccJ1C0N2VCC J2S1VCC距3ET0o-SW-PER33：100二E lLhifR3 4.7kVCCE联应22p22pC219ISP10P00PUPLIlP12P02P13PLI3P14P04P15(MOSI)PLI5P16(MISO)P06P17(SCK)P07P33(NT1)P20P32(INT0)P21P22P35(T1)P23P34(T0)P24P25EAHT

6、P26P27XIX2RESETP30(RXD)P31(TZD)P37(RD)ALEjPP36CV.TOPSENU4P12P13ATS9S5XP3515PILIP1TP14PL5P16P179 POOP01 7- P02P03 5P04 4 P05 3P062 P07POLIFiiP03-P04P05P06FTT1234578910CON 1021P20P21P22P33ZEOCP34/OEP35ZSTkVCC J5TP30P31CLK123456789100CON 10SW-PBGNDHEADER5X2图15.2 AD模块图2所示为本系统采用的A/D模数转换电路。ADC0809的选通和工作启动

7、信号又单 片机的I/O直接提供。ADC0809的ABC端为通道号选择端口，IN0至IN7为外部数据采集 端口。P34/OE 9P35/STiI22P20器P2124P22P3&EOC 7CLK10POO17P0114PU2-15P038P0418P0519P0620PUT-21 CLOCKSTARTENABLE坨粉）坨ALEIN-7ADD-CADD-BIN-6ADD-AIN-5EOCIN-4Lb2-82-7IN-32-62-5IN-22-42-3IN-12-2msb2-lIN-0U1ADC080912 vref16INT7-INT6INT5INT4INT328 INT227 INTI26 IN

8、TOT3INT7INT6NT5INT4INT3INT2INTIInto12345678910CON 1012345678910J4CON 10图25.3显示模块图3所示为本系统采用的数码管显示电路。系统采用动态显示驱动方式，四个共阳极 的数码管分别显示通道号和电压值，四个三极管是用来驱动数码管显示。V2DS1P30 11P317P324P332P34 rP3510P365P373DPY_7SEG_DP_41VCCV05.3基准电压模TL431的内部含有一个2.5V的基准电压，所以当在REF端引入输出反馈时，器件可以 通过从阴极到阳极很宽范围的分流，控制输出电压。如图4所示的电路，当R5和R41

9、1的阻值确定时，两者对Vo的分压引入反馈，若V o增大，反馈量增大，TL431的分流也就增加， 从而又导致Vo下降。显见，这个深度的负反馈电路必然在VI等于基准电压处稳定，此时 Vo=(1+R5/R411)Vref。选择不同的R5和R411的值可以得到从2.5V到36V范围内的任意电 压输出，特别地，当R5=R411时，Vo=5V。需要注意的是，在选择电阻时必须保证TL431工 作的必要条件，就是通过阴极的电流要大于1 mA。ikDill mLED+ 15y+ 15vIkR5 10kR1Ikqiv S55016CON21U2TL431AILPR4112k总电路图及工作原理本设计的总电路原理如图

10、5所示:图5工作原理：系统要采集的八路数据为5V电压的八个分压值。系统开启后，单片机选择A/D转换器的 数据采集通道号，然后启动ADC0809芯片进行数据采集和转换，当转换成功结束后，单片机 把A/D输出的数字量数据读入并进行相应的数据处理，最后通过软件译码把采集的电压值显 示在数码管显示器上，用切换采集通道，5V基准电压由TL431提供。软件流程图测试方案与测试结果8.1：测试仪器：表一：测试仪器仪器型号_万用表DT9205_8.2：测试方案用一个标准的万用表与ADC0809的七路模拟输入测量同一个电压，对比各路输入通道 采到的数据，来计算出各个输入通道的误差。8.2.1：测试结果表二：电压

11、数据表标准万用表0.50V1. 00V1.089V1.200V1.197V2.397V2.995V3.590V4.190V4.790VINT15151.091.191.802.413.00V3.62V4.21V4.82V误差8.心得体会:通过本次课程设计我们学到了很多知识，而这些都是从课本上学不到的，为此我要感谢 那些给予我帮助的老师和同学们，没有你们的帮助我是无法顺利完成本次电子设计的。特别 是辅导老师耐心地给我讲解知识。如果我做的电路不够完善还请老师给予指正，我会更加努 力争取把此次课程设计做的更加完美。由于自己的写作能力差对论文的一些总结不够好，希 望老师给予理解。我衷心地希望老师能给我

12、更多的意见和帮助。9.参考文献：.康光华.电子技术基础.高等教育出版社，2005.萧家源.电子仪表原理与应用.科学出版社,2004.陈尚松 等.电子测量与仪器.电子工业出版社2004.林占江 等.电子测量仪器原理与使用.电子工业出版社,2003.沙占友等.数字仪表新颖电路原理与使用.机器工业出版社，2006.9.附录PCB：R7RSRl12J3 !冒|oJ2n:晶R411D1110 0 0 o QO0OQOOOOOoologlolo3000IQglologlo.nl 。：_口匚o o o o o _I昌I号导程序代码：子程序：#includeADC0809.Huchar count=0;uch

13、ar code table10 = 0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90;/共阳uchar code bit_table4 = 0 xfe,0 xfd,0 xfb,0 xf7; /位/*初始化 ADC0809*/void ADC0809_Intit(void)ADC0809_EO = 0;ADC0809_START= 0;/*延时 */void Delay1(uint t)while(t);/*从 ADC0809 读取数据*/ulong GetDataFromADC0809()ulong temp=0,count

14、=0;uchar i=0;ADC0809_START = 1;/启动 ADADC0809_START = 0;for(i=0;i5;i+)/Delay1(10);while(1)if(ADC0809_EOC_BUSY=1)ADC0809_EO = 1;temp = ADC0809_data;ADC0809_EO = 0;break;temp=temp*5000/256;/5V 参考电压count += temp;temp = count/5;return temp;/*ADC0809 的数据显示到 LCD*/void WriteADC0809DataTo_LED(void)ulong dat;

15、uchar i=0,j=0,number3 = 0;dat = GetDataFromADC0809();number0=dat/1000;number1=(dat-number0*1000)/100;number2=(dat-number0*1000-number1*100)/10;for(j=0;j3;j+)LED_bit=bit_tablej+1;LED_data=tablenumberj;Delay1(50);LED_bit=0 xff;LED_bit=bit_table1;LED_data=0 x7f;/点亮小数点Delay1(50);LED_bit=0 xff;LED_bit=bi

16、t_table0;/显示通道数LED_data=tablecount;Delay1(50);LED_bit=0 xff;/* 选 择通道 */void KEY(void)uchar key_data1=0,key_data2=0;key_data1= KEY_P27;WriteADC0809DataTo_LED();WriteADC0809DataTo_LED();WriteADC0809DataTo_LED();key_data2= KEY_P27;key_data1=key_data1&0 x80;key_data2=key_data2&0 x80;if(key_data1 = 0 & k

17、ey_data2 = 0)count=count + 1;if(count = 8)count=0;Channel_In(count);void Channel_In(uchar x)switch(x)case0:ADC0809_A=0,ADC0809_B=0,ADC0809_C=0;break;case1:ADC0809_A=1,ADC0809_B=0,ADC0809_C=0;break;case2:ADC0809_A=0,ADC0809_B=1,ADC0809_C=0;break;case3:ADC0809_A=1,ADC0809_B=1,ADC0809_C=0;break;case4:A

18、DC0809_A=0,ADC0809_B=0,ADC0809_C=1;break;case5:ADC0809_A=1,ADC0809_B=0,ADC0809_C=1;break;case6:ADC0809_A=0,ADC0809_B=1,ADC0809_C=1;break;case7:ADC0809_A=1,ADC0809_B=1,ADC0809_C=1;break;default: break;头文件： 个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个ADC0809的头文件-Fe*/#ifndef _ADC0809_H#define _ADC0809_H#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define ulong unsigned long/* 定义数据口 */#define ADC0809_data P0#define LED_data P3#define LED_bit P1#define KEY_P27 P2/* 定义控制端口 */sbit ADC0809_START = P25;sbit ADC0809_EOC_BUSY = P23;sbit ADC0809_EO = P24;sbit ADC0809_A =P22;sbit ADC0809_B =P21;sbi