大学。课程设计（学年**）
说明书。课题名称： 用单片机控制的数据采集系统
专业班级。学生学号。
学生姓名。学生成绩。
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大学教务处
目录 第七章设计任务与要求2
第八章设计依据3
第九章控制系统性能说明4
第一十章硬件设计5
第一十一章软件设计12
第一十二章总结15
附表、附图
第一章设计的任务与要求。
设计任务 单片机在工业控制系统诸多领域得到了极为广泛的应用。特别是其中的51系列的单片机的出现，具有更好的稳定性，更快和更准确的运算精度。本次设计以8051单片机为核心，实现空调的智能控制因为8051单片机应用广泛，性能稳定，抗干扰能力强，性价比高。
而且还适用于仪器仪表，不仅能完成测量还可以进行数据的处理和监控等。
本次以单片机为主控器设计单片机主电路、数据采集接口电路扩展a/d和d/a接口，构成一路模拟量输入的数据采集系统，要求设计制作出硬件电路、时钟信号控制电路，能够实现对多路电压值进行测量，可以通过adc0809模数转换芯片将采集的模拟信号转换为数字信号。
设计要求。以单片机为主控器．扩展a/d和d/a接口，构成一个多路模拟量输入的数据采集系统，要求设计制作出硬件电路，编制并调试出程序。
1. 采用8051和adc0809构成一个8通道数据采集系统。能够顺序采集各个通道的信号。
2. 先利用a/d转化器对各路电压进行采样，得到相应数字量，再按数字量与模拟量成正比关系运算得到相应的模拟电压值，然后将模拟量通过显示器显示出来。
3. 采集信号的动态范围：0～5v。每个通道的采样速率：100 sps。【adc的参数，即每秒模数转换器采点数（采样率）。】设计图纸。
4. 绘制控制系统原理图，图中的线路连接及元件标注必需正确无误。
5．编写相应的单片机采集程序，到达规定的性能。
第二章设计依据。
adc0809是ti公司生产的8位逐次逼近式模数转换器，包括一个8位的逼近型的adc部分，并提供一个8通道的模拟多路开关和联合寻址逻辑，为模拟通道的设计提供了很大的方便。
用它可直接将8个单端模拟信号输入，分时进行a/d转换，在多点巡回监测、过程控制等领域中使用非常广泛，所以本设计中选用该芯片作为a/d转换电路的核心。
单片机是一种集成的电路芯块采用了超大规模技术把具有运算能力（如算术运算、逻辑运算、数据传送、中断处理）的微处理器（cpu）,随机存取数据存储器（ram），只读程序存储器（rom），输入输出电路（i/o口），可能还包括定时计数器，串行通信口（sci），显示驱动电路（lcd或led驱动电路），脉宽调制电路(pwm)，模拟多路转换及a/d转换器等电路集成到一块单片机上，构成一个最小然而很完善的计算机系统。这些电路能在软件的控制下准确快速的完成程序设计者事先规定的任务。
数据采样是智能仪表、自动控制系统中不可缺少的部分，如果单片机本身带a/d、d/a功能，则不必进行系统扩展。如果芯片本身不带这种功能，则必须扩展a/d、d/a接口，还必须扩展存储系统程序的eprom，以构成一个完整的数据采集系统。
芯片的选取应根据应用需要或实验条件进行，当精度要求不高时，通常用8位a /d/a电路，如选adc0809 , dac0832及eprom 2764等进行系统扩展。
硬件框图。硬件框图如图示，图中，三路输入信号是用5 v 电源经电位器调节得到0~5 v的采样输入信号送入adc电路的in0~in2。单片机分时对模拟输入信号进行采集，获得数值信号单片机内存储ram中，也可以使用扩展r a m。
之后单片机将ram中的数值量送入d/a转换电路，d/a电路通常输出与数字量相对应的模拟电流，经i/ v变换成模拟电压值。若系统工作正常，得到的输出模拟电压与输入模拟电压相等，可用示波器进行比较。
图多路数据采样系统框图。
第三章控制系统性能说明。
单片机多通道数据采集测控系统采用集成传感器满足测量，并将该数据信号转换成电流，转换为三路输入信号，它们是用5 v 电源经电位器调节得到0~5 v的采样输入信号送入adc电路的in0~in2。单片机分时对模拟输入信号进行采集，获得数值信号单片机内存储ram中，也可以使用扩展r a m。之后单片机将ram中的数值量送入d/a转换电路，d/a电路通常输出与数字量相对应的模拟电流，经i/ v变换成模拟电压值。
若系统工作正常，得到的输出模拟电压与输入模拟电压相等，可用示波器进行比较。最终通过放大电路交由模/数转换芯片转换成数字信号经单片机处理并经输出驱动电路显示于led数码管。该测量仪可实现多点不同区域测量，单通道，循环测量。
还具有自动报警和自动控制功能。
由以上大致分析，整个系统控制将由8051单片机为核心构成。选用adc0809作为模/数转换芯片，各个检测信号、控制信号、显示信号可由单片机的i/o口进行，并由程序保证系统抗干扰的能力。
将数据采集接口t-detect端口电压传入adc0809数模转换元件中的in-0通道，经转换后通过d0至d7与单片机p0口连接，把转换完的模拟信号以数字信号的信号的形式传给单片机，信号经过单片机处理后输入led数码显示管显示。本设计使用的数据流输出为串入并出形式，这样的好处是使用接口较少，使用方便。
在功能上，本系统为温度采集测控系统，其采用ad590温度传感器将温度信号转换成电流，并在电路中再次转换为电压信号，经放大电路以及模/数转换芯片转换成数字信号后，交由单片机处理，其预定的处理程序存于eprom中，以实现其功能要求，并最终输出显示于led数码管上。该测量仪可实现多点不同区域测量，单通道，循环测量。还具有超温报警和自动控制功能，当温度超过某一设定值时，系统控制继电器来关闭加温设备。
在用途上，ad590的测温范围为- 55℃~+150℃，非线性误差仅为±0.3℃。满足于一般环境及冷库、一般加工厂的温度测量，同时通过超温报警和自动控制功能，可以达到一定自动化功能控制其环境温度的变化。
在精度上，送入adc的输入信号为0~5 v， =0.0195，故其精度也可以达到其使用要求。
第四章硬件设计。
在数据采集时，来自传感器的模拟信号，一般都是比较弱的电平信号，因此需要放大电路把输入的模拟信号进行适当的放大。为了充分利用a/d转换器的分辨率（a/d转换器输出的数字位数），就要把模拟输入信号放大到与a/d转换器满量程电压相应得电平值。
模拟信号进行a/d转换时，从启动转换到转换结束输出数字量，需要一定的转换时间。在这个转换时间内，模拟信号要基本保持不变。否则转换精度没***，特别当输入信号频率较高时，会造成很大的转换误差。
要防止这种误差的产生，必须在a/d转换开始时将输入信号的电平保持住，而在a/d转换结束后又要跟踪输入信号的变化。实现这种功能可以用采样/保持器来实现，因而，由于采样/保持器的加入，大大提高了数据采集系统的采集频率。
硬件介绍：adc0809概述。
adc0809是美国国家半导体公司生产的cmos工艺8通道，8位逐次逼近式a/d模数转换器。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，只选通8路模拟输入信号中的一个进行a/d转换。是目前国内应用最广泛的8位通用a/d芯片。
1．主要特性。
1）8路输入通道，8位a/d转换器，即分辨率为8位。
2）具有转换起停控制端。
3）转换时间为100μs(时钟为640khz时)，130μs（时钟为500khz时）
4）单个+5v电源供电
5）模拟输入电压范围0～+5v，不需零点和满刻度校准。
6）工作温度范围为-40～+85摄氏度
7）低功耗，约15mw。
2．内部结构。
adc0809是cmos单片型逐次逼近式a/d转换器，内部结构如图所示，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型a/d转换器、逐次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。
3．外部特性（引脚功能）
adc0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图所示。下面说明各引脚功能。
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