使用8051單片機(jī)與ADC0809設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

1、電子與信息工程學(xué)院計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告課題名稱(chēng) 運(yùn)用8051、ADC0809設(shè)計(jì)一個(gè)8路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)_專(zhuān) 業(yè)電子信息工程班 級(jí)08 城建電子1班學(xué)生姓名 胡曉俊學(xué) 號(hào)_056指導(dǎo)教師嚴(yán)輝夏巍 丁剛2011 年 6月27 日目錄總體設(shè)計(jì)方案介紹 3硬件電路設(shè)計(jì) 42. 1 ADC0809與8051單片機(jī)的接口設(shè)計(jì) 52. 2數(shù)碼管顯示電路.6軟件程序設(shè)計(jì) 93.1A/D轉(zhuǎn)換程序流程圖 .103.2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電路圖： .11心得體會(huì) 13附錄 14實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)： 使用 8051 單片機(jī)與 ADC0809 設(shè) 計(jì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。一.試驗(yàn)?zāi)康?了解數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得基本結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的A/D 轉(zhuǎn)換電

2、路 .二試驗(yàn)器材：示波器，信號(hào)發(fā)生器，電源，單片機(jī)仿真器，89C51,ADC0809,74LS74,74LS02,導(dǎo)線(xiàn)若干。三.試驗(yàn)內(nèi)容 :1. 采用 8051 和 ADC0809 構(gòu)成一個(gè) 8 通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。2. 能夠順序采集各個(gè)通道的信號(hào)。3. 采集信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍：05V。4. 每個(gè)通道的采樣速率： 100 SPS。5在面包板上完成電路，將采樣數(shù)據(jù)送入單片機(jī)20h 27h 存儲(chǔ)單元。6編寫(xiě)相應(yīng)的單片機(jī)采集程序，到達(dá)規(guī)定的性能。一 總體設(shè)計(jì)方案介紹 ：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的數(shù)字信 號(hào)，該系統(tǒng)目的是便于對(duì)一些物理量進(jìn)行監(jiān)視、控制。本文介紹一種 經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的多道數(shù)據(jù)

3、采集系統(tǒng)：它以8051CPU為核心，配以0809A /D轉(zhuǎn)換器件，使用四個(gè)七段LED數(shù)碼管來(lái)進(jìn)行顯示。LED采用的 是動(dòng)態(tài)掃描顯示。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)八道數(shù)據(jù) 自動(dòng)巡回采集與顯示，適用于 非快速變化信號(hào)的多路檢測(cè)。系統(tǒng)軟件可在 proteus 上仿真?！娟P(guān)鍵詞】：8051單片機(jī)；ADC0809;數(shù)據(jù)采集；proteus數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)從嚴(yán)格的意義上來(lái)說(shuō)應(yīng)該是用計(jì)算機(jī)控制的 多路數(shù)據(jù)自動(dòng)檢測(cè)或巡回檢測(cè)并且能夠?qū)?shù)據(jù)實(shí)行存儲(chǔ)、處理、分 析計(jì)算以及從檢測(cè)的數(shù)據(jù)中提取可用的信息供顯示、記錄、打印或 描繪的系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般由數(shù)據(jù)輸入通道 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理數(shù) 據(jù)處理數(shù)據(jù)輸出及顯示這五個(gè)部分組成。 輸入通道要實(shí)現(xiàn)對(duì)被

4、測(cè)對(duì) 象的檢測(cè)。 采樣和信號(hào)轉(zhuǎn)換等工作。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理要用存儲(chǔ)器把采 集到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù) 并進(jìn)行管理和調(diào)用。數(shù) 據(jù)處理就是從采集到的原始數(shù)據(jù)中， 刪除有關(guān)干擾噪聲， 無(wú)關(guān)信息和 必要的信息，提取出反映被測(cè)對(duì)象特征的重要信息。另外。就是對(duì)數(shù) 據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析， 以便于檢索；或者把數(shù)據(jù)恢復(fù)成原來(lái)物理量的形式。 以可輸出的形態(tài)在輸出設(shè)備上輸出，例如打印。顯示，繪圖等。數(shù)據(jù) 輸出及顯示就是把數(shù)據(jù)以適當(dāng)?shù)男问竭M(jìn)行輸出和顯示 本次設(shè)計(jì)是在現(xiàn)場(chǎng)物理信號(hào)通過(guò)傳感器轉(zhuǎn)換為 o5V 的基礎(chǔ)上。由單片機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸并還原為 o_5V的電信號(hào)，通過(guò)ELD顯示。 系統(tǒng)最多顯示 8 路數(shù)據(jù)。2、系統(tǒng)硬件

5、電路00 X系統(tǒng)硬件電路系統(tǒng)硬件電路如圖1: ADCO8O9將05V模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為OOFF 數(shù)字信號(hào)并傳送給51單片機(jī)，然后由51單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及數(shù)據(jù) 處理，最終由LED顯示器顯示，完成對(duì)模擬信號(hào)的采集。2. 1 ADC0809與8051單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)ADC0809與單片機(jī)8051的硬件接 口方式一般有：查詢(xún)方式、中斷 方式和等待延時(shí)方式。本設(shè)計(jì)采用查詢(xún)方式。由于ADC0809芯片內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘脈沖源.我選擇利用單片機(jī)8051提供的地址鎖存控制輸入信號(hào)ALK經(jīng)D觸發(fā)器二分頻后.作為 ADC0809的時(shí)鐘輸入。當(dāng) CPU訪(fǎng)問(wèn)外存儲(chǔ)器時(shí)，ALK的輸出作為外部鎖存地址的低字節(jié)的控 制信號(hào)；當(dāng)不訪(fǎng)

6、問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALK端以16/的時(shí)鐘振蕩頻率固 定地輸出正脈沖。又因ADC0809的時(shí)鐘頻率有一定的范圍 101280kHz.故我取單片機(jī)的時(shí)鐘頻率為 6MHz。則ALK端輸出的頻 率為1MHz ,再經(jīng)二分頻后為500kHz。符合ADC0809對(duì)時(shí)鐘的要求。 分頻電路圖如圖2所示。圖2： ADC0809時(shí)鐘接 口電路（二分頻電路）IRLU1R273Q4013ADC0809射勺心HU5A 弭肌耳Q 吩 Dg 卑_/ / 17vccXTALlXTAL2丄 丫必脫-L丁3>pF1 wA 5- 4 3 2 10- 76- "32 1 o 2 7 z 2 2 2 2 3 o &

7、 o & o o D 0 pp pppppp PPPLIP 卩 ppp2d1H-0養(yǎng)最勺-ii1 i27N-In拐3N-213H-3闌主29H-4E0C33H5ADD-AQMhViTi C4IM659H.7ALE16阿JENABLE START nij12JU77so7060IQ50<5Q4D30叫2D3Q2QIQoc7dLSJ73LJ砧16_12237 6 5 4 3 2 1 .u1 1" 11111 1LFPPPPPFP!>9 RES 訂IS XTAL231d77ADC0809與80C51的接口電路由于ADC0809內(nèi)部設(shè)有地址鎖存器.所以通道地址由P2 口的

8、低3位直接與ADC0809的A、B、C相連。通道基本地址為0000H.-0007H。 模擬量直接 ADC0809的IN0 一 IN7輸入。數(shù)字量由 ADC0809的DO D7輸出并直接接到單片機(jī) 8051的I/O 口的PO 口（P0EI作為 輸人 E1）, ADC0809 其 他 引腳 女口 ： START、OE、ALK、A、B、C等直接接到單片機(jī) 的P2 口 （P2 口作為輸出口）。最后ADC0809的 結(jié)束信號(hào)端 口直接接到單片機(jī)P3. 7 口。2. 2數(shù)碼管顯示電路本設(shè)計(jì)選用3個(gè)數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù).連通道號(hào)共用 4個(gè)位數(shù)碼管.每 次數(shù)據(jù)傳輸完調(diào)用延時(shí)程序.使數(shù)據(jù)持續(xù)顯示1秒。經(jīng)過(guò)比較分析.在

9、 設(shè)計(jì)中采用了共陽(yáng)極靜態(tài)顯示模式并將數(shù)碼管的段碼端直接接到單片機(jī)輸出端口 Pl 口。而數(shù)碼管的公共端我則接到了單片機(jī)輸出端 口 P3 口.因?yàn)橹挥?個(gè)數(shù)碼管.我只用到了 P3. 0 一 P3. 3。這時(shí)只要P0 口送出數(shù)字的顯示代碼.數(shù)碼管就能正常顯示數(shù)字。KL圖3：整體的冼程圖I!9 xn 耳3 10 %ie59 二工匸x.nM r零N-:ElF.-3.系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要有三大塊：加轉(zhuǎn)換部分：顯示數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)部分：數(shù)據(jù)的顯示部分。系統(tǒng)采用模塊化編程.將各部分功能分別 實(shí)現(xiàn)。整體的流程圖如圖3所示。3. 1A/D轉(zhuǎn)換程序流程圖A / D轉(zhuǎn)換過(guò)程：將8路模擬量持續(xù)輸入 ADC0

10、809模擬量輸入端IN01T、7。首先將 OE, START, ALE。A, B, C 都置 0,然后ALK置1再清零.進(jìn)行轉(zhuǎn)換通道地址的鎖存.即選擇轉(zhuǎn)換通道打開(kāi)。 將START置1再清零，發(fā)送一啟動(dòng)脈沖，即啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換。此時(shí) 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)EOC變?yōu)榈碗娖?。查看EOC是否為高電平。為高電平 則表示MD轉(zhuǎn)換完畢。等待MD轉(zhuǎn)換完畢后將輸出允許信號(hào)輸入端 (0E)置高電平，此時(shí)就可將轉(zhuǎn)換的一路數(shù)據(jù)輸入到單片機(jī)某一存儲(chǔ)空 間中。將OE置低電平，即停止 ADC0809。1. 芯片管腳圖:IN3-128IN4 227IN5 326IN6 425IN7 524START 623EOC 7222巧一s21

11、ENABLE-920CLOCK-1019VCC"1110VREF(+)'1217GND-U161415vRErr)-2'6IN2INIINOAiDD A ADD B ADD COUTPUTB 0 MsLSE1 2 3 4SL - - 2 2 2 2 2P1 ©匚P1.1 匚PI衛(wèi)匚P1-3 匚P1.4IZF1.5LPl .BEP17L：ASTE (RXD) P3.0 匚 TXD) P3.1 匚 (INTO) P3.2 C ?NT1) P3.3C (TO) P3-4 匚 (T1) P3.5C (WFT) P3,6 匚 (RD) P3.7 匚 XTAL2EZ X

12、TAL1 匚GND匚14023S338437536635734833932103111301229132814271S26ie251724ia2319222021VCC PO.O (ADO)J PO.1 (AD1) P0.2 (AD2) P0l3 (AD3)J POJ (AD4) F0.5 (AD 5) P0.6 (AD6) P0.7 (AD 7) EA/VPP ALE/PRUG PSEN P2.7 (Al 5) P2.6 (A14J n P2.5 (Al 3) P2J (A12) P2.3 (A11) n P2.2 (A 10) P2.1 (A9) P2.0 (A3圖1 ADC0809管腳圖

13、圖28051芯片管腳圖ADCADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器的引腳功能IN0IN7: 8路模擬量輸入。A、B、C: 3位地址輸入，2個(gè)地址輸入端的不同組合選擇八路模擬量輸入。ALE:地址鎖存啟動(dòng)信號(hào)，在ALE的上升沿，將 A、B、C上的通道地址鎖存到內(nèi)部的地址鎖存器。D0D7:八位數(shù)據(jù)輸出線(xiàn)，A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果由這8根線(xiàn)傳送給單片機(jī)。OE:允許輸出信號(hào)。當(dāng) OE=1時(shí)，即為高電平，允許輸出鎖存器輸出數(shù)據(jù)。START:啟動(dòng)信號(hào)輸入端，START為正脈沖，其上升沿清除 ADC0808的內(nèi)部的各寄存 器，其下降沿啟動(dòng) A/D開(kāi)始轉(zhuǎn)換。EOC:轉(zhuǎn)換完成信號(hào)，當(dāng) EOC上升為高電平時(shí)，表明內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換已完成。CL

14、K:時(shí)鐘輸入信號(hào)，0809的時(shí)鐘頻率范圍在 101200kHz，典型值為640kHz。皿 _TLTTTTTLTTTLn_n_TLnLFLALELIABLE AaDRlESlAQOAESSTfllLf-AH AlLflG TIKtUT R 'ISBO卅PUT(INTFRNAl NDVEJQUThjr ENIiVLEfluirpuTfIftl HATE圖3 ADC0809時(shí)序圖2. 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電路圖:圖4系統(tǒng)電路圖ADC0809是帶有& 1多路模擬開(kāi)關(guān)的8位A/D轉(zhuǎn)換芯片，所以它可有 8個(gè)模擬量的 輸入端，由芯片的 A，B, C三個(gè)引腳來(lái)選擇模擬通道中的一個(gè)。A，B，C三端分別與

15、8051的P1.0P1.2相接。地址鎖存信號(hào)(ALE)和啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)(START)，由P2.7和/WR或非得 到。輸出允許，由 P2.7和/RD或非得到。時(shí)鐘信號(hào)，可有 8051的ALE輸出得到，不過(guò)當(dāng)采用 6M 晶振時(shí)，應(yīng)該先進(jìn)行二分頻，以滿(mǎn)足 ADC0809 的時(shí)鐘信號(hào)必須小于 640K 的要求。1.由電路圖可以知道： ADC0809 的地址是 70FFh2.ADC0809 的 8 個(gè)模擬通道所對(duì)應(yīng)的口地址是 78FFh7FFFh3. 采樣的開(kāi)始，只要對(duì)模擬通道對(duì)應(yīng)的地址寫(xiě)入一個(gè)數(shù)即啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。4. 由 P1.0 查詢(xún) ADC0809 的 EOC 信號(hào)，即可確定轉(zhuǎn)換是否完成5.8個(gè)通道的轉(zhuǎn)換

16、結(jié)果依次放入20h27h存儲(chǔ)單元中org 0000hmov r1,#20hmov r2,#8h; channel number!mov tl0,#0hmov th0,#0b8h;mov tmod,#1hclr et0setb tr0mov scon,#40hmov dptr,#78ffhloop: mov a,r2subb a,r1jnz loop2mov r1,#0hmov dptr,#78ffhmov r1,#0hmov dptr,#78ffh loop1: jnb tf0,loop1clr tf0mov tl0,#0hmov th0,#0b8hloop2: movx dptr,a;sta

17、rt A/Dloop3: jb p1.0,loop3loop4: jnb p1.0,loop4;check flagmovx a,dptr;read resultmov r1,a;save resultinc dph;next channelinc r1ljmp loopend四、心得體會(huì)回顧起此課程設(shè)計(jì)， 至今我仍感慨頗多， 從理論到實(shí)踐，在這段日子里，可以說(shuō)得是苦 多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書(shū)本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很 重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)

18、合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)得是困難重重，但可喜的是最終都得到了解決。此次設(shè)計(jì)也讓我明白了思路即出路， 有什么不懂不明白的地方要及時(shí)請(qǐng)教或上網(wǎng)查詢(xún)，只要認(rèn)真鉆研，動(dòng)腦思考，動(dòng)手實(shí)踐，就沒(méi)有弄不懂的知識(shí)，收獲頗豐。b hD7三二也時(shí):一EBB晨_rII一ufi_LL Hdalmr aHTgl一VJ ” w；*，” f Nd ” -a ， B I :，ua,* I - 1! 1-'，i" ，d 1 JB - I i i I ，- T - 4n4 “；*4fi£3 苫右=.aGGI<g m夕ayplslgllFnl丄盂 yASEEisHT .altiuorl 二言ism;"!:鼻址丄-一 MEI 戍出 H - 出1應(yīng)1/:呂右林解歸和對(duì)«<rc:zrPmielIS ？ qMr-J 卿電Q» =2=T二二馭-L匚.收.丿lwl fT僅供個(gè)人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlich