基于ADC0809和51单片机的多路数据采集系统设计

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  • 摘要:给出了采用8051单片机为核心来实现多路数据采集与通信控制的设计方法。该方法将8路被测电压通过通用ADC0809模数转换来实现对采集到的数据进行模拟量到数字量的转换,然后由单片机对数据进行处理,再将数据通过串行口传输到PC机上,同时采用MAX232接口芯片来实现MCU与PC机间的电平匹配,最后由PC机完成数据的接收和显示。
    关键词:多路数据采集;单片机;模数转换;串行通信

        “数据采集”是指将温度、压力、流量、位移等模拟物理量采集并转换成数字量后,再由计算机进行存储、处理、显示和打印的过程,相应的系统称为数据采集系统。
        本文的主要任务是对0~5V的直流电压进行测量并送到远端的PC机上进行显示。由于采集的是直流信号,对于缓慢变化的信号不必加采样保持电路,因此选用市面上比较常见的逐次逼近型ADC0809芯片,该芯片转换速度快,价格低廉,可以直接将直流电压转换为计算机可以处理的数字量。同时选用低功耗的LCD显示器件来满足其在终端显示采集结果的需求。终端键盘控制采用尽可能少的键来实现控制功能,为了防止键盘不用时的误操作,设计时还设置了锁键功能,在键盘的输入消抖方面,则采用软件消抖方法来降低硬件开销,提高系统的抗干扰能力。软件设计方面则采用功能模块化的设计思想;键盘模数转换等采用中断方式来实现,从而大大提高了单片机的效率以及实时处理能力。

    1 数据采集系统的硬件结构
        数据采集系统的硬件结构一般由信号调理电路、多路切换电路、采样保持电路、A/D转换器以及单片机等组成。本文主要完成功能的系统硬件框图如图1所示。

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    2 ADC0809模数转换器简介
    2.1 ADC0809的结构功能
        本数据采集系统采用计算机作为处理器。电子计算机所处理和传输的都是不连续的数字信号,而实际中遇到的大都是连续变化的模拟量,模拟量经传感器转换成电信号后,需要模/数转换将其变成数字信号才可以输入到数字系统中进行处理和控制,因此,把模拟量转换成数字量输出的接口电路,即A/D转换器就是现实信号转换的桥梁。
        目前,世界上有多种类型的A/D转换器,如并行比较型、逐次逼近型、积分型等。本文采用逐次逼近型A/D转换器,该类A/D转换器转换精度高,速度快,价格适中,是目前种类最多,应用最广的A/D转换器。逐次逼近型A/D转换器一般由比较器、D/A转换器、寄存器、时钟发生器以及控制逻辑电路组成。

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