測(cè)控電路課程設(shè)計(jì) 多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

1、中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告學(xué)院（系）：信息商務(wù)學(xué)院專業(yè)：測(cè)控技術(shù)與儀器學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：設(shè)計(jì)題目:多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)起迄日期：2011.12.19. 2012.01.04 .設(shè)計(jì)地點(diǎn)：中北大學(xué)主樓1409、1417、1418指導(dǎo)教師：杜紅棉專業(yè)負(fù)責(zé)人：靳鴻1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本介紹1.1題目1.2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本原理1.3數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的分類1.4數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本功能1.5數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式1.6數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則2系統(tǒng)功能的介紹2.1方案的論證2.1. 1模數(shù)轉(zhuǎn)換的選擇1 2.87C51 的選擇2. 1.3.顯示電路2. 1.4.電壓/頻率轉(zhuǎn)換器3數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1傳感器的介紹，分類

2、及特點(diǎn)3.2信號(hào)放大電路3.3頻率變換電路3.4信號(hào)調(diào)理電路3.5 AD轉(zhuǎn)換電路3.6單片機(jī)部分3.7串口電路3.8數(shù)碼管顯示電路4軟件設(shè)計(jì)部分4.1主機(jī)系統(tǒng)電路圖4.2從機(jī)系統(tǒng)電路圖5小結(jié)6數(shù)據(jù)分析內(nèi)容本實(shí)驗(yàn)采用8051系列單片機(jī)，8051系列單片機(jī)基于簡(jiǎn)化的嵌入式控制系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)，具有體積小、重量輕，具有很強(qiáng)的靈活性而且價(jià)格不高本系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)模擬 正弦波信號(hào)以及其他6路分壓信號(hào)以供系統(tǒng)進(jìn)行多路采樣，采用ICL8038精密信 號(hào)發(fā)生芯片產(chǎn)生頻率可變的正弦波，然后由LM331芯片實(shí)現(xiàn)頻率到電壓的轉(zhuǎn)換， 之間還需對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)理以符合系統(tǒng)要求1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本介紹1.1題目設(shè)計(jì)一個(gè)八路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，系

3、統(tǒng)原理框圖如下：主控器能對(duì)50米以外的各路數(shù)據(jù)，通過(guò)串行傳輸線進(jìn)行采集的顯示。具體 設(shè)計(jì)任務(wù)是：（1）現(xiàn)場(chǎng)模擬信號(hào)產(chǎn)生器。（2）八路數(shù)據(jù)采集器。（3）主控器。要求（1）現(xiàn)場(chǎng)模擬信號(hào)產(chǎn)生器：自制一正弦波信號(hào)發(fā)生器，利用可變電阻改變 振蕩頻率，使頻率在200Hz2kHz范圍變化，再經(jīng)頻率電壓變換后輸出相應(yīng)1 5V直流電壓（200Hz對(duì)應(yīng)1V，2kHz對(duì)應(yīng)5V）。（2）八路數(shù)據(jù)采集器：數(shù)據(jù)采集器第1路輸入自制15V直流電壓，第2 7路分別輸入來(lái)自直流源的5, 4, 3, 2，1，0V直流電壓（各路輸入可由分壓器 產(chǎn)生，不要求精度），第8路備用。將各路模擬信號(hào)分別轉(zhuǎn)換成8位二進(jìn)制數(shù)字 信號(hào)，再經(jīng)并/串

4、變換電路，用串行碼送入傳輸線路。（3）主控器：主控器通過(guò)串行傳輸線路對(duì)各路數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和顯示。采集 方式包括循環(huán)采集（即1路、2路8路、1路）和選擇采集（任選一路） 二種方式。顯示部分能同時(shí)顯示地址和相應(yīng)的數(shù)據(jù)。1.2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般包括模擬信號(hào)的輸入輸出通道和數(shù)字信號(hào)的輸入輸出通 道。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸入又稱為數(shù)據(jù)的收集；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸出又稱為數(shù)據(jù)的 分配。1.3數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的分類數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，用途和功能也各不相同，常見(jiàn)的分類方 法有以下幾種：根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能分類：數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)分配；根據(jù)數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)適應(yīng)環(huán)境分類：隔離型和非隔離型，集中式和分布

5、式，高速、中速和低 速型；根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制功能分類：智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，非智能化數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)；根據(jù)模擬信號(hào)的性質(zhì)分類：電壓信號(hào)和電流信號(hào)，高電平信號(hào)和低電 平信號(hào)，單端輸入（SE）和差動(dòng)輸入（DE），單極性和雙極性；根據(jù)信號(hào)通道的結(jié)構(gòu) 方式分類：?jiǎn)瓮ǖ婪绞剑嗤ǖ婪绞健?.4數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本功能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的任務(wù)，具體地說(shuō)，就是采集傳感器輸出的模擬信號(hào)并轉(zhuǎn)換成 計(jì)算機(jī)能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，然后送入計(jì)算機(jī)，根據(jù)不同的需要由計(jì)算機(jī)進(jìn)行相應(yīng) 的計(jì)算和處理，得出所需的數(shù)據(jù)。與此同時(shí)，將計(jì)算得到的數(shù)根進(jìn)行顯示和打印， 以便實(shí)現(xiàn)對(duì)某些物理量的監(jiān)視。1.5數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式從硬件力向來(lái)看，白前數(shù)據(jù)

6、采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式主要有兩種：一種是微型計(jì) 算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；另一種是集散型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。微型計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是 由傳感器、模擬多路開(kāi)關(guān)、程控放大器、采樣/保持器、AD轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)及外 設(shè)等部分組成。集散型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的產(chǎn)物，它由若十個(gè)“數(shù) 據(jù)采集站”和一臺(tái)上位機(jī)及通信線路組成。數(shù)據(jù)采集站一般是由單片機(jī)數(shù)據(jù)采集 裝置組成。位于生產(chǎn)設(shè)備附近，可獨(dú)立完成數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理任務(wù)，還可將數(shù)據(jù) 以數(shù)字信號(hào)的形式傳送給上位機(jī)。1.6數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則對(duì)于不同的采集對(duì)象，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體要求是不相同的。但是，由于數(shù)據(jù)采 集系統(tǒng)是由硬件和軟件兩部分組成的，因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一些基本原則是

7、大體相 同的。2系統(tǒng)功能介紹系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。本系統(tǒng)執(zhí)行的過(guò)程如下：傳感器把采集的非電量 信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓（0-5V）或電流（4-20mA）的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路把模 擬信號(hào)送到單片機(jī)內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器，CPU根據(jù)設(shè)定的采樣周期，對(duì)多路通道 信號(hào)進(jìn)行循環(huán)采集，并讀取A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行分析計(jì)算后將實(shí) 測(cè)值送到液晶上指定的位置顯示，同時(shí)通過(guò)鍵盤(pán)控制把有用的數(shù)據(jù)及采樣時(shí)間存 儲(chǔ)在ROM中。最后通過(guò)串行通訊把ROM中的數(shù)據(jù)傳送到PC機(jī)，利用VB提供良 好的界面和串口通信功能。圖1原理框圖ICL8038正弦波信號(hào)發(fā)生器主單片機(jī)AT89C52糾錯(cuò)、校驗(yàn)、顯示單元圖1原理框圖ICL8

8、038正弦波信號(hào)發(fā)生器主單片機(jī)AT89C52糾錯(cuò)、校驗(yàn)、顯示單元RS-458標(biāo)準(zhǔn)通信圖2系統(tǒng)所用原器件單元模塊圖1方案的論證2.1.1模數(shù)轉(zhuǎn)換的選擇A/D轉(zhuǎn)換器的種類很多，就位數(shù)來(lái)分，有8位，10位，12位和16位等。位 數(shù)越高分辨率就越高，價(jià)格也就越貴A/D轉(zhuǎn)換器的型號(hào)很多，在精度和轉(zhuǎn)換速 度上差異很大。8）雙積分A/D轉(zhuǎn)換器：雙積分式是一種間接式A/D轉(zhuǎn)換器，優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)換 精度高，速度快缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)換時(shí)間長(zhǎng)，一般要4050ms，適用于轉(zhuǎn)換速度不快的 場(chǎng)合。（b）逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器：逐次逼近式的屬于直接式A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換 精度高，速度高，價(jià)格適中，是目前種類最多，應(yīng)用最廣的A/D轉(zhuǎn)換器，典型

9、的 8位模數(shù)轉(zhuǎn)換器有ADC0809。鑒于方案（b）的轉(zhuǎn)換速度比方案（a）快，價(jià)格適中，各類繁多，應(yīng)用廣 泛，故本設(shè)計(jì)采用ADC0809。12.87C51 的選擇單片機(jī)是屬于Embedded System（嵌入系統(tǒng)），此系統(tǒng)的是把CPU加上一些 少量的內(nèi)存和輸出入組件（I/O），都嵌入在一顆芯片內(nèi)，再使用特定的組譯和編 譯軟件編輯程序，利用燒錄器把程序儲(chǔ)存到單芯片，如此加上一些簡(jiǎn)單的周邊電 路，即可變成一個(gè)控制系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)中選用87C51其中內(nèi)部已內(nèi)建程序存儲(chǔ)器 ROM，不必再去外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器，使用更加方便。2. 1.3.顯示電路LED數(shù)碼管以發(fā)光二極管作為發(fā)光單元，單色，分段全彩管可用大樓，

10、道路，河堤輪廓亮化，LED數(shù)碼管可均勻排布形成大面積顯示區(qū)域，可顯示 圖案及文字，并可播放不同格式的視頻文件。通過(guò)電腦下flash、動(dòng)畫(huà)、文字等文件，或使用動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)個(gè)性化動(dòng)畫(huà)，播放各種動(dòng)感變色的圖 文效果。LED的優(yōu)點(diǎn)：1.體積小2.耗電量低3.使用壽命長(zhǎng)4.高亮度、低熱量 5.環(huán)保6.堅(jiān)固耐用所以在本系統(tǒng)中采用低功耗的LED4561A2. 1.4.電壓/頻率轉(zhuǎn)換器電壓頻率轉(zhuǎn)換器 VFC （Voltage Frequency Converter ）是另一種實(shí) 現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換功能的器件，將模擬電壓量變換為脈沖信號(hào)，該輸出脈沖信號(hào) 的頻率與輸入電壓的大小成正比。所以在本系統(tǒng)中采用性能價(jià)格比高、

11、外圍電路簡(jiǎn)單、可單電源供電、低功 耗的LM331。3數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)1數(shù)據(jù)的采集部分傳感器的分類及特點(diǎn)傳感器根據(jù)被測(cè)物理量的不同分為溫度傳感器，壓力傳感器，濕度傳感器，流量 傳感器等。傳感器把采集的非電量信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓（0-5V）或電流（4-20mA）的 標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，本系統(tǒng)采用溫度傳感器。溫度傳感器測(cè)量物體溫度的方法可分為接觸式和非接觸式。接觸式測(cè)溫法是 將傳感器置于與被測(cè)物體相同的熱平衡中，使傳感器與物體保持同一溫度的測(cè)溫 法。實(shí)現(xiàn)這種方法有兩種途徑，一是利用介質(zhì)受熱膨脹的原理來(lái)檢測(cè)溫度，二是 利用敏感元件電氣參數(shù)隨溫度變化的特性來(lái)檢測(cè)溫度。非接觸式測(cè)溫法不必將傳 感器與物體接觸而檢測(cè)物

12、體輻射熱的測(cè)溫法。實(shí)現(xiàn)這種測(cè)溫方法可利用物體的表 面熱輻射強(qiáng)度與溫度的關(guān)系來(lái)檢測(cè)溫度。3. 2信號(hào)放大電路正弦信號(hào)發(fā)生模塊主要采用集成函數(shù)發(fā)生器ICL8038, ICL8038函數(shù)發(fā)生器 是采用肖特基勢(shì)壘二極管等先進(jìn)工藝制成的單片集成電路芯片，具有電源電壓范 圍寬、穩(wěn)定度好、精度高等優(yōu)點(diǎn)，外部只需接入很少的元件即可工作，可同時(shí)產(chǎn) 生方波、三角波和正弦波。ICL8038及外圍電路如圖2所示，由8腳輸入外部控制 電壓，調(diào)節(jié)電位器P1即可使2腳輸出的正弦波信號(hào)頻率發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)外部壓控 振蕩。10，11腳之間接0. 01 的振蕩電容，4, 5腳接電阻和電位器，調(diào)節(jié)正弦 波失真度。ICL8038精密函

13、數(shù)發(fā)生器是采用肖特基勢(shì)壘二極管等先進(jìn)工藝制成的單片 集成電路芯片，電源電壓范圍寬、穩(wěn)定度高、精度高、易于用等優(yōu)點(diǎn)，外部只需 接入很少的元件即可工作，可同時(shí)產(chǎn)生方波、三角波和正弦波，其函數(shù)波形的頻 率受內(nèi)部或外電壓控制，可被應(yīng)用于壓控振蕩和FSK調(diào)制器。1ICL8038芯片簡(jiǎn)介1性能特點(diǎn)具有在發(fā)生溫度變化時(shí)產(chǎn)生低的頻率漂移，最大不超過(guò)50ppm/C；具有正 弦波、三角波和方波等多種函數(shù)信號(hào)輸出；正弦波輸出具有低于1%的失真度； 三角波輸出具有0. 1%高線性度；具有0. 001Hz1MHz的頻率輸出范圍；工 作變化周期寬，2%98%之間任意可調(diào);高的電平輸出范圍，從TTL電平至28V； 易于使用

14、，只需要很少的外部條件。2管腳功能圖3為ICL8038的管腳圖，下面介紹各引腳功能。腳 1、12 (Sine Wave Adjust):正弦波失真度調(diào)節(jié)；腳 2 (Sine Wave Out)：正弦波輸出；腳3 (Triangle Out)：三角波輸出；腳4、5 (Duty Cycle Frequency):方波的占空比調(diào)節(jié)、正弦波和三角波的對(duì)稱調(diào)節(jié)；腳6 (V*)： 正電源10V18V；腳7 (FM Bias):內(nèi)部頻率調(diào)節(jié)偏+$inAdjustSifte Wirt Out L13_NcTnaiglt Dili 3_,ICL6CJ&Wave AdjustXrty Cytlc frequmcy

15、岫瞄5J FMg圖3 ICL8038管腳圖置電壓輸；腳8(FM Sweep):外部掃描頻率電壓輸入；腳9 (Square Wave Out): 方波輸出，為開(kāi)路結(jié)構(gòu)；腳10 (Timing Capacitor):外接振蕩電容；腳11(V_ or GND):負(fù)電原或地；腳13、14 (NC):空腳。圖4信號(hào)放大電路3.3頻率變換電路頻率電壓變換模塊的設(shè)計(jì)采用集成芯片LM331, LM331采用新的溫度補(bǔ)償 能隙基準(zhǔn)電路，在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)和低到5. O V電源電壓下都有極高的精 度LM331的動(dòng)態(tài)范圍寬，可達(dá)100 dB；線性度好，最大非線性失真小于O. 01 %, 工作頻率低到0. 1 Hz

16、時(shí)尚有較好的線性度；轉(zhuǎn)換精度高，數(shù)字分辨率可達(dá)12 位；外接電路簡(jiǎn)單，只需接入幾個(gè)外部元件就可方便構(gòu)成V/F或F/V等變換 電路，并且容易保證轉(zhuǎn)換精度。本系統(tǒng)中的所設(shè)計(jì)的頻率電壓變換電路如圖所示。LM331是美國(guó)NS公司生產(chǎn)的性能價(jià)格比高、外圍電路簡(jiǎn)單、可單電源供電、 低功耗的精密電壓/頻率轉(zhuǎn)換器集成電路。LM331動(dòng)態(tài)范圍寬達(dá)100dB，工作頻 率低到0. 1Hz時(shí)尚有較好的線性度，數(shù)字分辨率達(dá)12位。LM331的輸出驅(qū)動(dòng) 器采用集電極開(kāi)路形式，因此可通過(guò)選擇邏輯電流和外接電阻來(lái)靈活改變輸出脈 沖的邏輯電平，以適配TTL、DTL和CMOS等不同邏輯電路。LM331可工作在 4. 0V40V之

17、間，輸出可高達(dá)40V，而且可以防止VCC短路。LM331的特點(diǎn)：保證線性：0.01 %（最大）低功耗：15mW 5V廣泛的全面 頻率：1Hz to 100kHz 脈沖輸出兼容所有的邏輯形式寬動(dòng)態(tài)范圍：100db所以 本設(shè)計(jì)選擇LM331.LM331的引腳圖與功能介紹Pl. 0 I： Pl. 1 E Pl. 2 I： Pl. 3 I： Pl. 4 L Pl. 5 I： Pl. E L Pl. 7 I： RESET E EXD/P3. 0 I： TXD/P3. 1 INT0/P3. 2 I： im/P3. 3 I： T0/P3. 4 L T1/P3. 5 I： WP3. 6 Pl. 0 I： Pl

18、. 1 E Pl. 2 I： Pl. 3 I： Pl. 4 L Pl. 5 I： Pl. E L Pl. 7 I： RESET E EXD/P3. 0 I： TXD/P3. 1 INT0/P3. 2 I： im/P3. 3 I： T0/P3. 4 L T1/P3. 5 I： WP3. 6 匚 EB/P3. 7 I： KTAL2 KTAL1 I： PDIF Vee 01234567830 1 2 3 4 5 G 7 8 OJ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 20387654321038765432143333333333222222222VccPO. O/ADOPO. 1/AD1PO.

19、2/AD2PO. 3/AD3PO. 4/AD4PO. 5/AD5PO. 6/ADEPO. T/AD7EA/Vpp2 ALE/PEiOGPSENP2. T/AD15P2. 6/AD14P2. 5/AD13P2. 4/AD12P2. 3/ADU2 P2. 2/AD10P2. 1/AD91 P2. 0/AD8圖5 LM331的引腳圖 功能說(shuō)明：CURRENT UOT PUT 電流輸入REFERENCE CURRENT VOLTAGE 參考電壓LOGIC OUTPUT 邏輯輸出GNDR-C定時(shí)器THRESHOLD閾值輸入COMPARATOR比較器輸入VCC三合三三三三三三08050341X07三合三三

20、三三三三08050341X07圖6頻率變換電路3.4信號(hào)調(diào)理電路信號(hào)調(diào)理模塊包括信號(hào)放大整形電路和信號(hào)放大調(diào)理電路。圖4為采用A / D824 設(shè)計(jì)的信號(hào)放大整形及調(diào)理電路。圖4(a)中由ICL8038產(chǎn)生的正弦波信號(hào)先經(jīng)過(guò) 1 I電容高通濾波，再經(jīng)A / D824反向放大2倍，然后經(jīng)比較器，輸出對(duì)應(yīng)頻 率的方波信號(hào)，作為L(zhǎng)M331的輸入。200 Hz2 kHz的方波信號(hào)經(jīng)過(guò)LM331頻率電壓變換芯片后，產(chǎn)生的信號(hào)Vo為O. 222. 22 V,為符合200 Hz2 kHz3.5 AD轉(zhuǎn)換電路A/D轉(zhuǎn)換器芯片ADC0809簡(jiǎn)介8路模擬信號(hào)的分時(shí)采集，片內(nèi)有8路模擬選通 開(kāi)關(guān)，以及相應(yīng)的通道抵制

21、鎖存用譯碼電路，其轉(zhuǎn)換時(shí)間為100s左右。1. ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖如圖8所示。焰焰j+l I-)STAKT CLK0E圖8ADC0809內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖中多路開(kāi)關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用一個(gè) A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這是一種經(jīng)濟(jì)的多路數(shù)據(jù)采集方法。地址鎖存與譯碼電路 完成對(duì)A、B、C 3個(gè)地址位進(jìn)行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道選擇，其轉(zhuǎn) 換結(jié)果通過(guò)三態(tài)輸出鎖存器存放、輸出，因此可以直接與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連，表 為通道選擇表。CBA被選擇的通道000001010哄011100珥101110111IN.表1通道選擇表2.信號(hào)引腳START E

22、OC*0E CLOCKVSTART EOC*0E CLOCKVVrflf(+) GNDD】11ADC0809I虬 IN ADDA ADDB 如DC ALEb5圖9ADC0809引腳圖ADC0809芯片為28引腳為雙列直插式封裝，對(duì)ADC0809主要信號(hào)引腳的功 能說(shuō)明如下：IN7IN0模擬量輸入通道ALE地址鎖存允許信號(hào)。對(duì)應(yīng)ALE上跳沿，A、B、C地址狀態(tài)送入地址鎖 存器中。START轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。START上升沿時(shí)，復(fù)位ADC0809； START下降沿 時(shí)啟動(dòng)芯片，開(kāi)始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換;在A/D轉(zhuǎn)換期間，START應(yīng)保持 低 電平。本信號(hào)有時(shí)簡(jiǎn)寫(xiě)為ST.A、B、C地址線。通道端口選擇線，A

23、為低地址，C為高地址，引腳圖中 為ADDA，ADDB和ADDC。其地址狀態(tài)與通道對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表9-1。CLK時(shí)鐘信號(hào)。ADC0809的內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)由外界提供，因此有時(shí)鐘信號(hào)引腳。通常使用頻率為500KHz的時(shí)鐘信號(hào)EOC轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。EOC=0,正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；EOC=1，轉(zhuǎn)換結(jié)束。使用中該 狀態(tài)信號(hào)即可作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志，又可作為中斷請(qǐng)求信號(hào)使用。D7D0數(shù)據(jù)輸出線。為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機(jī)的數(shù)據(jù)線直接相 連。D0為最低位，D7為最高OE輸出允許信號(hào)。用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻；OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。Vcc5V

24、電源。Vref參考電源參考電壓用來(lái)與輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行比較，作為逐次逼近的基 準(zhǔn)。其典型值為+5V(Vref(+)=+5V, Vref(-)=-5V).ADC0809的MCS-51單片機(jī)與接口電路連接主要涉及兩個(gè)問(wèn)題。一是8路模擬信號(hào)通道的選擇，二是A/D轉(zhuǎn) 換完成后轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送。ALE74LS373CLKOEALE80C51WRHlCllSljdA B CUP+SZLALE74LS373CLKOEALE80C51WRHlCllSljdA B CUP+SZL圖10 ADC0809與MCS-51的連接如圖11所示模擬通道選擇信號(hào)A、B、C分別接最低三位地址A0、A1、A2 即(P0.0、P0.

25、1、P0.2)，而地址鎖存允許信號(hào)ALE由P2.0控制，則8路模擬通 道的地址為0FEF8H0FEFFH.此外，通道地址選擇以痂作寫(xiě)選通信號(hào)。08050341X07J1ESET3塵822aDMADMESMLESTaJLTCICEK LIfEMK aLEF 08050341X07J1ESET3塵822aDMADMESMLESTaJLTCICEK LIfEMK aLEF TIBELTO71FL 0PL LPL 2FL JPL 4PL iPL &PL3.6單片機(jī)模塊87C51采用INTEL公司可靠的CHMOS工藝技術(shù)制造的高性能8位單片機(jī)，屬 于標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51的體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)。它結(jié)合了 HM

26、OS的高速和高密度技術(shù)及 CHMOS的低功耗特征，是80C51BH的EPROM版本，電改寫(xiě)光擦除的片內(nèi)4kB EPROM。87C51內(nèi)置中央處理單元、128字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM、32個(gè)雙向輸入/ 輸出（I/O） 口、2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器和5個(gè)兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通 信口，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩電路。快速脈沖編程，如編寫(xiě)4kB片內(nèi)ROM僅需12秒。此外，87C51還可通過(guò)兩種軟件選擇空閑和掉電模式。在空閑模式下凍結(jié) CPU而RAM定時(shí)器、串行口和中斷系統(tǒng)維持其功能。掉電模式下，保存RAM數(shù)據(jù)， 時(shí)鐘振蕩停止，同時(shí)停止芯片內(nèi)其它功能。87C51的引腳圖與功能介紹Pl. 0 E Pl. 1 I：

27、 pi.Pl. 0 E Pl. 1 I： pi. 2 r Pl. 3 c Pl.4 L Pl. 5 L Pl. 6 I： Pl. 7 E KE SET I： EXD/P3. 0 I： TXD/F3. 1 I： lW0/F3. 2 I： IBT1/P3. 3 L T0/P3. 4 I： T1/P3. 5 L M/P3. 6 I： M/P3. 7 E KTAL2 I： KTAL1 I： PDIP Vee I：0123456783012 3 4 56789111111111120907654321098765432143333333333222222222VccPO. O/ADOPO. 1/AD1P

28、O. 2/AD2PO. 3/AD3J PO. 4/AD4PO. 5/AD5J PO. 6/AD6PO. 7/ADTEA/VppALE/FEDGpHnJ P2. 7/AD15P2. 6/AD14J P2. 5/AD13P2. 4/AD12J P2. 3/AD11P2. 2/AD10P2. 1/AD3P2. 0/AD8圖12 87C51引腳圖引腳說(shuō)明：VCC電源電壓GND地P0 口P0 口是一組8位漏極開(kāi)路型雙向I/O 口，作為輸出口用時(shí)，每個(gè)引腳 能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。當(dāng)對(duì)0端口寫(xiě)入1時(shí)，可以作為高阻抗輸 入端使用。當(dāng)P0 口訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，它還可設(shè)定 成地址數(shù)據(jù)總線復(fù)用

29、的形式。在這種模式下，P0 口具有內(nèi)部上拉電阻。 在Flash編程時(shí)，P0 口接收指令字節(jié)，同時(shí)輸出指令字節(jié)在程序校驗(yàn) 時(shí)。程序校驗(yàn)時(shí)需要外接上拉電阻。P1 口 P1 口是一帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口。P1 口的輸出緩沖能接 受或輸出4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。當(dāng)對(duì)P1 口寫(xiě)1時(shí)，它們被內(nèi)部的上拉 電阻拉升為高電平，此時(shí)可以作為輸入端使用。當(dāng)作為輸入端使用時(shí) P1 口因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，當(dāng)外部被拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)低電流（Il）。P2 口 P2是一帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向的I/O端口。P2 口的輸出緩沛能 驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。當(dāng)向P2 口寫(xiě)1時(shí)，通過(guò)內(nèi)部上拉電阻把端口 拉到高電平，此

30、時(shí)可以用作輸入口。作為輸入口，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電 阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出電流（Iil）。P2 口在訪問(wèn)外部程 序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如MOVX DPTR）時(shí)，P2 口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在這種情況下，P2 口使用強(qiáng)大的內(nèi)部上拉電阻 功能當(dāng)輸出1時(shí)。當(dāng)利用8位地址線訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)（例MOVX R1）, P2 口輸出特殊功能寄存器的內(nèi)容。當(dāng)Flash編程或校驗(yàn)時(shí)，P2 口 同時(shí)接收高8位地址和一些控制信號(hào)。、P3 口 P3是一帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向的I/O端口。P3 口的輸出緩沖能 驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。當(dāng)向P3 口寫(xiě)1時(shí)，通過(guò)內(nèi)部上拉電阻把端口 拉到高

31、電平，此時(shí)可以用作輸入口。作為輸入口，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電 阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出電流（IQ。P3 口同時(shí)具有AT89C51的多種特殊功能，具體如下表3-1所示。端口引腳第二功能P3.0RXD （串行輸入口）P3.1TXD （串行輸出口）P3.2INT0 （外部中斷0）P3.3INT1 （外部中斷1）P3.4T0 （定時(shí)器0）P3.5T1（定時(shí)器1）P3.6WR （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）P3.7RD （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都選通）表2 P3 口的第二功能RST復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使 單片機(jī)復(fù)位。ALE/prog 當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許是一

32、輸出脈沖，用以鎖存地 址的低8位字節(jié)。當(dāng)在Flash編程時(shí)還可以作為編程脈沖輸出（PROG）。 一般情況下，ALE是以晶振頻率的1/6輸出，可以用作外部時(shí)鐘或定時(shí) 目的。但也要注意，每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。PSEN 程序存儲(chǔ)允許時(shí)外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。當(dāng)AT89C52執(zhí)行外部 程序存儲(chǔ)器的指令時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期PSEN兩次有效，除了當(dāng)訪問(wèn)外部 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，PSEN將跳過(guò)兩個(gè)信號(hào)。EA /Vpp外部訪問(wèn)允許。為了使單片機(jī)能夠有效的傳送外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器從 PP 0000H到FFFH單元的指令，EA必須同GND相連接。需要主要的是，如 果加密位1被編程，復(fù)位時(shí)EA端會(huì)自動(dòng)內(nèi)

33、部鎖存。當(dāng)執(zhí)行內(nèi)部編程指令 時(shí)，EA應(yīng)該接到V端XTAL1振蕩器反相放大器以及內(nèi)部時(shí)鐘電路的輸入端。XTAL2振蕩器反相放大器的輸出端。本系統(tǒng)中，采用AT89C52作為CPU處理器，充分利用其硬件資源，結(jié)合 74ls373鎖存器，7404、7402、74138等數(shù)字處理芯片，連接了各個(gè)硬件模塊。 地址分配如下：ADC0809 地址：0111 1000 0000 0000B-0111 1111 XXXX XXXXB4系統(tǒng)各部分電路4.1主機(jī)電路本系統(tǒng)是基于61板實(shí)現(xiàn)的，主機(jī)的系統(tǒng)電路如圖5所示，其中61板的電路 主要包括MIC輸入電路、音頻輸出電路、電源部分、PROBE接口電路。所以在 主機(jī)的電

34、路中，只需外接按鍵電路、三個(gè)LED電路、RS485接口電路EO-COM4-DP- C.O2J3-，3-FDDE-B-COM2C-E-C03JL-A-3ri(EVQC35?LTCCRiAEDIGKDDKXD P3 a頁(yè)11TZCD?3 LXI L2KI 2im- P3 3知 JITQ F3 4K 4理1 5K 5KDJ r瓦1七JiZSIT及VPXL VUFL 2iPL LP25PL 2K!4PL 3E!34P2 2?L 5E!LHlP2 aPL l5LLLt33飛ll籍L22L231n1 +fi-駐-4iLJLC33 =123 4-jLL2-43iriiLflL電gn94:心u9LS時(shí)LJLf

35、L08050343X0720土23卞1Z1E4：A23422IT2L%.-Q-3當(dāng)1%CS_LVrAT!T4S4-J-3L44/A,e-& r-4TZ1T=-r-p-；TJL(CiycEL-r& | 1P.V-J-圖13主機(jī)系統(tǒng)電路圖串口電路RS485接口電路本系統(tǒng)用到的RS485的接口電路如圖12所示，其中R1為阻抗匹配電阻， 在傳輸距離比較短的情況下，可以不用MAX3485使用半雙工通訊，其中A與 B 口采用差分實(shí)現(xiàn)傳輸，RO 口為讀數(shù)據(jù)用，RE_N為讀使能位（低電平有效）， DE 口為寫(xiě)數(shù)據(jù)使能（高電平有效），DI 口為寫(xiě)數(shù)據(jù)用。本系統(tǒng)只需要幾個(gè)功 能鍵，鍵的數(shù)量比較少，所以采用獨(dú)立式結(jié)構(gòu)。獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是每