課程設(shè)計(jì)---多通道數(shù)據(jù)采集論文

1、<p><b>　　一.引言</b></p><p>　　電子課程設(shè)計(jì)，是鍛煉大學(xué)生動手能力的一個(gè)絕佳的機(jī)會，為以后走上工作崗位提供一個(gè)很好的鍛煉機(jī)會。運(yùn)用自己學(xué)到的知識，通過查找資料，制定設(shè)計(jì)方案，繪制原理圖，制作PCB板，焊接元器件，組裝調(diào)試電路，通過測試電路參數(shù)，計(jì)算理論與實(shí)際的誤差，論證自己的設(shè)計(jì)方案。遇到問題及時(shí)解決問題，從中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，最后寫出設(shè)計(jì)論文。</p

2、><p>　　電子技術(shù)日新越益的發(fā)展，各種新型電子器件和集成電路應(yīng)用越來越廣泛，電子系統(tǒng)功能越來越強(qiáng)大，電路圖也越來越復(fù)雜，印刷電路板的走線越來越復(fù)雜和精密，以往用手工的方法繪制電路原理圖和設(shè)計(jì)線路板已經(jīng)很難適應(yīng)當(dāng)前電子工業(yè)飛速發(fā)展的形勢。所幸的是計(jì)算機(jī)的發(fā)展和普及較好地解決了這個(gè)問題。目前，人們可以在計(jì)算機(jī)上利用各種商品化的軟件對電子線路進(jìn)行各種有效的分析和設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)即為電子電路的設(shè)計(jì)、仿真、安裝、調(diào)試、印制電

3、路板的設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　1.內(nèi)容摘要：</b></p><p>　　在測量儀器中，數(shù)據(jù)的采集是必須的，而且數(shù)據(jù)采集器的好壞直接影響測量儀器的測量精度。具有一個(gè)精度高、轉(zhuǎn)換速度快、性能穩(wěn)定的數(shù)據(jù)采集器的測量儀器才能符合測量的要求。為此，我們設(shè)計(jì)了多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，此系統(tǒng)主要由A/D轉(zhuǎn)換器和單片機(jī)構(gòu)成，A/D轉(zhuǎn)換器在單片機(jī)的控制下完成對模擬信號的采集和轉(zhuǎn)

4、換功能，最后由數(shù)碼管顯示采集的電壓值。此設(shè)計(jì)通過調(diào)試完全滿足設(shè)計(jì)的指標(biāo)要求。</p><p><b>　　2.設(shè)計(jì)任務(wù)：</b></p><p>　　1.理解鍵盤和數(shù)碼顯示器與MCU的接口方法；</p><p>　　2.理解模數(shù)轉(zhuǎn)換器原理以及與MCU的接口方法；</p><p>　　3.編程實(shí)現(xiàn)鍵盤（單鍵或矩陣鍵）控制采

5、集通道；</p><p>　　4.采集的電壓和通道數(shù)顯示在LED上；</p><p>　　3.方案論證及選擇：</p><p>　　此設(shè)計(jì)主要由三大部分組成：單片機(jī)最小系統(tǒng)、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和數(shù)碼管顯示電路。</p><p>　　3.1 單片機(jī)系統(tǒng)：</p><p><b>　　方案一：</b>

6、</p><p>　　采用專用的數(shù)字信號處理器（例如DSP），其特點(diǎn)是處理速度快，精度高、效果好，但此類處理器價(jià)格昂貴，市場上少有，不易購買。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　采用通用的微處理器（如MCS-51系列）；這種處理器的性能優(yōu)良、價(jià)格便宜，容易購買。對于要求較高的數(shù)字處理場合不適用，但本系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求不

7、高，所以本系統(tǒng)采用該方案。</p><p>　　3.2 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路：</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換器芯片種類繁多，按其變換原理分類，雙積分式、量化反饋式、逐次比較式等A/D轉(zhuǎn)換器。</p><p>　　方案一：雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器</p><p>　　雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器是一種間接A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)。首先將模擬電壓轉(zhuǎn)換成積分時(shí)間，然后用

8、數(shù)字脈沖計(jì)時(shí)方法轉(zhuǎn)換成計(jì)數(shù)脈沖數(shù)，最后轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)或BCD碼輸出。因此，雙積分式A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間較長，一般大于40～50ms。但其外接元件少，使用方便，具有極高的性價(jià)比。本設(shè)計(jì)要求采樣頻率fs＝8kHz（即采樣周期Ts<125s）,因此，雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度過低，不適合用。</p><p>　　方案二：并行A/D轉(zhuǎn)換器</p><p>　　并行式A/D轉(zhuǎn)換器是一種轉(zhuǎn)換速度最快

9、、轉(zhuǎn)換原理最直觀的A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)。并行A/D轉(zhuǎn)換需要大量的低漂移電壓比較器，不容易實(shí)現(xiàn)，市場難以買到，且價(jià)格昂貴。</p><p>　　方案三：逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器</p><p>　　這種A/D轉(zhuǎn)換器目前種類多、數(shù)量大、應(yīng)用廣，且價(jià)格便宜，該芯片有8通道。本設(shè)計(jì)要求字長為8位，該芯片能夠滿足設(shè)計(jì)需要。因此選用該種類中的ADC0809作為A/D轉(zhuǎn)換的芯片。</p><

10、p>　　3.3數(shù)碼管顯示電路：</p><p>　　一般采用LCD點(diǎn)陣式模塊作為顯示，它能顯示豐富的字符，耗電省，但目前價(jià)格稍貴，不適合本系統(tǒng)，我們采用四位LED數(shù)碼管作為顯示器，雖然它耗電量大，顯示單一，但已經(jīng)完全滿足本系統(tǒng)的要求。</p><p>　　4. 系統(tǒng)硬件框圖：</p><p><b>　　5. 工作原理：</b></

11、p><p>　　4.1 最小系統(tǒng)模塊</p><p>　　圖1所示為本系統(tǒng)采用的單片機(jī)最小系統(tǒng)電路。系統(tǒng)采用了按鍵復(fù)位功能，晶體振蕩器的頻率選用6MHz。P3口提供數(shù)碼管的段選信號，P1.0至P1.3提供數(shù)碼管的位選信號，P0口作為與ADC0809通信的數(shù)據(jù)端口，P2.0,P2.1,P2.2為ADC0809提供通道選擇信號，P2.3，P2.4，P2.5為ADC0809的控制信號線，P2.7為輸

12、入按鍵信號，用來切換通道。</p><p><b>　　圖1</b></p><p><b>　　5.2 AD模塊</b></p><p>　　圖2所示為本系統(tǒng)采用的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。ADC0809的選通和工作啟動信號又單片機(jī)的I/O直接提供。ADC0809的ABC端為通道號選擇端口，IN0至IN7為外部數(shù)據(jù)采集端口。&

13、lt;/p><p><b>　　圖2</b></p><p><b>　　5.3 顯示模塊</b></p><p>　　圖3所示為本系統(tǒng)采用的數(shù)碼管顯示電路。系統(tǒng)采用動態(tài)顯示驅(qū)動方式，四個(gè)共陽極的數(shù)碼管分別顯示通道號和電壓值，四個(gè)三極管是用來驅(qū)動數(shù)碼管顯示。</p><p><b>　　圖3&

14、lt;/b></p><p><b>　　5.3 基準(zhǔn)電壓模</b></p><p>　　TL431的內(nèi)部含有一個(gè)2.5V的基準(zhǔn)電壓，所以當(dāng)在REF端引入輸出反饋時(shí)，器件可以通過從陰極到陽極很寬范圍的分流，控制輸出電壓。如圖4所示的電路，當(dāng)R5和R411的阻值確定時(shí)，兩者對Vo的分壓引入反饋，若V o增大，反饋量增大，TL431的分流也就增加，從而又導(dǎo)

15、致Vo下降。顯見，這個(gè)深度的負(fù)反饋電路必然在VI等于基準(zhǔn)電壓處穩(wěn)定，此時(shí)Vo=(1+R5/R411)Vref。選擇不同的R5和R411的值可以得到從2.5V到36V范圍內(nèi)的任意電壓輸出，特別地，當(dāng)R5=R411時(shí)，Vo=5V。需要注意的是，在選擇電阻時(shí)必須保證TL431工作的必要條件，就是通過陰極的電流要大于1 mA 。</p><p><b>　　圖4</b></

16、p><p>　　6.總電路圖及工作原理</p><p>　　本設(shè)計(jì)的總電路原理如圖5所示：</p><p><b>　　圖5</b></p><p><b>　　工作原理：</b></p><p>　　系統(tǒng)要采集的八路數(shù)據(jù)為5V電壓的八個(gè)分壓值。系統(tǒng)開啟后，單片機(jī)選擇A/D轉(zhuǎn)換器

17、的數(shù)據(jù)采集通道號，然后啟動ADC0809芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換，當(dāng)轉(zhuǎn)換成功結(jié)束后，單片機(jī)把A/D輸出的數(shù)字量數(shù)據(jù)讀入并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，最后通過軟件譯碼把采集的電壓值顯示在數(shù)碼管顯示器上，用切換采集通道，5V基準(zhǔn)電壓由TL431提供。</p><p><b>　　7.軟件流程圖</b></p><p><b>　　圖6</b></p>

18、;<p>　　8.測試方案與測試結(jié)果</p><p><b>　　8.1：測試儀器：</b></p><p><b>　　表一：測試儀器</b></p><p><b>　　8.2：測試方案</b></p><p>　　用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的萬用表與ADC0809的七路模擬

19、輸入測量同一個(gè)電壓，對比各路輸入通道采到的數(shù)據(jù)，來計(jì)算出各個(gè)輸入通道的誤差。</p><p>　　8.2.1：測試結(jié)果</p><p><b>　　表二：電壓數(shù)據(jù)表</b></p><p><b>　　8.心得體會：</b></p><p>　　通過本次課程設(shè)計(jì)我們學(xué)到了很多知識，而這些都是從課本上

20、學(xué)不到的，為此我要感謝那些給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)們，沒有你們的幫助我是無法順利完成本次電子設(shè)計(jì)的。特別是輔導(dǎo)老師耐心地給我講解知識。如果我做的電路不夠完善還請老師給予指正，我會更加努力爭取把此次課程設(shè)計(jì)做的更加完美。由于自己的寫作能力差對論文的一些總結(jié)不夠好，希望老師給予理解。我衷心地希望老師能給我更多的意見和幫助。</p><p><b>　　9.參考文獻(xiàn)：</b></p>

21、<p>　　[1]. 康光華.《電子技術(shù)基礎(chǔ)》.高等教育出版社，2005. </p><p>　　[2]. 蕭家源.《電子儀表原理與應(yīng)用》.科學(xué)出版社,2004.</p><p>　　[3] 陳尚松 等.《電子測量與儀器》.電子工業(yè)出版社2004.</p><p>　　[4] 林占江 等.《電子測量儀器原理與使用》.電子工業(yè)出版社

22、,2003.</p><p>　　[5] 沙占友 等.《數(shù)字儀表新穎電路原理與使用》.機(jī)器工業(yè)出版社，2006.</p><p><b>　　9.附錄</b></p><p><b>　　PCB：</b></p><p><b>　　程序代碼：</b></p>&

23、lt;p><b>　　子程序：</b></p><p>　　#include"ADC0809.H"</p><p>　　uchar count=0;</p><p>　　uchar code table[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};//

24、共陽</p><p>　　uchar code bit_table[4]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7}; //位</p><p>　　/*********初始化ADC0809*******/</p><p>　　void ADC0809_Intit(void)</p><p><b>　　{</b><

25、/p><p>　　ADC0809_EO = 0;</p><p>　　ADC0809_START= 0;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*****************延時(shí)************/</p><p>　　void Delay1(uint t)<

26、;/p><p><b>　　{</b></p><p>　　while(t--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/****從ADC0809讀取數(shù)據(jù)************/</p><p>　　ulong GetDataFromADC0809()&

27、lt;/p><p><b>　　{</b></p><p>　　ulong temp=0,count=0;</p><p>　　uchar i=0;</p><p>　　ADC0809_START = 1;//啟動AD</p><p>　　ADC0809_START = 0;</p>&

28、lt;p>　　for(i=0;i<5;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　//Delay1(10);</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p&g

29、t;　　if(ADC0809_EOC_BUSY==1)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　ADC0809_EO = 1;</p><p>　　temp = ADC0809_data;</p><p>　　ADC0809_EO = 0;</p><p><b>　

30、　break;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　temp=temp*5000/256;//5V參考電壓</p><p>　　count += temp;</p><p><b>

31、　　}</b></p><p>　　temp = count/5;</p><p>　　return temp;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/************ADC0809的數(shù)據(jù)顯示到LCD****************/</p><p>　

32、　void WriteADC0809DataTo_LED(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　ulong dat;</p><p>　　uchar i=0,j=0,number[3]={0};</p><p>　　dat = GetDataFromADC0809();</p>

33、;<p>　　number[0]=dat/1000;</p><p>　　number[1]=(dat-number[0]*1000)/100;</p><p>　　number[2]=(dat-number[0]*1000-number[1]*100)/10;</p><p>　　for(j=0;j<3;j++)</p><

34、p><b>　　{</b></p><p>　　LED_bit=bit_table[j+1];</p><p>　　LED_data=table[number[j]];</p><p>　　Delay1(50);</p><p>　　LED_bit=0xff;</p><p><b&g

35、t;　　}</b></p><p>　　LED_bit=bit_table[1];</p><p>　　LED_data=0x7f;//點(diǎn)亮小數(shù)點(diǎn)</p><p>　　Delay1(50);</p><p>　　LED_bit=0xff;</p><p>　　LED_bit=bit_table[0];//顯

36、示通道數(shù)</p><p>　　LED_data=table[count];</p><p>　　Delay1(50);</p><p>　　LED_bit=0xff;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/****************選擇通道**************

37、*******/</p><p>　　void KEY(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar key_data1=0,key_data2=0;</p><p>　　key_data1= KEY_P27;</p><p>　　WriteADC0809Da

38、taTo_LED();</p><p>　　WriteADC0809DataTo_LED();</p><p>　　WriteADC0809DataTo_LED();</p><p>　　key_data2= KEY_P27;</p><p>　　key_data1=key_data1&0x80;</p><p&g

39、t;　　key_data2=key_data2&0x80;</p><p>　　if(key_data1 == 0 && key_data2 == 0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　count=count + 1;</p><p>　　if(count == 8)&

40、lt;/p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　count=0;</b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　Channel_In(coun

41、t);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Channel_In(uchar x)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　switch(x)</b></p><p><b>　　{

42、</b></p><p>　　case 0 : ADC0809_A = 0,ADC0809_B = 0 ,ADC0809_C = 0;break;</p><p>　　case 1 : ADC0809_A = 1,ADC0809_B = 0 ,ADC0809_C = 0;break;</p><p>　　case 2 : ADC0809_A = 0,AD

43、C0809_B = 1 ,ADC0809_C = 0;break;</p><p>　　case 3 : ADC0809_A = 1,ADC0809_B = 1 ,ADC0809_C = 0;break;</p><p>　　case 4 : ADC0809_A = 0,ADC0809_B = 0 ,ADC0809_C = 1;break;</p><p>　　ca

44、se 5 : ADC0809_A = 1,ADC0809_B = 0 ,ADC0809_C = 1;break;</p><p>　　case 6 : ADC0809_A = 0,ADC0809_B = 1 ,ADC0809_C = 1;break;</p><p>　　case 7 : ADC0809_A = 1,ADC0809_B = 1 ,ADC0809_C = 1;break;&

45、lt;/p><p>　　default: break;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　頭文件：</b></p><p>　　/***********************

46、******</p><p>　　ADC0809的頭文件-Fe</p><p>　　*****************************/</p><p>　　#ifndef _ADC0809_H</p><p>　　#define _ADC0809_H</p><p>　　#include<reg52.h

47、></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　#define ulong unsigned long</p><p>　　/*******定義數(shù)據(jù)口************/</p><p&

48、gt;　　#define ADC0809_data P0</p><p>　　#define LED_data P3</p><p>　　#define LED_bit P1</p><p>　　#define KEY_P27 P2</p><p>　　/********定義控制端口********/</p><p&g

49、t;　　sbit ADC0809_START = P2^5;</p><p>　　sbit ADC0809_EOC_BUSY = P2^3;</p><p>　　sbit ADC0809_EO = P2^4;</p><p>　　sbit ADC0809_A =P2^2;</p><p>　　sbit ADC0809_B =P2^1;

50、</p><p>　　sbit ADC0809_C =P2^0;</p><p>　　/******************************/</p><p>　　extern void KEY(void);</p><p>　　extern void ADC0809_Intit(void);</p><p>

51、;　　extern void WriteADC0809DataTo_LED(void);</p><p>　　extern void Delay1(uint);</p><p>　　extern ulong GetDataFromADC0809();</p><p>　　extern void Channel_In(uchar);</p><p&

52、gt;<b>　　#endif</b></p><p><b>　　主函數(shù)：</b></p><p>　　#include"ADC0809.H"</p><p>　　void main(void)</p><p><b>　　{ </b></p>

53、<p>　　ADC0809_Intit();</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　KEY();</b></p><p>　　WriteADC0809DataTo_LED();&l