数据采集电路设计课案

电气工程学院课程设计数据采集电路的设计学生姓名韩章强学号2013411107学院电气工程学院指导老师雷继海专业测控技术与仪器答辩日期1测控电路课程设计任务书一、设计目的根据常用的电子技术知识，以及可获得技术书籍与电子文档，初步形成电子设计过程中收集、阅读及应用技术资料的能力；熟悉电子系统设计的一般流程；掌握分析电路原理及对主要技术性能进行测试的常见方法；使学生学会使用电路仿真分析软件（Multisim）在计算机上进行电路设计与分析的方法。二、任务与要求设计一个数据采集电路，满足以下条件：1.结合单片机的课程，选用ADC0808A/D转换器，采集输入实时电压，用四位的共阴数码管显示，并设计完整电路以及程序，仿真调试。2.设计的精度为小数点后两位，输入电压的范围是0-5v,要求电路图简单合理。三、进程安排1．布置任务、查阅资料，方案设计根据设计要求，查阅参考资料，进行方案设计及可行性论证，确定设计方案，2．上机在Multisim境下按要求进行设计。3．总结报告四、所需调试工具Keil和Multisim软件。2目录测控电路课程设计任务书...........................................................................................11课程设计要求...........................................................................................................4289C51单片机简介..................................................................................................42.1ADC0808转换器简介......................................................................................42.2引脚功能.............................................................................................................52.3A/Ｄ转换原理....................................................................................................63时钟电路...................................................................................................................63.1复位电路..............................................................................................................63.2LED显示电路...................................................................................................74仿真设计图.............................................................................................................75仿真心得...................................................................................................................86程序.........................................................................................................................86.1程序调试..........................................................................................................11参考文献.....................................................................................................................11致谢.............................................................................................................................123摘要:数据采集与显示系统是利用一种装置，从系统外部采集数据并输入到系统内部的一个接口。然后利用处理器处理，最后在显示出来。数据采集与显示技术广泛应用在各个领域。被采集数据是已被转换为电讯号的各种物理量，如电压、温度、水位、风速、压力等，可以是模拟量，也可以是数字量。采集的数据大多是瞬时值，也可是某段时间内的一个特征值。准确的数据测量是数据采集的基础。不论哪种方法和元件，均以不影响被测对象状态和测量环境为前提，以保证数据的正确性。数据采集含义很广，包括对面状连续物理量的采集。在计算机辅助制图、测图、设计中，对图形或图像数字化过程也可称为数据采集，此时被采集的是几何量（或包括物理量，如灰度）数据。关键词；数据采集；电路；信号；AbstractDataacquisitionanddisplaysystemistheuseofadevice,collectdatafromoutsidethesystemandinputtotheinternalsystemofaninterface.Thentheprocessor,finallycameuponthescreen.Dataacquisitionanddisplaytechnologyiswidelyusedinvariousfields.Dataisbeingcollectedhasvariousphysicalquantities,areconvertedtoelectricalsignalssuchasvoltage,temperature,waterlevel,windpressure,etc.,canbeanalog,alsocanbethedigitalquantity.Mostofthedatacollectedisinstantaneous,butalsoafeaturewithinacertainperiodoftimevalueofaccuratedatameasurementis.Thebasisfordatacollection.Nomatterwhatkindofmethodsandcomponentsarenotaffectedthemeasuredobjectandmeasuringenvironmentisthepremisetoensuretheaccuracyofthedata.Dataacquisitionisaverybroadmeaning,includingplanarcontinuousphysicalcollection.Incomputeraideddrawing,mapping,design,digitalgraphicsorimagetheprocessiscalleddataacquisition,theacquisitionisthegeometricvolume(includingthephysicalquantities,suchasthegraydata).Keywords:Dataacquisition;Circuit;Signal;41课程设计要求结合单片机的课程，选择一款A/D转换器，采集输入实时电压并显示，并设计完整电路以及程序，仿真调试。289C51单片机简介AT89C51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，AT89C51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。51单片机内包含以下几个部件：1)8位微处理器（CPU）。2)数据存储器（128BRAM）。3)程序存储器（ROM/EPROM）。4)4个8位可编程并行I/O口（P0口，P1口，P2口，P3口）。5)1个全双工的异步串行口。6)2个16定时器/计数器。7)中断系统。8)特殊功能寄存器（SFR）。2.1ADC0808转换器简介ADC0808是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模/数转换的器件。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。5图2-1ADC0808引脚图2.2引脚功能ADC0808芯片有28条引脚，采用双列直插式封装。各引脚功能如下：1～5和26～28（IN0～IN7）：8路模拟量输入端。8、14、15和17～21：8位数字量输出端。22（ALE）：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。6（START）：A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。7（EOC）：A/D转换结束信号，输出，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。9（OE）：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。10（CLK）：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。12（VREF（+））和16（VREF（-））：参考电压输入端11（Vcc）：主电源输入端。13（GND）：地。23～25（ADDA、ADDB、ADDC）：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路62.3A/Ｄ转换原理基本原理是从高位到低位逐位试探比较，好像用天平称物体，从重到轻逐级增减砝码进行试探。逐次逼近法转换过程是：初始化时将逐次逼近寄存器各位清零；转换开始时，先将逐次逼近寄存器最高，送入D/A转换器，经D/A转换后生成的模拟量送入比较器，称为Vo，与送入比较器的待转换的模拟量Vi进行比较，若VoVi，该位1被保留，否则被清除。然后再置逐次逼近寄存器次高位为1，将寄存器中新的数字量送D/A转换器，输出的Vo再与Vi比较，若VoVi，该位1被保留，否则被清除。重复此过程，直至逼近寄存器最低位。转换结束后，将逐次逼近寄存器中的数字量送入缓冲寄存器，得到数字量的输出。逐次逼近的操作过程是在一个控制电路的控制下进行的。3时钟电路XTAL1是片内振荡器的反相放大器输入端，XTAL2则是输出端，使用外部振荡器时，外部振荡信号应直接加到XTAL1，而XTAL2悬空。内部方式时，时钟发生器对振荡脉冲二分频，如晶振为12MHz，时钟频率就为6MHz。晶振的频率可以在1MHz-24MHz内选择。电容取30PF左右。系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路如下图3-1所示：图3-1时钟电路3.1复位电路由电容串联电阻构成,由图并结合电容电压不能突变的性质,可以