数据采集及处理课程设计

武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书1目录内容摘要...............................................................................................................................................................11设计方案...........................................................................................................................................................31.1设计任务...............................................................................................................................................31.2设计方案...............................................................................................................................................31.3系统原理...............................................................................................................................................32硬件原理...........................................................................................................................................................42.1多路转换器...........................................................................................................................................42.2模拟量输入...........................................................................................................................................42.3模拟量输出...........................................................................................................................................52.4数字量输入输出...................................................................................................................................63程序流程图.......................................................................................................................................................83.1模拟量输入输出流程图.......................................................................................................................83.2数字量输入输出流程...........................................................................................................................94总结.................................................................................................................................................................105参考文献.........................................................................................................................................................106附录.................................................................................................................................................................116.1ADC0809芯片资料..............................................................................................................................116.2DAC0832芯片资料..............................................................................................................................126.3INA114芯片资料................................................................................................................................136.4程序.....................................................................................................................................................136.4电路图.................................................................................................................................................15内容摘要武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书2计算机技术的高速发展为人们利用现代数字信号处理技术大量的处理信息提供了有效手段。数据采集就是采集生产过程中出现的反馈数据，而数据处理正是将得到的数据以数字形式对信号进行滤波，估值和压缩等处理，已得到符合要求的信号形式。数据采集与处理就是能使生产管理效率更高，使生产管理能够达到实时控制。本文介绍了一种利用A/D与D/A转换进行模拟与开关信号采集，经处理后输出模拟与数字信号的8051单片机系统。关键字：A/D转换D/A转换8051单片机数据采集数据处理武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书31设计方案1.1设计任务本次设计要求设计一个64路巡回数据采集及处理系统，系统循环周期为1秒，16路模拟信号输入，16路开关信号输入，16路模拟输出，16路数字输出。输入0~20mV，输出为0~10V，每周期各通道采样十次，对模拟信号采取一种数字滤波。1.2设计方案设计方案分为两部分，分别为模拟量输入输出部分与数字量输入输出部分。模拟量输入输出部分为输入模拟量经16路多路转换器后由INA114放大，再经ADC0809芯片进行A/D转换后输出的数字量存入8051芯片。循环10次后，所得数据经处理由DAC0832输出至放大器再经由16路多路转换器输出。1.3系统原理模拟量输入输出部分原理框图如下模拟量输入多路转换器选入信号信号放大A/D转换8051存入数据与数据处理D/A转换多路转换器输出信号武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书4图1模拟输入输出原理框图数字量输入输出原理框图如下图2数字输入输出原理框图2硬件原理2.1多路转换器多路转换器决定为MC14067B，该元件有一个使能端，四个地址端，系统共用到四个多路转换器。四个多路转换器的地址端共用单片机P0的低四位I/O口，P0的高四位I/O则分别接四个多路转换器的使能端，如此则可以用P0口控制四个多路转换器的任一路的选通。2.2模拟量输入模拟量输入先由INA114进行放大。模拟量输入主要为A/D转换，A/D转换由ADC0809芯片承担，它有8个模拟量输入端，由A,B,C三个引脚决定转换哪一路模拟输入量，由于经多路转换器后只有一个输入故可直开关量输入多路转换器选入信号放大8051采入数据数据处理与输出信号放大多路开关选出武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书5接将A固定接高电平，B,C固定接低电平，选择IN0通道进行转换。当单片机选通一路，输出信号至ADC0809的START端启动ADC0809进行转换，待ADC0809的EOC端输出高电平到P2.5时意味着AD转换已完成，再接受转换结果存入8051的数据寄存器。然后就可以开始下一路的转换。图3模拟量输入电路2.3模拟量输出模拟量的输出主要为D/A转换，该工作由DAC0832完成。当单片机可以输出模拟量信号时，输出信号至DAC0832的CS使能端与WR端，同时将需转换的数字信号输入至DI0~DI7则DAC0832可输出需要的模拟量信号，经多路转换器输出至特定的输出端。武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书6图4模拟量输出电路2.4数字量输入输出数字量输入输出电路相对简单，基本只由放大器与8051芯片组成。先由8051选通一路开关量输入电路，经放大后，由P2.0采入8051芯片。数据经处理后，再由P2.1输出，经放大器与多路转换器输出。武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书7图5数字量输入电路图6数字量输出电路武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书83程序流程图3.1模拟量输入输出流程图图7模拟量输入输出流程图开始清空08H到7FH的地址单元，装载参数选通多路转换器U1启动AD转换与放大接受数据16路输入端是否接受完一遍NY是否采集了10遍数据NY数据处理选通多路转换器U7，并输出数据，与延时放大与DA转换是否16路输出完一遍NY结束武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书93.2数字量输入输出流程图7模拟量输入输出流程图选通多路转换器U8放大接受数据16路输入端是否接受完一遍NY是否采集了10遍数据NY数据处理选通多路转换器U11，并输出数据，与延时DA转换是否16路输出完一遍NY结束开始武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书104总结这次的课程设计