2022年数据转换数据基于ATC的数据采集系统设计新方法 .pdf
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1、数据转换 /信号处理: 基于 AT89C51 的数据采集系统设计新方法来源 : 电子元器件应用时间 : 2007-10-8 8:37:31 DSP 在无线传感系统中的应用3.5GHz 无线接入系统技术及应用基于 PXA255 和嵌入式 QT 的 IP 视频电话设计基于 DSP E116XS 的硬件开发平台设计引言近年来,随着制造技术的发展,单片机的价格越来越低,性能却不断提升,因而其应用范围也越来越广。 然而在开发基于单片机的应用系统时,传统方法一般都需要大量的硬件设备,这些设备极易损坏而且携带不方便。为此,本文基于AT89C51 数据采集系统详细说明了如何利用Pro-teus 和两款串口仿真
2、软件来进行单片机程序及外围电路的仿真设计。采用该方法可以大大简化硬件电路测试和系统调试过程,对单片机系统开发具有指导意义。本文介绍的基于 AT89C5l 单片机的数据采集系统能实现16 路信号输入, 每一路都是010 mV 的信号,每秒钟采集一遍,从而将数据传给上位PC 计算机。1 硬件设计11 主控芯片AT89C51 是一种带有4 KB 闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压,高性能CMOS 8位微处理器,可为很多嵌入式控制系统提供灵活且价廉的方案。所以,本设计采用ATMEL公司的 AT89C51 作为程序的主控芯片。AT89C51 数据总线是由P0 口提供的, P0口本身能以多种方式提供数据总
3、线和地址总线。当 ALE 输出信号为高电平时,P0将输出的数据锁入总线驱动器中作为地址的低8 位,然后和 P2送出来的高8 位地址一起组成一个完整的16 位地址,以寻址到外部的64KB 的地址空间。 AT89C51 的地址总线比较简单(只有 3 个: RD、WR、PSEN),其中 RD 是用来读取外部数据内存的控制线,WR 是用来写数据到外部数据内存的控制线,PSEN 是用来存取外部程序内存的读取控制线。由于 P0 口是数据和地址分时复用口,故要进行地址锁存,本设计使用74HC573 作为锁存器。12 系统硬件电路本系统的硬件电路原理如图1 所示。因为ADC0809 的地址选择端A、B、C 都
4、接地,所以 ADC0809 的数据采集通道只有IN0 被选通。16 路模拟信号连接到多路选择模拟开关HCC4067 后,即可通过地址选择端A、B、C、D 进行选择,每一次选通一路,选通的通道经IO COM X 和 ADC0809 的 IN0 相连,以进行AD 转换。 P27(地址总线最高位A 15)可名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 7 页 - - - - - - - - - 作为 AD 转换的启动开关,P2 7 为低电平有效。在启动AD 转换时,可由写信号
5、WR和 P27 控制 ADC0809 的地址锁存和转换启动。而在读取转换结果时,则由读信号RD 和P2 7 控制 ADC0809 的 OE 信号。若令P27 为 0,74HC573 的 A、B、C、D 即可给出被选择的模拟通道的地址,此时若ABCD=0000 ,则 16 路信号的100 被选通,并将其数据送到 ADC0809 的 IN0 中,地址是7FF0H;若 ABCD :1111,地址为7FFFH,则指向IO15。所以, 16 路信号依次对应的地址为7FFOH 7FFFH。转换完成后, 数据将保存到一数组中,直到当上位PC 机通过串行口发信号时,AT89C51 通过检测地址是否和本机地址相
6、符来作出动作。如果地址相符,则发送A D 转换结果,如不相符,则继续等待。13 信号选通与调理本系统要求有16 路模拟信号输入,而且必须将这些信号互相隔离,然后才能对这些信号逐一选通后进入AD 转换。为此,本系统选用了16 选 1 多路模拟开关HCC4067。一般传感器的输出信号都比较微弱,要将该微弱信号转换成有用的信号以便于后期使用,就要加入信号调理电路,其作用是进行信号放大和去除干扰等。本设计中的信号输入每路都是 010mV 但 ADC0809 的输入要求是05 V,因此选用运算放大器OP07 来进行信号放大。 OP07 是一种精密运算放大器,它使用双极性电源供电,精度较高,放大倍数为50
7、0,可把 010 mV 信号放大到05 V。使用 OP07 的信号调理电路。14 AD 采样电路ADC0809 是美国 NS 公司生产的CMOS 组件,是一种8 路输入单片模数转换器件,采用逐位逼近式AD 转换原理, 它的输出输人接口全部为TTL 电平,数据输出口线为三态,可以直接接到微机系统总线上,而无需另加IO 接口芯片。由于本设计中使用16 选 1 模拟开关来进行信号的选择,因此, ADC0809 的信号选择功能就不使用了,设计时把ADC0809 的地址选择端A、B、C 都接地,即ABC=000 ,这样,选通通道始终是IN0。将 EOC 通过非门连接到AT89C51 的 INT0 脚,可
8、通过查询方式来检测转换是否完成。由于 ADC0809 的典型工作频率640 kHz 不太容易得到, 所以通常使用相近频率且容易获得的信号进行替代。本设计中,单片机的晶振频率12MHz , ALE 信号输出为晶振频率的六分之一 (即 2MHz 、),可将该2 MHz 经过 74HC74 四分频后得到500 kHz 信号来给ADC0809 使用。15 串行口控制名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 7 页 - - - - - - - - - AT89C51 内部有一
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