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1、嵌入式系统开发课程-多路数据 采集系统设计多路数据采集系统设计2016.061题目要求所设计的数据采集系统，共有16路信号输入，每路信号都是010mV，每秒钟采 集一遍，将其数据传给上位PC计算机,本采集地址为50H。要求多路模拟开关用4067, A/D转换用ADC0809,运算放大器用OP07,单片机用89C51,芯片用MAX232。设计其电路原理图，用C51语言编制工作程序。2总体方案设计根据题目要求，传感器首先采集16路信号，然后被多路模拟开关4067选通某一 路信号，接着通过信号调理电路，由A/D转换器进行模/数转换后发送给单片机，之后 通过MAX232由RS232串口进行通讯，最终将
2、数据传递到上位PC计算机。因此，数 据采集系统主要包括以下几个主要环节：信号选通环节由于题目要求采集的信号路数达到了 16路，每一路信号的流通路线均相同。如果 为每路信号都设置相应的放大、A/D转换单元，成本将大幅度提升。因此可以接入一 个多路模拟开关4076,轮流选通每一路信号，实现多路信号共用一个运算放大器和 A/D转换单元，即降低了成本，又简化了电路。4067为16路模拟开关，其内部包括一个16选1的译码器和被译码输出所控制的 16个双向模拟开关。当禁止端INH置0时，在I/N0-I/N15中被选中的某个输入端与 输出公共端X接通，外部地址输入端A、B、C、D决定了被选通端；当INH置1
3、时， 所有模拟开关均处于断路状态。信号调理电路为了方便信号的进一步传输和处理，一般均要在传感器的输出端接入信号调理电 路，对传感器输出的信号进行变换、隔离、放大、滤波等处理。此处的信号波动范围 只有010mV,属于微弱信号，需要进行放大处理。按照题目要求，本文设计的系统 选用运算放大器OP07。OP07是一种高精的度单片运算放大器，其输入失调电压和漂 移值均很低，适合用作前级放大器。丄；A/D转换器由于单片机只能处理数字信号，所以需要接入A/D转换器将模拟信号转换成数字 信号。本文采用题目提供的ADC0809,它可以和单片机直接通讯。ADC0809由一个8 路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一
4、个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。 多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。 三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输 出锁存器取走转换完的数据。此处采用中断的方式使数据在单片机与 ADC0809之间进行交换，端口地址为 FF50H； P0 口和WR信号共同生成单片机的启动转换信号；为了在启动转换的同时选 通通道，将通道地址锁存信号ALE与START相连；把P0 口和RD同时处在有效位的 组合信号与A/D转换器的输出信号OE相连，那么通道的地址选择和数据输出共用一 个地址，但是两者不同时出现；转换结束信号EOC通过
5、非门后接至89C51的INT1端。 丄1串口发送电路RS232是用正负电压来表示逻辑状态，与TTL以高低电平表示逻辑状态的规定不 同。为了能够同计算机接口或终端的TTL器件连接，必须在RS232与TTL电路之间 进行电平的转换。本文选用题目提供的MAX232芯片完成TTL,EIA的双向电平转换。 二系统原理框图16路模拟信号输入多路模拟开关（4067）运算放大器（OP07）A/D 转换 器（ADC0809）单片机（89C51）通信模块（MAX232、RS232）PC上位计算机图1系统原理框图3电路原理图根据上文叙述的设计方案的原理，可以设计相应的硬件电路图，如图 2所示。11PI2MJfl.f
6、 FhKMiVH)Kt囲此粕11阴KlfA临VSSS/=_图2电路原理图4程序设计方案根据前文所述，要实现题目要求，系统程序要包含3个主要模块，即初始化系统、A/D转换模块以及数据通信模块。程序的总体流程图如图 3所示。系统初始化 r LAD转换系统中断数据通信图3程序总体流程图系统初始化完成以及选通某一路模拟信号时，单片机启动A/D转换器，对信号进 行的读取、存储操作。当上位机发出请求且要求的地址为50H时，单片机进入中断处 理子程序，上传数据。K系统初始化主要完成定时器，串行通信，中断的相关设置。(1) 定时器T0工作于模式1,充当16位定时器，计数初值4C00H (对应50ms)， 便于
7、实现1s的巡回采样;定时器T1工作于模式2,充当波特率发生器，计数初值FDH， SMOD=0,得到波特率为9.6K。(2) 串行通信SMOD置1,允许单片机接收信号。(3) 使能定时器TO、外中断1、串行通信的中断。其中，T0中断完成1s的巡回 采样，外中断1完成A/D转换，串行通信中断完成与上位机的通信。2 A/D转换(1) 用P1.4作为4067的使能控制；用P10、P11、P12、P1.3的组合状态作为 4067的通道地址选择信号。(2) 用P2.7作为A/D转换器的使能控制，数据从IN0输入，地址映射为7FF0H。(3) 通过外部中断1巡回采集16路信号，并存入从50H开始的后续单元里
8、。2.S数据通信当数据转换完成后，由单片机向上位机发送联络信号AAH，然后等待上位机返回 应答信号：如果应答信号为BBH，则向上位机发送数据；反之则继续发送联络信号， 并等待应答。为了避免意外情况导致的死循环，所以加入了 1s的超时验证，以保证下 一次的巡回采样得以顺利进行。3源程序代码AbSag MM MM MM MM MM MM ME* MM ME* MM ME* MM ME* MM ME* MM ME* MM ME* MM ME* MM ME* MM ME* MM ME* MM ME* MM ME* MM MM MM MM MM MM MM MM MM MM MM MM MM MM MM
9、 MM MM ME* MM ME* MM ME* MM ME* MM ME* MM ME* MM MM MM MM MM MM MM MM MM* Filename: program.c* Programmer:李博律 gB ” *,M/* 头文件*/#include reg52.h#include absacc.hAbSa aha aha aha aha aha aSa aSa aSa aSa aSa aSa asa * gaft* S* aft* S* aft* S* aft* S* aft* S* aft* S* aft* S* aft* S* aft* S* aft*g/*宏定义*/#
10、define uchar unsigned char#define IN0 XBYTE0x7FF0定义 ADC0809 的 IN0 口地址#define P27 P2A7/P2.7 口，作为ADC0809的使能信号（低电平有效）#define channel P1/*P1.4 作为 4067 的使能信号（低电平有效），P1.0、P1.1、P1.2、P1.3 作为通道选择*/#define E4067 p1A4效)/4067 使能控制端口（低电平有fta fta fta ftafta fta fta fta fta ftaSa Sa Sa Sa Sa Sa Sa Sa Sa Sa Sa Sa S
11、a Sa Sa Sa Sa Sa g/*全局变量*/uchar data *result=0X50; 元/A/D转换的结果存入0X50及其后续地址单uchar T0_count;/定时器 T0 计数，实现 1s 延时/*系统初始化函数 initial()*/void initial()TMOD=0X21;/*定时器T0工作于模式1,充当16位定时器；T1工作于模式 2，充当波特率发生器*/TL0=0X00;定时器T0的计数初值设为4C00H （对应50ms）TH0=0X4C;TL1=0XFD;定时器T1的计数初值设为FDH，SMOD=0,对应波特率9.6KTH1=0XFD;T0_count=2
12、0;/利用1s=50msx 20,实现1s的延时程序SMOD=0X00 ;波特率的SMOD=0SCON=0X50 ;工作于方式1,使能接收（REN=1）/*中断初始化*/IT1=1;/设置外中断1中断请求信号为下降沿IE=0X96; TR0=1; TR1=1;允许中断淀时器T0、外中断1、串行通信 /启动 T0/启动 T1g* AD 转换函数 ADC0809()* */void ADC0809()channel=0X00 ; sbit ADC_flag;/使能 4067,同时选择到 channel1/*标志位:中断响应前为 0,循环等待转换结束;转换结束后,进入中断,置1*/uchar i;f
13、or(i=0;i16;i+)ADC_flag=0;IN0=0;while(!ADC_flag);/中断响应前为0,以便循环等待转换结束 通过P2.7=0和WT启动AD转换 /*AD 转换结束后,进入中断程序, 执行flag置1,跳出循环，继续执行下面的语句*/*(result+i)=IN0; channel=i;p27=1;E4067=1;/把转换结果存入 89C51 的 RAM 中 /选中下一路通道4067不使能人/DC不使能/*执行完后,channel=15,result仍指向50H,4067不使能,ADC不使能*/*串行通信函数 RS232()*K gvoid RS232()uchar i;uchar data *receive=0X60;元*receive=0X00;SBUF=0X
