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1、简易多路数据采集系统摘要本设计以单片机AT89S51与ADC0806为控制核心，实现一个6路数据采集系 统。实现现场模拟信号产生器，即通过自制一正弦波信号发生器，利用可变电阻改变振荡频率，使频率在200Hz2kHz范围变化，再经频率电压变换后输出相应 15v直流电压。此系统通过接受按键信息选择采集路口，并启动AD转换采集电压大小，最终在八位数码管上显示。此设计能以优异指标、快速准确地完成题 目的全部要求。关键词：单片机，数据采集AbstractBased on microc on troller AT89S52 and ADC0806 ,we accomplish a 6-cha nnel d
2、ata acquisiti on system.The system uses the analog signal generator,which uses the variable resistor to change the oscillation frequency of self-made sine wave signal generator. It makes the frequency arrange from 200Hz to 2KHz, then output corresponding volts d.c. from 1V to 5V though the transform
3、 of the frequency and voltage. It choose the junction of the collection through the key information,and use AD conversion to collect the voltage. Fin ally the data shows on the ni xie tube.The con clusi on is we can finish the whole requirements quickly and accurately.Key Words: Microc on troller,Da
4、ta acquisiti on1系统方案设计与论证1.1正弦波信号发生方案选择选用ICL8038精密函波形数发生器，它外围电路简单，易于制作，可产生 稳定的正弦波等函数波形，且振荡频率范围宽，可以很好的实现预期效果。故选 择此方案。1.2 频率电压变换方案选择方案一：采用LS331芯片来完成频率到电压的转换，LM331外接电路简 单，只需接入几个外部元件就可方便构成 V/F或F/V等变换电路，并且容易保 证转换精度。方案二：采用LM2907各频率转换为电压，LM2907为集成式频率/电压转换器，芯片中包含了比较器、充电泵、高增益运算放大器，能将频率信号转 换为直流电压信号。方案比较：以上方案都
5、只需连接简单的外围电路就可完成F/V变换。然而方案一中，需要先将正选信号变换为矩形脉冲方可作为输入，方案二中可直 接输入正选信号，而且线性度，准确的也都比较好。故采用方案二。1.3控制部分方案选择方案一：采用双CPU控制，主机与从机都是使用单片机。从机负责采集6路数据，同时接受主机发送的命令。主机进行数据处理，数据显示，按键输入。方案二：采用一块单片机采集6路数据，同时进行数据处理，按键输入， 数据显示。方案选择：方案一比较符合实际的应用要求，但系统较为复杂，两机间的 信号传输系统不稳定；方案二结构简单，且可以实现基本的要求。故选择方案二。2硬件电路设计与分析2.1系统组成及方框图经过上述系统
6、方案的论证与比较，设计系统的最终方案如下：系统由单片机 AT89S51实现一个6路数据采集系统，系统的原理框图如下：图2.1系统结构框图2.2主要电路模块的设计2.2.1系统框图icl8038产生信号LM2907频率电压转换数据采集LED显示按键输入图2.2系统结构框图2.2.2模拟信号产生器电路正弦波信号发生器：利用可变电阻改变振荡频率, 围变化k10SWEEFM.BIAS3_ADJ1sZadjs3控制器89S52使频率在200Hz 2KHz范V-+0-40 洋WUARE ShE V- TUGGLE1-1戌iQkU1JCIW.36R362k图2.3正弦波信号发生器2.2.3 频率电压变换电路
7、将输入的频率200Hz 2KHz变换为1V-5V输出电压（200Hz对应1V,2KHz 对应5V输出）。图2.4频率电压变换电路224控制，转换和显示电路詈1 Hfcf DI.；33Li. LKhHQ R liTT1. K丄弋卜匚 FnTTAL DS-vnnxrfi 皿1圖D】 PDZ?IE2 叩妙闪 PLmLmm佃闻 vaiADrPSEflMEEavzura FZUU P22S11 pz.n pjPJWiri P2J#*3.1 min F3 MUTTl PMhTT U3 as* rr=CUKSETAflTBX.am cum om UT4ID6ACDA A：D 9 ADDE AUEd OUTT
8、 OUTS图2.5控制，转换和显示电路2.3理论分析与计算通过LM2907实现频率电压转换得到输出电压：Vo= Vcc * f (in) * C1 * R2 * K其中K为增益常数，典型值为1。电容C2的值取决于纹波电压的大小和实际应用中所需要的响应时间。R1的选择与纹波无关，但响应时间，即输出Vout稳定在一个新值上需要的时间会随着纹波值的增加而增加，因此必须在纹波、响应时间和线性度之间仔细地进行权衡。另外，器件所允许的输入信号的最大频率由Vcc、C1和I2决定。(其中选定 C1=1 nf, R仁 10K ,Vcc=10V ) 可得：Vo=10-3*f(i n)上式为输出电压Vo与输入信号频
9、率f (in)的线性关系3系统软件设计系统工作流程:初始化亠启动AD转换，采集电压大小“显示采集端口和电压值图3.1系统流程图主程序见相关附录4系统测试与分析4.1测试仪器本设计中所使用的测试仪器见表1 表1测试仪器测试仪器型号数字示波器TDS1002直流稳压电源YB1732A3A函数信号发生器万用表UNI-T三位半4.2测试方法与结果421 测试方法（1）首先测试自制正弦发生器部分，正负电压供电，由ICL8038发出正弦波接示波器查看是否符合正弦波形。（2）再用标准正弦发生器测试频率电压转换电 路，正弦波由LM2907的1脚输入，调节正弦波输入的频率并同时测量LM2907的10脚与地的之间的
10、电压值，看是否符合要求。（3）测试八段数码管显示，用 万用表逐个测试。（4）再测试数模转换与单片机模块，把程序烧进单片机内，向 AD模块输入1V-5V测试，看数码管是否正常显示。4.2.2测量结果第六路测试结果如下表所示.显第一、二、三、四、五路测试：通道数-一一-二二四五显示值（V）5.04.03.02.01.0实测值（V）5.04.03.02.01.05结束语：本设计通过按键信息来选择采集的路口，并启动 AD转换采集所选择路口的电压 大小，最后用八位数码管显示，以良好的指标完成了题目的各项要求。参考文献：ICL8038数据书册LM2907数据手册全国大学生电子设计竞赛 1994年获奖作品选编
