模拟信号采集.doc

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1、吉林建筑大学电气与电子信息工程学院单片机原理与应用课程设计报告设计题目：模拟信号采集器设计专业班级：信工121学生姓名：乔向洋学号：100212112指导教师：许亮张玉红设计时间：2015.03.09－2015.03.20教师评语：成绩评阅教师日期摘要本次设计是建立一个多路模拟信号采集系统，能处理模拟信号，同时对信号进行循环采样并通过键盘控制输出。它主要由A/D转换模块、单片机、显示模块、键盘控制器模块组成。其中最主要的部分是单片机和A/D转换器，首先被测模拟信号通过A/D转换器转换成数字信号，然后通过单

2、片机的处理，在显示器上不停的显示所采样的数据，通过键盘给一个控制信号，可以选择的任意一路信号在1602上面输出显示。本设计将介绍一种以单片机为核心的数据采集系统，它能测量直流电压及光敏阻值，并且测量结果能通过1602显示器显示出来，从而具有一定的智能性。本设计将对硬件电路部分和软件程序部分分别作介绍。在硬件部分，本文就系统的各个组成模块的原理做了详细的介绍。在软件部分，详细阐述了各个模块电路的软件设计方法和设计中的细节。随着计算机技术的飞速发展和普及，数据采集系统在多个领域有着广泛的应用。本次的课程设计研

3、究对以后生活及工业应用将会有主要的意义。关键词：PCF8591AT89C51LCD1602显示屏目录一、设计内容及要求11.1设计内容11.2设计要求1二、系统总体设计方案12.1主控芯片设计12.2显示方案设计2三、系统硬件设计23.1单片机控制模块设计33.1.1主要性能参数33.1.2功能特性43.1.3引脚功能说明43.1.4AT89S51复位模式63.2电源设计73.3模拟与数字信号采集模块设计73.4键盘输入模块的设计93.4.1矩阵键盘工作原理93.4.2单片机键盘扫描法93.5LCD显示模

4、块的设计10四、系统软件设计114.1系统工作流程114.2编程软件（KEIL）114.3A/D转换程序流程图12五、焊接与调试135.1调试方案135.2调试条件与仪器13六、总结14七、参考文献15附录116附录217模拟信号采集器设计一、设计内容及要求1.1设计内容本课题要求以单片机为控制器，对多通道模拟信号作数据采集并进行8位转换，采集到的数据以中断方式接入内存加以显示，并送到显示模块进行处理。由于信号比较多，单片机不可能把这些信号同时接收，因此需要由多路开关进行通道转换，分时地把信号送到采样/保

5、持器（S/H）、A/D转换器，把模拟量转换成数字量，然后通过显示器显示所选择的通道以及所采集的数据。1.2设计要求1）采集至少两路模拟信号，用数码管显示出来。2）用键盘选择多路模拟信号的任意一路来进行数据的采集、显示与切换。3）使用PROTUES仿真软件，完成上述题目要求。二、系统总体设计方案2.1主控芯片设计方案一：选用专用电压转换芯片INC7107实现电压的测量和现实。缺点是精度比较低，且内部电压转换和控制部分不可控制，优点是价格低廉。方案二：选用单片机AT89S52和A/D转换芯片PCF5891实现

6、电压的转换和控制，用四位数码管显示出最后的转换电压结果。缺点是价格稍贵，优点是转换精度高，且转换的过程和控制、显示部分可以控制。终上所述：方案二所需元件少、成本低且易于实现，可选此方案。系统方案图如下：模拟信号输入A/D转换模块控制器单片机显示模块图2.1系统方案图2.2显示方案设计方案一：选用4个单体的共阴数码管，将a—h全部连接起来，然后接到单片机口的I/O上进行控制。缺点是焊接时比较麻烦，容易出错，优点是价格比较便宜。方案二：选用一个1602液晶显示器。LCD1602液晶显示容量:16×2个字符，芯

7、片工作电压:4.5—5.5V，工作电流:2.0mA(5.0V)，模块最佳工作电压:5.0V，字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm。1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。这个电路几乎没有缺点，优点是便于控制，且价格低廉，焊接简单。终上所述：由于两个方案都可以实现同样的功能，但方案二设计简单、系统开销小、反应速度较快，因此选择此方案。三、系统硬件设计这个设计的核心我们采用的是STC89C52芯片，P0口作为数据总线和地址总线，首先，当模拟信号输入时，P0口作为数据总线对数

8、据进行输入，其后在把数据传给8255时此时P0口作为一个地址总线。P2作为ADC0809的控制端口。P1作为流水灯控制口。如图3.1所示：图3.1单片机引脚图3.1单片机控制模块设计对于整个数据采集系统而言，起到控制和枢纽作用的单片机模块无疑是其中最为重要的部分。AT89S52是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和256bytes的随机存取数