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基于P89C51单片机的多路数据采集系统的设计与实现.pdf

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基于P89C51单片机的多路数据采集系统的设计与实现.pdf

2001年11月内蒙古大学学报自然科学版Nov.2001第32卷第6期ActaScientiarumNaturaliumUniversitatisNeiMongolVol.32No.6文章编号1000163820010620689203基于P89C51单片机的多路数据采集系统的设计与实现X车淑兰1,刘跃平21.内蒙古大学计算机学院,内蒙古呼和浩特0100212.内蒙古大学理工学院电子工程系,内蒙古呼和浩特010021摘要以数据采集系统为例,提出了一个基于PHILIPSP89C51单片机的系统设计方法.讨论了数据采集系统的编程框架及要点.具有一定的通用性.关键词P89C51AD转换数据采集系统中图分类号TP368.1文献标识码A引言计算机在工业领域中的一个主要应用就是与原有设备相结合,构成新的数字化、智能化的测控系统,从而提高原有设备的性能.随着计算机技术的飞速发展,应用领域日益扩大,各种型号、系列的单片机不断推出,许多新技术、新工艺被采用,因而具有更高的性能价格比.本文利用P89C51单片机设计了一个多路数据采集系统,着重介绍该系统的特点及实现方法.1P89C51的应用特性P89C51单片机采用先进的CMOS工艺的单片8位微处理器,是80C51微控制器系列的派生.含有非易失FLASE、并行可编程的程序存储器.其特点如下80C51中心处理单元片内FLASE程序存储器速度可达33MHz全静态操作RAM可扩展到64KB4级中断、6个中断源4个8位IO口全双工增强型UART帧数据错误检测、自动地址识别电源控制模式时钟的停止和恢复、空闲模式、掉电模式可编程时钟输出双DPTR寄存器低EMI3个16位定时器外部中断可以从掉电模式中唤醒.鉴于上述性能,采用该芯片设计多路数据采集系统,不仅可使整个系统性能提高,还能使其具有进一步开发和扩充功能的潜力,以满足不同的应用系统的需要.2硬件电路设计从数据采集的角度来讲,进行整个系统的全部数据采集需要较多的时间,会降低系统的实时性,从整个系统而言,如何提高系统的可靠性是关键所在.所以必须在硬件设计、芯片选择、软件编程等方面综合考虑,以满足实际系统对可靠性、实时性的要求.图1给出了基于P89C51的一种数据采集系统的硬件电路设计.本系统可实现五组受控单元输出的模拟电压跟随五组主控单元来的模拟电压信号的变化.该系统的特点是输出的控制量不是直接送至DA转换器转换为模拟电压,而是输出一系列脉冲信号送给X收稿日期2001206221作者简介车淑兰1957~,女,吉林长春人,内蒙古大学实验师.计数器,再经DA转换后变为模拟量.为了提高系统的抗干扰能力,对同一输入信号连续采样十次,再经数字滤波处理后作为其取样值.在比较每组的两个信号大小时,如果ViVo,则将P1,0口置为加计数状态如果ViVo,则将P1,0口置为减计数状态如果ViVo,则处理下一组信号.当状态给定后,P1,1口发出ßViVoß个脉冲送入受控单元.受控单元的选通信号由5位循环计数器的输出确定,初始状态为Q0受控单元P1,2口接循环计数器的时钟输入端,每次送完计数脉冲后,P1,2口输出一个脉冲使下一个受控单元的选通有效,如此轮流对5个受控单元进行控制.受控单元的基本组成为可逆计数器和DA转换器,系统送入计数状态控制信号和计数个数脉冲信号,经计数后,计数器输出Vi的数字量,再经DA转换后输出Vi的模拟量,即实现了Vo对Vi的跟随.图1系统原理电路图Fig.1Systemprincipleschematiccircuitdiagram上面介绍的是自动跟随部分,本系统还可实现手动操作.当系统出现异常时,可通过开关切换到手动操作工作状态.这部分主要采用转轴编码器来实现.转轴编码器是一种新型的用于电子仪器调节的器件.通过旋转的方向顺、逆时针来控制参数值的增加或减少,并通过旋转的角度来控制增减的量.经简单的接口电路形成计数状态控制信号和计数个数脉冲信号送至受控单元,以此提高系统稳定性和可靠性.3数据采集程序的设计程序首址为0000H,经跳转到0100H开始执行.首先启动AD转换对模拟信号进行采样,共有十路信号,依次为Ui1、Uo1、Ui2、Uo2、Ui3、Uo3、Ui4、Uo4、Ui5、Uo5.其中Ui1、Uo1为第一组的模拟信号,Ui2、Uo2为第二组模拟信号,依次类推,共有5组.每路信号采样10次,十路信号的采样结果送入数据缓冲存储器,然后再对采样结果进行数字滤波处理,将处理结果作为采样值.之后,对来源于同一受控单元的数据进行比较,根据比较结果决定计数状态、发计数脉冲个数,执行完后,置片选信号,依次对五个单元进行处理,至此,主程序的功能执行完毕.由于工业信号频率较低,经过一段时间延时后,再返回到主程序循环执行.图2给出数据采集主程序的流程图.这里主要对数据采集系统主程序作简要说明.096内蒙古大学学报自然科学版2001年图2主程序流程图Fig.2Mainprogramflowchart4结束语本系统由于采用具有较好的性能价格比的单片机芯片P89C51和新型器件转轴编码器,提高了系统的可靠性、实时性,并具有接线简单、使用方便、控制灵活的特点,配上不同的传感器,可用于工业生产过程控制或工业设备中对实时参数进行采集处理,具有一定的通用性和开发价值.该系统的基本设计已经完成,系统稳定,运行良好.参考文献\1\PHILIPSP89C5X单片机数据手册.\2\胡汉才.单片机原理及其接口技术M\.北京清华大学出版社,1998.\3\王宜怀,林福欲.基于M68HC08MCU的数据采集系统的设计与实现J\.微电子学与计算机,2001,163~67.SystemDesignandImplementatronfortheP89C51SCMControlledMultipleDataAcquisitionCHEShu2lan1,LIUYue2ping21.CollegeofComputerScience,NeiMongolUniversity,Hohhot010021,PRC2.DepartmentofElectronicEngineering,NeiMongolUniversity,Hohhot010021,PRCAbstractWeproposeadatacollectingsystembasedonPHILIPSP89C51singlechipanddiscusstheprogrammingmethodforthissystem.Thissystemcanbegenerallyusedinapplications.KeywordsP89C51ADconvertingDatacollectingsystem196第6期车淑兰,刘跃平基于P89C51单片机的多路数据采集系统的设计与实现

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