8路数据采集及报警控制系统-ADC0809(共25页)

1、安 徽 建 筑 工 业 大 学 计算机控制技术课 程 设 计 课题名称 8路数据采集及报警控制系统 系 别 电子与信息工程学院 专 业 电子信息工程 班 级 10城建电子（2）班 姓 名 邵磊 学 号 10205900235 指导老师 严辉 夏巍 丁刚 时 间 2013年6月17日 至 2013年6月30日 目 录一、总体设计： 1.1 设计思路 1.2 课题目的 二、方案论证： 2.1 A/D模数转换的选择 2.2 单片机的选择 2.3 按键选择 2.4 系统框图 三、硬件电路设计： 3.1 单片机介绍 3.2 ADC0809结构功能 3.3 ADC0809的工作时序 3.4 ADC0809

2、工作过程 四、系统程序设计： 4.1 程序流程框图 4.2 主程序 五、结束语 六、附录 一、总体设计1.1 设计思路 我们选择单片机与A/D转换芯片结合的方法实现本设计。使用的基本元器件是：AT89C52单片机，ADC0809模数转换芯片，LCD显示器，按键，电容，电阻，晶振等。 数字电压测量电路由A/D转换、数据处理及显示控制等组成。A/D转换由集成电路ADC0809完成。ADC0809具有8路拟输入端口，地址线（23- 25脚）可决定对哪一路模拟输入作A/D换。22脚为地址锁存控制，当输入为高电平时，对地址信号进行锁存。6脚为测试控制，当输入一个2uS宽高电平脉冲时，就开始A/D转换。7

3、脚为A/D转换结束标志，当A/D转换结束时，7脚输出高电平。9脚为A/D转换数据输出允许控制，当OE脚为高电平时，A/D转换数据从该端口输出。10脚为0809的时钟输入端。单片机的P1.5P1.7、P3端口作1602液晶显示控制。P2端口作A/D转换数据读入用，P0端口用作0809的A/D转换控制。 通过对单片机p3.5口置低电平控制LED亮灯，p3.4口置高电平时蜂鸣器报警。1.2 课题目的（1）掌握数据采集系统的设计方法。（2）结合8051设计一个8路数据采集系统。 二、方案论证2.1 A/D模数转换的选择 A/D转换器的种类很多，就位数来说，可以分为8位、10位、12位和16位等。位数越

4、高其分辨率就越高，价格也就越贵。A/D转换器型号很多，而其转换时间和转换误差也各不相同。 (1)逐渐逼近式A/D转换器：它是一种速度快、精度较高、成本较低的直接式转换器，其转换时间在几微秒到几百微秒之间。 (2)双积分A/D转换器：它是一种间接式的A/D转换器，优点是抗干扰能力强，精度比较高，缺点是数度很慢，适用于对转换数度要求不高的系统。 (3)并行式A/D转换器：它又被称为flash（快速）型，它的转换数度很高，但她采用了很多个比较器，而n位的转换就需要2n-1个比较器，因此电路规模也极大，价格也很贵，只适用于视频A/D转换器等数度特别高的领域。 鉴于上面三种方案，在价格、转换速度等多种标

5、准考量下，在本设计选用的是逐渐逼近式A/D转换器ADC0809.2.2 单片机选择 单片机是一种面向大规模的集成电路芯片，是微型计算机中的一个重要的分支。此系统是由CPU、随即存取数据存储器、只读程序存储器、输入输出电路（I/O口），还有可能包括定时/计数器、串行通信口、显示驱动电路（LCD和LED驱动电路）、脉宽调制电路、模拟多路转换器及A/D转换器等电路集成到一个单块芯片上，构成了一个最小但完善的计算机任务。单片机要使用特定的组译和编译软件编译程序，本设计选用80C51单片机。2.3 按键选择 键盘是一种常见的输入设备，用户可以向计算机输入数据或命令。根据案件的识别方法分类，有编码键盘和非

6、编码键盘两种。通过硬件识别的键盘称编码键盘；通过软件识别的键盘成为非编码键盘。非编码键盘有两种接口方法：一种是独立按键接口；另一种是矩阵式按键接口。1、独立按键接口在单片机中，如果所需的按键较少，可采用独立式键盘。每只按键接单片机的一条I/O线，通过对线的查询，即可识别各按键的状态。如图2.2所示。4只按键分别宇单片机的P1.0P1.3I/O线上。无按键按下时，P1.0P1.3线上均输入高电平。当某按键按下时，与其相连的I/O线将得到低电平输入。 2.矩阵式按键接口在单片机中需要的按键较多时，通常把键排成矩阵形式，这样可以节省硬件资源。如对于20只按键接口，如采用按键独立方式，需要20个I/O

7、口。如采用矩阵式按键方式，则只需要9个I/O 口。如图2.3所示。单片机系统中的非编码式键盘程序主要由判别是否有键按下子程序、键的识别子程序、找到闭合键后，读入相应的键值，再转到相应的键处理程序几个部分组成。2.4、系统框图 三、硬件电路设计3.1 单片机介绍3.2.1 80C51 P0.0P0.7：P0口8位口线，第一功能作为通用I/O接口，第二功能作为存储器扩展时 的地址/数据复用口。 P1.0P1.7：P1口8位口线，通用I/O接口无第二功能。 P2.0P2.7：P2口8位口线，第一功能作为通用I/O接口，第二功能作为存储器扩展时传送高8位地址。 P3.0P3.7：P3口8位口线，第一功

8、能作为通用I/O接口，第二功能作为为单片机的控制信号。 ALE/ PROG：地址锁存允许/编程脉冲输入信号线（输出信号） PSEN：片外程序存储器开发信号引脚（输出信号）。 EA/Vpp：片外程序存储器使用信号引脚/编程电源输入引脚 RST/VPD：复位/备用电源引脚。 3.2.2 ADC0809IN7IN0 ：八个通道的模拟输入量。ADDA、ADDB、ADDC：模拟通道地址线。当CBA=000时，IN0输入，当CBA=111时，IN7输入。ALE：地址锁存信号。START：转换启动信号，高电平有效。D7D0：数据输出线。三态输出，D7是最高位，D0是最低位。OE：输出允许信号，高电平有效。C

9、LK：时钟信号，最高频率为 640KHZ。EOC：转换结束状态信号。上升沿后高电平有效。Vcc：+5V电源。Vref：参考电压。3.2.3 74LS37374LS373是带有三态门的八D锁存器，当使能信号线OE为低电平时，三态门处于导通状态，允许1Q-8Q输出到OUT1-OUT8，当OE端为高电平时，输出三态门断开，输出线OUT1-OUT8处于浮空状态。G称为数据打入线，当74LS373用作地址锁存器时，首先应使三态门的使能信号OE为低电平，这时，当G端输入端为高电平时，锁存器输出（1Q-8Q）状态和输入端（1D-8D）状态相同；当G端从高电平返回到低电平（下降沿）时，输入端（1D-8D）的数

10、据锁入1Q-8Q的八位锁存器中。当用74LS373作为地址锁存器时，它们的G端可直接与单片机的锁存控制信号端ALE相连，在ALE下降沿进行地址锁存。3.2.4 74LS13874LS138是一个3-8译码器，共16个引脚。 A、B、C：选择端即信号输入端 E1、E2、E3：使能端，其中E1、E2低电平有效，E3高电 平有效 Y0Y7：译码输出信号，始终只有一个为低电平 Vcc：电源端，5V 3.2、ADC0809结构功能 1）8路8位AD转换器，即分辨率8位。 2）具有转换起停控制端。 3）转换时间为100s4）单个5V电源供电 5）模拟输入电压范围05V，不需零点和满刻度校准。 6）工作温度

11、范围为-4085摄氏度 7）低功耗，约15mW。3.3 ADC0809的工作时序 地址锁存信号ALE在上升沿将三位通道地址锁存，相应通道的模拟量经过多路模拟开关送到AD转换器。启动信号START上升沿复位内部电路，START的下降沿启动转换，此时转换结束信号EOC呈低电平状态，由于逐位逼近需要一定过程，所以，在此期间，模拟输入量应维持不变，比较器要一次次比较，直到转换结束，此时变为高电平。若CPU发出输出允许信号OE(输出允许为高电平)，则可读出数据。另外，ADC0809具有较高的转换速度和精度，同时受温度影响也较小。 四、系统程序设计4.1 程序流程框图4.2 主程序ORG00HAJMPMA

12、INORG30HRS EQU P1.6 RW EQU P1.7 E EQU P1.5MAIN:MOV R0,#00HMOV R4,#01HANJIAN:JNB P1.0,MOSHI0 ;判断按键是否按下JNB P1.1,MOSHI1SJMP ANJIANMOSHI0: ;按键1功能多路顺序采集电压 AN1:JNB P1.0,AN1ACALL J0INC R0INC R4JNB P1.0,MOSHI0JNB P1.1,MOSHI1ACALL DELAY1JNB P1.0,MOSHI0JNB P1.1,MOSHI1ACALL DELAY1JNB P1.0,MOSHI0JNB P1.1,MOSHI1

13、ACALL DELAY1SJMP MOSHI0MOSHI1: ;按键2暂停和单点采集AN2:JNB P1.1,AN2ACALL J0INC R0INC R4SJMP ANJIANDELAY1: ;电压显示间隔延迟MOV 43H,#02HD3:MOV 40H,#0FFH D1:MOV 41H,#0FFH D2:DJNZ 41H ,D2 DJNZ 40H,D1 DJNZ 43H,D3 RETJ0: ;显示单个电压主程序CJNE R0,#08H,J1MOV R0,#00HCJNE R4,#09H,J1MOV R4,#01HJ1:LCALL ADLCALL VHDMOV P0,#00000010B ;

14、数码管初始化ACALL LOOP MOV P0,#00111000B ACALL LOOP MOV P0,#00001111B ACALL LOOP MOV P0,#00000110B ACALL LOOPMOV P0,#0C0H ;对数码管中数据显示位置确定ACALL LOOP MOV P0,#01011011B ;给数码管赋要显示的数据ACALL XIAN MOV P0,#0C1H ACALL LOOP MOV P0,#00110000BACALL XIANMOV P0,#0C2H ACALL LOOPMOV A,R4ADD A,#00110000B MOV P0,AACALL XIANM

15、OV P0,#0C3H ACALL LOOP MOV P0,#01011101BACALL XIANMOV P0,#0C4H ACALL LOOPMOV A,R2ADD A,#00110000B MOV P0,AACALL XIANMOV P0,#0C5H ACALL LOOP MOV P0,#00101110BACALL XIANMOV P0,#0C6H ACALL LOOPMOV A,R3ADD A,#00110000B MOV P0,AACALL XIANMOV P0,#0C7H ACALL LOOP MOV P0,#01010110BACALL XIANRETAD: ;打开ADC080

16、8启动A/D转化，将输出的二进制读入CLR P1.7MOV A,R0MOV DPTR,#1FFFHRL ARL ARL ARL ARL AMOV P0,AMOV P2,#0CLR P3.6SETB P3.6AD2:JNB P3.2,AD2MOVX A,DPTRMOV R1,ARETVHD: ;查表程序，对读入的二进制对应的电压查找MOVA,R1MOVDPTR,#ADTAB_1MOVCA,A+DPTRMOVR2,AMOVA,R1MOVDPTR,#ADTAB_2MOVCA,A+DPTRMOVR3,ARETLOOP: ;对数码管写指令代码CLR RS CLR RW CLR E ACALL DELAY

17、 SETB E RETDELAY: ;检测数码管是否正忙MOV P0,#0FFH CLR RS SETB RW CLR ENOP SETB E JB P0.7,DELAY RETXIAN: ;写入数码管要显示的数据SETB RS CLR RW CLR E ACALL DELAY SETB ERETADTAB_1: ;查表程序DB0,2,1,3,0,3,1,4,0,2,1,4,0,3,2,4,0,2,1,3,0,3,2,4,0,3,1,4,1,3,2,4,0,2,1,3,0,3,2,4,0,2,1,4,1,3,2,4,0,2,1,4,0,3,2,4,0,3,1,4,1,3,2,4DB0,2,1,

18、3,0,3,1,4,0,2,1,4,1,3,2,4,0,2,1,4,0,3,2,4,0,3,1,4,1,3,2,4,0,2,1,3,0,3,2,4,0,2,1,4,1,3,2,4,0,2,1,4,0,3,2,4,0,3,1,4,1,3,2,5DB0,2,1,3,0,3,1,4,0,2,1,4,1,3,2,4,0,2,1,3,0,3,2,4,0,3,1,4,1,3,2,4,0,2,1,3,0,3,2,4,0,2,1,4,1,3,2,4,0,2,1,4,0,3,2,4,0,3,1,4,1,3,2,5DB0,2,1,3,0,3,1,4,0,2,1,4,1,3,2,4,0,2,1,4,0,3,2,4,0,3,1,4,1,3,2,4,0,2,1,3,0,3,2,4,0,3,1,4,1,3,2,4,0,2,1,4,0,3,2,4,0,3,1,4,1,3,2,5ADTAB_2:DB0,5,3,8,6,1,9,4,3,8,6,1,9,5,2,7,2,7,4,9,8,3,0,5,5,0,7,2,1,6,4,9,1,6,3,8,7,2,0,5,4,9,6,2,0,5,3,8,2,7,5,0,9,4,1,6,5,1,8,3,2,7,4,9DB0,5,3,8,7,2,9,4,4,