数据采集及处理系统的设计

1、学号：14课程设计题目数据采集与处理系统的设计学院自动化学院专业自动化班级0902 班姓名何润指导教师张丹红2012 年 07 月 03 日课程设计任务书学生姓名：何润专业班级：自动化0902班指导教师：张丹红工作单位：自动化学院题目:数据采集与处理系统的设计初始条件：设计一个64路巡回数据采集与处理系统，系统循环周期为 1 秒，16路模拟信号输入，16路幵关信号输入，16路模拟输出，16路数 字输出。要求完成的主要任务:1. 输入通道与输出通道设计（020mV 输入），（010V 输出）2. 每周期内各通道采样10次；3. 对模拟信号采用一种数字滤波算法；4. 完成系统硬件电路设计，软件流程

2、与各程序模块设计；5. 完成符合要求的设计说明书。时间安排：2012年6月25日2010年7月4日指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日摘要数据采集与处理系统是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被 测单元中自动采用非电量或者电量信号 ,送到上位机中进行分析 ,处理的过 程。数据采集系统是结合基于计算机或者其他专用测试平台的测量软硬件 产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。而数据处理就是通过一些滤 波算法，删除原始数据中的干扰和不必要的信息，分离出反映被测对象的 特征的重要信息。 本次课程设计采用 A/D 和 D/A 转换器和 MCS-51 单片 机组成数据采集系统， 数据采集

3、系统可以通过 A/D 转换把模拟信号转换成 数字信号，并且可以方便的实现数字信号存储。该设计具有结构简单、操 作方便、高性价比、具有显示、记录存储功能，能够适应油田野外恶劣环 境,；具有性能稳定、可靠性高、响应速度快操作简单、费用低廉、回放过 程的信号可以直观的观察。它与有线数传相比主要有布线成本低、安装简 便、便于移动等性能。数据采集器的市场需求量大， 以数据采集器为核心构成的小系统在工 农业控制系统、医药、化工、食品等领域得到了广泛的应用。数据采集器 具有良好的市场前景，在我们工业生产和生活中有着举足轻重的地位，因 此，本次课程设计数据采集与处理系统有着一定的实际意义 关键词：数据采集，处

4、理， A/D 转换， D/A 转换，采样保持目录1 方案论述 11.1 方案要求 11.2 任务分析 12 方案对比与认证 23 方案设计思路 34 硬件电路原理 54 1 多路采样开关 5.4.2 模拟通道与处理 7.4.2.1 模拟输入通道 7.4.2.2 模拟输出通道 9.4.3 数字通道与处理 104.3.1 数字输入通道 104.3.2 数字输出通道 115 软件设计和程序流程 125.1 软件设计流程 125.1.1 设计思想 125.1.2 模拟通道流程图 135.1.3 数字通道设计流程 135.2 程序设计 155.2.1 主程序流程图 155.2.1 A/D 转换程序 16

5、5.2.2 数字滤波程序 185.2.3 D/A 转换程序 206 心得体会 217 参考文献 22附录一 硬件电路图 24附录二 芯片资料 25附录三 程序清单 29数据采集与处理系统的设计1方案论述1.1方案要求本课题要求设计一个64路巡回数据采集与处理系统，系统循环周期 为1秒，16路模拟信号输入，16路幵关信号输入，16路模拟输出，16 路数字输出。输入020mV，输出010V ；每周期内各通道采样10次, 并对模拟信号采用一种数字滤波算法。设计系统硬件电路、软件流程与各 程序模块。1.2任务分析数据采集系统的任务，具体地说，就是传感器从被测对象获取有 用信息，并将其输出信号转换为计算

6、机能识别的数字信号，然后送入 计算机进行相应的处理，得出所需的数据。同时，将计算得到的数据 进行显示、储存或打印，以便实现对某些物理量的监视，其中一部分 数据还将被生产过程中的计算机控制系统用来进行某些物理量的控 制。数据采集系统一般由数据输入通道、数据存储与管理、数据处理、数据输出与显示这五个部分组成。输入通道要实现对被测对象的检 测、采样和信号转换等工作。数据处理就是从采集到的原始数据中， 删除干扰噪声、无关信息和不必要的信息，提取出反映被测对象特征 的重要信息。另外，就是对数据进行统计分析，以便于检索；或者把 数据恢复成原来的物理量形式，以可输出的形态在输出设备上输出， 如打印、显示、绘

7、图等。数据输出与显示就是把数据以适当的形式进 行输出和显示。数据采集与数据处理的过程，可以理解为先采集数据，然后将数据输 入到CPU，最后输出数据。在这一过程中，还要选择数据通道。为了适应 芯片的电压值，还可能需要把传入的模拟电压放大或缩小，转换成模拟信 号后，驱动相应的执行机构，达到控制的目的。在输出过程中，芯片输出 可能为电流信号，也可能为电压信号。2方案对比与认证数据采集，又称数据获取，是利用一种装置，从系统外部采集数据并输入到系统内部的一个接口，数据采集系统主要需要解决的是模拟量输入通道问题，根据设计要求，16路的模拟量输入，需要确定模拟量输 入通道的结构。模拟量通道结构有两种，一种单

8、通道模拟量输入，即每路 模拟量均有各自独立的 A/D转换器、采样/保持器，另一种是多通道模拟 量输，即模拟量通过多路幵关，共用一套采样/保持器、A/D转换器。在两种结构中，前者电路结构简单，程序设计方便。由于每路模拟量均需各自独立的 A/D转换器，因此尽管只有一个处理器，但A/D转换是并行的，具有很快的转换速度。由于使用的A/D转换器数量多，造成了总 体成本高昂，这种并行结构一般用在高速数据采集系统中；后者共用一套 A/D转换器和保持器，主要特点是经济实用等。如果能够达到题目所需的要求时，一般采用该方案。当前随着高性能的A/D转换器件不断推出，选 择一种 A/D 转换器满足多路数据采集还是比较

9、容易的。D/A 转换部分主要解决数字到模拟的功能，最常用的数模转换器为 DAC0832 ，将输入的数字量转换成差动的输出。为了使其能变成电压输 出，又要经过运算放大器。模拟输出通道同样也有两种基本结构形式：每一个通道使用一个 D/A 转换器，速度快，工作可靠，缺点是较多的 D/A 转换器会提高成本；另外 一种就是多个通道共用一个 D/A 转换器， 即转换成模拟电压后， 通过多路 模拟开关传送给输出采样保持器。 这种结构形式的优点是节省了 D/A 转换 器，由于每个转换器要分时工作，所以这种结构只适用于通路数量过多且 对转换速度要求不高的场合。3 方案设计思路数据采集与处理系统是指模拟量采集转换

10、成数字量后，再由计算机进 行存储、处理、显示或打印的过程。数据采集系统的任务，具体地说，就 是传感器从被测对象获取有用信息，并将其输出信号转换为计算机能识别 的数字信号，然后送入计算机进行相应的处理，得出所需的数据。本次设 计的系统原理框图如图 1 所示。(1 )数据采集数据采集系统一般由数据输入通道、数据存储与管理、数据处理、数据输出与显示这五个部分组成。输入通道要实现对被测对象的检测、采样和信号转换等工作，这一过程需要用到多路幵关对数据进行采样。为满足设计要求的16路模拟信号输入，需要一片16路8位A/D转换器ADC0816来实现。ADC0816是 逐次比较式16路8位A/D转换器，包含有

11、一个8位A/D转换器和16路 单端模拟信号多路转换幵关。16路的多路转换幵关由4位地址编码选通， 可直接接通16个模拟通道中的任意一个，并提供通道扩展功能。对任何模拟信号的调节工作可在多路转换器输出和8位A/D转换器之间经行。该器件不需要在外部进行锁存和译码，而且地址线为三态输入，转换后的 数据为带锁存的三态输出，因此容易与多种控制机联接使用也可独立工作。由于 ADC0816自带一个16路复用器，且有以上优点，故选用 ADC0816来实现16路模拟信号输入。(2 )数据存储数据存储与管理要用存储器把采集到的数据存储起来，建立相应的数据库，并进行管理和调用。为实现一个采集频率高，采集速度快，稳定

12、高 的数据采集系统。有效的方法就是用单片机来实现，以前数据采集器采用 模拟电路组成，电路复杂且采集信号速度慢，精确度低，抗干扰性不强。而采用单片机和相关硬软件组成不但结构简单、操作方便、高性价比、具 有显示、记录存储功能，能够适应油田野外恶劣环境,；具有性能稳定、可靠性高、响应速度快操作简单、费用低廉、回放过程的信号可以直观的观 察。80C51提供4K字节闪速存储器，128字节内部的RAM , 32个I/O 口线，两个 16 位定时/计数器，一个 5 向量两级中断结构，一个双全工串 行通信口，片内振荡器与时钟电路。同时， 80C51 可降至 0Hz 的静态逻 辑操作，并支持两种软件可选的节电工

13、作模式。空闲方式停止 CPU 的工 作，但允许 RAM ，定时 / 计数器，串行通信口与中断系统继续工作。掉电 方式保存 RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直 到下一个硬件复位。在此选择 AT89C51 作为控制芯片。（ 3 ）数据处理输出 数据处理就是从采集到的原始数据中，删除干扰噪声、无关信息和不 必要的信息，输出重要信息，或者把数据恢复成原来的物理量形式输出。 数据处理可以通过数字滤波算法，数字滤波是通过一定的计算或判断程序 减少干扰信号在有用信号中的比重，它实际上是一种程序滤波，不需要增 加硬件设备，可靠性高、稳定性好。 16 路开关信号输出和 16 路数字信号

14、输出， 也可选用 16 路复用器 4067 。所谓多路复用是指两个或多个用户共 享公用信道的一种机制。通过多路复用技术，多个终端能共享一条高速信 道，从而达到节省信道资源的目的。通道的选择取决于 4067 的 4位地址 输入编码。 16 路模拟信号输出选用一片 8 位 D/A 转换器 DAC0832 和一 片多路复用器 4067 组成。 DAC0832 将输入的数字量转换成差动的电流 输出，为使其变成电压输出，要经过运算放大器。运放的输出通过 4067 变成 16 路模拟信号输出，输出通道号由多路复用器的地址端决定。4 硬件电路原理41 多路采样开关设计要求的每个周期对各通道采样 10 次，计

15、算机的运算速度远远快 于采样参数的变化，因此一台计算机系统可供几十个检测回路使用，但计 算机在某一时刻只能接收一个回路的信号。所以，必须通过多路模拟幵关 实现多选1的操作，将多路输入信号依次地切换到后级。模拟幵关不同于一般的数字幵关，它所切换的是模拟量，理想状态应 该是幵断电阻无穷大，导通电阻为零；频带宽度无穷大，功耗为零；幵通 和断幵无过渡过程。当幵关导通时应只允许有用信号通过，不允许无用信 号或干扰耦合到输出端。实际使用中，上述理想状态是不存在的，只能根 据使用场合进行合理的选择。除了在芯片内集成的少量模拟幵关外，在微机控制系统中，广泛使用 的是多路模拟幵关。在模拟量输入通道中，它把多个输

16、入信号接到一个公 共点上，以便进行放大或数字化处理。在模拟量输出通道中，它把D/A转化器输出的模拟信号按一定的顺序输出到不同的控制回路，此时模拟幵 关是一对多的转换，故又称多路分配器。由于题目中有16路模拟输入信号，为了方便，避免还要将多路模拟 幵关扩展，直接选用了 4067 o 4067是16路双向模拟幵关，所谓双向， 就是该芯片既可以实现多到一的切换，也可以完成一到多的切换；而单向 则只能完成多到一的切换。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个双向模拟幵关，当禁止端E为低电平0时，X0 X15中 被选中的一个输入端与输出公共端接通，被选通端由时钟脉冲信号决定， 当E为高电

17、平1时，处于禁止状态，所有模拟幵关均不接通。4076允许的输入电压范围为0V-VCC，题目要求的只有0-20mv，所以可以选用。4.2模拟通道与处理421模拟输入通道模拟量输入通道一般由多路转换器，采样保持器，A/D转换器等组成，组多路转按1采拝保持II成框图如图2所示。A/D 倚 慣 器图2 模拟输入通道输入通道模块使用十六复合器芯片，通过ABCD端口地址选择输入路，再将此路信号根据要求放大处理后输入到A/D转换器AD0809中转换为数字信号，输入到单片机中进行处理。模拟信号的输入模块由8位A/D转换器ADC0809实现。将4767复合器 输出连接到ADC0809的INO通道，将ADC080

18、9选择通道地址设为 000, 所以多路复合器采样到的信号通过IN0通道输入到ADC0809进行A/D转换，4067输入通道由4位地址编码选通，地址可由单片机的I/O 口控制。80C51的P2 口是数据和地址分时复用口，可以控制4067的地址端口，例如，当80C51的P2 口低4位输出为1000时，4067地址端ABCD=0001，模拟信号输入通道IN1被选中，模拟信号由此输入。由于输入的模拟信号范 围为020mV，而A/D转换器的输入电压范围为 05V，因此需要对输入 信号放大250倍再输入ADC。需要用方法器对电压进行放大，选择中等精 度运算放大器OP07对输入信号进行放大。运放按同相放大器

19、的接线方法接线，反馈电阻取反相端接地电阻的250倍，同相端接平衡电阻，阻值可与反相端接地电阻相同。另外ADC0809的数据输出端直接与 80C51的P0 口相连，输出转换后 的数字量。其EOC为A/D转换结束信号的输出端，可作为中断请求或查询 信号。输入通道模块的原理图如图 3所示。Rt71=1=TF：A擾拟S肅人-Jp-t¥ErXTAL1打EERETR50sDrai'Qid11_iwgi 'APP4luiMB B12«&E> EIM9ALEIM*冋2 -1M 5-Bl«02-2IW72-4STAAT2-5 XZ4IQUTFUr FR

20、IABLE2-7cuockwcc0H|)训即性）VRFFf.J旺r3囚» :U.t-vg31 斗flts ;rw «T|jTTH IP.O 皿 7 0 ffA&1 .zrApz PC砂旳 rfl WM =fl Srf.ftMPO 丁 l砂P2 0/A1/UFZ.ZfAl J Pg.kAri FZ.-lfflfZP2.5WM9P2.1M 悔1*3 1JT&pa.JHTiP5 4«nFl ST IFS rjhR-附.t/W5JP35：图3模拟输入通道原理图422模拟输出通道模拟量输出通道是计算机控制系统实现输出控制的关键，多个通道共用一个D/A转换器的

21、组成框图如图 4所示an>采集保峙吾图4模拟共用输出通道结构图模拟信号输出模块用一片 8位D/A转换器DAC0832和一片多路复 用4067实现。DAC0832的输出电压与参考电压相反，即输出0-5V电压，而要求输出模拟电压为 010V，故应将其输出反相放大 2倍后接16 路复用器。运算放大器仍使用 OP07，按同相放大器接法接线，反馈电阻 阻值取反相端电阻阻值的 2倍，同相端接地平衡电阻的阻值取前两者的并 联阻值。输出的模拟信号反相放大后由16路复用器输出，那么，80C51的P2 口低4位将控制模拟量输出通道的选择。模拟输出通道原理图如图 5所示。图5模拟信号输出电路图4.3数字通道与

22、处理431数字输入通道数字量输入通道主要由输入缓冲器、输入调理电路、输入口地址译码电路等组成，组成框图如图6所示.釆冃生产过程图6 数字量输入通道结构数字输入信号一般都是以二进制的逻辑“1”和 采取到白出现,状态信号通过调理电路转换、保护、隔离等措施将信号转换成计算机机能够接收的逻辑信号，转换的信号直接输入16路复用器4067。80C51的P2 口控制输入通道地址选择通道号，4067的输出接P1.0将数字信号送到控制器。幵关信号输入电路图如图7所示。rl” 1.0 川«5小記黑 am莖主亠臺IHQHN 1HH3IMi3-M 口 N7BTAH TOUTPUT IE MABLECLOCK

23、VEEVREFl* vncr< >Af-CXiHLKi1 磧1 Tf1音?PF1 "-45-:-:yF*ML<E> .AADD 130C311C3D<bl图7数字量输入通道原理图432数字输出通道数字量输出通道只要由锁存器、输出驱动电路、输出口地址译码电路等组成，主要框图如图 8所示图8数字量输出通道结构图将单片机存储的数据通过十六选一的多路幵关输出，80C51的P3 口控制通道地址的选择，为了让输出端的信号准确稳定，应加上光电耦合器，是输入输出信号完全隔离。这里用到MDC3031M ，输出的电压为10V数字输出通道原理图如图 9所示。-I l.e*?1

24、.79?C6l¥ 訓工=2.7-1 Tpj.urxc -j P33ANHpa4/raP3 A/T-P3生砸F3 -.pF| 寄 o cj m < kShx*5!tjaldsldsiMCLitniM图9数字通道输出原理图5软件设计和程序流程5.1软件设计流程设计思想本次数据采集与处理系统分为模拟通道和数据通道两部分，二者相互独立，并无内在的联系。模拟通道流程图图10 模拟通道设计流程图数字通道设计流程图11 数字通道设计流程图5.2程序设计521主程序流程图图12 主程序流程图程序流程图转换程序图13 A/D转换程序流程图A/D 转换子程序：TEST: MOV R0,#70H；显

25、示数据初值 (70H-77H)MOV R5,#0F；十六路信号循环控制LOOP:MOVX DPTR,AMOVR4,#8FHLOOP11:DJNZR4,LOOP11MOVR4,#0FHLOOP22:DJNZR4,LOOP22MOV DPTR,#0CFA0H；选中通道 0；启动 A/D；延时子程序MOVX A,DPTRMOV R0,AINC R0INC DPTRMOV 7BH,R5DJNZ R5,LOOP；读取 A/D 转换值；把采集数据送到指定位置；移动存储位置；指向下一通道；判定采集十六通道5.2.2 数字滤波程序一般微机应用系统的模拟输入信号中， 均含有种种噪声和干扰， 它们 将直接影响转换

26、精度，使采集的数据不可信。这些干扰信号一般在 A/D 转换前用RC滤波器加以过滤，但由于滤波电容 C不能取得太大，而难以 滤去频率较低的干扰。 数字滤波通过计算或程序减少干扰信号在有用信号 中的比重。它是用程序实现的，不需要增加硬件设备， 可靠性高， 稳定性 好；也可对频率低的信号实现滤波。 对于变化较缓慢的一次参数， 可使用 一阶滞后滤波，而对于变化较快的参数，可使用算数平均值滤波。算数平均值的算法是：（3-1） 本计算是通过将每一路的值输入后除以 10 ，然后相加， 得到每一路通 道的平均值为算数平均值数字滤波算法 。同时也减少了存储单元的个数， 仅用 16 个， 70H 到 7FH 。本

27、段程序将中断时钟设置为 100ms, 每秒采集 10 次，并将每路采集一 次，共 160 次。由于单片机能用的存储单元仅为 80 个，所以将每路信号 除 10 然后加在同一个单元里。这同时也实现的数字滤波的功能。程序流程图如图14所示刍通道是否丢集完參=連疲结束图14数字滤波程序流程图子程序MOVA，R0；本模块为数字滤波MOVB, #10；将转换后的数字量除以10DIVABADDR0，AINCR0；指向下一个存储单元POP ACC5.2.3 D/A 转换程序 程序流程图图15 D/A转换程序流程图子程序START3: MOVDPTR, #OFEFFH;置DAC0832的地址LP1 :MOVA

28、, #0FFH;设定咼电平MOVXDPTR , A;启动D/A转换，输出高电平LCALLDELAY;延时50msMOVA, #00H;设定低电平MOVXDPTR , A;启动D/A转换，输出低电平LCALLDELAY;延时MOV R7, #4MOVR1 ， #A1HMOVR2， #80H始地址A2 ：MOVA， 0000HMOVDPTR ， R1MOVXDPTR ， A一输出；输入通道的选择； P0.0 数字通道为数字信号的起INC R1JMP A1SJMP LP;将1 p2.1输出，来控制十六选； 指向下一个端口; 将片选到通，使逐路信号输出6 心得体会刚拿到课设题目时，我显得很茫然，由于理

29、论知识欠缺，不知道怎么去 入手， 只有一个很模糊的概念， 只知道应该各个模块用到哪些芯片， 但是对 于芯片之间的连接不是很了解。 后来， 我图书馆查阅了相关方面的书籍， 在 网上也找了大量的资料，通过几天的钻研学习，我对单片机 AT89C51 、 ADC0809 、DAC0832 等各个模块设计中需要的核心芯片有了一定层次的 了解， 对系统的组成也有了一定的了解。 后来又通过和我组员的讨论， 最终 完成了硬件电路的设计和程序的编写。总的来说，这次课设让我学到了很多，主要分为以下三个方面。（ 1 ）学会更有效地查阅资料。这次课设的题目对于我来说不是很好入 手，所以我自己先设计出一套方案， 然后对

30、于各个模块进行各个击破。 比如 我首先要了解模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道的原理， 分析其工 作流程，然后针对 A/D 转换，数字滤波、 D/A 转换各个模块进行单独分析和查阅资料。 像这种带有目的性的查阅资料， 让我提高了做事的效率和条理 性。（2）对知识和软件应用更加熟练。之前由于对题目不熟悉，我去图书 馆查阅了很多资料。让我对很多一些常用的芯片如 74HC4067 、ADC0809 等有了一定的了解； 对电路原理的分析也让我对采样处理系统有了更深的认 识，巩固了我的专业知识；绘制电路图使我更加熟练的掌握了 protuese 的 操作技巧。编写课程设计说明书让我对 word 的操作

31、更加熟悉。（3）明白要将学会将理论应用于实践当中。这次课程设计让我们设计 了数据采样与处理系统， 让我们从原理上对电路进行了剖析， 我觉得要将自 己所学到的理论知识应用与实践，那么能为我们将来工作铺下一定的基础。总之，在这次课程设计过程中， 我既学习到了计算机控制技术的知识， 又学到了许多书本之外宝贵的分析动手能力。与其临渊羡鱼，不如退而结 网。这次课程设计给我的最大的印象就是如果自己有了兴趣， 就动手去做， 困难在你的勇气和毅力下是抬不了头的。在设计过程中遇到的问题是很多 的，但我想难免会遇到这样或那样的问题，同时在设计的过程中发现了自 己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得

32、不够牢固。 通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。7 参考文献1 于海生 .计算机控制技术 .北京：机械工业出版社， 2007.2 陈立周，陈宇编 . 单片机原理与其应用 . 北京：机械工业出版社， 2006.3 彭虎，周佩玲，傅忠谦 .微机原理与接口技术 . 北京：电子工业出版 社,2008.4 潘新民，王燕 .微型计算机控制技术 .北京：电子工业出版社 ,20115 胡汉才 .单片机原理与其接口技术 .北京 :清华大学出版社 ,2006.6 李光飞. 51 系列单片机设计实例 .北京：北京航空航天大学版社 .2005=-rW r H日生占垃曰囂f- ® J &qu

33、ot;"V 0Fl*卜卜I屮卜附录一硬件电路图77州們卄tmrrn于七勺itIL_i.1-1'H耳03- S FL 屠 93 ?-!¥屆 芒；fir EOT si E§ EtA 3-ytxlvixlKfxlxi世皿ytmeXJXJ一2!xl世-#=#G 丰 * 士土3、.卜制-|-屉|細 WB !T 4-图16电路硬件原理图AM北鲜1Fw芯片08081 输入为卢V+5V为了提高分辨率，我们将输入彳芋号进行放大ChannelABcDInhXXXX1None00000xa10000XI01000X2110r o0 1X3 0010aX410100X501100

34、X61110DX700010xs10010X901010X101r i010X1100110X121011aK1301119K141111cX15采用了同柑比例放大X7 E223滥:322X5 r45»X3£19X2 L71$XI EB17w 0 1«A :10 1$B 1114Vss E1Z133电路。XB X9X10XIIXf2X13X14X15INHBT CD附录二芯片资料(1) 多路转换器数据采集端口为16路多路幵关，可以按照需要选定其中1路端口,为实现此功能，采用了 4067芯片，4067用来切换信号的传输十分方便。此芯片可以正反两用。MC14067B芯

35、片具备1个使能端，4路地址码端，构成16状态，控 MC14067B制16路信号的输入。根据要求，输入模拟信号为020mV，而A/D转换MC140&7 TRUTH TABLE图174067的管脚图和通道选择通过ABCD，的值可以选择十六路通道中的某一路输入到AD0809中,进行AD转换。也可以将DA0832转换后的数据输出。(2) A/D转换器ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路幵关以与微处理机兼容的控 制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式 A/D转换器，可以和单片机直接 接口。ADC0809的内部逻辑结构由下图可知，ADC0809由一个8路模拟幵关、一个地址锁存与译码器、 一

36、个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路幵关可选通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0E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。nraDOwnw1H5DT6HT7AEcALZ8模拟JSXEOC1T地址k锁存与译F关三态 输出锁存器FZ、./CLK呂路转 换OEE5图18ADC0809内部逻辑结构图其引脚图如图19所示9m2moABCEOCAl卫133丄”OFndCLKVCCT)4IM)VRKF-DI1>227Z62d2322212019IE1C52图19 ADC0809 引脚图ADC0809

37、引脚结构ADC0809各脚功能如下：D7-D0 : 8位数字量输出引脚。IN0-IN7 : 8位模拟量输入引脚。VCC : +5V工作电压。GND :地。REF（ +）:参考电压正端。REF（-）:参考电压负端。START: A/D转换启动信号输入端。ALE:地址锁存允许信号输入端。（以上两种信号用于启动 A/D转换）二EOC:转换结束信号输出引脚，幵始转换时为低电平，当转换结束时为高 电平。0E:输出允许控制端，用以打幵三态数据输出锁存器。CLK :时钟信号输入端（一般为 500KHZ ）。A、B、C:地址输入线。（3）D/A转换器实现数字量转换成模拟量的设备，DAC0832是美国国家半导体

38、公司生产的8位D/A芯片，共有20个引脚。它具有与微机连接简单、转换控 制方便、价格低廉等特点，微机系统中得到广泛的应用。图20DAC0832功能示意图0832各主要引脚功能：D7D。:8位数据输入端。ILE:输入寄存器允许信号，输入，高电平有效。CS：片选信号，输入，低电平有效。WRi :输入寄存器写信号，输入，低电平有效。由ILE、CS、WRi的逻辑组合产生输入寄存器控制信号LEi o当LEi为低电平时，输入寄存器内容随数据线变化，LEi的正跳变将输入数据锁存。XFER :数据传送信号， 输入，低电平有效。WR2: DAC寄存器的写信号，输入，低电平有效。由XFER、WR2组成DAC寄存器

39、的控制信号LE?。 LE?的正跳变将输入数据锁存到DAC寄存器IOUT1 ：电流输出 1。当 DAC 寄存器中全为“ 1”时，输出电流最大， 当 DAC 寄存器中全为“ 0 ”时，输出电流最小。I OUT 2 ：电流输出 2。它与 I OUT 1的关系是： IOUT1+ IOUT2 =常数Rfb ：内部反馈电阻引脚， 该电阻在芯片内， Rfb 端可以直接接到外部 运算放大器的输出端。这样，相当于将一个反馈电阻接在运算放大器的输 入端和输出端。VREF :参考电压输入端，可接正电压，也可接负电压，范围为 -10V+10V 。DAC0832 内部有两个寄存器，能实现三种工作方式: 双缓冲、 缓冲

40、和直通方式，直通方式是将两个寄存器的五个控制端预先置为有效，两个 寄存器都开通只要有数字信号输入就立即进入 D/A 转换。单缓冲方式使 DAC0832 的两个输入寄存器中有一个处于直通方式， 另 一个处于受控方式，可以将 WR2和Xfer相连在接到地上，并把 WR1接到 80C51的WR上，ILE接高电平，CS接高位地址或地址译码的输出端上。双缓冲方式把DAC0832的输入寄存器和DAC寄存器都接成受控方式， 这种方式可用于多路模拟量要求同时输出的情况下。本次设计采用单缓冲 方式。附录三 程序清单ORG 0000HLJMP STARTORG 03HLJMPINT0P；AD 转换程序初始化MOVR7，#4MOVR1，#A1H；将 P2.1 的地址输入 R1 中，控制输入通道的选择MOVR2，#80H；P0.0 数字通道为数字信号的起始地址A1：MOVA ，0000HMOVDPTR ， R1MOVXDPTR ， A;将1 p2.1输出，来控制十六选一那一路进入INCR1；指向下一个端口JMPA1LJMPINT0P;将选通的信号进行 AD 转换START0：MOVR0 ， #70H ; RAM 首地址MOVR7， #16MOVSP， #3FHSETBIT0SETBEX0SETBEAMAIN0 ：MOVDPTR ， #7FF8H ; AD 通道首地址MAIN