数据采集系统的设计与实现

重庆科技学院学生实验报告课程名称智能仪器仪表设计技术实验项目名称数据采集系统的设计与实现开课院系及实验室电子信息工程学院I512实验日期2010.04.01姓名专业班级测控07实验成绩指导教师钟秉翔教师评语：评阅教师签字：批改时间：一、实验目的1.熟悉放大器、滤波器的构成，掌握其设计方法；2.掌握A/D转换芯片与单片机的接口方法；3.学会构建一个简单的数据采集系统，学会模拟电压信号的采集方法。二、实验内容1.输入信号范围：0-100mV，分辨率：1mV；设计放大电路，使输入信息放大到适合A/D输入信号范围（0-5V）；2.设计低通滤波器，其上限截止频率：100Hz三、主要仪器设备单片机实验板、连接导线、万用表、PC机；Keilc51软件四、实验方案和实验步骤1、总体设计方案根据实验要求输入信号范围：0—100mv，将输入信号经过放大器放大，然后经过滤波器滤出高于100HZ的干扰信号，再将其模拟信号经过A/D转换器转换成数字信号，将其送入单片机，处理后用LED数码管显示。总体设计方案框图如下：LED显示单片机A/D滤波器放大器输入LED显示单片机A/D滤波器放大器图一总体方案框图2、硬件设计在硬件系统设计中包括：放大器，低通滤波器，ADC0809与单片机连接。2.1放大电路信号经过放大电路放大50倍，得到适合滤波器滤波的信号。图二信号放大电路由图中可知R1=1K,R2=50K则：A=R2/R1=502.2低通滤波电路此电路是将输入的放大信号经过滤波器滤出高于截止频率的信号，得到更合适实验的信号。电路如下图图三低通滤波电路截止频率：f=1/2πRC则：RC=1/200π有实验内容可知：f=100HZ，取R=10K，则：C=1/200π*10约等于159uF。2.3ADC0809与单片机连接图图四：见附录一。3软件设计3.1主程序流程图完成A/D采集，数据处理。图五主程序流程图3.2定时器中断定时器是每5ms产生一次中断，将LED数码管内容更新一次。图六定时器中断流程图4实验步骤1、按照硬件设计原理图放大器、低通滤波器、ADC0809与单片机连接图分别接好实物图。2、将步骤1中的三个电路图连在一起，最将数码管与单片机连接好。3、编写程序，实现实验要求。4、输入信号，验证程序是否实现其要求。五、调试调试与测试数据采集系统当实验板电源接通后，下载程序。当数码管显示0000时，说明显示正确。当ADC0809输入通道接上5V电压时，数码管上显示5000，说明程序一切如意料之中，证明程序正确，实现了实验内容的基本要求。实验结果及分析通过接口设计、程序设计、安装调试、整理资料等环节，单片机实验板上数码管显示的采集数据和输入的电压值相同，说明程序正确，实验成功，达到其实验要求。结论或体会通过此次实验，熟悉了放大器、滤波器的构成，掌握了A/D转换芯片与单片机的接口方法；学会了构建一个简单的数据采集系统，并且学会模拟电压信号的采集方法。附录一：原理图附录二：源代码#include"reg51.h"#include"intrins.h"#defineTHCO0xee#defineTLCO0x00#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharCodeucharDuan[15]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,0x76,0x38,0x08,0x7f,0x71}; //共阴极数码管0-9、"H"、"L"、"_"、"B"、"F"段码表ucharData_Buffer[4]={0,0,0,0};ucharsign=0,flag=0,flag1=0,flag2=0;sbitP34=P3^4; //四个数码管的位码口定义sbitP35=P3^5;sbitP36=P3^6;sbitP37=P3^7;sbitRS=P1^3; //AD接口sbitADWR=P1^4;sbitAdd1=P1^5;sbitAdd2=P1^6;sbitAdd3=P1^7;voidSysinit(); //系统初始化 voidAD_Start(void);voidAD_channels();voidAD_show();voidAD_Auto();voiddelay_ms(unsignedintx);voidmain(){floatAdValue; unsignedinttemp; Sysinit();while(1) { Add1=0,Add2=0,Add3=0; ADWR=1; delay_ms(1);ADWR=0; delay_ms(1);ADWR=1; delay_ms(100); RS=0; AdValue=P0; AdValue=AdValue*5000/255; temp=AdValue; Data_Buffer[0]=temp/1000; Data_Buffer[1]=temp%1000/100; Data_Buffer[2]=temp%100/10; Data_Buffer[3]=temp%10; RS=1; delay_ms(1000); }}voidTimer0_ISR()interrupt1{ staticunsignedcharBit=0; TH0=THCO; TL0=TLCO; Bit++; if(Bit>=4)Bit=0; P3&=0x0f; P2=Duan[Data_Buffer[Bit]]; switch(Bit) { case0:P34=1;break; case1:P35=1;break; case2:P36=1;break; case3:P37=1;break; }}voidSysinit(){ TMOD=0x01; //