多通道电压信号采集器(编辑修改稿)

多通道电压信号采集器(编辑修改稿)内容摘要：

12 本科生课程设计（论文） 1 第 1章 绪论 简介及应用 在 工业控制现场，常常需要采集大量的现场数据，如电压、电流、温度、气压等，并将这些数据采集模块采集的数据传输到主机上进行处理，由主机根据这些处理的结果，将控制信号传输给 现场执行模块进行各种操作。 在数据采集及处理 行业快速发展的今天，数据采集已经广泛应用于各个领域。 国外各种数据采集器的先后问世，将数据采集带入了一个全新的时代。 数据采集系统根据不同的应用需求有不同的定义，这使得多功能 数据采集系统的发展尤为重要。 数据采集是智能仪表，自动控制系统中不可缺少的部分。 如果单片机本身带A/D,D/A 功能，则不必进行系统扩展。 如果芯片本身不带这种功能，则必须扩展A/D,D/A 接口，则必须扩展存储系统程序 EPROM，以构成一个完整的数据采集系统。 芯片的选取应根据应用需要或实验条件进行， 一 般在教学实验中制作的采样系统由于条件有限，其精度要求不能提高 ，如选 ADC0809,DAC590 及 EPROMZ764 等进行系统扩展。 设计 概述 本设计是以单片机为核心 通过 AD 转换器 对 16 路电压信号进行采集 并转换成数字信号 ，然后 送入单片机，经过单片机处理后由数码管进行显示。 另外 在系统中加入4 个按键 用以实现人机交互完成手动和自动的切换。 本科生课程设计（论文） 2 第 2 章 课程设计方案 系统概述 本设计是 通过对 16 路电压信号的采集 ，全面巩固 A/D 转换器、单片机、键盘和显示的应用。 系统功能：通过 对多路电压的采集实现实时监测和显示以了解系统的运行状态 ，进而对系统进行相应的调整。 应用场合： 需要对 多路 电压信号 采集分析的场合。 系统构成 本设计 主要由 四 部分构成： A/D 转换、 单片机 、键盘和显示。 设计 构成图如下 图 系统组成 AD 转换器的 16 个接口分别和外部 16 路电压相连接，当任何一个接口的电压信号进入转换器后则开始转换 ， 输入电压信号经过 A/D 转换后 成为数字信号。 方案一是将 16 路电压经过一个多路模拟开关 后，然后由输出端传给一个 AD 转换器，再由转换器将数字信号传给单片机。 方案二是直接将 16 路电压信号和一个 16 路 AD 转换器相连接，然后输出给单片机。 方案一考虑了经济方面的因素，但电路连接比方案二复杂，而且增加了器件，使A/D 转换 单片机 数码管显示 键盘 本科生课程设计（论文） 3 得整个系统的不稳定因素增加，另外造成了 AD 转换器的接口的浪费。 方案二虽然采用的转换器价格比一要昂贵，但整体利用率高，同时选用的器件的数量少，系统的可靠性较高。 所以综合考虑选用方案二。 在转换器 转换完成后 ， 单片机的控制端给出信号使转换器输出通道打开， 然后将数字信号送入单片机。 再由单片机处理 后 并把数据转化成 BCD 码 输出 给锁存器 ，当锁存器锁存信号允许打开时 由锁存器 驱动数码管显示。 显示部分由四位数码管组成 并采用动态显示 ，第一位用来显示通道，其余三位则用来显示数值。 系统共设置四个按键则用来实现手动和自动 功能 的切换 ， 四个按键 和单片机端口连接，通过给入按键信号 分别实现不同的功能 包括：跳转至上一个显示、跳转至下一个显示、一直显示当前位 、跳转至起始显示 ， 当单片机扫描到按键按下时则 程序 跳转至相应的程序， 由单片机分析处理后给输出部分， 然后由显示部分显示用户所需要的数据。 本科生课程设计（论文） 4 第 3 章 硬件设计 A/D 转换 转换部分是 16 路电压信号通过一个 ADC0816 进行模数转换后，将输出的八位数字量 通过输出端传输给 AT89S51。 因为 A/D 转换器的工作频率大约为 500KHz，而由单片机 ALE 口输出信号 的频率为 2MHz，所以要将 ALE 的输出通过一个四分频电路。 分频电路的组成 如图。 其中 U6 的 CP端接单片机的 ALE。 电路是 采用两 个 74LS74进行四分频，输出端 的频率信号 给 ADC0816 的 CLOCK 端， 用以提供 ADC0816 的工作频率。 图 分频器 电路图 图 是 ADC0816 和单片机的接线图。 IN0IN15 为 16 路 电压 输入端， 2331引脚是 8 位数据输出端和单片机的 P0 口连接，转换后的数据由 AD 输出后从 P0 口进入单片机。 转换器的地址控制端即 ADD AADD D 和单片机的 连接，单片机的四个输出口输出的 数据 改变 时相应的 AD 转换器的 不同的 通道 会 打开使外部信号进入转换器 ， 然后把输入的数据 进行 AD 转换。 转换器的 START 用来控制转换的开启，转换开启是手 单片机 的 控制 的，当 输出一个高电平时会使转换器启动。 当数据转换完成后要输出，但输出允许控制位 要受单片机控制 的 控制 ，只有当 OE 允许时 AD 转换器才会把数据输出给单片机。 CPRdDSdU674LS74GNDCPRdDSdU774LS74CLO 本科生课程设计（论文） 5 RST9XTAL218XTAL119GND20(A8)21(A9)22(A10)23(A11)24(A12)25(A13)26(A14)27(A15)28PSEN29ALE(PROG)30EA(VPP)31(AD7)32(AD6)33(AD5)34(AD4)35(AD3)36(AD2)37(AD1)38(AD0)39VCC4012。