51单片机数据采集系统[1]1
51单片机数据采集系统
课程设计报告书设计任务书一、设计任务1一秒钟采集一次。
2把INO口采集的电压值放入30H单元中。
3做出原理图。
4画出流程图并写出所要运行的程序。
二、设计方案及工作原理方案： 1. 采用8051和ADC0809构成一个8通道数据采集系统。
2. 能够顺序采集各个通道的信号。
3. 采集信号的动态范围：0～5V。
4. 每个通道的采样速率：100 SPS。
5．在面包板上完成电路，将采样数据送入单片机20h～27h存储单元。
6．编写相应的单片机采集程序，到达规定的性能。
工作原理：通过一个A/D转换器循环采样模拟电压，每隔一定时间去采样一次，一次按顺序采样信号。
A/D转换器芯片AD0809将采样到的模拟信号转换为数字信号，转换完成后，CPU读取数据转换结果，并将结果送入外设即CRT/LED显示，显示电压路数和数据值。
目录第一章系统设计要求和解决方案第二章硬件系统第三章软件系统第四章实现的功能第五章缺点及可能的解决方法第六章心得体会附录一参考文献附录二硬件原理图附录三程序流程图第一章系统设计要求和解决方案根据系统基本要求，将本系统划分为如下几个部分：●信号调理电路●8路模拟信号的产生与A/D转换器●发送端的数据采集与传输控制器●人机通道的接口电路●数据传输接口电路数据采集与传输系统一般由信号调理电路，多路开关，采样保持电路，A/D，单片机，电平转换接口，接收端（单片机、PC或其它设备）组成。
系统框图如图1-1所示1.1 信号采集分析被测电压为0～5V 直流电压，可通过电位器调节产生。
1.1.1 信号采集多路数据采集系统多采用共享数据采集通道的结构形式。
数据采集方式选择程序控制数据采集。
程序控制数据采集，由硬件和软件两部分组成。
，据不同的采集需要，在程序存储器中，存放若干种信号采集程序，选择相应的采集程序进行采集工作，还可通过编新的程序，以满足不同采样任务的要求。
如图1-3所示。
程序控制数据采集的采样通道地址可随意选择，控制多路传输门开启的通道地址码由存储器中读出的指令确定。
51单片机结构功能
51单片机结构功能51单片机是指基于Intel的8051微处理器为核心的单片机，其结构功能丰富，被广泛应用于各种嵌入式系统。
一、结构51单片机采用冯·诺依曼结构，具有指令存储器和数据存储器，其中程序存储器（ROM）用于存储程序和表格数据，而数据存储器（RAM）用于存储可变数据。
51单片机还具有特殊功能寄存器（SFR），这些寄存器专门用于控制和设置单片机的各种功能。
二、功能1、运算功能：51单片机具有8位运算器，可以进行算术、逻辑和位运算。
2、控制功能：51单片机具有丰富的控制指令，可以实现如条件转移、跳转、中断等功能，还可以进行定时器和计数器的控制。
3、通信功能：51单片机可以通过串行口实现串行通信，也可以通过并行口实现并行通信。
4、存储功能：51单片机内部具有少量的RAM和ROM存储器，同时还可以外接扩展存储器。
5、定时/计数功能：51单片机内部具有定时器和计数器，可以实现定时和计数的功能。
6、中断功能：51单片机具有多个中断源，可以实现多级中断控制。
7、输入/输出功能：51单片机具有多个输入/输出端口，可以实现多种输入/输出控制。
51单片机以其结构紧凑、功能丰富、易于使用等特点，被广泛应用于工业控制、智能家居、消费电子等领域。
C51单片机寄存器功能湖山网络广播系统设计方案一、概述随着科技的发展和数字化的普及，网络广播系统在各种场所扮演着越来越重要的角色。
湖山网络广播系统设计方案旨在满足湖山地区对高质量、高效的网络广播系统的需求。
该方案旨在构建一个稳定、可靠、易用的网络广播系统，以满足湖山地区在公共广播、紧急通知、日常资讯等方面的需求。
二、系统需求分析1、稳定性：系统应具备高度的稳定性，能够保证长时间的连续运行，避免因设备故障或网络问题导致的广播中断。
2、可靠性：系统应具备可靠的备份机制，确保在主设备出现问题时，备份设备能够迅速接管，保证广播的连续性。
3、易用性：系统应具备良好的用户界面，操作简单易懂，方便管理员进行配置和管理。
周国运版51单片机课后习题答案解析
第1章习题答案1．什么是单片机？答:将中央处理器（Central Processing Unit，CPU）、随机存储器、只读存储器、中断系统、定时器/计数器以及I/O接口电路等微型计算机的主要部件集成在一块芯片上，使其具有计算机的基本功能，就叫做单片微型计算机（Single Chip Micro Computer，SCMC），简称单片机。
由于单片机的指令功能是按照工业控制的要求设计，所以单片机又称为微控制器（Micro Controller Unit，MCU）。
2．单片机有哪些特点？答: （1）单片机的存储器ROM和RAM是严格区分的。
ROM称为程序存储器，只存放程序、固定常数及数据表格。
RAM则为数据存储器，用作工作区及存放用户数据。
（2）采用面向控制的指令系统。
（3）单片机的I/O引脚通常是多功能的。
（4）单片机的外部扩展能力强。
（5）单片机体积小，成本低，运用灵活，易于产品化。
（6）面向控制，能有针对性地解决从简单到复杂的各类控制任务，因而能获得最佳的性能价格比。
（7）抗干扰能力强，适用温度范围宽。
（8）可以方便地实现多机和分布式控制，使整个控制系统的效率和可靠性大为提高。
3．单片机的应用有哪些？答: （1）工业控制。
单片机可以构成各种工业控制系统、数据采集系统等。
如数控机床、自动生产线控制、电机控制、测控系统等。
（2）仪器仪表。
如智能仪表、医疗器械、数字示波器等。
（3）计算机外部设备与智能接口。
如图形终端机、传真机、复印机、打印机、绘图仪、磁盘/磁带机、智能终端机等。
（4）商用产品。
如自动售货机、电子收款机、电子秤等。
（5）家用电器。
如微波炉、电视机、空调、洗衣机、录像机、音响设备等。
（6）消费类电子产品。
（7）通讯设备和网络设备。
（8）儿童智能玩具。
（9）汽车、建筑机械、飞机等大型机械设备。
（10）智能楼宇设备。
（11）交通控制设备。
4．常见的单片机有哪些类型？答: 1．AVR单片机；2．Motorola单片机；3．MicroChip单片机；4．Scenix单片机；5．EPSON单片机；7．GMS90单片机；8．华邦单片机9．Zilog单片机；10．NS单片机；11．AX1001单片机第2章习题答案1．MCS-51单片机内部包含哪些主要逻辑功能部件？答:（1）1个8位的微处理器CPU。
基于51单片机的DMA数据采集系统设计
第20卷第4期2007年8月常州工学院学报Jour nal of C hangzho u Institute of Techno logyV o.l20 N o.4A ug.2007收稿日期基于51单片机的DM A数据采集系统设计鲍玉军(常州工学院电子信息与电气工程学院,江苏常州213002)摘要:利用51单片机及其接口电路模拟DM A的控制过程,由于数据的传输实际上不经过CP U而直接由A/D转换芯片传送到存储器,从而实现了数据的高速传送。
关键词:单片机;DM A;数据采集中图分类号:TP274+.2 文献标识码:A文章编号:1671-0436(2007)04-0023-04随着工业化的发展,微型计算机的作用日益突出,它在实时控制、在线动态测量和对物理过程进行监控,以及图像、语音处理领域都得到了广泛的应用。
针对CPU只能处理数字信号的特点,通常将一些变化的模拟量(如温度、压力、流量、位移、速度、声音等)转换为数字量后,再由CPU完成对检测对象的处理。
数据采集系统的速度,不仅与CP U、A/D转换器的性能有关(如采用高速A/D 转换芯片),还与数据传送方式有着密切的关系。
采用价格低廉的51单片机,结合DM A技术传送数据(即将A/D转换器所采集的数据不经过CP U累加器而直接存入存储器),将使得数据传送时间得到大大缩减,传送速率得到很大提高,从而实现了高速数据采集,这尤其适用于磁盘存取、图像处理、同步通信中的收/发信号等需要高速、大批量传送数据的场合。
1 方案的提出DM A方式,即在DM A控制器控制下的直接存储器存储方式,在此方式下外设与内存之间的数据传送过程不再由CPU控制,而是在DM A控制器的控制和管理下进行直接传送,节省了CPU 的中转时间,从而提高了传送速率。
DM A传送方式是以增加系统硬件的复杂程度和成本为代价的,是用硬件控制代替了软件控制,DM A传送虽然脱离了CP U的控制,但这并不意味着DM A的传送不需要进行控制和管理,而实际上是用DM A 控制器来取代CP U,负责DM A传送的全过程。
基于ADC0809和51单片机的多路数据采集系统设计
基于ADC0809和51单片机的多路数据采集系统设计“数据采集”是指将温度、压力、流量、位移等模拟物理量采集并转换成数字量后，再由计算机进行存储、处理、显示和打印的过程，相应的系统称为数据采集系统。
本文的主要任务是对0～5V的直流电压进行测量并送到远端的PC机上进行显示。
由于采集的是直流信号，对于缓慢变化的信号不必加采样保持电路，因此选用市面上比较常见的逐次逼近型ADC0809芯片，该芯片转换速度快，价格低廉，可以直接将直流电压转换为计算机可以处理的数字量。
同时选用低功耗的LCD显示器件来满足其在终端显示采集结果的需求。
终端键盘控制采用尽可能少的键来实现控制功能，为了防止键盘不用时的误操作，设计时还设置了锁键功能，在键盘的输入消抖方面，则采用软件消抖方法来降低硬件开销，提高系统的抗干扰能力。
软件设计方面则采用功能模块化的设计思想；键盘模数转换等采用中断方式来实现，从而大大提高了单片机的效率以及实时处理能力。
1 数据采集系统的硬件结构数据采集系统的硬件结构一般由信号调理电路、多路切换电路、采样保持电路、A／D转换器以及单片机等组成。
本文主要完成功能的系统硬件框图。
2 ADC0809模数转换器简介2．1 ADC0809的结构功能本数据采集系统采用计算机作为处理器。
电子计算机所处理和传输的都是不连续的数字信号，而实际中遇到的大都是连续变化的模拟量，模拟量经传感器转换成电信号后，需要模／数转换将其变成数字信号才可以输入到数字系统中进行处理和控制，因此，把模拟量转换成数字量输出的接口电路，即A／D转换器就是现实信号转换的桥梁。
目前，世界上有多种类型的A／D转换器，如并行比较型、逐次逼近型、积分型等。
本文采用逐次逼近型A／D转换器，该类A／D转换器转换精度高，速度快，价格适中，是目前种类最多，应用最广的A／D转换器。
逐次逼近型A／D转换器一般由比较器、D／A转换器、寄存器、时钟发生器以及控制逻辑电路组成。
基于51单片机和CC1101的无线温度监控系统设计
基于51单片机和CC1101无线温度监控系统设计前言目前，科学技术的发展日新月异，单片机等大规模集成电路的进步与发展，温度监控技术的应用越来越广泛。
在传统微机化的温度监控系统中，均是以有线方式来实现温度监控。
传统的温度监控系统，其突出的问题是由于有线通信，线缆传输连线麻烦，需要特制接口，颇为不便,且实用性不强,成本高，造成系统的普及性降低，同时也带来了制作繁琐，外围电路复杂的缺点。
近年来，随着各种单片机及无线收发芯片的出现与推广，使得基于CC1101的无线温度监控系统的实现成为可能。
温度是工业、农业生产中常见的和最基本的参数之一，在生产过程中常需对温度进行检测和监控，采用微型机进行温度检测、数字显示、信息存储及实时控制，对于提高生产效率和产品质量、节约能源等都有重要的作用。
伴随工业科技、农业科技的发展，温度测量需求越来越多，也越来越重要。
但是在一些特定环境温度监测环境范围大,测点距离远,布线很不方便。
这时就要采用无线方式对温度数据进行采集。
利用无线技术实现数据传输比使用传统的有线电缆有不可比拟的优点，如可移动性、方便灵活性等多方面都更能满足人们的实际需要。
实现无线数据传输的方法多种多样，使用高频无线电技术、激光技术、红外技术等等均能满足无线传输要求。
本设计是以宏晶科技推出的STC89C52RC单片机作为控制核心，提出以DS18B20的单线分布式温度采集与控制系统,通过CC1101无线收发模块收发信息。
监控点将接收到主控点的信息后，经过一些处理，然后相应的监控点将采集并发送数据给主控点。
主控点通过串口将收到的温度信息回馈到上位机（PC机），从而远程实现对整个系统的检测与控制。
一．总体方案设计温度监控系统有着共同的特点：测量点多、环境复杂、布线分散、现场离监控室远等。
若采用一般温度传感器采集温度信号，则需要设计信号调理电路、A/D 转换及相应的接口电路，才能把传感器输出的模拟信号转换成数字信号送到计算机去处理。
单片机原理与应用复习题【附答案】
《单片机原理与应用》练习题练习题一一、填空题。
1、8051最多可以有_____个并行输入输出口，最少也可以有1个并行口，即____。
P3口的第二功能有________________________________。
2、MOV A，40H 指令对于源超作数的寻址方式是 __________寻址。
3、指令JB 0A7H，ABC的作用是_________________________。
（0A7H是P2.7的地址）4、将CY与A的第0位的非求或的指令是___________________，若原A=0，执行后A=______。
5、MCS—51单片机外部中断请求信号有电平方式和____________ ,在电平方式下,当采集到INT0,INT1的有效信号为________ 时,激活外部中断。
6、定时器/计数器的工作方式3是指的将_________ 拆成两个独立的8位计数器.而另一个定时器/计数器此时通常只可作为_______ 使用.7、8031（8051）单片机具有_____位CPU，_____位并行I/O口，_____个十六位定时计数器，_____字节内部RAM，_____个中断源，最大可扩展_____K字节外部程序存储器，最大可扩展______K字节外部数据存储器。
8、当单片机运行内部程序存储器的程序时，/EA端接______；当没有内部程序存储器而运行外接程序存储器的程序时，/EA端接______。
9、按照串行数据的同步方式，串行通信可分为______和______两类。
按传送方向，可分为________和________两种制式。
10、8051ALE信号的作用是_____________________，当不接片外RAM/ROM时，ALE线上输出的脉冲频率为___________。
11、堆栈指示器SP有_____位，单片机复位后SP中的值为_____；数据指针DPTR有____位，复位后其值为_____，复位后程序计数器PC中内容为_______。
基于PROTEUS的数据采集系统的设计与仿真
基于PROTEUS的数据采集系统的设计与仿真渠丽岩【摘要】摘要：基于PROTEUS的数据采集系统，结合Keil C51软件，实现了对单片机系统进行硬件设计和软件仿真功能，不仅可将许多单片机实例功能形象化，也可将许多单片机实例运行过程形象化。
实验表明，使用PROTUES 对单片机的数据采集系统进行设计和仿真，结果正确可靠，而且可以有效提高开发效率。
【期刊名称】电子设计工程【年(卷),期】2014(022)004【总页数】3【关键词】数据采集系统；PROTEUS；AT89C51；Keil C51PROTEUS软件是LabCenter Electronics公司开发的EDA工具软件，它集成了高级原理图设计、混合模式SPICE电路仿真及PCB设计[1]，最具特色的是它能够仿真基于单片机的电子系统。
PROTEUS不但支持MCS-51及其派生系列单片机的设计与仿真，还可以仿真基于AVR、ARM和PIC系列的嵌入式系统。
PROTEUS软件可提供各类元器库30多个，超过27 000多种元器件。
此外，对于元件库中没有的器件，用户可以依照需要自己创建。
在软件调试方面，其内部带有8051、AVR、PIC的汇编编译器，支持单片机汇编语言的编辑、编译和源代码级仿真，也可以与第三方集成编译环境（如IAR、Keil和Hitech）结合，进行高级语言的源代码级仿真和调试。
PROTUES不仅可将许多单片机实例功能形象化，也可将许多单片机实例运行过程形象化，这是实物演示难以达到的效果[2]。
在计算机广泛应用的今天，日益突显数据采集的重要性，它是计算机与外部世界连接的桥梁。
数据采集系统主要是将传感器采集来的模拟信号经A/D转换后形成数字信号，并通过接口电路送给处理器，然后再进行分析、传输、显示和存储等处理。
数据采集装置在工业现场和科学研究中应用广泛。
在生产过程中，应用这一装置可以对生产现场的各种参数进行采集、监控和记录，为提高产品质量、降低成本、增加生产效率提供信息和手段；在科学研究中，数据采集装置可获得大量的动态信息，是各种研究领域的有力工具，也是破解科学奥秘的重要手段之一[3]。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
把连续变化量变成离散量的过程称为量化，也可理解为信号的采样。
把以一定时间间隔T逐点采集连续的模拟信号，并保持一个时间t，使被采集的信号变成时间上离散、幅值等于采样时刻该信号瞬时值的一组方波序列信号，即采样信号。
2ADC0809内部功能与引脚介绍
分辨率和精度在第一章中已作了相应的计算和分析。
各引脚的功能如下：
IN0～IN7：8个通道的模拟量输入端。可输入0～5V待转换的模拟电压。
D0～D7：8位转换结果输出端。三态输出，D7是最高位，D0是最低位。
A、B、C：通道选择端。当CBA=000时，IN0输入；当CBA=111时，IN7输入。
易与各种微控制器接口
具有锁存控制的8路模拟开关
分辨率：8位
功耗：15mW
最大不可调误差小于±1LSB（最低有效位）
转换时间（ ）128us
转换精度：
ADC0809没有内部时钟，必须由外部提供，其范围为10～1280kHz。典型时钟频率为640kHz
2.引脚排列及各引脚的功能，引脚排列如图2-3所示。
在MCS-51单片机系列芯片中，用8051或8751芯片可以构成最小系统。因为8051和8751是片内有ROM/EPROM的单片机，用这种芯片构成的单片及最小系统简单、可靠。
8051构成的最小系统特点：
受集成度所限，只能用于小型控制单元。
有可供用户使用的大量的I/O口线。
仅有芯片内部的存储器，故存储器的容量有限。
数据采集方式选择程序控制数据采集。
程序控制数据采集，由硬件和软件两部分组成。，据不同的采集需要，在程序存储器中，存放若干种信号采集程序，选择相应的采集程序进行采集工作，还可通过编新的程序，以满足不同采样任务的要求。如图1-3所示。
程序控制数据采集的采样通道地址可随意选择，控制多路传输门开启的通道地址码由存储器中读出的指令确定。即改变存储器中的指令内容便可改变通道地址。
8051的应用软件要依靠半导体掩膜技术植入，适于在大批量生产的应用系统中使用。
第二章硬件系统
2.1信号调理电路
信号调理的任务将被测对象的输出信号变换成计算机要求的输入信号。
对于多通道数据采集系统的输入通道，设置多路选择开关，可降低硬件开销。如图2-1所示。为避免小信号通过模拟开关造成较大的附加误差，在传感器输出信号过小时，每个通道应设前置放大环节（本文可不加以考虑）。
5．在面包板上完成电路，将采样数据送入单片机20h～27h存储单元。
6．编写相应的单片机采集程序，到达规定的性能。
工作原理：
通过一个A/D转换器循环采样模拟电压，每隔一定时间去采样一次，一次按顺序采样信号。A/D转换器芯片AD0809将采样到的模拟信号转换为数字信号，转换完成后，CPU读取数据转换结果，并将结果送入外设即CRT/LED显示，显示电压路数和数据值。
待测量一般不能直接被转换成数字量，通常要进行放大、特性补偿、滤波等环节的预处理。被测信号往往因为幅值较小，而且可能还含有多余的高频分量等原因，不能直接送给A/D转换器，需对其进行必要的处理，即信号调理。如对信号进行放大、衰减、滤波等。
通常希望输入到A/D转换器的信号能接近A/D转换器的满量程以保证转换精度，因此在直流电流电源输出端与A/D转换器之间应接入放大器以满足要求。
ADC0809八位逐次逼近式A／D转换器是一种单片CMOS器件，包括8位模拟转换器、8通道转换开关和与微处理器兼容的控制逻辑。8路转换开关能直接连通8个单端模拟信号中的任何一个。其内部结构如图2-2所示。
1.ADC0809主要性能
逐次比较型
CMOS工艺制造
单电源供电
无需零点和满刻度调整
具有三态锁存输出缓冲器，输出与TTL兼容
第一章系统设计要求和解决方案
第二章硬件系统
第三章软件系统
第四章实现的功能
第五章缺点及可能的解决方法
第六章心得体会
附录一 参考文献
附录二 硬件原理图
附录三 程序流程图
第一章系统设计要求和解决方案
根据系统基本要求，将本系统划分为如下几个部分：
信号调理电路
8路模拟信号的产生与A/D转换器
发送端的数据采集与传输控制器
用它可直接将8个单端模拟信号输入，分时进行A/D转换，在多点巡回监测、过程控制等领域中使用非常广泛,所以本设计中选用该芯片作为A/D转换电路的核心。
1.2.1单片机复位，以便中央处理器CPU以及其他功能部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。51的RST引脚是复位信号的输入端。复位电平是高电平有效，持续时间要有24个时钟周期以上。本系统中单片机时钟频率为6MHz则复位脉冲至少应为4us。
由于顺序控制数据采集方式
缺乏通用性和灵活性，所以本设计中选用程序控制数据采集方式。
采集多路模拟信号时，一般用多路模拟开关巡回检测的方式，即一种数据采集的方式。利用多路开关（MUX）让多个被测对象共用同一个采集通道，这就是多通道数据采集系统的实质。当采集高速信号时，A/D转换器前端还需加采样/保持(S/H)电路。
课程设计报告书
设计任务书
一、设计任务
1一秒钟采集一次。
2把INO口采集的电压值放入30H单元中。
3做出原理图。
4画出流程图并写出所要运行的程序。
二、设计方案及工作原理
方案：1.采用8051和ADC0809构成一个8通道数据采集系统。
2.能够顺序采集各个通道的信号。
3.采集信号的动态范围：0～5V。
4.每个通道的采样速率：100 SPS。
人机通道的接口电路
数据传输接口电路
数据采集与传输系统一般由信号调理电路，多路开关，采样保持电路，A/D，单片机，电平转换接口，接收端（单片机、PC或其它设备）组成。系统框图如图1-1所示
1.1信号采集分析
被测电压为0～5V直流电压，可通过电位器调节产生。
1.1.1信号采集
多路数据采集系统多采用共享数据采集通道的结构形式。
本题要求中的被测量为0～5V直流信号，由于输出电压比较大，满足A/D转换输入的要求，故可省去放大器，而将电源输出直接连接至A/D转换器输入端。
多路数据采集输入通道的结构图1-4所示。
ADC0809是TI公司生产的8位逐次逼近式模数转换器，包括一个8位的逼近型的ADC部分，并提供一个8通道的模拟多路开关和联合寻址逻辑，为模拟通道的设计提供了很大的方便。