单片机控制的多路数据采集系统.doc

1、湖 南 科 技 大 学毕 业 设 计（ 论 文 ）题目单片机控制的多路数据采集系统作者 马玉刚学院 信息与电气工程学院专业 通信工程学号 0704040224指导教师 宋芳老师二一 一 年 五 月 二十 日湖 南 科 技 大 学毕业设计（论文）任务书信息与电气工程学院 院 通信工程 系（教研室）系（教研室）主任: （签名） 年 月 日学生姓名: 马玉刚 学号: 0704040224 专业: 通信工程 1 设计（论文）题目及专题： 单片机控制的多路数据采集系统 2 学生设计（论文）时间：自 2011 年 2 月 20 日开始至 2011 年 6 月 5 日止3 设计（论文）所用资源和参考资料：（

2、1）单片机原理与实用技术（2）Bernard Rose. Analog to Digital and Digital to Analog Conversion（3）数据采集与处理技术4 设计（论文）应完成的主要内容：（1）介绍多路数据采集的发展历史、现况及将来的发展趋势 （2）简介单片机的原理、作用 （3）多路数据采集的总体设计框图 （4）多路数据采集系统设计及原理说明 （5）多路数据原理图设计及说明 5 提交设计（论文）形式（设计说明与图纸或论文等）及要求：（1）论文文本格式严格按照学校对本科毕业生论文格式的规定完成 （2）要求文字流畅、无错别字、符合设计规范 (3)论文以学校规定的“打印版

3、”和“电子版”提交给指导老师 6 发题时间： 2011 年 2 月 20 日指导教师： （签名）学 生： （签名）湖 南 科 技 大 学毕业设计（论文）指导人评语指导人： （签名）年 月 日指导人评定成绩： 湖 南 科 技 大 学毕业设计（论文）评阅人评语评阅人： （签名）年 月 日评阅人评定成绩： 湖 南 科 技 大 学毕业设计（论文）答辩记录日期： 学生： 学号： 班级： 题目： 提交毕业设计（论文）答辩委员会下列材料：1 设计（论文）说明书 共 页2 设计（论文）图 纸 共 页3 指导人、评阅人评语 共 页毕业设计（论文）答辩委员会评语：答辩委员会主任： （签名）委员： （签名）（签名）

4、（签名）（签名）答辩成绩： 总评成绩： 摘 要本设计主要完成了基于 AT89S51 单片机控制的数据采集系统 的硬件电路设计以及相应的软件设计。本系统的硬件设计主要包括：多路转换开关及前置放大电路的设计，采样保持电路的设计，模数转换电路的设计，数模转换电路的设计。多路转换开关及前置放大电路的设计中重点介绍了多路开关的选择、AD521 放大倍数的计算以及多路开关CD4051 和放大器 AD521 硬件连接电路。采样保持电路的设计中重点介绍了采样保持电路的原理和主要参数以及采样保持器的选择和连接电路。模数转换电路的设计中重点介绍了系统 A/D 通道的选择和 A/D 转换器的各项误差分析以及 A/D

5、 转换器 AD574的介绍、输入方式和连接电路。数模转换电路的设计中重点介绍了 D/A 通道的选择，D/A 转换器的选择以及 D/A 转换器 DAC0832 的介绍、连接电路和 DAC0832 的输出方式。硬件设计中还介绍了单片机的选择，单片机 AT89S51 的时钟电路和复位电路。本系统的软件设计主要包括编译器的选择，各部分的流程图以及程序的设计。本设计中还分析了系统的性能及误差。本设计基本上实现了对多路数据采集的设计，但是由于时间紧凑以及自己的知识水平有限等原因，没有对所设计的整个系统进行调试及仿真，因而也就没能做出实物出来；同时可能有很多问题还没有发现，希望老师和同学给予指出。关键词：

6、数据采集；AT89S51 单片机；CD4051；DAC0832ABSTRACTCompleted the design of the main AT89S51 Microcontroller based data acquisition system hardware design and the corresponding software design. The hardware design of the system include: multi-switch and preamplifier circuit design, sample and hold circuit, ADC c

7、ircuit design, digital to analog conversion circuit. Multi-switch and preamplifier circuit design highlights the choice of multi-way switch, AD521, and the calculation of the magnification CD4051 MUX hardware connection circuit and amplifier AD521. Sample and hold circuit design focuses on the princ

8、iples of sample and hold circuit and the main parameters and sample and hold circuit for the selection and connection. Analog-digital conversion circuits focused on the design of the system A / D channel selection and A / D converter of the error analysis and A / D converter AD574 introduction, inpu

9、t and connection circuits. Digital-analog conversion circuit design highlights the D / A channel selection, D / A converter selection and D / A converter DAC0832 introduction, connecting the output circuit and the DAC0832. It also describes the hardware design, the choice of microcontroller, microco

10、ntroller AT89S51 the clock circuit and reset circuit. The software design includes the choice of compiler, various parts of the flow chart and program design. This design also analyzed the system performance and errors. The design is basically realized the design of multi-channel data acquisition, b

11、ut because of tight time and limited knowledge of their own reasons, not the entire system is designed for debugging and simulation, and thus have not been able to make in-kind out; the same time There may be many problems have not been found, giving hope that teachers and students. Keywords: data a

12、cquisition; AT89S51 microcontroller; CD4051; DAC0832 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）-i-目 录第一章 引言 .11.1 多路数据采集系统简介 .11.2 本设计的主要任务 .1第二章 系统硬件设计 .32.1 硬件设计思想 .32.2 硬件电路设计 .42.2.1 多路转换开关 .42.2.2 前置放大电路 .62.2.3 采样/保持电路 .82.2.4 模/数转换电路 .122.2.5 数/模转换电路 .172.2.6 硬件和单片机的连接电路 .22第三章 系统的软件设计 .263.1 KEILC51 编译器简介 .263.1.1 u

13、Vision2 集成开发环境 .263.1.2 编辑器和调试器 .273.2 程序流程图 .283.2.1 主程序流程图 .283.2.2 A/D 转换程序的流程图和 D/A 转换程序的流程图 .293.3 系统总图 .30第四章 系统性能及误差分析 .314.1 系统可靠性措施 .314.1.1 低功耗措施 .314.1.2 抗干扰措施 .31第五章 结论 .32致 谢 .33参考文献 .34湖南科技大学本科生毕业设计（论文）-ii-附录 1.35附录 2（系统硬件总图）.38湖南科技大学本科生毕业设计（论文）-1-第一章 引言1.1 多路数据采集系统简介在工业生产和科学技术研究过程的各行业

14、中，常常要对各种数据进行采集，随着现代化工业的发展，多路数据采集系统成为日益重要的技术，广泛应用于工农业等行业。多路数据采集系统通常采用的方法有，用微机控制，微机在工业领域中的一个主要应用就是与原有设备相结合，构成新的数字化、智能化的测控系统，从而提高原有设备的性能，但微机设备复杂、成本较高，使得微机控制的数据采集系统技术难度、成本都相应的提高，从而制约了微机在数据采集这方面的应用。随着单片机技术的飞速发展，应用领域日益扩大，各种型号、系列的单片机不断推出，许多新技术、新工艺被采用，因而具有更高的性能价格比 1。单片机控制的多路数据采集系统使用非常方便、性能优越、运行可靠、广泛地应用于各行各业

15、。本文利用 AT89S51 单片机设计了一个多路数据采集系统，着重介绍该系统的特点及实现方法。本设计采用单片机作为控制来构成多路数据采集系统，并完成了软硬件的设计。在过程控制及各种仪器表仪表中，由微型计算机进行实时控制及实时数据处理，单片机所加工的信息总是数字量。被控制或测量对象的有关参量往往是一些连续变化的模拟量，如温度、湿度、压力、流量、速度等。系统通过多路模拟开关采集多路数据，使其通过多路模拟转换开关，把采集到的多路模拟信号经过放大、采样保持、A/D(Analog to Digital Converter，模数转换器)转换电路转换成数字信号，输入单片机进行处理，处理后发出的数字信号经过

16、D/A(Digital to Analog Converter，数模转换器) 2转换电路转换成模拟信号。从而达到采集数据，监控，滤波等目的。本设计的系统实现了一种高性能、高智能的实用型多路数据采集系统，可达到对收集的数据进行监控，滤波等目的。1.2 本设计的主要任务本设计用单片机控制多路数据采集系统，本文着重介绍该系统的工作原理及硬件与软件设计，本设计的主要组成如下：（1）多路数据输入单元。（2）采样保持电路的 A/D 转换单元。（3）硬件和单片机的连接电路。（4）单片机输出的数据锁存和 D/A 转换单元。多路数据采集系统的方案及总体设计，包括主体电路的设计和单片机控制电路的设计（要用到单片机的控制整个系统） ，因此要完成单片机应用系统的硬、软件设计并