基于ADC0809和51单片机的多路数据采集系统设计

1.设计目的本设计包括确定控制任务、系统总体设计、硬件系统设计、软件程序的设计等，使学生进一步学习理解计算机控制系统的构成原理、接口电路与应用程序，巩固与综合专业基础知识和相关专业课程知识，提高学生运用理论知识解决实际问题的实践技能。

2. 设计内容设计一由微机控制的A/D数据采集和控制系统，该卡具有对八个通道上0-5V的模拟电压进行采集的能力，且可以用键盘选择装换通道，选择ADC0809作为A/D转换芯片。

并在显示器上动态显示采集的数据。

3. 设计要求（1）根据题目要求的指标，通过查阅有关资料，确定系统设计方案，并设计其硬件电路图。

（2）画出电路原理图，分析主要模块的功能及他们之间的数据传输和控制关系。

（3）用protel软件绘制电路原理图。

（4）软件设计，给出流程图及源代码并加注释。

4. 系统总体设计步骤第一步：信号调理电路第二步：8路模拟信号的产生与A/D转换器被测电压要求为0~5V的直流电压，可通过电位器调节产生。

考虑本设计的实际需要，我选择八位逐次比较式A/D转换器（ADC0809）。

第三步：发送端的数据采集与传输控制器第四步：人机通道的借口电路第五步：数据传输借口电路用单片机作为控制系统的核心，处理来之ADC0809的数据。

经处理后通过串口传送，由于系统功能简单，键盘仅由两个开关和一个外部中断组成，完成采样通道的选择，单片机通过接口芯片与LED数码显示器相连，驱动显示器相应同采集到的数据。

串行通信有同步和异步两种工作方式，同步方式传送速度快，但硬件复杂；异步通信对硬件要求较低，实现起来比较简单灵活，适用于数据的随机发送和接受。

采用MAX485芯片的转换接口。

经过分析，本系统数据采集部分核心采用ADC0809，单片机系统采用8051构成的最小系统，用LED动态显示采集到的数据，数据传送则选用RS-485标准，实现单片机与PC机的通信。

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。

目录摘要 (1)1、方案设计 (2)2、硬件电路的设计 (2)2.1单片机的最小系统设计 (2)2.2 ADC0809模数转换器设计电路 (3)2.2.1 ADC0809的结构功能 (3)2.2.2 ADC0809的工作时序 (6)2.2.3 ADC0809与AT89C52单片机的接口电路 (7)2.3 LCD1602显示电路 (8)2.4 键盘与单片机连接电路 (10)2.5系统整体电路图 (10)3、软件设计 (11)4、系统仿真和测试结果 (12)5、性能分析 (13)6、心得与体会 (14)7、参考文献 (14)附录一：源程序 (14)附录二：本科生能力拓展训练成绩评定表 (20)摘要本文介绍了基于单片机的数据采集的硬件设计和软件设计，数据采集系统是模拟域与数字域之间必不可少的纽带，它的存在具有非常重要的作用。

本文介绍的重点是数据采集系统，而该系统硬件部分的重心在于单片机。

硬件部分是以单片机为核心，还包括A/D模数转换模块，LCD1602显示模块部分。

8路被测电压通过模数转换器ADC0809进行模数转换，实现对采集到的数据进行模拟量到数字量的转换，并将转换后的数据通过LCD1602显示器来显示所采集的结果，并且可以通过按键来查看任意通路的电压值，整个系统具有操作方便、线路简单、测量误差小等优点。

关键词：单片机AT89S52、模数转换器ADC0809、数据采集、LCD1602显示器1、方案设计根据设计要求，采用的方案如下：硬件部分实现对8路数据采集和显示的功能，包括MCS-51单片机、ADC0809、LCD1602；软件部分实现单片机对8路输入数据的采集以及对LCD1602的显示操作。

主要设计思想：单片机P1与ADC0809相连，P0与LCD1602连接。

模拟信号通过IN0——IN7输入到ADC0809中转换为数字信号，P1获得此值后，经过处理得到每位的数据后，通过P0口写数据到LCD 屏上。

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。

ADC0809与51单片机接口电路及应用程序最近研究了下ADC0809这个芯片，做了个电路，和大家分享电路原理图如下：500)this.width=500;" border=0>说明：D0～D7接51单片机的P2口(P2.0～P2.7)ADIN1和ADIN2为通道IN0和IN1的电压模拟量输入（0～5V）应用程序如下：#include"reg52.h"#define uchar unsigned charsbit ST=P1^0;sbit EOC=P1^1;sbit OE=P1^2;sbit CLK=P1^3;sbit ADDCS=P1^4;uchar AD_DATA[2]; //保存IN0和IN1经AD转换后的数据/**********延时函数************/void delay(uchar i){uchar j;while(i--){for(j=125;j>0;j--);}}/*********系统初始化***********/void init(){EA = 1; //开总中断TMOD = 0x02; //设定定时器T0工作方式 TH0=216; //利用T0中断产生CLK信号 TL0=216;TR0=1; //启动定时器T0ET0=1;ST=0;OE=0;}/***********T0中断服务程序************/void t0(void) interrupt 1 using 0{CLK=~CLK;}/***********AD转换函数**********/void AD(){ST=0;ADDCS=0; //选择通道IN0delay(10);ST=1; //启动AD转换delay(10);ST=0;while(0==EOC);OE=1;AD_DATA[0]=P2;OE=0;ST=0;ADDCS=1; //选择通道IN1 delay(10);ST=1; //启动AD转换delay(10);ST=0;while(0==EOC);OE=1;AD_DATA[1]=P2;OE=0;}/*****************主函数**************/。

目录1.题目设计要求 (2)2. 系统的组成及工作原理 (2)2.1电路原理图 (2)2.2 A/D转换原理 (3)2.3数据处理原理 (3)2.4器件列表 (3)3. 器件的功能和作用 (4)3.1AT89C51功能介绍 (4)3.1.1AT89C51的简单概述 (4)3.1.2AT89C51的引脚介绍 (4)3.2AD0809功能介绍 (6)3.3 LED数码管功能介绍 (6)4.系统硬件设计 (7)5. 系统软件设计 (8)5.1 程序流程图 (8)5.2程序代码 (10)6.系统仿真调试 (13)6.1仿真原理图设计 (13)6.2 与程序代码链接 (13)6.2.1运用keil uVision4生成.hex文件并链接 (13)6.3 仿真运行结果 (15)7.心得体会 (15)8.参考文献 (16)1.题目设计要求要求：利用51单片机+8位数码管+AD0809设计数字直流电压表系统,精度为0.01V。

完成以下设计环节：1）使用Altium Desinger或Protel99SE开发工具，设计电路原理图与PCB制板图。

2）使用Uvision2开发平台，采用C语言或汇编语言设计软件程序。

3）使用PROTEUS仿真软件，设计仿真原理图并运行软件程序，完成系统仿真。

2.系统的组成及工作原理2.1电路原理图图2.1 电路原理图2.2 A/D转换原理模拟量可以是电压、电流等电信号，也可以是压力、温度、湿度、位移、声音等非电信号。

但在A/D转换前，输入到A/D转换器的输入信号必须经各种传感器把各种物理量转换成电压信号。

A/D转换器的工作原理：采用逐次逼近法，逐次逼近式A/D是比较常见的一种A/D转换电路，转换的时间为微秒级。

逐次逼近法转换过程是：初始化时将逐次逼近寄存器各位清零；转换开始时，先将逐次逼近寄存器最高位置1，送入D/A转换器，经D/A转换后生成的模拟量送入比较器，称为Ｖo，与送入比较器的待转换的模拟量Ｖi进行比较，若Ｖo<Ｖi，该位1被保留，否则被清除。

adc0809引脚图及功能详解,adc0809与51单片机连接电路分析adc0809是采样频率为8位的、以逐次逼近原理进行模数转换的器件。

其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。

1．主要特性1）8路8位A／D转换器，即分辨率8位。

2）具有转换起停控制端。

3）转换时间为100s4）单个＋5V电源供电5）模拟输入电压范围0～＋5V，不需零点和满刻度校准。

6）工作温度范围为-40～＋85摄氏度7）低功耗，约15mW。

2．内部结构adc0809是CMOS单片型逐次逼近式A／D转换器，内部结构如图所示，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型D／A转换器、逐次逼近组成。

adc0809的内部逻辑结构图如图9-7所示。

图中多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用一个A/D转换器进行转换，这是一种经济的多路数据采集方法。

地址锁存与译码电路完成对A、B、C 3个地址位进行锁存和译码，其译码输出用于通道选择，其转换结果通过三态输出锁存器存放、输出，因此可以直接与系统数据总线相连，表9-1为通道选择表。

adc0809引脚图及功能3．外部特性（引脚功能）adc0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图13．23所示。

下面说明各引脚功能。

IN0～IN7：8路模拟量输入端。

2-1～2-8：8位数字量输出端。

ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。

START：A／D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。

EOC：A／D转换结束信号，输出，当A／D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。

OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。

当A／D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。

CPLD 控制ADC0809 实现多路数据采集随着数字化生活的到来，数据采集系统在日常生活中的应用越来越显着。

模拟信号和数字信号之间的转换已成为计算机控制系统中不可缺少的环节。

较传统数据采集系统以可编程逻辑器件实现的数据采集系统具有时钟频率高、内部延时小、速度快、效率高、组成形式灵活等特点。

数据采集系统具有极强的通用性，可广泛应用于军事、工业生产、科学研究和日常生活中。

随着计算机的普及数据采集系统在日常生活中的应用越来越显着。

由于基于DSP 芯片的高速电子器件成本和制作工艺以及高密集的技术含量，使得高速数据采集卡的价格昂贵。

而复杂可编程逻辑器件（CPLD）能够将大量的逻辑功能集成于一个单片集成电路中，以其时钟频率高、内部延时小、速度快、效率高、组成形式灵活等特点在高速数据采集方面有着单片机和DSP 无法比拟的优势。

本文为大家介绍CPLD 控制ADC0809 实现多路数据采集。

系统的构架及工作原理采用一片CPLD 作为逻辑控制单元。

CPLD 负责采用通道的巡回、工作时钟的产生和ADC0809 的数据采集。

A/D 转换器采用的是ADC0809，ADC0809 是CMOS 单片型逐次逼近式A/D 转换器，它具有转换速度快、分辨率高、功耗低以及价格便宜等优点，被广泛地应用与微电脑的接口设计上。

它有8 个模拟量输入通道IN［0..7］，芯片内由一个8 路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D 转换器和一个三态输出锁存器组成。

ADC0809 通过ALE，START，EOC，OE，Da-ta［0..7］，ADDA，ADDB，ADDC，CLK 信号与CPLD 相连。

如图1 所示。

其中：ALE：为地址锁存允许输入线，高电平有效。

当ALE 为高电平时，地址锁存与译码器ADDA、ADDB、ADDC 三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道模拟量进转换器进行转换。

ADDA、ADDB 和ADDB 为地址输入线，用于选通IN0-IN7 上的一路模拟输入量。

目录摘要 ----------------------------------------------------------------------------------------------- - 2 - ABSTRACT --------------------------------------------------------------------------------------- - 3 - 前言 ----------------------------------------------------------------------------------------------- - 4 - 第1章任务分析与方案确定 ------------------------------------------------------------------- - 6 -1.1 信号采集分析 --------------------------------------------------------------------------- - 6 -1.1.1 信号采集 ------------------------------------------------------------------------- - 7 -1.1.2 A/D转换器的选取--------------------------------------------------------------- - 9 -1.2 控制与显示方法分析------------------------------------------------------------------ - 10 -1.2.1 单片机系统分析---------------------------------------------------------------- - 10 -1.2.2 显示与键盘分析---------------------------------------------------------------- - 12 -1.3 传输方式分析 -------------------------------------------------------------------------- - 14 - 第2章系统硬件设计--------------------------------------------------------------------------- - 15 -2.1 信号调理电路 -------------------------------------------------------------------------- - 16 -2.2 数据采集电路 -------------------------------------------------------------------------- - 16 -2.2.1 A/D转换的一般步骤 ----------------------------------------------------------- - 16 -2.2.2 ADC0809内部功能与引脚介绍----------------------------------------------- - 17 -2.2.3 ADC0809与MCS-51系列单片机的接口方法 ------------------------------ - 19 -2.4 控制器、振荡源和复位电路 --------------------------------------------------------- - 22 -2.5 键盘与显示电路 ----------------------------------------------------------------------- - 23 -2.6 通信电路-------------------------------------------------------------------------------- - 24 - 第3章软件设计 -------------------------------------------------------------------------------- - 27 -3.1 A/D转换--------------------------------------------------------------------------------- - 28 -3.2 标度变换-------------------------------------------------------------------------------- - 30 -3.3 数制转换-------------------------------------------------------------------------------- - 31 -3.4 键盘程序-------------------------------------------------------------------------------- - 33 -3.5 LED显示程序 -------------------------------------------------------------------------- - 34 - 3.6 通信程序 ------------------------------------------------------------------------------------- - 35 -3.6.1 上位机程序 --------------------------------------------------------------------- - 35 -3.6.2 下位机程序 --------------------------------------------------------------------- - 38 - 结论、讨论和建议 ------------------------------------------------------------------------------- - 40 - 致谢 ---------------------------------------------------------------------------------------------- - 43 - 参考文献 ------------------------------------------------------------------------------------------ - 44 - 毕业设计小结------------------------------------------------------------------------------------- - 45 - 附录------------------------------------------------------------------------------------------------ - 46 -摘要以ADC0809和8051为核心，该系统有三个部分：数据采集，数据处理和显示，终端接收。

基于51单片机和ADC0809的数据采集系统摘要：本文介绍了以51单片机为核心构成测控系统中，模拟电压采样及A/D转换方法。

同时也介绍了ADC0809转换芯片的内部结构、工作时序及使用方法，并给出了基于ADC0809构成的测控系统的硬件接口电路和软件编程。

关键字：单片机，电压测量，A/D转换，ADC0809Abstract：This article describes the core components of 51 MCU control system, the analog voltage sampling and A/D conversion method. Also introduce the ADC0809 converter chip's internal structure, timing and methods of work, and gives the control system based on ADC0809, including the hardware interface circuit and software programming.Key words: MCU,Voltage measurement, A/D conversion, ADC0809一、引言：以单片机为核心构成的测控系统，是单片机诸多应用中最为广泛的用途之一，虽然在如今的电子行业，单片机的集成度越来越高，但是了解基本的ADC0809转换芯片还是有必要的，从中也可以学习到AD转换的思想，以及实现方法。

二、系统组成图一为AD转换的系统框图。

其中模拟电压输入为VCC通过划线变阻器进行分压得到，模拟电压输入多路模拟开关LED显示采样/保持单片机处理AD转换图一进而输入至ADC0809的多路模拟开关的其中之一；在经过ADC0809内部结构的处理以及单片机的程序控制，最终实现AD转换。

LED显示电路由4为8段式的LED数码管显示电路，A/D转换电路由8位A/D转换器ADC0809及相关的外围电路组成。

在电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域，经常需要用到各种各样的信号波形发生器。

随着集成电路的迅速发展，用集成电路可很方便地构成各种信号波形发生器。

用集成电路实现的信号波形发生器与其它信号波形发生器相比，其波形质量、幅度和频率稳定性等性能指标，都有了很大的提高。

波形发生器也称函数发生器，作为实验信号源，是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一。

目前，市场上常见的波形发生器多为纯硬件的搭接而成，且波形种类有限，多为锯齿波，正弦波，方波，三角波等波形。

信号发生器是一种常用的信号源，广泛用于电子电路、自动控制系统和教案实验等领域，目前使用的信号发生器大部分是模拟电路组成的，体积大、可靠性差、准确度低、并且用于低频时，其RC要很大，大电阻，大电容在制造上有困难，参数准确度难以保证，漏电损耗大。

本文介绍一种利用AT89C51单片机构成的信号发生器，可产生方波、三角波、锯齿波、正弦波和脉冲信号等多种波形，其频率可用程序改变，并可根据需要选择单极性或双极性输出。

此信号发生器电路，结构紧凑，价格低廉，性能优越。

本文介绍其硬件系统和软件系统的设计方法。

第二章硬件电路设计本设计是简易低频信号发生器，它能输出锯齿波、方波、三角波及正弦波等四种基本波形。

输出的每一种波形有四种可选频率，或频率可调。

由AT89C51、DAC0832芯片、运算放大器和外接少量的元件制作一个简易但是优质的波形发生器，8位的AT89C51单片机作为主控制已经完全可以满足这次设计的要求。

这个方案的优点是这些芯片都是我们学习过的知识，当然除了学已即用外更加关键的是这样的设计性能稳定、价格低、性能高、体积小、耗电少，在低频范围内稳定性好、操作方便等特点。

图2.1 硬件电路框图2.1 MCS-51单片机的内部结构典型的MCS-51单片机芯片集成了以下几个基本组成部分。

1 一个8位的CPU2 128B或256B单元内数据存储器（RAM）单片机的时钟信号通常用两种电路形式得到：内部振荡和外部振荡方式。

ADC0809数模转换与显示/* 名称：ADC0809数模转换与显示说明：ADC0809采样通道3输入的模拟量，转换后的结果显示在数码管上。

*/#include<reg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int//各数字的数码管段码（共阴）uchar code DSY_CODE[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; sbit CLK=P1^3; //时钟信号sbit ST=P1^2; //启动信号sbit EOC=P1^1; //转换结束信号sbit OE=P1^0; //输出使能//延时void DelayMS(uint ms){uchar i;while(ms--) for(i=0;i<120;i++);}//显示转换结果void Display_Result(uchar d){P2=0xf7; //第4个数码管显示个位数P0=DSY_CODE[d%10];DelayMS(5);P2=0xfb; //第3个数码管显示十位数P0=DSY_CODE[d%100/10];DelayMS(5);P2=0xfd; //第2个数码管显示百位数P0=DSY_CODE[d/100];DelayMS(5);}//主程序void main(){TMOD=0x02; //T1工作模式2TH0=0x14;TL0=0x00;IE=0x82;TR0=1;P1=0x3f; //选择ADC0809的通道3（0111）（P1.4~P1.6）while(1){ST=0;ST=1;ST=0; //启动A/D转换while(EOC==0); //等待转换完成OE=1;Display_Result(P3);OE=0;}}//T0定时器中断给ADC0808提供时钟信号void Timer0_INT() interrupt 1{CLK=~CLK;}硬件电路连接图（proteus仿真）：。