基于单片机的模拟量采集

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绪论

随着电子产业数字化程度的不断发展,逐渐形成了以数字系统为主体的格局。A/D 转换器作为模拟和数字电路的接口,正受到日益广泛的关注。随着数字技术的飞速发展,人们对A/D转换器的要求也越来越高,新型的模拟/数字转换技术不断涌现。本文着重介绍了当前几种常用的模拟/数字转换技术;并通过对数字技术发展近况的分析,探讨了模拟/数字转换技术未来的发展趋势。

在自动化控制设备的数据采集和转换输出过程中,A/D、D/A转换往往是必不可少的,因此在很多场合要使用到A/D、D/A转换芯片。选择一款合适的A/D、D/A转换芯片显得尤为重要。传统的并行A/D、D/A转换需占用较多的I/O口,串行的A/D、D/A 转换周期长,读写复杂,可扩展性较差。I²C总线A/D、D/A转换具有接口线少,控制方式简单,通信速率较高,扩展性方便等优点,得到了广泛应用。

当前,数字处理系统正在飞速发展,在视频领域,高清晰度数字电视系统(HDTV)的出现,将广播电视推向了一个更高的台阶,HDTV的分辨率与普通电视相比至少提高了一倍。在通信领域,过去无线通信系统的设计都是静态的,只能在规定范围内的特定频段上使用专用调制器、编码器和信道协议。而软件无线电技术(SDR)能更加灵活、有效地利用频谱,并能方便地升级和跟踪新技术,大大地推动了无线通信系统的发展。在高精度测量领域,高级仪表的分辨率在不断提高,电流到达μA量级,电压到达mV甚至更低;在音频领域,各种高性能专业音频处理设备不断涌现,如DVD-Audio和超级音频CD(SACD),它们能处理更高质量的音频信号。

第1章单片机概述

单片微型计算机简称单片机,是典型的嵌入式微控制器(Microcontroller Unit),常用英文字母的缩写MCU表示单片机,它最早是被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中,使计算机系统更小,更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。

单片机是一种集成在电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D 转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。

单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统,因此它得到了最多的应用。事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。汽车上一般配备40多部单片机,复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作!单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的总和,甚至比人类的数量还要多

单片机的应用:目前单片机渗透到我们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,计算机的网络通讯与数据传输,工业自动化过程的实时控制和数据处理,广泛使用的各种智能IC卡,民用豪华轿车的安全保障系统,录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制,以及程控玩具、电子宠物等等,这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。因此,单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。

本设计采用的单片机是89C52,结合PCF8591P,实现模拟量的采集。

第2章元器件介绍及其工作原理2.1实验元件清单

序号元件名称数量

1 PCB板 1

2 STC89C52 1

3 PCF8591P 1

4 四位数码管SM420362K 1

5 74HC573锁存器 2

6 74HC138译码器 1

7 12M晶振 1

8 MAX232 1

9 24CXX 1

10 发光二级管 1

11 电位器 1

12 220*4排阻 2

13 20PF电容 3

14 10K电阻 2

15 10uF电容 2

16 1K电阻 1

17 510Ω电阻 1

18 10K上拉排阻 1

19 2*20排针 1

20 USB接头 1

21 跳冒15

2.2单片机89C52芯片

89C52是一种可编程可擦除只读存储器(FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压、高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的89C52是一种高效微控制器,89C2052是它的一种精简版本。89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

89C52芯片

89C52芯片引脚及功能:

VCC:供电电压。GND:接地。

P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时,P0 口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。

P1口:P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL 门电流。P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。