基于51单片机的数据采集器(2)

第1章 引言

1.1课题背景

数据采集是信息学科的重要分支之一，主要是研究信息数据处理及控制等问题[1]。随着科学技术的发展,数据采集技术被普遍认为是现代科学研究和技术发展的一个重要课题,它在工业测控以及试验室研究方面的应用非常广泛[2]。一方面,数据采集系统向着高精度、高速度、稳定可靠和集成化的方向发展;另一方面,数据采集系统也向着实时系统方向发展,特别是逻辑和时序要求比较高的系统。

数据采集和控制系统是对生产过程或科学实验中各种物理量进行实时采集、测试和反馈控制的闭环系统。随着信息技术的飞速发展，它在工业控制、军事电子设备、医学监护等许多领域发挥着日益重要的作用，成为其中不可缺少的一部分。数据采集经过近几十年快速的发展，已经成为了一门相对成熟的技术。

1.2数据采集系统的历史与发展现状

数据采集系统是将被测对象的各种参量通过不同的传感元件的适当转换后，在金国信号的处理、采样、量化、编码、传输等步骤，最后传入控制器进行数据处理或记录存储的过程。数据有很多种形式，最常见的有本文所使用的电流或电压的模拟量[3]。

数据采集系统起源于20世纪50年代左右，应用在军事方面为主。十多年后的60年代后期，数据采集设备开始进入市场，但是此阶段的设备和系统仍大多数是属于专用的系统。

但随着技术的发展，微型机的出现和发展，以采集器同计算机融为一体为代表的数据采集系统诞生在70年代的中后期。由于该系统的性能优良，远超传统的系统，因此得到了众人的认可并得到了惊人的发展。在日益成熟的过程中，数据采集系统逐渐分为两类，实验室使用的数据采集系统和工业现场数据采集系统。

随着在20世纪80年代的计算机的盛行，数据采集系统也随之得到了空前的发展，涌现出通用的数据采集系统，主要分为两类，一是以仪器仪表和采集器，通用接口总线和计算机等构成，主要用于实验室；二是以数据采集卡、标准总线和计算机构成，主要在工业现场应用。

90年代至今，数据采集技术已经在国际技术先进的国家的军事、航空等领

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域被广泛地应用，在民用方面，信号检测与处理，仪器仪表方面都是属于实用的电子技术[4]。随着集成电路制造技术的不断提高，更高性能和可靠性更高的数据采集系统也不断的出现，就目前而言，其发展方向可以概括为速度更快，通道更多，数据量更大三方面[5]。数据采集技术在目前阶段采用先进的模块式结构，根据不同的应用要求，通过简单的加减或更改模块，并结合系统的编程，就可以迅速扩展或修改系统，组成一个全新的系统[6]。

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第2章 数据采集的控制系统的总体设计

2.1系统总体设计框图

8路信号 AD转换器 52单片机 3位8段数码管 AD转换地址锁存器 一位段锁存器 二位段锁存器 三位段锁存器 位锁存器 DA转换器 DA转换锁存器 38译码器 8个发光二极管

图2.1系统总体设计框图

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2.2系统工作原理

先打开AD转换锁存器，输入信号地址，再将地址锁存进行AD转换。将AD转换的值在数码管上显示，单片机判断10次AD转换的平均值是否超出限制，如果超出限制则点亮LED灯并且启动DA转换调整输入电压。

2.3各个部分功能模块介绍

2.3.1 ADC0809

ADC0809是CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D模数转换器[7]。它由一个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。其内部的8通道多路开关，可选通8个模拟通道,允许8路模拟量分时输入,共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器。本课设中，采用ADC0809进行8路模拟信号数据采样并进行转换。

图2.2ADC0809结构图

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2.3.2 DAC0800

DAC0800系列是单片8位高速电流输出数模转换器，电流稳定时间仅为100纳秒。结构如图2.3。本课设中，单片机根据第一路信号超出限制电压的程度来设定DAC0800所需要输出的电流大小，偏离上下限越大则电流越大。

图2.3 DAC0800结构图

2.3.3 74HC138译码器

74HC138是一款高速CMOS器件，可接受3位二进制加权地址输入(A,B和C),并当使能时,提供8个互斥的低有效输出(Y0至Y7)。本课设中，74HC138为节省I/O口而用，并用来控制LED灯。

图2.4 74HC138 结构图

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