基于单片机10通道数据采集系统设计

基于单片机10通道数据采集系统设计

单片机10通道数据采集系统设计

一、设计任务院 （系）： 专业班级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 起止时间：2009.12.07—2009.12.18

10通道数据采集系统设计

基于单片机10通道数据采集系统设计

实现10通道模拟信号的采集

二、设计要求

1、采样频率200HZ，位数12位

2、设计实现模拟/数字转换的方法，给出转换速度

三、 设计原理

1、AD574A芯片介绍

AD574A 是单片高速12 位逐次比较型A/D 转换器，内置双极性电路构成的混合集成转换显片，具有外接元件少，功耗低，精度高等特点，并且具有自动校零和自动极性转换功能，只需外接少量的阻容件即可构成一个完整的A/D 转换器，其主要功能特性如下： 分辨率：12 位

非线性误差：小于±1/2LBS 或±1LBS 转换速率：25us

模拟电压输入范围：0—10V 和0—20V，0—±5V 和0—±10V 两档四种 电源电压：±15V 和5V 数据输出格式：12 位/8 位

芯片工作模式：全速工作模式和单一工作模式 主要功能引脚介绍如下： AC：模拟地 DC：数字地

CS：片选信号，低电平有效 CE：片使能，高电平有效

R/C：读/启动信号，高电平读数据，低转换 12/8：数据格式选择，高电平12位数据同时有效，低电平时第一次输出高8位，第二次输出低四位有效，中四位为零。

A0：内部寄存器控制输入端，在12/8接地的情况下，高电平时高8位数据有效，低电平时低4位有效，中间4位为零，高4位为高阻态；在R/C为低的情况下，高电平启动12位转换，低电平启动8为转换。

STS：工作状态输出端，高电平表示正在转换，低电平表示转换完毕 AD574和单片机的接口

在设计硬件电路时要十分注意的一点就是AD574的数据输出线与单片机数据总线的连接方式：应该将高8位DB4~DB11接到数据总线的D0~D7，低4位DB0~DB3接到数据总线的高4位D4~D7。如果接错的话就不能读取正确的转换结果，而且还很容易烧坏芯片。

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AD574A 的工作模式：如果需AD574A 工作于单一模式，只需将CE、12/8端接至+5V 电源端， CS和A0接至0V，仅用R/C端来控制A/D 转换的启动和数据输出。当RC=0 时，启动A/D 转换器，经25us 后STS=1，表明A/D 转换结束，此时将R/C置1，即可从数据端读取数据。

AD574控制端标志意义：

AD574的接口电路

下图是8051 单片机与AD574A 的接口电路，其中还使用了三态锁存器74LS373 和74LS00 与非门电路，逻辑控制信号由(CS、R/C和A0)有8051 的数据口P0 发出，并由三态锁存器74LS373 锁存到输出端Q0、Q1 和Q2 上，用于控制AD574A 的工作过程。AD 转换器的数据输出也通过P0 数据总线连至8051，由于我们只使用了8 位数据口，12 位数据分两次读进8051，所以R/C接地。当8051 的p3.0 查询到STS 端转换结束信号后，先将转换后的12 位A/D 数据的高8 位读进8051，然后再将低4 位读进8051。这里不管AD574A 是处在启动、转换和输出结果，使能端CE 都必须为1，因此将8051 的写控制线WR和读控制线RD通过与非门74LS00 与AD574A 的使能端CE 相连。

2、74LS150芯片介绍

74LS150是一个16选1数据选择器（有选通输入端，反码输出）。

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数据选择端（ABCD）按二进制译码，以从16个数据（E0---E15）中选取1个所需的数据。只有在选通端STROBE为低电平时才可选择数据。输出端W为反码数据。 引脚图：

引出端符号：

A、B、C、D 选择输入端 E0---E15 数据输入端

STROBE 选通输入端（低电平有效） W 反码数据输出端 Y 数据输出端 功能图：

H=高电平；L=低电平；X=任意；E0—E15=对应的E端电平

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3、74HC573芯片简介

74HC573是八进制3 态非反转透明锁存器为高性能硅门CMOS 器件。

SL74HC573 跟LS/AL573 的管脚一样。器件的输入是和标准CMOS 输出兼容的；加上拉电阻，他们能和LS/ALSTTL 输出兼容。当锁存使能端为高时，这些器件的锁存对于数据是透明的（也就是说输出同步）。当锁存使能变低时，符合建立时间和保持时间的数据会被锁存。

×输出能直接接到CMOS，NMOS 和TTL 接口上 ×操作电压范围：2.0V~6.0V ×低输入电流：1.0uA

×CMOS 器件的高噪声抵抗特性

管腿安排：见右图 功能表：

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X=不用关心 Z＝高阻抗

*最大值范围是指超过这个值，将损害器件。 操作最好在下面的推荐操作条件下：

额定功率的下降——PDIP：－10mW/℃ ，65℃～125℃

SOIC：－7 mW/℃ ，65℃～125℃

四、 设计过程

1、本系统需要的控制比较简单，选用80c51单片机芯片进行控制。

2、由于输入是10通道模拟输入，12位精度数字输出。所以选用的AD转换芯片必须至少有10个模拟输入通道，而且数字输出为12位。考虑到芯片的价格与芯片结构复杂程度要便于设计的因素，本设计选用一通道模拟输入、12精度数字输出的AD574模数转换芯片，与16选1数据选择器74LS150搭配使用。使用74LS150的16个输入通道中的10个通道即可，然后把选择的通道中的模拟输入量送到AD574。

3、由于12位数字输出需要分两次送到单片机，因此需要在AD574与单片机之间加数据锁存器，本设计选用74HC573锁存器。

4、74LS150的通道选择由单片机的P1口的P1.0-P1.3控制，0000对应0通道，0001对应1通道，……，1001对应9通道。共使用10个通道。具体原理见设计原理的74LS150芯片介绍部分。

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5、软件流程图

主程序：

AD转换子程序：

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6、软件程序

#include<absacc.h> #include<intrins.h> #include<reg51.h>

#define uint unsigned int #define uchar unsigned char

#define ADCOM XBYTE[0xff7c] //控制寄存器地址 #define ADLO XBYTE[0xff7f] //数据字节低4位地址 #define ADHI XBYTE[0xff7d] //数据字节高8位地址

sbit r = P3^7; //p3.7口 sbit x = P3^6; //p3.6口 sbit adbusy = P3^0; //p3.0口

uint ad574(void) //AD转换子程序 {

r = 0; x = 0;

ADCOM = 0; //启动转换 while(adbusy == 0);

return((uint)(ADHI<<4)+(ADLO&0x0f)); //返回转换数据 }

main() //主程序 {

uint idata result[10]; //定义数据存储数组 uchar ad_now = 0; //通道号 while(1) {

P1 = ad_now; //通过p …… 此处隐藏：3129字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……