基于單片機的數據采集系統ad轉換通道設計(已修改)

　

【正文】 畢業設計基于單片機的數據采集系統—A/D轉換通道設計學 號： 姓 名： 專 業： 電氣工程及其自動化系 別： 二○一三年六月畢業設計基于單片機的數據采集系統—A/D轉換通道設計學 號： 姓 名： 專 業： 電氣工程及其自動化系 別： 二○一三年六月北京交通大學畢業設計成績評議題目： 基于單片機的數據采集系統—A/D轉換通道設計 系別： 專業：電氣工程及其自動化 姓名： 學號： 指導教師建議成績： 評閱教師建議成績： 84分 答辯小組建議成績： 86分 總成績： 84分 答辯委員會主席簽字：年 月 日北京交通大學畢業設計任務書姓 名學 號專 業電氣工程及其自動化設 計 題 目基于單片機的數據采集系統—A/D轉換通道設計題目性質 R 設計； □ 論文題目來源 R 教學；□ 科研；□ 生產； □ 其他 指導教師 職 稱 工作單位備注 畢業設計的內容和要求：單片機與嵌入式系統的應用越來越廣泛，單片機和嵌入式系統的設計是計算機專業學習的一個重要內容。本課題是設計一個實用的數據采集和超限報警系統。該系統以單片機89C51為核心，進行16路模擬量信號的數據采集和超限報警處理。要求完成同步串行總線的A/D轉換通道設計，包括硬件電路和軟件程序，進而掌握單片機應用系統設計和調試的方法。設計要求：；；；；；； 。畢業設計主要參考資料： [1] [J].天津：,第19期.[2] [Z].天津：電子工業出版社 2010 [3] [Z].北京：北京航空航天大學出版社 2008[4] 李剛. 新概念單片機教程[Z].天津：天津大學出版社 2004 [5] 康一梅. 嵌入式軟件設計[Z].天津：機械工業出版社 2007 [6] [J].北京：, 第286 期[7] 、應用與實驗[M].上海：復旦大學出版社，～256.[8] [M].北京：北京航空航天大學出版社,96～100.[9] [M]. 北京：清華大學出版社，～110. [10] [M].西：～120.　畢業設計應完成的工作：1. 完成該數據采集和超限報警系統中的數據采集子系統的設計；2. 完成同步串行總線的A/D轉換通道硬件電路；3. 完成同步串行總線的A/D轉換通道軟件程序設計；4. 學習并掌握標準的同步串行總線的通信方式；5. 采用89C51匯編語言進行編程；實現程序的調試、下載、固化工作； 6. 撰寫設計報告。進度安排： 2012年12月—2013年1月 項目審批、任務書下達、查閱資料、撰寫開題報告； 2013年2月 —2013年3月 系統總體設計、硬件設計、軟件設計； 2013年 4月 —2013年5月 模塊功能測試、系統集成、整機聯調； 2013年5月 中旬 論文寫作、論文定稿、答辯準備。指導教師簽字： 同意 日期： 年 月 日系意見：簽字：系（蓋章） 日期： 年 月 日北京交通大學畢業設計開題報告姓名趙 佳學號09142202專業電氣工程及其自動化設 計 題 目基于單片機的數據采集系統—A/D轉換通道設計1. 畢業設計的目的及意義：數據采集技術是信息科學的重要分支之一, 它研究信息數據的采集、存儲、處理以及控制等問題。它是對傳感器信號的測量與處理, 以微型計算機等高技術為基礎而形成的一門綜合應用技術。數據采集也是從一個或多個信號獲取對象信息的過程。隨著微型計算機技術的飛速發展和普及,數據采集監測已成為日益重要的檢測技術,采集數據的信息化是目前社會的發展主流方向,各種領域都用到了數據采集。因此，數據采集系統作為測控系統不可缺少的部分,數據采集的性能特點直接影響到整個系統。盡管現在以微機為核心的可編程數據采集與處理采集技術的發展方向得到了迅速的發展，而且組成一個數據采集系統只需要一塊數據采集卡，把它插在微機的擴展槽內并輔以應用軟件，就能實現數據采集功能，但這并不會對基于單片機為核心的數據采集系統產生影響。相較于數據采集板卡成本和功能的限制，單片機具多功能、高效率、高性能、低電壓、低功耗、低價格等優點，能夠開發出能滿足實際應用要求的、電路結構簡單的、可靠性高的數據采集系統。這就使得以單片機為核心的數據采集系統在許多領域得到了廣泛的應用。在單片機系統中，目前大量采用了具有同步串行接口的器件。這些外部接口器件包括串行E2PROM、移位寄存器、顯示器件、A/D轉換器、D/A轉換器、單片機監控電路、通信接口等。在國際上技術先進的國家，數據采集系統已成功的運用到軍事、航空電子設備及宇航技術、工業等領域。由于集成電路制造技術的不斷提高，出現了高性能、高可靠的單片機數據采集系統（DAS）。隨著計算機技術及大規模集成電路的發展，特別是微處理器及高速A/D轉換器的出現，數據采集系統結構發生了重大變革。2. 基本內容和技術方案：（一）設計內容：本課題是設計一個實用的數據采集和超限報警系統。該系統以單片機89C51為核心，進行16路模擬量信號的數據采集和超限報警處理。要求完成同步串行總線的A/D轉換通道設計，包括硬件電路和軟件程序，進而掌握單片機應用系統設計和調試的方法。（二）設計要求：；；；；；；。（三）MAX187的工作原理MAX187中CS為有效時，在時鐘 SCLK 的每一個上升沿把一個最高位為1的控制字節的各位送入輸入移位寄存器，控制器收到控制字節后，選擇控制字中給定的模擬通道并在 SCLK 的下降沿啟動轉換。在啟動轉換后 MAX187可使用外部串行時鐘或內部時鐘來完成逐次逼近轉換。在兩種時鐘方式中，數據的移入/輸出都由外部時鐘來完成。在外部時鐘方式時,外部時鐘不僅移入和輸出數據,而且也驅動每一步模數轉換。在控制字節的最后一位之后,SSTRB 有一個時鐘周期的脈沖高電平,在其后的 12 個 SCLK 的每一個下降沿決定逐次逼近的各位并出現在 DOUT 端。變換必須在較短時間內完成,否則采樣/保持電容器上電壓的降低可能導致變換結果精度的降低,如果時鐘周期超過 10s,或者由于串行時鐘的中斷使得變換時間超過 120s,則要使用內部時鐘方式。在內部時鐘方式時,MAX186 在內部產生它們自己的轉換時鐘，并允許微處理器以 10MHZ以下的任何時鐘頻率讀回轉換結果。SSTRB 在轉換開始時變為低電平,在變換完成時變為高電平。SSTRB 保持最長為 10s 的低電平，為了得到最佳的噪聲性能，在此期間 SCLK 應保持低電平。在 SSTRB 變為高電平之后的下一個時鐘下降沿轉換結果的最高有效位將出現在 DOUT端。（四）畢業設計應完成的工作：1. 完成數據采集和超限報警系統中的數據采集子系統的設計；2. 完成同步串行總線的A/D轉換通道硬件電路；3. 完成同步串行總線的A/D轉換通道軟件程序設計；4. 學習并掌握標準的同步串行總線的通信方式；5. 采用89C51匯編語言進行編程；實現程序的調試、下載、固化工作； 6. 撰寫設計報告。3. 畢業設計主要參考資料： [1] [J].天津：,第19期.[2] [Z]. 天津：電子工業出版社 2010 [3] [Z].北京： 北京航空航天大學出版社 2008[4] 李剛. 新概念單片機教程[Z].天津：天津大學出版社 2004 [5] 康一梅. 嵌入式軟件設計[Z].天津：機械工業出版社 2007 [6] [J].北京：, 第286 期[7] 、應用與實驗[M].上海：復旦大學出版社，～256. [8] [M].北京：北京航空航天大學出版社,96～100.[9] [M]. 北京： 清華大學出版社 , ～110. [10] [M].西安：～120.4. 進度安排：2012年12月—2013年1月 項目審批、任務書下達、查閱資料、撰寫開題報告；2013年2月 —2013年3月 系統總體設計、硬件設計、軟件設計；2013年 4月 —2013年5月 模塊功能測試、系統集成、整機聯調； 2013年5月中旬 論文寫作、論文定稿、答辯準備。5. 指導教師意見：該課題符合本專業培養方向，有實用價值，同意開題。指導教師簽字： 日期： 年 月 日6. 系意見：簽字：系（蓋章）日期： 年 月 日北京交通大學畢業設計中期檢查情況表姓名 學號專業電氣工程及其自動化設計題目基于單片機的數據采集系統—A/D轉換通道設計目前已完成的工作： 總體方案設計；硬件設計、制作；熟悉了模數轉換器MAX187；其中包括前向通道、后向通道、人機對話通道各部分的硬件選擇，以89C51為核心進行16路模擬量信號的數據采集和超限報警系統的數據采集子系統設計。下一步的工作： 軟件設計、編程；軟硬件集成、仿真、調試、運行、維護。存在的問題：Keil編程軟件不太熟悉；proteus仿真軟件存在許多問題。現在正在優化和進一步學習中。指導教師建議與意見：按時完成了進度計劃中的要求。建議進一步掌握A/D轉換器MAX187的工作原理，掌握89C51實現同步串行總線通信的技術。完成硬件、軟件的設計。撰寫出高質量的論文。 簽字： 年 月 日系意見：系（蓋章） 年 月 日北京交通大學業設計評閱教師評閱意見姓名指導教師指導教師職稱單位畢業設計題目基于單片機的數據采集系統—A/D轉換通道設計對論文的評語： 是否同意安排論文答辯：同意論文成績：84分評閱教師（簽名）： 年 月 日北京交通大學畢業設計答辯小組評議意見畢業設計題目基于單片機的數據采集系統—A/D轉換通道設計答 辯 小 組 成 員:姓 名職 稱工作單位備注答辯小組評語： 該同學能對基于單片機的數據采集系統—A/D轉換通道進行設計。在論文答辯過程中，敘述正確充分，對答辯小組提出的問題能夠正確回答，答辯情況良好。答辯組長（簽名）： 年 月 日答辯成績86分畢業設計誠信聲明本人聲明所呈交的畢業設計，是本人在指導教師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果，除了文中特別加以標注和致謝中所羅列的內容以外，畢業設計中不包含其他人已經發表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得北京交通大學海濱學院或其他教育機構的學位或證書而使用過的材料。申請學位論文與資料若有不實之處，本人承擔一切相關責任。本人簽名： 日期： 畢業設計使用授權書本人完全了解北京交通大學海濱學院有關保管、使用論文的規定，其中包括：①學校有權保管、并向有關部門送交學位論文的原件與復印件；②學校可以采用影印、縮印或其它復制手段復制并保存論文；③學校可允許論文被查閱或借閱；④學校可以學術交流為目的，復制贈送和交換學位論文；⑤學校可以公布學位論文的全部或部分內容。本人簽名： 日期：摘 要單片機應用系統的設計過程包括總體方案的設計、硬件系統設計、軟件系統設計、系統仿真調試和系統運行維護等部分。本課題是設計一個實用的數據采集和超限報警系統中的數據采