基于AT89C51的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)新方法

引言

近年來(lái)，隨著制造技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)的價(jià)格越來(lái)越低，性能卻不斷提升，因而其應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣。然而在開(kāi)發(fā)基于單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，傳統(tǒng)方法一般都需要大量的硬件設(shè)備，這些設(shè)備極易損壞而且攜帶不方便。為此，本文基于AT89C51數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)詳細(xì)說(shuō)明了如何利用Pro-teus和兩款串口仿真軟件來(lái)進(jìn)行單片機(jī)程序及外圍電路的仿真設(shè)計(jì)。采用該方法可以大大簡(jiǎn)化硬件電路測(cè)試和系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程，對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)具有指導(dǎo)意義。本文介紹的基于AT89C5l單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)16路信號(hào)輸入，每一路都是0～10 mV的信號(hào)，每秒鐘采集一遍，從而將數(shù)據(jù)傳給上位PC計(jì)算機(jī)。

1 硬件設(shè)計(jì)

1．1 主控芯片

AT89C51是一種帶有4 KB閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能CMOS 8位微處理器，可為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供靈活且價(jià)廉的方案。所以，本設(shè)計(jì)采用ATMEL公司的AT89C51作為程序的主控芯片。

AT89C51數(shù)據(jù)總線是由P0口提供的，P0口本身能以多種方式提供數(shù)據(jù)總線和地址總線。當(dāng)ALE輸出信號(hào)為高電平時(shí)，P0將輸出的數(shù)據(jù)鎖入總線驅(qū)動(dòng)器中作為地址的低8位，然后和P2送出來(lái)的高8位地址一起組成一個(gè)完整的16位地址，以尋址到外部的64KB的地址空間。AT89C51的地址總線比較簡(jiǎn)單(只有3個(gè)：RD、WR、PSEN)，其中RD是用來(lái)讀取外部數(shù)據(jù)內(nèi)存的控制線，WR是用來(lái)寫數(shù)據(jù)到外部數(shù)據(jù)內(nèi)存的控制線，PSEN是用來(lái)存取外部程序內(nèi)存的讀取控制線。

由于P0口是數(shù)據(jù)和地址分時(shí)復(fù)用口，故要進(jìn)行地址鎖存，本設(shè)計(jì)使用74HC573作為鎖存器。

1．2 系統(tǒng)硬件電路

本系統(tǒng)的硬件電路原理如圖1所示。因?yàn)锳DC0809的地址選擇端A、B、C都接地，所以ADC0809的數(shù)據(jù)采集通道只有IN0被選通。16路模擬信號(hào)連接到多路選擇模擬開(kāi)關(guān)HCC4067后，即可通過(guò)地址選擇端A、B、C、D進(jìn)行選擇，每一次選通一路，選通的通道經(jīng)IO COM X和ADC0809的IN0相連，以進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換。P2．7(地址總線最高位A 15)可作為A／D轉(zhuǎn)換的啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，P2．7為低電平有效。在啟動(dòng)A／D轉(zhuǎn)換時(shí)，可由寫信號(hào)WR和P2．7控制ADC0809的地址鎖存和轉(zhuǎn)換啟動(dòng)。而在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時(shí)，則由讀信號(hào)RD和P2．7控制ADC0809的OE信號(hào)。若令P2．7為0，74HC573的A、B、C、D即可給出被選擇的模擬通道的地址，此時(shí)若ABCD=0000，則16路信號(hào)的100被選通，并將其數(shù)據(jù)送到ADC0809的IN0中，地址是7FF0H；若ABCD：1111，地址為7FFFH，則指向IO15。所以，16路信號(hào)依次對(duì)應(yīng)的地址為7FFOH～7FFFH。轉(zhuǎn)換完成后，數(shù)據(jù)將保存到一數(shù)組中，直到當(dāng)上位PC機(jī)通過(guò)串行口發(fā)信號(hào)時(shí)，AT89C51通過(guò)檢測(cè)地址是否和本機(jī)地址相符來(lái)作出動(dòng)作。如果地址相符，則發(fā)送A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果，如不相符，則繼續(xù)等待。