基于ADC812单片机的多通道数据采集系统设计_图文

第11卷第1期

重庆科技学院学报(自然科学版)

2009年2月

基于ADpC81 2单片机的多通道数据采集系统设计
张倩1徐树梅2
(1.苏州大学,苏州215006;2.苏州科技学院,苏州215011)

摘要:介绍使用ADp.C812单片机的ADC数据采集系统进行多路数据采集系统的实现方法。给出系统相关的电路
图和程序框图,并就此系统中软件的关键部分予以说明。采用美国ADl(Analog Device lnc)公司生产的高性能单片机

AD斗C812采集数据,接受由传感器传送来的调整信号.再由各子系统进行数据处理。最后通过LED显示器等输出,
得到用户所需要的数据。

关键词:ADp,C812单片机;数据采集;系统设计
中图分类号:TP279 文献标识码:A 文章编号:1673—1980(2009)01-0105—03

数据采集是指通过查看数据库中存储的大量数 据来发现有意义的新关系、新模式和新趋势。以及使 用模式识别技术和精确的统计技术的过程。通过数 据采集.用户可以发现模式并自动建模,而无需确切 知道用户所要寻找的内容。数据采集有助于避免处 理数据时人脑的不足以及分析问题的盲目性。数据 采集系统在工业测控以及实验室研究方面的应用非 常广泛。随着科学技术的发展,数据采集技术成为 现代科学研究和技术发展的一个重要方面,并向着 高精度、高速度、稳定可靠和集成化的方向发展。本 文主要介绍使用AD斗C812单片机的ADC数据采 集系统进行多路数据采集系统的实现方法。由于 ADI山C812单片机具有高速高精度ADC转换、灵活 的电源管理方案和可访问大容量外部数据存储器等 性能,所以在数据采集系统设计中,ADwC812单片 机为首选。


能包括看门狗定时器、电源监视器以及ADC

DMA

功能。同时为多处理器接口和I/O扩展提供了32条 可编程的I/O线、与12C兼容的串行口、SPI串行接 口和标准UART串行接口。MCU内核和模拟转换器 均有正常、空闲和掉电工作模式,在工业温度范围内 器件可在3V和5V两种电压下工作.提供了适合于 低功耗应用的灵活的电源管理方案。ADp.C812单片 机的主要优点有: (1)具有高速(200kSPS)8通道12位高精度的 ADC.片内40x10-6/oC电压基准,片内集成温度传感 器。AD斗C812单片机的ADC有3种工作模式:用软 件或通过把转换信号加至外部引脚CONVST可以 执行单步或连续转换模式:用定时器1'2产生A/D 转换的触发信号执行单步或连续转换模式;DMA模 式。DMA模式下ADC连续采样并把采样结果自动 写到预定的外部RAM空间,而不需要来自MCU核 的任何干预。这种模式可以实现200kSPS高速A/D

ADpC812的介绍
ADI.tC812是美国ADI(Analog
Device

转换.尤其适用于要求高速采样数据流的存储测试 Incl公司 系统。 (2)DPP数据页指针可以访问最大为16MB的 大容量外部数据存储器。ADwC812具有扩展64kB 的程序存储器和16MB的数据存储器。PO作为分时 复用的地址/数据总线,先送出数据指针的低位字节 (DPL)作为低位地址,由ALE锁存到低位地址锁存 器,然后给出数据(写操作时)或变为高阻态(读操作 时).由SRAM把数据加载到数据总线。P2口在P0

生产的高性能单片机,是全集成的12位数据采集系 统。它在芯片内集成了高性能的自校准多通道ADC (8通道12位高精度)、2个12位DAC以及可编程 的8位MCU(与8051兼容)。片内有8kB的闪速/电 擦除程序存储器和在线下载/调试/编程的功能、 640B的闪速,电擦除数据存储器、256B片内数据存 储器以及与8051兼容的内核。另外MCU支持的功
收稿日期:2008一10—Ol

作者简介:张倩(1982一),女,苏州大学计算机科学与技术学院硕士研究生,研究方向为计算机应用技术。 ?105?

万方数据

张倩,徐树梅:基于ADIxC812单片机的多通道数据采集系统设计 El送出数据指针的低位字节的同时.它送出数据指 针页字节(DPP),并由ALE锁存到高位地址锁存 器,然后给出数据指针的高位字节(DPH)作为中位 地址。当P2口没有外接锁存器时.DPP被忽略。 ADixC812同8051一样访问外部64kB数据存储器。 (3)可以工作在低电压、低功耗的省电模式。 AD斗C812可以在3V或5V电压下工作.具有正常、 空闲和掉电模式。通过软件可以控制芯片从正常模 式切换到空闲模式,也可以切换到掉电(关闭)模式。 在空闲模式下。振荡器继续工作,但不与芯片内核接 通,芯片上外设可接收时钟信号并处于激活状态。 在掉电模式.振荡器停止工作。所有片上外设被关 闭,芯片在接收到硬件复位信号或重新上电时,将从 掉电模式恢复到正常工作模式。在掉电模式下. ADIzC812消耗的总电流约为51xA。 2.2系统硬件设计 电路原理见图1.由传感器送来的4~20mA的输 入信号,经250n电阻转换为1—5V的电压信号,通过 RC低通滤波器送人ADtzC812的ADC通道(图中只 给出1个通道),两个二极管用于ADC输入过压保 护。ADIzC812的DAC为12位电压输出型D/A.通过 AD694实现的V/I转换为4~20mA的标准电流信号, 以驱动执行机构。IMP705构成了复位电路,提高单片 机工作的可靠性。由两片8D锁存器74LS377及P3.2 组成动态扫描的键盘、显示电路。P3.3与光耦构成开 关量信号的输人电路。P3.4、P3.5、三极管及继电器构 成开关量信号的输出电路.可用于上下限报警输出 等。MAX232及P3.0、P3.1构成了与计算机通讯的 RS232接口。该系统其中一项功能是实现计算机与仪 表之间的参数和数据的通信.另一功能是与开关Kl 配合。完成将程序从计算机下载到ADIxC812片内的 8k字节闪速/电擦除程序存储器中。 根据需要。我们设计的数据采集系统包括信号 调理电路、多路模拟开关、ADIxC812单片机控制电 路、计算机接口和LED、键盘、显示器等传输电路。其 中,是数据采集系统的核心部分。可以由主机通过接 口启动工作.也可以独立工作。AD肛C812单片机控 制电路完成数据采集的工作过程是:由传感器传送 来的数据信号,由信号调理电路进行数据信号的调 整,再通过多路模拟开关传送到ADgC812单片机。 完成数据采集工作,接着由其内部的12位DAC进 行数模转换,再进行数据处理,最后再将处理后的数 据通过LED显示器等输出,得到用户所需要的数据。 2.3软件设计 软件设计采用模块化的设计方法。建立一个子

2在数据采集系统中的应用
2.1基本设计思想 在传统的数据采集系统中,MD的控制和数据 的转存均是通过CPU或者MCU来进行。如果采集 的速率较低,需要转存的数据量较小还可以胜任。 但是在高速数据采集时用CPU或者MCU来控制则 会浪费大量CPU资源,对于MCU来说根本不可能 控制高速数据的采集存储过程.而让高级的CPU来 完成这种低级的控制实在太没有必要。由此引入了 使用ADpC812单片机的ADC数据采集进行多路 数据采集系统的实现方法。整个系统以ADtrC812 单片机为核心,主要由ADgC812单片微控制器进 行控制,可实现采样频率为80MHz,通道数为8路 的模拟信号采集和处理。

图1硬件构成原理图

?106?

万方数据

张倩.徐树梅:基于ADp,C812单片机的多通道数据采集系统设计 程序库,包括ADC、DAC、显示、键处理、数字滤波 器、控制算法等等子程序。对于不同功能的仪表在 主程序中调用需要的子程序,修改、补充一些程序即 可完成。在工作中不断补充新的子程序,能提高开 发的工作效率。由于AD斗C812与8051内核兼容。 对于原来的8051的用户使用非常方便。
2.3.1

数据寄存器组(EDATAl—4)用于保存读、写的4字 节页数据,EDARL为页地址寄存器,ECON是8位 控制寄存器,值为01H读命令、02H写命令、04H 校验命令、05H擦除命令,以上操作都是按页进行。
2.3.4

ADIxC812的数据采集程序 利用AD斗C812片内定时器和ADC单次转换

ADC使用方法及子程序 ADC有两个控制寄存器和一个状态寄存器。

功能来实现定时采样的目的。定时器TO定时 1.25ms。则8个通道完成一次数据采集需要10ms。

ADCCONl寄存器控制转换和采集时间、硬件转换 模式及掉电模式。ADCCON2寄存器控制ADC通道 选择和转换模式。ADCCON3寄存器对用户软件给 出ADC忙状态的指示。通过对两个控制寄存器的设 置,ADC可工作在单次转换、ADC中断方式及ADC DMA方式。本子程序采用单次转换方式。8个通道 AD采样值分别存放在AD斗C812内部RAM 5FH单元中。
2。3.2 50H一

3结语
本文采用了ADIxC812这种新型的单片机,并 将其熟练运用到ADC数据采集子系统,进行多路数 据采集系统的实现。ADI,tC812单片机内部功能强 大,具有超大寻址空间,12位高速A/D、D/A转换电 路,内置有看门狗和16位定时器电路。此外, AD斗C812单片机还拥有丰富的片内资源、I/O口以 及外围设备。是一个真正的单片机系统可编程全智 能数据采集系统。它不仅可用于上述多路数据采集 系统,还可方便地用于其他测控系统。具有很好的推 广使用价值。

DAC使用方法及子程序

AD斗C812组合了两个片内12位DAC.通过设 置DAC控制寄存器DACCON,可以使DAC工作在 8位或12位模式、电压输出范围在0~VDD或O. VREF之间、强制DAC输出电压为0及上电或掉电 方式。子程序中DAC工作在12位模式,电压输出范 围在0一VDD。ADILLC812内部RAM 40H存放通道0 的低8位输出量,41H存放通道0的高4位输出量, 42H、43H存放通道1的12位输出量。 2.3.3电擦除数据存储器使用方法及予程序 闪速/电擦除数据存储器阵列包括640B。被配 置为160(00H一9FH)个页,每页4B。其操作有4个

参考文献

【l】罗冯涛,王渝。AD,u.C812单片机控制系统的开发【J】。现代
电子技术,2002(2):tO.12.

[2]刘书明,冯小平.数据采集系统芯片ADp,C812原理与应
用[M】.西安:西安电子科技大学出版社,2000.

【3】粱恩主.Protel99SE电路设计与仿真应用[M】.北京:清华
大学出版社.2000.

Multiple

Data Collection System Design Based

on

ADI虬C812 Single-chip Computer
ZHA NG

Qianl

XU Shu-mei2

(1.Suzhou

University,Suzhou 215006;2.Suzhou University ofScience and Technology,Suzhou 21501

1)

Abstract:This paper introduces the realization method of multiple data collection system when using ADIxC8 1 2 Single.chip Computer,discusses the circuit diagram and program structure and the key part of the software,using single.chip computer AD“C8 1 2 data collection,received from through LED monitor,then the the sensor,dealt by subsystem and displayed

data

which

users

need

can

be got.

Key words:AD斗C8 12 Single—chip Computer;data collection;system design

?107?

万方数据

基于ADμC812单片机的多通道数据采集系统设计
作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 引用次数: 张倩, 徐树梅, ZHANG Qian, XU Shu-mei 张倩,ZHANG Qian(苏州大学,苏州,215006), 徐树梅,XU Shu-mei(苏州科技学院,苏州 ,215011) 重庆科技学院学报(自然科学版) JOURNAL OF CHONGQING UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY(NATURAL SCIENCES EDITION) 2009,11(1) 0次

参考文献(3条) 1.罗冯涛.王渝 AduC812单片机控制系统的开发[期刊论文]-现代电子技术 2002(2) 2.刘书明.冯小平 数据采集系统芯片ADμC812原理与应用 2000 3.梁恩主 Protel 99SE电路设计与仿真应用 2000

相似文献(10条) 1.期刊论文 王伟 数据采集与无线收发模块的设计 -现代电子技术2003,26(17)
介绍了以ADμC812单片机为核心,利用nRF401无线收发芯片设计的一个数据采集与无线收发模块.实践表明,该模块体积小、功耗低、电路构造简单 ,可以方便地嵌入便携式监测系统中,降低整个设备的开发周期和成本,并增强设备应用的灵活性.

2.期刊论文 刘明辉.张凡 基于ADμC812单片机的电力监控系统数据采集 -中国科技信息2006(4)
介绍了数据采集芯片ADμC812的特点,并给出了该芯片在电力监控系统数据采集中的应用.基于ADμC 812数据采集芯片的新型电力监控系统具有实时 处理、性能稳定、成本低廉等特点.

3.期刊论文 倪然.于强 ADμC812单片机在多通道采集系统中的应用 -电脑学习2001(1)
采用ADμC812单片机内所包含的高性能自校准多通道A/D转换器和双端口SRAM— IDT7007J进行多通道模拟数据采集主机经ISA总线读取双端口SRAM中 的数据,实现了高速数据采集。

4.期刊论文 伍萍辉.廖智.赵葵银 ADμC812的数据采集子系统及其在多路温湿监测系统中的应用 -传感器世界 2002,8(2)
本文介绍了基于ADμC812单片机的ADC采集子系统的硬件组成结构和软件设计方法及其在多路温湿监测系统中的应用.

5.期刊论文 冯金栋.徐爱钧.易金生 ADμC812单片机A/D转换及软件校准方法 -微型机与应用2003,22(9)
美国AD公司的一种嵌入式Flash MCU微转换器ADμC812,并将其用于数据采集时的A/D转换,以进一步提高ADC精度的一种软件解决办法.

6.期刊论文 冯金栋.徐爱钧.易金生 ADμC812单片机A/D转换介绍及软件校准方法 -电子技术2003,30(7)
使用通常的单片机、ADC等芯片构造一个数据采集系统,往往设计周期长,成本较高.ADμC812采用了高性能的闪速/电擦除存储器技术和模拟测量技术 ,能灵活的对芯片进行编程,大大降低了数据采集系统的开发时间和成本.ADμC812装有工厂编程的校准系数,它在上电时自动下载到ADC,可以获得很高的 精度,并且可以采用软件进一步校准,从而获得更高的精度,确保最佳的ADC性能.

7.期刊论文 高京卫.李军.韩毅.GAO Jingwei.LI Jun.HAN Yi 基于ADμC812单片机的可燃性气体监测报警仪的设计 -现代电子技术2008,31(2)
主要介绍可燃性气体监测报警仪的设计,他由可燃性气体传感器、信号放大电路、模/数转换、单片机、显示部分、键盘控制、报警输出、应用系统 软件等组成.从传感器出来的微电流信号,经过放大电路进行放大后送入单片机内,单片机采用美国ADI公司生产的ADμC812型单片机,这款单片机带有8通 道12位的A/D,可直接进行数据采集.此外,他的存储资源丰富、可进行在线编程,各方面均符合设计的要求.显示部分采用74LS164芯片和LED数码管进行显 示;报警输出采用固体继电器与蜂鸣器控制报警;软件设计采用单片机C语言编程.

8.期刊论文 任雅祥.REN Yaxiang 新型热泵供热机组控制器的设计 -现代电子技术2007,30(9)
作为一种新型的供暖产品,热泵供热机组不但能从空气、水等周边环境中吸取能量,而且具有供热效率高、安全、环保等特点,被业界公认为是传统锅 炉、电热水器及燃油(气)热水机组的更新换代环保型产品.本文详细阐述了以ADμC812单片机为核心的热泵供热机组控制器软硬件系统设计,介绍了多路 温度数据与压力数据采集、液晶显示等模块的硬件组成及各个模块的工作原理;控制器的软件系统采用前后台架构,用Quick Start平台开发完成;其人机 界面系统由按键阵列和TG2401286V2型液晶显示屏组成.

9.期刊论文 张道勇.曾水平 ADμC812单片机在铝电解槽熔体高度检测系统中的应用 -微计算机信息(测控仪表自动 化)2002(10)
本文介绍新型数据采集系统芯片ADμC812在铝电解槽熔体高度检测系统中的应用.分析铝电解槽中热电偶感温特点及电解槽内电解质和铝液的传热性 能,提出利用电解质和铝液传热性能差异测量熔体高度的方法.使用ADμC812单片机简化了高度检测系统的实现.

10.期刊论文 伍萍辉 一种基于ADμC812单片机的数据采集器 -电测与仪表2002,39(1)
介绍了一种基于ADμC812单片机的数据采集器的硬件组成结构和软件设计方法,该方法简单实用,具有较广的使用价值.

本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_cqsygdzkxxxb200901033.aspx

下载时间:2010年1月2日


相关文档

基于ADμC812单片机的多通道数据采集系统设计
基于单片机的多通道数据采集系统
基于单片机的多通道数据采集器的设计
多通道数据采集系统设计
基于单片机的多通道数据采集系统设计
基于单片机的多通道数据采集系统(1)
基于单片机的多通道数据采集板的设计
基于MSP430单片机的多通道数据采集系统
基于单片机的多线程数据采集系统设计
一种基于单片机的多用途数据采集系统设计
电脑版