多路数据采集电路设计含程序1994年电子竞赛.docVIP

多路数据采集电路设计 目录 第一章 系统方案选择和论证 1.1 题目要求任务 1.1.1 基本要求 1.1.2 发挥部分 1.2 系统基本方案 1.2.1 各模块电路的方案选择及论证 （1）现场信号发生模块 （2）F/V变换模块 （3）信号A/D采集处理模块 （4）双CPU通信控制模块 （5）显示模块 1.2.2 系统各模块的最终方案 第二章 硬件设计与实现 2.1 系统硬件模块关系 2.2.1 正弦波信号发生器设计 2.2.2 F/V变换电路设计 2.2.3信号采集处理单元模块设计 2.2.4数据地址显示电路设计 第三章 系统软件设计 3.1主单片机程序 3.1.1主机发送程序流程图 3.1.2主机数据处理子程序图 3.1.3主机显示子程序图 3.1.4主机主程序流程图 3.2从单片机程序 3.2.1数据采集子程序流程图 3.2.2从机中断接收子程序流程图 3.2.3从机主程序流程图 1. 系统方案选择和论证 1.1 题目要求任务 设计一个八路数据采集系统。系统原理框图如1.1.1图 ： 1.1.1图：系统原理框图 主控器能对50米以外的各路数据,通过串行传输线（实验中用一米线代替）进行采集和显示。具体设计任务是： （1）现场模拟信号产生器。 （2）八路数据采集器。 （3）主控器。 1.1.1 基本要求 （1）现场模拟信号产生器。自制一正弦波信号发生器,利用可变电阻改变振荡频率,使频率在200Hz～2kHz范围变化,再经频率电压变换后输出相应1～5v直流电压（200Hz对应1v,2kHz对应5v） （2）八路数据采集器。数据采集器第一路输入自制1V～5V直流电压,第2～7路分别输入来自直流源的5V、4V、3V、2V、1V、0V直流电压（各路输入可由分压器产生,不要求精度）。第八路备用。将各路模拟信号分别转换成8位二进制数字信号,在经并/串变换电路,用串行码送入传输线路。 （3）主控器。主控器通过串行传输线路对各路数据进行 采集和显示。采集方式包括循环采集（即1路、2路……7路、1路……）和选择采集（任选一路）二种方式。显示部分能同时显示地址和相应的数据。 1.1.2 发挥部分 （1）利用电路补偿和其他方法提高可变电阻值变化与输出直流电压变化的线性关系。 （2）尽可能减少传输线数目。 （3）其他功能的改进（例如：增加传输距离，改善显示功能等）。 1.2 系统基本方案 根据题目要求系统模块分可以划分为：现场信号发生模块，V/F变换模块，信号采集处理模块，通信控制模块，显示模块。系统的框图如图1.2.1所示。为实现各模块的功能，分别做了几种不同的设计方案并进行了论证后我们选择如下方案。 图1.2.1所示为系统基本功能模块图 ： 如图1.2.1系统基本功能模块图 1.2.1 各模块电路的方案选择及论证 （1）现场信号发生模块 该模块工作在远距离终端，作为模拟待采样的信号源，产生正弦波。对于该模块有以下两种方案： 方案一：采用ICL8038集成芯片。构成三角波发生器及正弦整形电路。该IC电路属于积分型施密特压控多谐振荡器，工作范围0.001HZ～300KHZ，完全可以达到设计要求。 图1.2.2 LM358组成的正弦波发生器 振荡频率：f＝1/２π（RW2+R2）C。调节RW2可改变振荡频率 频率变化范围为：２.９～5.3KHz。输出信号的幅度调节通过改变RW1来实现。 幅度调节范围为：2～6V （2）F/V变换模块 F/V变换模块采用模拟集成频率--电压变换器LM331。LM331具有精度高、线形度高，温度系数低，功耗低动态范围宽等一系列优点，目前已经广泛应用于数据采集和自动控制中。 （3）信号A/D采集处理模块 该模块功能主要是将输入过来的模拟信号转化成数字信号，实现数据的采集与处理。现在提出以下方案来完成此功能。 A/D采集模块工作在远程数据采集端，用于将模拟信号转换成数字信号。计划采用ADC0809作为模数转换器。ADC0809为CMOS集成电路，属于逐位逼近比较型的转换器，分辨率为8位，转换时间为100us，数据输出端内部具有三态输出锁存器，可以与单片机直接连接；而且具有8路模拟开关，可直接连接8个模拟量，并可程控选择对其中一个模拟量进行转化。它与单片机连接简单，使用方便。 （4）显示模块 方案一：采用液晶显示屏和通用矩阵键盘。液晶显示屏（LCD）具有功耗小、轻薄短小无辐射危险，平面直角显示以及影象稳定不闪烁，可视面积大，画面效果