基于AD0804的数据采集系统设计
基于AD0804的数据采集系统设计[20200406105704]
摘 要
电压是一个非常重要的参数，对电子电路进行检测的常用仪表就是数字电压表，它将检测到的数据送入微计算机系统，实现计算、存储、控制和显示等功能。本文主要围绕A/D转换、数据处理、显示控制与报警电路等模块来进行设计，通过AD0804完成数据转换，用AT89C51单片机对转换结果进行运算与处理，最终完成数字电压信号的显示，显示结果精确到小数点后两位，超出量程范围则报警。该设计具有电路简单、成本低、性能稳定、精度高及可实施性好等优点。
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关键字:ADC0804单片机数据采集设计DesignofdataacquisitionsystembasedonAD0804
目 录
1 绪论 1
1.1研究的背景及意义 1
1.2发展状况 1
1.3 本文的主要工作 2
2 系统设计方案 3
2.1 系统设计要求 3
2.2 系统总体设计方案 3
2.2.1 基本设计思路 3
2.2.2 系统的设计方案 3
2.2.3 A/D转换模块的选择 4
2.2.4 接口模块的选择 4
3 硬件电路设计 5
3.1 单片机最小系统 5
3.1.1 AT89C51芯片 6
3.1.2 晶振电路 6
3.1.3 复位电路 7
3.2 电源部分 7
3.3 模数转换部分 8
3.3.1 ADC0804芯片简介 8
3.3.2 ADC0804芯片引脚简介 9
3.3.3 ADC0804连接电路 10
3.4 显示部分 10
3.4.1 LCD1602显示器简介 10
3.4.2 LCD1602引脚简介 11
3.4.3 LCD1602连接电路 11
3.5 DB9标准串口输出部分 12
3.6 报警部分 13
4 软件设计 14
4.1 软件设计分析 14
4.2 A/D转换模块设计 15
4.2.1 A/D转换流程图 15
4.2.2 A/D转换模块的程序 15
4.3 LCD1602液晶显示模块与报警模块设计 16
4.3.1 LCD1602液晶流程图 16
4.3.2 LCD1602液晶显示程序 17
4.3.3 电路报警程序 18
5 系统调试 19
结语 20
参考文献 21
致谢 22
附录 23
附录一 系统原理图 23
附录二 程序代码 24
1 绪论
1.1研究的背景及意义
相对于数字化现代时代发展的需要，过去那种功用简单、精确度较低的指针式电压表已经跟不上时代发展的步伐了，现在发展研究出的这类数字电压表就具备了很多优势：精密的准确度、强大的抗干扰本领和可扩展性能力、便捷的集成方式、小巧的体积外观而方便携带等，而且它还具有能跟PC完成实时通讯的本事。如今，这种数字电压表是在A/D做成的单片机的基础上实现的，它已经普遍被用于各种智能化衡量标准的领域，如智能检测体系领域、工业智能化仪器领域、电子及电工测量领域，显示出了良好的发展前景。
由于数字电压表快速发展的趋势，DVM已经是提升工作速度、实现检测智能化不可缺少的一种仪器。如今计量仪表发展的首要目标其中之一便是数字化，而高精度测量方面的迅速发展就是由于数字电压表的出现，随着现代科技的不断发展，数字电压表使用领域、功用、品种都将会越来越广泛。自动化的数字仪表必将顺应时代发展潮流，这既能提高测量准确度，又能改善电子测量技术的智能化标准，可以扩展为各类通用数字仪表和各类非电子仪器(如：湿度和厚度计、温度仪、pH计、重量等)，差不多涉及到了各个领域，如工业检测、智能化检测等方面。从而在一定程度上降低了质检工作者的工作量但却保证了产品的合格率。
电压（Voltage）、电流(Current)和频率(Frequency)是各种电量测量时的三个基本被测量量，而这三个最基本的测量量中电压又是最为普及的。随着当今科技的迅猛发展，及对电量测量领域发展的不断需求，数字电压表的优势随着就不断显示出来了。
1.2发展状况
DVM是在二十世纪五六十年代出现并发展起来的，它是数字电压表的简称。它的运用技能就是数字化衡量，即将不连续的数字量通过连续的模拟量转化，再稍加处理最终表现出来。有两个方面导致这种电子仪表的涌现，电子计算机的应用被推广到系统的自动控制信号的实验领域是其中一方面，它提出了各类被观测量或被控制量转换成数字量的要求；电子计算机技术的发展导致的脉冲数字电路技术的飞跃变化而为它的出现提供的基础即是第二个方面。与此同时，它革新电子测量中的烦琐与破旧方式，也激励了数字化测量的飞快发展。现在，更成为了向智能化仪表发展的重要桥梁。
随着电子科学与计算机技术的发展，人们研究出了数据处理智能化、可编程程序的微处理器DVM。由于带有存储器并利用软件支持，因此可进行信息处理，可通过标准接口构成自动测量体系，可以自校、自检，确保了自动测量的高准确度，完成了仪器仪表的智能化。如今，自动化仪表的迅猛发展，使得微处理器的DVM为各种电子量的衡量标准提供了有用基础。
1.3 本文的主要工作
本课题是基于单片机AT89C51的DVM系统，该系统电路单一，具备精度高、速率快、性能稳定、工作可靠等特征，因此有很好的使用价值。整个系统由软硬件两个部分组成。硬件部分主要由单片机、A/D转换模块、显示模块和报警模块组成。本文的主要目标是熟悉单片机和软件的使用，完成硬件电路设计和软件编写。全文主要分为五个章节，内容如下：
第一章简要地介绍了本课题的背景意义以及发展状况。
第二章为阐述了本系统的设计方案。
第三章阐述了本系统的硬件设计。
第四章阐述了本系统的软件设计。
第五章阐述了系统调试的结果。
最后为本文的总结、致谢、参考文献和附录。
2 系统设计方案
采用51系列单片机系统的总控制，通过数字化测量技术，即使用显示工具来反映把持续的模拟量转化为非持续的、离散的数字量的技术。电子及电工测量、自动测量系统等智能化测量领域已把A/D转换器组成的DVM普遍应用于其中，来表现出强大的生命力。
2.1 系统设计要求
本次设计的具体目标如下：
1、量程为：0V~5V；
2、超出量程进行报警；
3、测量最小分辨率为0.02V；
4、采用字符液晶LCD1602显示被测的电压。
2.2 系统总体设计方案
2.2.1 基本设计思路
本设计主要采用单片机和模数转换芯片，显示模块组合，报警电路来完成一个简单的数字电压表。可以用电压表测量模拟直流0V～5V的输入电压，再由液晶显示器表现出来，它的大概测量误差为0.02 V。系统电路的设计理念是将电压模拟量经过模数转换后的数字量发送到单片机AT89C51的P1端口，然后计算整理该过程后的结果并使其在驱动输出设备上显示，可以看到，显示器能够显示到小数点的后两位，故当超过该规定限制后，报警电路就发生报警消息了。该系统设计框图如图2.1所示。
图2.1 系统设计框图
2.2.2 系统的设计方案
数字电压表的设计方式有许多，芯片种类随着电子电路的快速发展而呈现多种多样，这样数据的采集方式也就多样了，继而又使多种形式的数据处理及多样性的显示的方式。较大范围的模拟电压值是我们日常生活或研究工作所需要的，故输入电压的分压处理就十分重要了，因此数字电压的设计方法也会随之不同。由此举出两个常见的相关设计方案：
方案一：由数字电路及芯片构建。
摘 要
电压是一个非常重要的参数，对电子电路进行检测的常用仪表就是数字电压表，它将检测到的数据送入微计算机系统，实现计算、存储、控制和显示等功能。本文主要围绕A/D转换、数据处理、显示控制与报警电路等模块来进行设计，通过AD0804完成数据转换，用AT89C51单片机对转换结果进行运算与处理，最终完成数字电压信号的显示，显示结果精确到小数点后两位，超出量程范围则报警。该设计具有电路简单、成本低、性能稳定、精度高及可实施性好等优点。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:ADC0804单片机数据采集设计DesignofdataacquisitionsystembasedonAD0804
目 录
1 绪论 1
1.1研究的背景及意义 1
1.2发展状况 1
1.3 本文的主要工作 2
2 系统设计方案 3
2.1 系统设计要求 3
2.2 系统总体设计方案 3
2.2.1 基本设计思路 3
2.2.2 系统的设计方案 3
2.2.3 A/D转换模块的选择 4
2.2.4 接口模块的选择 4
3 硬件电路设计 5
3.1 单片机最小系统 5
3.1.1 AT89C51芯片 6
3.1.2 晶振电路 6
3.1.3 复位电路 7
3.2 电源部分 7
3.3 模数转换部分 8
3.3.1 ADC0804芯片简介 8
3.3.2 ADC0804芯片引脚简介 9
3.3.3 ADC0804连接电路 10
3.4 显示部分 10
3.4.1 LCD1602显示器简介 10
3.4.2 LCD1602引脚简介 11
3.4.3 LCD1602连接电路 11
3.5 DB9标准串口输出部分 12
3.6 报警部分 13
4 软件设计 14
4.1 软件设计分析 14
4.2 A/D转换模块设计 15
4.2.1 A/D转换流程图 15
4.2.2 A/D转换模块的程序 15
4.3 LCD1602液晶显示模块与报警模块设计 16
4.3.1 LCD1602液晶流程图 16
4.3.2 LCD1602液晶显示程序 17
4.3.3 电路报警程序 18
5 系统调试 19
结语 20
参考文献 21
致谢 22
附录 23
附录一 系统原理图 23
附录二 程序代码 24
1 绪论
1.1研究的背景及意义
相对于数字化现代时代发展的需要，过去那种功用简单、精确度较低的指针式电压表已经跟不上时代发展的步伐了，现在发展研究出的这类数字电压表就具备了很多优势：精密的准确度、强大的抗干扰本领和可扩展性能力、便捷的集成方式、小巧的体积外观而方便携带等，而且它还具有能跟PC完成实时通讯的本事。如今，这种数字电压表是在A/D做成的单片机的基础上实现的，它已经普遍被用于各种智能化衡量标准的领域，如智能检测体系领域、工业智能化仪器领域、电子及电工测量领域，显示出了良好的发展前景。
由于数字电压表快速发展的趋势，DVM已经是提升工作速度、实现检测智能化不可缺少的一种仪器。如今计量仪表发展的首要目标其中之一便是数字化，而高精度测量方面的迅速发展就是由于数字电压表的出现，随着现代科技的不断发展，数字电压表使用领域、功用、品种都将会越来越广泛。自动化的数字仪表必将顺应时代发展潮流，这既能提高测量准确度，又能改善电子测量技术的智能化标准，可以扩展为各类通用数字仪表和各类非电子仪器(如：湿度和厚度计、温度仪、pH计、重量等)，差不多涉及到了各个领域，如工业检测、智能化检测等方面。从而在一定程度上降低了质检工作者的工作量但却保证了产品的合格率。
电压（Voltage）、电流(Current)和频率(Frequency)是各种电量测量时的三个基本被测量量，而这三个最基本的测量量中电压又是最为普及的。随着当今科技的迅猛发展，及对电量测量领域发展的不断需求，数字电压表的优势随着就不断显示出来了。
1.2发展状况
DVM是在二十世纪五六十年代出现并发展起来的，它是数字电压表的简称。它的运用技能就是数字化衡量，即将不连续的数字量通过连续的模拟量转化，再稍加处理最终表现出来。有两个方面导致这种电子仪表的涌现，电子计算机的应用被推广到系统的自动控制信号的实验领域是其中一方面，它提出了各类被观测量或被控制量转换成数字量的要求；电子计算机技术的发展导致的脉冲数字电路技术的飞跃变化而为它的出现提供的基础即是第二个方面。与此同时，它革新电子测量中的烦琐与破旧方式，也激励了数字化测量的飞快发展。现在，更成为了向智能化仪表发展的重要桥梁。
随着电子科学与计算机技术的发展，人们研究出了数据处理智能化、可编程程序的微处理器DVM。由于带有存储器并利用软件支持，因此可进行信息处理，可通过标准接口构成自动测量体系，可以自校、自检，确保了自动测量的高准确度，完成了仪器仪表的智能化。如今，自动化仪表的迅猛发展，使得微处理器的DVM为各种电子量的衡量标准提供了有用基础。
1.3 本文的主要工作
本课题是基于单片机AT89C51的DVM系统，该系统电路单一，具备精度高、速率快、性能稳定、工作可靠等特征，因此有很好的使用价值。整个系统由软硬件两个部分组成。硬件部分主要由单片机、A/D转换模块、显示模块和报警模块组成。本文的主要目标是熟悉单片机和软件的使用，完成硬件电路设计和软件编写。全文主要分为五个章节，内容如下：
第一章简要地介绍了本课题的背景意义以及发展状况。
第二章为阐述了本系统的设计方案。
第三章阐述了本系统的硬件设计。
第四章阐述了本系统的软件设计。
第五章阐述了系统调试的结果。
最后为本文的总结、致谢、参考文献和附录。
2 系统设计方案
采用51系列单片机系统的总控制，通过数字化测量技术，即使用显示工具来反映把持续的模拟量转化为非持续的、离散的数字量的技术。电子及电工测量、自动测量系统等智能化测量领域已把A/D转换器组成的DVM普遍应用于其中，来表现出强大的生命力。
2.1 系统设计要求
本次设计的具体目标如下：
1、量程为：0V~5V；
2、超出量程进行报警；
3、测量最小分辨率为0.02V；
4、采用字符液晶LCD1602显示被测的电压。
2.2 系统总体设计方案
2.2.1 基本设计思路
本设计主要采用单片机和模数转换芯片，显示模块组合，报警电路来完成一个简单的数字电压表。可以用电压表测量模拟直流0V～5V的输入电压，再由液晶显示器表现出来，它的大概测量误差为0.02 V。系统电路的设计理念是将电压模拟量经过模数转换后的数字量发送到单片机AT89C51的P1端口，然后计算整理该过程后的结果并使其在驱动输出设备上显示，可以看到，显示器能够显示到小数点的后两位，故当超过该规定限制后，报警电路就发生报警消息了。该系统设计框图如图2.1所示。
图2.1 系统设计框图
2.2.2 系统的设计方案
数字电压表的设计方式有许多，芯片种类随着电子电路的快速发展而呈现多种多样，这样数据的采集方式也就多样了，继而又使多种形式的数据处理及多样性的显示的方式。较大范围的模拟电压值是我们日常生活或研究工作所需要的，故输入电压的分压处理就十分重要了，因此数字电压的设计方法也会随之不同。由此举出两个常见的相关设计方案：
方案一：由数字电路及芯片构建。
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