基于ADC0809和51單片機的多路數據采集系統設計

摘要：給出了采用8051單片機為核心來實現多路數據采集與通信控制的設計方法。該方法將8路被測電壓通過通用ADC0809模數轉換來實現對采集到的數據進行模擬量到數字量的轉換，然后由單片機對數據進行處理，再將數據通過串行口傳輸到PC機上，同時采用MAX232接口芯片來實現MCU與PC機間的電平匹配，最后由PC機完成數據的接收和顯示。
關鍵詞：多路數據采集；單片機；模數轉換；串行通信

“數據采集”是指將溫度、壓力、流量、位移等模擬物理量采集并轉換成數字量后，再由計算機進行存儲、處理、顯示和打印的過程，相應的系統稱為數據采集系統。
本文的主要任務是對0～5V的直流電壓進行測量并送到遠端的PC機上進行顯示。由于采集的是直流信號，對于緩慢變化的信號不必加采樣保持電路，因此選用市面上比較常見的逐次逼近型ADC0809芯片，該芯片轉換速度快，價格低廉，可以直接將直流電壓轉換為計算機可以處理的數字量。同時選用低功耗的LCD顯示器件來滿足其在終端顯示采集結果的需求。終端鍵盤控制采用盡可能少的鍵來實現控制功能，為了防止鍵盤不用時的誤操作，設計時還設置了鎖鍵功能，在鍵盤的輸入消抖方面，則采用軟件消抖方法來降低硬件開銷，提高系統的抗干擾能力。軟件設計方面則采用功能模塊化的設計思想；鍵盤模數轉換等采用中斷方式來實現，從而大大提高了單片機的效率以及實時處理能力。

1 數據采集系統的硬件結構
數據采集系統的硬件結構一般由信號調理電路、多路切換電路、采樣保持電路、A／D轉換器以及單片機等組成。本文主要完成功能的系統硬件框圖如圖1所示。

2 ADC0809模數轉換器簡介
2．1 ADC0809的結構功能
本數據采集系統采用計算機作為處理器。電子計算機所處理和傳輸的都是不連續的數字信號，而實際中遇到的大都是連續變化的模擬量，模擬量經傳感器轉換成電信號后，需要模／數轉換將其變成數字信號才可以輸入到數字系統中進行處理和控制，因此，把模擬量轉換成數字量輸出的接口電路，即A／D轉換器就是現實信號轉換的橋梁。
目前，世界上有多種類型的A／D轉換器，如并行比較型、逐次逼近型、積分型等。本文采用逐次逼近型A／D轉換器，該類A／D轉換器轉換精度高，速度快，價格適中，是目前種類最多，應用最廣的A／D轉換器。逐次逼近型A／D轉換器一般由比較器、D／A轉換器、寄存器、時鐘發生器以及控制邏輯電路組成。
ADC0809就是一種CMOS單片逐次逼近式A／D轉換器，其內部結構如圖2所示。該芯片由8路模擬開關、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關樹型D／A轉換器、逐次逼近寄存器、三態輸出鎖存器等電路組成。因此，ADC0809可處理8路模擬量輸入，且有三態輸出能力。該器件既可與各種微處理器相連，也可單獨工作。其輸入輸出與TTL兼容。