基于MAX1241的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、南開(kāi)大學(xué)濱海學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯基于MAX1241的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)姓 名： 劉彬 學(xué) 號(hào)： 08990393專(zhuān) 業(yè)： 通信工程指導(dǎo)老師： 潘勇研究框架 概述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)起始于20世紀(jì)50年代，1956年美國(guó)首先研究了用在軍事上的測(cè)試系統(tǒng) 。20世紀(jì)70年代后期，誕生了采集器、儀表同計(jì)算機(jī)融為一體的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 20世紀(jì)80年代，開(kāi)始出現(xiàn)了通用的數(shù)據(jù)采集與自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。 20世紀(jì)90年代至今，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已成功的運(yùn)用到軍事、航空電子設(shè)備及宇航技術(shù)、工業(yè)等領(lǐng)域。 相較于數(shù)據(jù)采集板卡成本和功能的限制，單片機(jī)具多功能、高效率、高性能、低電壓、低功耗、低價(jià)格等優(yōu)點(diǎn)。這就使得以單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在

2、許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。數(shù)據(jù)采集技術(shù)已經(jīng)成為一種專(zhuān)門(mén)的技術(shù)，在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 研究綜述我國(guó)的數(shù)字地震觀測(cè)系統(tǒng)主要采用TDE-124C型TDE-224C型地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。近年來(lái)，又成功研制了動(dòng)態(tài)范圍更大、線(xiàn)性度更高、兼容性更強(qiáng)、低功耗可靠性的TDE-324C型地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 在國(guó)外，受需求牽引，新一代機(jī)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為滿(mǎn)足飛行實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域的應(yīng)用也在快速地發(fā)展。如愛(ài)爾蘭ACRA公司2000年研發(fā)推出的新一代KAM500機(jī)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，到了2006年,本系統(tǒng)采用16位（A/D）模擬數(shù)字變換，總采樣率達(dá)500K/S, 可以利用方式組成高達(dá)1000通道的大容量的分布式采集系統(tǒng)。 隨著

3、微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和普及,數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)已成為日益重要的檢測(cè)技術(shù),廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)等需要同時(shí)監(jiān)控溫度、濕度和壓力等場(chǎng)合。數(shù)據(jù)采集的性能特點(diǎn)直接影響到整個(gè)系統(tǒng)。 現(xiàn)在的采集系統(tǒng)簡(jiǎn)單到只需要一塊數(shù)據(jù)采集卡,把它插在微機(jī)的擴(kuò)展槽內(nèi),并輔以應(yīng)用軟件,就能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能,但這并不會(huì)對(duì)基于單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)產(chǎn)生影響,因?yàn)閱纹瑱C(jī)功能強(qiáng)大、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、靈活性好、開(kāi)發(fā)容易等優(yōu)點(diǎn),使得基于單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 本系統(tǒng)以采集模擬電壓然后顯示在LCD上為例來(lái)說(shuō)明采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)， 該系統(tǒng)主控芯片是AT89C52單片機(jī)，核心為A/D轉(zhuǎn)換芯片，采用MAX1241，此

4、芯片功能比較強(qiáng)大，精度高，能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 硬件設(shè)計(jì)單片機(jī)AT89C52 AT89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線(xiàn)，看門(mén)狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。模數(shù)轉(zhuǎn)換器MAX1241 MAX1241是低功耗，12位串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器，共有8個(gè)管腳，工作電壓為+2.7+5.5V，連續(xù)A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間為7.5s，轉(zhuǎn)換時(shí)間9s，它使用逐次逼近技術(shù)完成A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程 。操作過(guò)程使用CPU上的一個(gè)通用I/O接口去拉低CS，保持SCLK低電平。等待最大轉(zhuǎn)換時(shí)間或查

5、詢(xún)DOUT是否為高電平來(lái)決定轉(zhuǎn)換是否結(jié)束。轉(zhuǎn)換結(jié)束后，在SCLK的下降沿開(kāi)始DOUT數(shù)據(jù)輸出。在第13個(gè)脈沖將CS置高，如果CS繼續(xù)保持低電平，以下輸出數(shù)據(jù)為0。LCD1602介紹LCD1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專(zhuān)門(mén)用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊，它有若干個(gè)57或者511等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符 。內(nèi)含復(fù)位電路提供各種控制命令,如：清屏、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示移位等多種功能有80字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器DDRAM內(nèi)建有160個(gè)57點(diǎn)陣的字型的字符發(fā)生器CGROM8個(gè)可由用戶(hù)自定義的57的字符發(fā)生器CGRAM字符型LCD1602通常有14條引腳

6、線(xiàn)或16條引腳線(xiàn)的LCD，多出來(lái)的2條線(xiàn)是背光電源線(xiàn)VCC(15腳)和地線(xiàn)GND(16腳) 系統(tǒng)硬件框架設(shè)計(jì) 硬件連接圖軟件部分KeilUvision2 提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（UVISION）將這些組合在一起。Proteus可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路 軟件總體框架設(shè)計(jì) 系統(tǒng)結(jié)果分析及仿真結(jié)果當(dāng)輸入是0V時(shí)輸出如圖：當(dāng)輸入是1V時(shí)輸出如圖：當(dāng)輸入是2.5V時(shí)輸出如圖：當(dāng)輸入是3.5V時(shí)輸出如圖：當(dāng)輸入是5.0V時(shí)輸出如圖：結(jié)束語(yǔ)數(shù)據(jù)采集技術(shù)是以前端的模擬信號(hào)處理、數(shù)字化、數(shù)字信號(hào)處理和計(jì)算機(jī)等高科技為基礎(chǔ)而形成的一門(mén)綜合技術(shù)，是聯(lián)系模擬世界和數(shù)字世界的橋梁。它在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。數(shù)字技術(shù)促進(jìn)了這些領(lǐng)域的發(fā)展，而反過(guò)來(lái)又對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提出了愈來(lái)愈高的要求，本文所設(shè)計(jì)的12位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)不僅具有較高的轉(zhuǎn)化精度，而且有較高的轉(zhuǎn)換速度，可應(yīng)用于多種需要數(shù)據(jù)采集的場(chǎng)合。致謝大