一、设计内容（论文阐述的问题）
设计一个数据采集系统
基本要求：要求具有8路模拟输入
输入信号为0——500mV
采用数码管8位，显示十进制结果
输入量与显示误差<1%
发挥部分：1、速度上实现高精度采集
2、提高系统精度
3、设计抗干扰性
二、设计完成后提交的文件和图表
1. 计算说明书部分：
数据采集是指将压力、流量、温度、位移等模拟量转换成数字量后，再由计算机进行存储、处理、显示、或打印的过程，相应的系统就称为数据采集系统。
数据采集的任务，就是采集传感器输出的模拟信号并转换成计算机能识别的数字信号，然后送入计算机进行相应的计算和处理，取得所需的数据。同时，将计算机得到的数据进行显示或打印，以便实现对某些物理量的监控。
数据采集性能的好坏，主要取决于他的精度和速度。在保证精度的条件下，应有尽可能高的采样速度。
数据采集系统应具有功能：
（1）数据采集
计算机按照选定的采样周期，对输入到系统的模拟信号进行采样，称为数据采集。（2）模拟信号处理
模拟信号是指随时间连续变化的信号，模拟信号处理是指模拟信号经过采样和A/D转换输入计算机后，要进行数据的正确性判断、标度变换、线性化等处理。
（3）数字信号处理
数字信号处理是指数字信号输入计算机后，需要进行码制的转换处理，如BCD码转换成ASCII码，以便显示数字信号。
（4）屏幕显示
就是用各种显示装置如CRT、LED把各种数据以方便于操作者观察的方式显示出来。（5）数据存储
数据存储是就是将某些重要数据存储在外部存储器上。
在本次设计中，我们采用8259作为中断控制器，8255作为并行接口，ADC0809作为模数转换器。
2、图纸部分：
含有总体设计的功能框图、所用各种器件的引脚图、内部逻辑结构框图以及相应器件的真值表，还包括总设计的硬件连接图及软件设计流程图等。
三、课程设计进程安排
序号设计（论文）各阶段名称日期
1 获得设计题目及要求，查阅资料7月10日
2 形成初步设计思路及有针对性检索资料7月11日
3 设计方案论证及选用相应器件7月12日
4 设计硬件连接图及软件编程7月13日
5 形成整体设计报告并上交7月14日
四、主要参考资料
1、《微型计算机原理及接口技术》裘雪红、顾新西安电子科技大学出版社
2、《高性能模数与数模转换器件》刘书明、刘斌西安电子科技大学出版社
3、《微型计算机接口技术及应用》刘乐善华中理工大学出版社
4、《IBM-PC 汇编语言程序设计》沈美明、温冬婵清华大学出版社
5、《单片机典型外围器件及应用实例》是实科技编著人民邮电出版社
6、《智能仪器原理及应用》赵茂泰电子工业出版社
7、《微型计算机接口原理与技术》邹逢兴国防科技大学出版社
8、《汇编语言教程》朱慧真国防工业出版社
9、《微型计算机接口技术》吴延海重庆大学出版社
10、《数字电子技术基础》阎石高等教育出版社
第二部分
一、绪论.
近年来，数据采集及其应用技术受到人们越来越广泛的关注，数据采集系统也迅速
地得到应用。在生产过程中，应用这一系统可对生产现场的工艺参数进行采集、监视和
记录，为提高产品质量、降低成本提供信息和手段。在科学研究中，应用数据采集系统
可获得大量的动态信息，是研究瞬间物理过程的有力工具，也是获取科学奥秘的重要手
段之一。总之f不论在哪个应用领域中，数据采集与处理越及时，工作效率就越高，取
得的经济效益就越大。、”‘、。
1.1．一数据采集技术的分类
工业上使用的数据采集系统大致可分为四类i
(1)基于通用微型计算机(如Pc机)的数据采集系统
这种系统主要功能是将采集来的信号通过外部的采样和A／D转换后的数字信号通过接口电路送入微机进行处理，然后再显示处理结果或经过D／A转换输出。它主要有以下几个特点：
①系统较强的软、硬件支持。通用微型计算机系统所有的软、硬件资源都可以用来
支持系统进往工作。
②具有自主开发能力。
③系统的软硬件的应用／配置比较小，系统的成本较高，但二次开发时，软硬件扩展能力较好。
④在工业环境中运行的可靠性差，对安放的环境要求较高。程序在RAM中运行，易受外界干扰破坏。
(2)基于单片机的数据采集系统
它是由单片机及其一些外围芯片构成的数据采集系统，具有如下特点：
①系统不具有自主开发能力。因此，系统的软硬件开发必须借助开发工具。
②系统的软硬件设计与配置规模都是以满足数据采集系统功能要求为原则，因此系统的软硬件应用，配置比接近于1，具有最佳的性价比；系统的软件一般都有应用程序。
③系统的可靠性好，使用方便。应用程序在ROM中运行不会因外界的干扰而破坏，而且上电后系统立即进入用户状态。
(3)基于DSP数字信号微处理器的数据采集系统
DSP数字信号微处理器从理论上而言就是一种单片机的形式，DSP数字信号微处理器与通用微处理器相比，除了它们的机构不同以外，其基本差别是：DSP数字信号微处理器有能力响应和处理采样模拟信号得到的数据流，如乘法和累加求和运算。常用的，数字信号处理芯片有两种类型，一种是专用DSP芯片，另一种是通用DSP芯片。基于DSP数字信号微处理器的数据采集系统的特点如下：精度高、灵活性好、可靠性高、容易集成、分时复用等，但同时其价格不菲。
(4)基于混合型计算机采集系统．
这是-种近年来随着8位单片机出现而在计算机应用领域中迅速发展的一种系统结
构形式。它是由通用计算机(PC机)与单片机通过标准总线(例如RS-485标准)相连而成。
单片机及其外围电路构成的部分是专为数据采集等功能的要求而配置的，，主机则承担数据采集系统的人机对话、大容量的计算、记录、打印、图形显示等任务固。混合型计算
机数据采集系统有以下特点：
①通常具有自开发能力。
②系统配置灵活，易构成各种大中型测控系统。
③主机可远离现场而构成各种局域网络系统。
④充分利用主机资源，但不会占有主机的全部CPU 时间。
1.2.基于单片机的数据采集系统.
基于单片机的数据采集系统是以单片机为核心控制器件。单片机具有体积小、功耗小、成本低、可靠性高、灵活方便、价格廉以及控制功能强等特点而得到广泛的应用。利用单片机的硬件、软件资源，实现信号采集的智能化控制和管理。
1.2.1基本组成
基于单片机的数据采集系统是以单片机为核心控制器件，‘结合外围电路所构成。基 本组成如图1．1所示。
图1．1数据采集系统的组成
采集系统硬件主要包括传感器、A ／D 转换器、单片机、输入，输出接口电路等。由单片机做为控制单元的数据采集系统的工作过程可分为以下几个步骤：数据采集是将被测量的信号转换为能够被单片机所识别的信号并输入给单片机；数据处理是由单片机执行以测试为目的的算法程序后，得到与被测参数对应的测量值或形成相应的决策与判断；数据输出是将处理结果送给输出设备，进行显示、储存等操作。
1.2.2采集方式。
一个具体的采集系统的构成，根据所测信号的特性而定。力求做到既能满足系统的性能要求又能在性能价格比上达到最优。
(1)单通道数据采集
汇编语言清华大学出版社
单通道数据采集是：被采集的模拟信号只有一个，
(2)多通道数据采集
多通道数据采集是：被采集的模拟信号有两个或两个以上。多路模拟信号的采集有
以下几种结构形式:
①多路A ／D 转换方式．
这种结构由多个A ／D 转换芯片构成。对每路输入信号都有独立的采样保持电路S ／H 、    A ／D 转换电路及I ／O 接口电路，每一路占有一个通道。
这种方式通常用于高速数据采集和需要同时采集多路数据的情况。其优点是通道数增加时，最高采样频率不会受到影响，并可同时采集多路信号，保持了各信号之间的同步关系。缺点是成本较高、体积较大。
②多路共享A ／D 转换方式．
输入信号进入各路采样保持电路，然后由多路开关可选择地将各路信号送入AID 转换器进行转换。
这种转换方式较上一种方式慢，并且得到的各通道信号是断续的。在通道数增加时，采集频率受到影响。当采样保持电路用同一个信号控制时，既可保证同_时刻采集到各通道参数，又可保证信号间的同步关系。这种方式主要用于对采集频率要求不高的多路信号的采集 ③多路开关方式．
这种方式轮流循环采样的转换速度比以上两种方式都慢，但是节省硬件。
它常用于采集多路变化缓慢的信号，如温度变化、应变信号等。用这种方式采集多通道
信号时，不能同时采集同一时刻的各种参数。
二、设计指标
1、设计内容：对8路0—5V的模拟电压进行循环采集。
2、基本要求：①对8路模拟输入实行循环采集，每路连续采集16次，取平均值；
②输入量与显示误差<1%；
③CPU以中断方式读取采集数据。
三、设计方案论证
考虑本数据采集系统要求，该系统的功能框图如下：
图1 系统功能框图
（一）AD转换器的选择
1、根据AD转换器基本原理及特点，可以分为以下类型：积分型、逐次逼近型、并行比较型
/串并行型、Σ-Δ调制型、电容阵列逐次比较型及压频变换型。
1）积分型（如TLC7135）
积分型AD工作原理是将输入电压转换成时间(脉冲宽度信号)或频率(脉冲频率)，然后由定时器/计数器获得数字值。其优点是用简单电路就能获得高分辨率，但缺点是由于转换精度依赖于积分时间，因此转换速率极低。初期的单片AD转换器大多采用积分型，现在逐次比较型已逐步成为主流。
2）逐次比较型（如ADC0809）
逐次比较型AD由一个比较器和DA转换器通过逐次比较逻辑构成，从MSB开始，顺序地对每一位将输入电压与内置DA转换器输出进行比较，经n次比较而输出数字值。其电路规模属于中等。其优点是速度较高、功耗低，在低分辩率（<12位）时价格便宜，但高精度（>12位）时价格很高。

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