AT89S52单片机微机前向通道设计+文献综述(2)
单片机作测、控系统时，系统中总要有被测信号输入通道，由计算机拾取必要的输入信息。对被测对象拾取必要的原始参量信号是系统的核心任务。对被控对象的状态测试以及对控制条件的检测是不可缺少的环节。这就使得微机前向通道的研究非常有必要。对被测对象信号拾取核心任务是真实的反映被测对象的状态，它包括实时性与测量精度。随着测控技术的迅猛发展，以单片机为核心的数据采集系统将会在测控领域中拥有统治地位。本次毕业设计课题微机前向通道设计，是利用AT89S52单片机和PCF8591芯片做一个采集模拟电压信号，转换为数字信号，数码管LCD显示采集的数字信息。
前向通道研究属于基础性研究领域。该电路可以方便的嵌入到其它系统中。主要内容是利用微机控制设计一高精度的模拟信号采集电路，能根据被采样信号的频率，确定合适的采样速率（10挡），用单片机实现与上位机的数据通讯。选用合适的A\D,设计微机前向通道的原理图，用Protel绘制数据采集卡的原理图和PCB，完成硬件的制作，用汇编编程，实现上、下位机的通讯。并具有与上位机的通讯能力。 完成硬件和软件设计。通过该课题的研究可以更深入学习AT89S52单片机硬件结构、寄存器间寻址以及汇编语言和C51语言的编程技巧。对模拟电路的放大器、数字电路、逐次逼近型A＼D转换器是一次有效的复习。为今后学习打下了坚实理论基础。通过研究微机前向通道能够完善自己的知识体系，也能积累自主设计与完成项目的经验。在实际动手过程中，不断提出问题、思考问题和解决问题，可以提高自学能力和发现问题解决问题的能力。
1 系统分析与总体设计
通用数据采集系统由硬件和软件两部分组成。硬件由单片机、A／D转换器和显示驱动电路等组成。软件包括主程序、系统监控、定时／中断等子程序组成。硬件和软件只有密切配合、协调一致，才能组成一个高性能的数据采集系统。在系统开发过程中，硬件和软件的设计是相互关联的，不能截然分开，硬件设计时应考虑系统资源及软件的实现方法，而软件设计时又要了解硬件的工作原理。
主机与I／O器件之间相互传递信息主要由微处理器来控制。微处理器欲将一批数据送往面板上显示更新。这时，可将显示器当成“只写存贮器”对待，一旦微处理器准备好新的数据之后，只要对显示器“寻址"，并写入数字，显示器便能将写入的数字显示出来。也就是说，无论什么时候，显示器总是处于准备好接受数据的状态。而且在接受数据之后也不需要向微处理器回答“数据已收到”之类的信号。系统的采样速度表示了系统的实时性能。系统的采样速度取决于模拟信号的带宽，通道数和最高频率下每个周期的采样数等。
根据采样定理，在理想的采样系统中，为了使采样信号能无失真的复现原输入信号，必须使采样频率至少为输入信号最高频率的两倍，否则，将会出现频率混叠现象。 采样定理是实现无信息损失而重现原信号的必要条件，它要求原始数据的采样以及数据重建都是理想状态。实际上，一个现实的信号和系统都不可能只适合这样的理想情况。为了保证数据的采样精度，要使 A／D转换前必须设置低通滤波器消除信号中的无用高频分量。采样频率应该10倍于信号中可能的最高频率。对于要直接显示或记录的信号波形，采样频率应更高一些。
孔径误差：将模拟量转换成数字节要有一个过程，速度再快的A／D转换器完成转换也总是需要一定的时间，这个时间称为孔径时间。一个动态信号在孔径时间内会发生变化，从而引起输出的不确定误差，这个误差称为孔径误差。假设有一个分辨率为12位的A／D转换器，要对10kHz的信号采样并要求孔径误差小于o．5LsB，则A／D转换器的转换时间应小于2us。反之，若要对更高频率信号进行采样，则必须减小A／D转换器的孔径时间。减小A／D转换器的孔径时间的方法是采用采样／保持电路。
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