基于AT89C51的数据采集系统设计新方法

引言

近年来，随着制造技术的发展，单片机的价格越来越低，性能却不断提升，因而其应用范围也越来越广。然而在开发基于单片机的应用系统时，传统方法一般都需要大量的硬件设备，这些设备极易损坏而且携带不方便。为此，本文基于AT89C51数据采集系统详细说明了如何利用Pro-teus和两款串口仿真软件来进行单片机程序及外围电路的仿真设计。采用该方法可以大大简化硬件电路测试和系统调试过程，对单片机系统开发具有指导意义。本文介绍的基于AT89C5l单片机的数据采集系统能实现16路信号输入，每一路都是0～10 mV的信号，每秒钟采集一遍，从而将数据传给上位PC计算机。

1 硬件设计

1．1 主控芯片

AT89C51是一种带有4 KB闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8位微处理器，可为很多嵌入式控制系统提供灵活且价廉的方案。所以，本设计采用ATMEL公司的AT89C51作为程序的主控芯片。

AT89C51数据总线是由P0口提供的，P0口本身能以多种方式提供数据总线和地址总线。当ALE输出信号为高电平时，P0将输出的数据锁入总线驱动器中作为地址的低8位，然后和P2送出来的高8位地址一起组成一个完整的16位地址，以寻址到外部的64KB的地址空间。AT89C51的地址总线比较简单(只有3个：RD、WR、PSEN)，其中RD是用来读取外部数据内存的控制线，WR是用来写数据到外部数据内存的控制线，PSEN是用来存取外部程序内存的读取控制线。

由于P0口是数据和地址分时复用口，故要进行地址锁存，本设计使用74HC573作为锁存器。

1．2 系统硬件电路

本系统的硬件电路原理如图1所示。因为ADC0809的地址选择端A、B、C都接地，所以ADC0809的数据采集通道只有IN0被选通。16路模拟信号连接到多路选择模拟开关HCC4067后，即可通过地址选择端A、B、C、D进行选择，每一次选通一路，选通的通道经IO COM X和ADC0809的IN0相连，以进行A／D转换。P2．7(地址总线最高位A 15)可作为A／D转换的启动开关，P2．7为低电平有效。在启动A／D转换时，可由写信号WR和P2．7控制ADC0809的地址锁存和转换启动。而在读取转换结果时，则由读信号RD和P2．7控制ADC0809的OE信号。若令P2．7为0，74HC573的A、B、C、D即可给出被选择的模拟通道的地址，此时若ABCD=0000，则16路信号的100被选通，并将其数据送到ADC0809的IN0中，地址是7FF0H；若ABCD：1111，地址为7FFFH，则指向IO15。所以，16路信号依次对应的地址为7FFOH～7FFFH。转换完成后，数据将保存到一数组中，直到当上位PC机通过串行口发信号时，AT89C51通过检测地址是否和本机地址相符来作出动作。如果地址相符，则发送A／D转换结果，如不相符，则继续等待。