基于proteus的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)仿真設(shè)計

1、<p>　　基于Proteus的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)仿真設(shè)計</p><p>　　[摘 要]本文詳細介紹了基于Proteus的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)仿真設(shè)計，系統(tǒng)以AT89C51單片機為控制核心，使用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0808采集可調(diào)電阻輸出電壓（模擬電壓、電流、溫度、濕度等傳感器輸出電壓），通過按鍵完成各路切換選擇，顯示部分使用數(shù)碼管接口控制芯片MAX7219控制4個7段LED實時顯示各路電壓值，完成多通道

2、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的仿真設(shè)計。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]Proteus；單片機；ADC0808；MAX7219；仿真 </p><p>　　中圖分類號：TN927.2 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）08-0282-02 </p><p><b>　　1 引言 </b></p><p>　　目前

3、控制系統(tǒng)趨于數(shù)字化設(shè)計，常以微控制器如單片機、DSP等為控制核心，進行數(shù)字化處理，而通過傳感器獲得的各種外部環(huán)境參數(shù)以模擬形式存在，例如：電壓、電流、溫度、濕度等，要對這些信號進行數(shù)字處理，須使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字量后才能被微控制器識別。 </p><p>　　本文介紹了一種基于Proteus的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，系統(tǒng)使用AT89C51單片機控制ADC0808多通道A/D轉(zhuǎn)換器采集傳感器提供的電壓信號（用可

4、調(diào)電阻模擬），并通過數(shù)碼管進行實時顯示。 </p><p>　　2 多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)仿真設(shè)計 </p><p>　　Proteus是英國Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件，是一款完整的嵌入式系統(tǒng)軟硬件設(shè)計仿真平臺，它運行于Windows操作系統(tǒng)，提供仿真分析用的多種模擬與數(shù)字集成電路模型，并能進行PCB設(shè)計[2]。 </p><p>　　2.1 仿

5、真系統(tǒng)的總體框架 </p><p>　　仿真系統(tǒng)的總體框架如圖1所示。系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、通道切換選擇模塊以及控制中心組成。數(shù)據(jù)采集模塊由ADC0808及外圍電路組成，實現(xiàn)8通道模擬量采集轉(zhuǎn)換；數(shù)據(jù)顯示模塊由MAX7219及4位7段數(shù)碼管組成，實時顯示當(dāng)前通道電壓值；通道切換選擇模塊由按鍵組成，通過按鍵選擇切換當(dāng)前要處理的通道；控制中心是AT89C51單片機，完成整個仿真系統(tǒng)控制。 </p&g

6、t;<p>　　2.2 ADC0808芯片介紹 </p><p>　　ADC0808是8位8通道逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其中IN0～IN7是8個模擬信號輸入端，其輸入范圍由電源和基準決定；ADDA、ADDB、ADDC為模擬通道地址選擇信號，二進制000～111與IN0～IN7一一對應(yīng)；ALE為地址鎖存信號，START為AD轉(zhuǎn)換啟動信號，其上升沿對寄存器清零，下降沿啟動AD轉(zhuǎn)換，在使用時ALE常與STA

7、RT短接，用一個IO控制；CLOCK為時鐘信號，要求不能超過600KHz；EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志，高電平有效；OE為輸出使能信號，高定平有效；2-1～2-7對應(yīng)轉(zhuǎn)換的8位數(shù)據(jù)[1][5]。 </p><p>　　2.3 MAX7219芯片介紹 </p><p>　　MAX7219是美信公司推出的3線串行共陰極數(shù)碼管驅(qū)動器，一個芯片可以驅(qū)動8個7段數(shù)碼管或者64發(fā)光二極管。 </p>

8、;<p>　　MAX7219是標(biāo)準的3線SPI串行接口，LOAD引腳是片選信號，低電平有效；DIN是芯片數(shù)據(jù)線引腳，控制命令與數(shù)據(jù)由此引腳輸入；CLK是芯片的時鐘引腳，在每一個CLK時鐘上升沿把有命令和數(shù)據(jù)組成的16位數(shù)據(jù)一位一位移入芯片寄存器；DIG0～DIG7是芯片的數(shù)據(jù)輸出引腳，對應(yīng)7段數(shù)碼管的為選引腳；SEGA～SEGH對應(yīng)7段數(shù)碼管的每一段，即A～H；ISET是電流控制引腳，通過外部電阻決定電流大小；DOUT是串

9、行數(shù)據(jù)輸出引腳，方便實現(xiàn)多片MAX7219的級聯(lián)[3][4]。 </p><p>　　3 仿真系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 </p><p>　　仿真系統(tǒng)硬件電路設(shè)計如圖2所示。 </p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換芯片的8位數(shù)據(jù)接口與AT89C51的P1口連接，模擬通道選擇地址線ADDA、ADDB、ADDC分別與AT89C51的P2.0、P2.1、P2.2連接，通過按鍵K1、K2

10、完成通道選擇切換；時鐘信號連接到P2.3口，通過單片機定時器提供ADC0808時鐘信號；啟動信號和轉(zhuǎn)換結(jié)束信號分別與P2.4、P2.5連接；電壓基準Vref+連接5V，Vref-接地，這樣ADC轉(zhuǎn)換范圍0～5V。 </p><p>　　MAX7219的片選引腳、時鐘引腳以及串行數(shù)據(jù)輸入引腳分別于單片機的P0.1、P0.2、P0.0相連，通過單片機模擬3線SPI時序控制MAX7219實現(xiàn)對4位一體共陰極數(shù)碼管驅(qū)動。

11、 </p><p>　　兩個按鍵K1、K2分別與單片機的外部中INT0與INT1兩連接，這樣能夠更快相應(yīng)按鍵命令。 </p><p><b>　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 </b></p><p>　　軟件采用C語言編寫，在Keil C上進行開發(fā)，將生成的Hex文件下載到Proteus中進行調(diào)試[6]。系統(tǒng)軟件流程圖如圖3所示。 </p>

12、<p>　　通過按鍵K1、K2觸發(fā)外部中斷0、1，在中斷函數(shù)中置按鍵標(biāo)志位；主函數(shù)以查詢的方式獲取按鍵設(shè)置的通道號，啟動ADC0808，采集對應(yīng)通道模擬信號，并將通道號與電壓值在數(shù)碼管上顯示。 </p><p><b>　　5 總結(jié) </b></p><p>　　本文借助嵌入式仿真軟件Proteus設(shè)計了多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用可調(diào)電阻分壓產(chǎn)生不同電壓值模擬

13、控制系統(tǒng)中常見的電壓、電流、溫度、濕度等環(huán)境參數(shù)，使用8通道A/D轉(zhuǎn)化器ADC0808進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果實時顯示在數(shù)碼管上。通過仿真清晰直觀的觀察的系統(tǒng)運行結(jié)果，為后續(xù)實際設(shè)計提供有力保障。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] 高榮杰.基于Proteus的單片機AD轉(zhuǎn)換仿真[J].計算機與現(xiàn)代化，2009（11）：15

14、4-155. </p><p>　　[2] 廖振儉.基于Proteus的單片機多通道數(shù)據(jù)實時采集顯示系統(tǒng)仿真設(shè)計[J].第十屆工業(yè)儀表與自動化學(xué)術(shù)會議，2009：131. </p><p>　　[3] 楊曉玲.MAX7219在管道熱熔焊機中的應(yīng)用[J].儀器儀表學(xué)報，2007（8）：143. </p><p>　　[4] MAX7219 User’s Guide.