模拟量/数字量输入输出通用模块设计开题报告

 2022-12-08 10:04:16

1. 研究目的与意义

研究背景:

在时间上和数量上都是离散的物理量称为数字量,在时间上或数值上都是连续的物理量称为模拟量。模拟量输入是指输入为连续变化的物理量,数字量输入是指输入高低逻辑电平信号,计算机或控制系统输出的模拟量称为模拟量输出,在单片机控制系统中,输出信号中模拟量为数不少,它们是单片机输出的数字信号经过模拟量输出通道处理后得到的。模拟量输出通道的任务是把计算机处理后的数字量信号先通过数据总线、隔离装置,再通过D/A转换器转换成模拟电压或电流信号,经放大用以驱动相应的执行器,从而达到控制的目的。

单片机的广泛应用于工业检测及过程的自动控制中,必须先把外部采集到的模拟量通过模/数转换器,即A/D转换器转换成数字量,送到计算机进行处理。所得结果再通过数/模转换器转换为与输入数字量成正比例的模拟量,去驱动执行部件完成对参数的控制。所以D/A、A/D转换器也是单片机在工业控制中不可缺少的部分。

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2. 研究内容与预期目标

研究内容:

传统的基于单片机的数据采集系统由于没有上位机的支持,不管采用什么样的数据存储器,它的存储容量都是有限的,所以不得不对存储的历史数据进行覆盖刷新,这样不利于用户对数据进行整体分析,因而也不能对生产过程的状况进行准确的把握。

本系统采用下位机负责模拟数据的采集,从单片机负责采集八路数据,并应答主机发送的命令,上位机即主机是负责处理接受过来的数字量的处理及显示,主机和从机之间用RS-232进行通信。这样用户可以在上位机上编写各种程序对文件中的数据进行有效查询和分析,有利于工业过程的长期正常运行和检查。该系统采用的是AT89S52单片机,此芯片功能比较强大,能够满足设计要求。

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3. 研究方法与步骤

研究方法:

在本系统中需要将模拟量转换为数据量,而 A/D是将模拟量转换为数字量的器件,他需要考虑的指标有:分辨率、转换时间、转换误差等等。而单片机是本系统的基本的微处理系统,它完成数据读取、处理及逻辑控制,数据传输等一系列的任务。本系统准备用的是8051系列的单片机。双机通信的串行口可以采用RS232C标准接口,由芯片MAX232实现双机的通信。所以需要加强对的单片机的学习与应用,然后对AD转换芯片也需要进一步的了解。

研究步骤:

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4. 参考文献

[1]肖金球.单片机原理与接口技术[M].北京:清华大学出版社,2004.

[2]肖金球.增强型51单片机与仿真技术[M].北京:清华大学出版社,2011.

[3] 高云.基于MSP430的温室多路数据采集系统.农机化研究,2009,No.8

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5. 工作计划

1、2022年3月5日—2022年3月15日:熟悉课题背景,查阅资料,提交开题报告;

2、2022年3月16日—2022年4月2日:进行系统整体设计,系统硬件设计,原理图绘制;

3、2022年4月3日—2022年4月20日:系统软件设计,编写程序;

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