51单片机实现同步采样数据采集系统设计(3)
1.2 设计要求
由51单片机控制的多通道同步采样数据采集系统。该系统由采样保持和A/D转换器等硬件对数据进行采样，由51单片机完成控制功能，并与作为上位机的PC机通信。
这是一个以51单片机为核心的设计任务，A/D转换芯片的种类可以任意选择，没有规定，所以我选择了一块常用的AD转换芯片ADC0809，单片机选择了最常见的AT89C51。在完成数据的上传的时候，选择了通过RS-232C总线将数据上传到PC。
1.2.1 基本任务
本次设计的基本任务是完成A/D转换的过程并完成上传的功能，整个设计的主要部分是A/D转换和上传功能，AD转换主要由转换芯片ADC0809控制，通过对K2的操作实现对PWM输出和数据输出的控制，操作K1则是控制两个通道之间的切换。
整个系统的主要核心是AD转换部分，这部分是整个系统的关键，会影响到整个设计的结果，所以在设计此部分的时候要仔细，以免出现错误从而影响整个设计的运行。
上传时需要将单片机与PC机相连，这样才能完成数据的交互，同时还需要考虑各种传送方法的稳定性和准确性，并且还要考虑到校验，以免数据在传输过程中出现丢失。
1.2.2 扩展任务
在完成基本任务的时候，发现有很多的不足之处，比如没有定时功能，按键太少，显示的内容过少等问题，所以在原来的设计基础上进行了不少修改和增进。
首先是在显示上面的改进，由LCD代替数码管，因为数码管的显示过于简单而不能完成较为复杂的显示功能，LCD就充分的解决了这个问题，LCD虽然不能显示过于复杂的中文字符，不过显示一些简单的英文字符去定义每个数据的含义还是很简单的。
其次，在定时方面的改动，增加了一块能和PC同步时间的时钟芯片DS1302，以便于完成时钟定时，因为直接读取的是系统的时间，就省去了额外调节时间的麻烦，使得整个系统的时间误差减少了，增加了系统的精准性。
再次是按键的增加，采用的是一个常用的按键扩展方式，4*4按键功能扩展，因为16按键可以设计0-9这10个数字，就可以完成通道的切换和时钟定时的设定，其他按键也可以自行设计所需要的功能，能充分实现人机的交互。
最后是I/O接口的扩展，这次选用的芯片是8255A，这块芯片虽然在计算机接口中对他的功能了解了很多，但是在实际的单片机应用中却基本没有用到，这次也算是一个尝试。利用8255进行扩展以后可以使得整个单片机外接更多的设备，使得整个系统变得更加的完善。
2 硬件电路设计分析
硬件电路是一个数据采集系统的基础部分，在不同的环境下完成相同的数据采集任务而选取的硬件也会有十分大的差别，同时相对应的软件程序也会不同，所以想要完成接下来的软件编写和联合调试，就必须先将所需要的硬件确定下来行，所选的硬件中最为重要的便是单片机的选择和数据采集转换器这两块芯片的选择，这两个芯片将决定整个系统的框架。这次设计是采取以AT89C51，ADC0809两个芯片为核心的一个设计。
单片机是一种集成的电路芯块采用了超大规模技术把具有运算能力（如算术运算、逻辑运算、数据传送、中断处理）的微处理器（CPU）,随机存取数据存储器（RAM），只读程序存储器（ROM），输入输出电路（I/O口），可能还包括定时计数器，串行通信口（SCI），显示驱动电路（LCD或LED驱动电路），脉宽调制电路(PWM)，模拟多路转换及A/D转换器等电路集成到一块单片机上，构成一个最小然而很完善的计算机系统。这些电路能在软件的控制下准确快速的完成程序设计者事先规定的任务。总的而言单片机的特点可以归纳为以下几个方面：集成度高、存储容量大、外部扩展能力强、控制功能强、低电压、低功耗、性能价格比高、可靠性高这几个方面。