1、<p>　　基于Proteus的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)</p><p>　　[摘 要]本文詳細(xì)介紹了基于Proteus的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)，系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)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(guò)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(gè)7段LED實(shí)時(shí)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(jì)。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]Proteus；單片機(jī)；ADC0808；MAX7219；仿真 </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)：TN927.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(jì)，常以微控制器如單片機(jī)、DSP等為控制核心，進(jìn)行數(shù)字化處理，而通過(guò)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(duì)這些信號(hào)進(jìn)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(shí)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(jī)控制ADC0808多通道A/D轉(zhuǎn)換器采集傳感器提供的電壓信號(hào)（用可

4、調(diào)電阻模擬），并通過(guò)數(shù)碼管進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。 </p><p>　　2 多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì) </p><p>　　Proteus是英國(guó)Labcenter公司開(kāi)發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件，是一款完整的嵌入式系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)仿真平臺(tái)，它運(yùn)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(jìn)行PCB設(shè)計(jì)[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(shí)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(shí)時(shí)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(guò)按鍵選擇切換當(dāng)前要處理的通道；控制中心是AT89C51單片機(jī)，完成整個(gè)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～I(xiàn)N7是8個(gè)模擬信號(hào)輸入端，其輸入范圍由電源和基準(zhǔn)決定；ADDA、ADDB、ADDC為模擬通道地址選擇信號(hào)，二進(jìn)制000～111與IN0～I(xiàn)N7一一對(duì)應(yīng)；ALE為地址鎖存信號(hào)，START為AD轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，其上升沿對(duì)寄存器清零，下降沿啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換，在使用時(shí)ALE常與STA

7、RT短接，用一個(gè)IO控制；CLOCK為時(shí)鐘信號(hào)，要求不能超過(guò)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(hào)，高定平有效；2-1～2-7對(duì)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(xiàn)串行共陰極數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)器，一個(gè)芯片可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)7段數(shù)碼管或者64發(fā)光二極管。 </p>

8、;<p>　　MAX7219是標(biāo)準(zhǔn)的3線(xiàn)SPI串行接口，LOAD引腳是片選信號(hào)，低電平有效；DIN是芯片數(shù)據(jù)線(xiàn)引腳，控制命令與數(shù)據(jù)由此引腳輸入；CLK是芯片的時(shí)鐘引腳，在每一個(gè)CLK時(shí)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(duì)應(yīng)7段數(shù)碼管的為選引腳；SEGA～SEGH對(duì)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(guò)外部電阻決定電流大??；DOUT是串

9、行數(shù)據(jù)輸出引腳，方便實(shí)現(xiàn)多片MAX7219的級(jí)聯(lián)[3][4]。 </p><p>　　3 仿真系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) </p><p>　　仿真系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)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(xiàn)ADDA、ADDB、ADDC分別與AT89C51的P2.0、P2.1、P2.2連接，通過(guò)按鍵K1、K2

10、完成通道選擇切換；時(shí)鐘信號(hào)連接到P2.3口，通過(guò)單片機(jī)定時(shí)器提供ADC0808時(shí)鐘信號(hào)；啟動(dòng)信號(hào)和轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)分別與P2.4、P2.5連接；電壓基準(zhǔn)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(shí)鐘引腳以及串行數(shù)據(jù)輸入引腳分別于單片機(jī)的P0.1、P0.2、P0.0相連，通過(guò)單片機(jī)模擬3線(xiàn)SPI時(shí)序控制MAX7219實(shí)現(xiàn)對(duì)4位一體共陰極數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)。

11、 </p><p>　　兩個(gè)按鍵K1、K2分別與單片機(jī)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(jì) </b></p><p>　　軟件采用C語(yǔ)言編寫(xiě)，在Keil C上進(jìn)行開(kāi)發(fā)，將生成的Hex文件下載到Proteus中進(jìn)行調(diào)試[6]。系統(tǒng)軟件流程圖如圖3所示。 </p>

12、<p>　　通過(guò)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(xún)的方式獲取按鍵設(shè)置的通道號(hào)，啟動(dòng)ADC0808，采集對(duì)應(yīng)通道模擬信號(hào)，并將通道號(hào)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(jì)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(jiàn)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(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果實(shí)時(shí)顯示在數(shù)碼管上。通過(guò)仿真清晰直觀的觀察的系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果，為后續(xù)實(shí)際設(shè)計(jì)提供有力保障。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 高榮杰.基于Proteus的單片機(jī)AD轉(zhuǎn)換仿真[J].計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化，2009（11）：15

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