基于单片机的多路数据采集系统设计(4)

基于单片机的多路数据采集系统设计

个标准接口，使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。 RS-232-C接口（又称 EIA RS-232-C）是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间 串行二进制数据交换接口技术标准”该标准规定采用一个25个脚的 DB25连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定。

1）接口的信号内容 实际上RS-232-C的25条引线中有许多是很少使用的，在计算机与终端通讯中一般只使用3-9条引线。RS-232-C最常用的9条引线的信号内容如表3-2所示。

2）接口的电气特性 在RS-232-C中任何一条信号线的电压均为负逻辑关系。即：逻辑“1”，-5— -15V；逻辑“0” +5— +15V 。噪声容量为2V。即要求接收器能识别低至+3V的信号作为逻辑“0”，高于—3V的信号作为逻辑“1”。

3）接口的物理结构 RS-232C接口连接器一般使用型号为DB-25的25芯插头座，通常插头在DCE端,插座在DTE端。一些设备与PC机连接的RS-232-C接口,因为不使用对方的传送控制信号,只需三条接口线,即“发送数据”、“接收数据”和“信号地”。所以采用DB-9的9芯插头座，传输线采用屏蔽双绞线。两个DB-9的连接图如图3-2所示。

表3-2 常用引线的信号内容

引脚序号 2 3 4 信号名称 发送数据 接收数据 请求发送 符号 TXD RXD RTS 流向 功能 DTE->DCE DTE发送串行数据 DTE<-DCE DTE接收串行数据 DTE请求DCE将线路切换到发送DTE->DCE 方式 DCE告诉DTE线路已接通可以发5 6 7 8 20 22 允许发送 数据设备准备好 信号地 载波检测 数据终端准备好 振铃指示 CTS DSR DCD DTR RI DTE<-DCE 送数据 DTE<-DCE DCE准备好 信号公共地 DTE<-DCE 表示DCE接收到远程载波 DTE->DCE DTE准备好 DTE<-DCE 表示DCE与线路接通，出现振铃 11

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图3-2 两个DB-9的连接图

4）传输电缆长度 由RS-232C标准规定在码元畸变小于4%的情况下，传输电缆长度应为50英尺，其实这个4%的码元畸变是很保守的，在实际应用中，约有99%的用户是按码元畸变10-20%的范围工作的，所以实际使用中最大距离会远超过50英尺。

（2）简介MAX232：

MAX232芯片是美信公司专门为电脑的RS-232标准串口设计的接口电路，使用+5v单电源供电，可以实现TTL电平与RS-232C电平相互转换的IC芯片。

内部结构基本可分三个部分：

第一部分是电荷泵电路。由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。功能是产生+12v和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。

第二部分是数据转换通道。由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）为第一数据通道。8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT）为第二数据通道。TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从T1OUT、T2OUT送到电脑DB9插头；DB9插头的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出。

第三部分是供电。15脚GND、16脚VCC（+5v）。 MAX232的引脚结构图如图3-3所示。

其中引脚1-6（C1+、V+、C1_、C2+、C2-、V-）用于电源电压转换，只要在外部接入相应电解电容即可；引脚7-10和引脚11-14构成两组TTL信号电平与RS-232C信号电平的转换电路，对应引脚可直接与单片机串行口的TTL电平引脚和PC的RS-232C电平引脚相连。

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图3-3 MAX232的引脚结构图

3.2.3 模数转换器ADC0809

在我们所测控的信号中军事连续变化的物理量，而要对这些信号进行处理,则需要将其转换为数字量，A/D转换器就是为了将连续变化的模拟量转换成计算机能接受的数字量。

按模拟量转换成数字量的原理可以分为3种：双积分式、逐次逼近式及并行式A/D转换器。而该系统选用的是ADC0809，下面就具体的介绍一下ADC0809的工作原理。

C0809的介绍：

ADC0809是八通道的八位逐次逼近式A/D转换器。由单一的5V电源供电，片内带有锁存功能的8选1的模拟开关。由C、B、A的编码来决定所选的模拟通道。转换时间为100us。转换误差为1/2LSB。

它的引脚的排列及其功能，其ADC0809的引脚图引脚图见3-4。 IN7~IN0 ：八个通道的模拟输入量。

ADDA、ADDB、ADDC：模拟通道地址线。当CBA=000时，IN0输入，当CBA=111时，IN7输入。

ALE：地址锁存信号。

START：转换启动信号，高电平有效。

D7~D0：数据输出线。三态输出，D7是最高位，D0是最低位。

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OE：输出允许信号，高电平有效。

图3-4 ADC0809的引脚图

CLK：时钟信号，最高频率为 640KHZ。 EOC：转换结束状态信号。上升沿后高电平有效。 Vcc：+5V电源。 Vref：参考电压。

ADC0809的时序图如图3-5所示。

图3-5 ADC0809的时序图

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其工作过程是：ALE的上升沿将A、B、C端选择的通道地址锁存到8位A/D转换器的输入端。START的下降验启动8位A/D转换器进行转换。A/D转换开始使EOC端输出低电平。A/D转换结束，EOC输出高电平。该信号通常可作为中断申请信号。OE为读出数据允许信号。OE端为高电平时，可以读出转换的数字量。硬件电路设计时，需根据时序关系及软件进行设计。

由于ADC0809具有输出3态锁存器，其八位数据输出引脚可直接与数据总线相连。地址译码引脚A、B、C分别与地址总线低三位A0、A1、A2相连，以选通IN0~IN7中的一个通道。在启动A/D转换时，由单片机的P3.4控制A/D转换器的地址锁存和转换启动，由于ALE和START连在一起，因此AD0809在锁存通道的同时，也启动了A/D转换器。在读取转换结果时，用低电平的读信号RD，产生的正脉冲作为OE信号，用以打开三态输出锁存器。将转换结果输出。而低电平的写信号WR则表示转换结束状态信号。

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