单片机多路电压数据采集系统-基于单片机的多路数据采集系统

二、系统总体方案设计选择与说明

（一）硬件设计方案

根据多路数据采集系统具有的功能和性能指标，设计出来的多路数据采集系统的方案设计的硬件部分主要分为以下几个模块：

单片机控制模块是整个系统的控制核心。它负责采集经处理过的电压，开关量信息，并送到LED进行显示，控制和协调系统各模块的工作。

模拟量采集接口模块用于对模拟量进行预处理，使其转化为单片机能够处理的数字量。

LED显示模块用来显示待采集的信号的数值或状态以及相关的提示信息。 电源模块为各个模块提供工作电源。 复位模块为单片机复位。

多路数据采集系统硬件部分的总框图如图2-1所示：

图2-1 系统硬件的总框图

（二）软件设计方案

根据方案要求多路数据采集系统软件部分采用结构化程序设计。采用结构化

程序设计可以使程序结构清晰，层次分明,易于编写与调试。本软件系统主程序的总框图见图2-2。

图2-2 系统软件的总框图

主程序和定时中断服务程序通过全局变量进行数据传递。定时中断服务程序向主程序递AD转换结果，供主程序计算模拟电压值。

LED显示程序接收数据，显示模拟电压值。

三、硬件设计

（一） 单片机控制模块

单片机控制模块是整个系统的核心。本系统采用STC12C5A60S2单片机为核心元件。单片机正常工作还需时钟电路、复位电路、串口通讯等辅助电路。

1、单片机电路

STC12C5A60S2单片机的电路原理图见图3-1。

图3-1 STC12C5A60S2单片机电路

STC12C5A60S2单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S，即25??次/秒),针对电机控制，强干扰场合。

1. 增强型 8051 CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051 2. 工作电压：

STC12C5A60S2 系列工作电压： 5.5V - 3.3V（5V单片机） STC12LE5A60S2 系列工作电压： 3.6V - 2.2V（3V单片机） 3. 工作频率范围：0～35MHz，相当于普通8051的 0～420MHz

4. 用户应用程序空间 8K /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K 字节......

5. 片上集成1280字节 RAM

6. 通用I/O口（36/40/44个），复位后为：准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O口）可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，强推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏

每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不要超过120mA 7. ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器,可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片

8. 有EEPROM功能(STC12C5A62S2/AD/PWM无内部EEPROM) 9. 看门狗

10.内部集成MAX810专用复位电路（外部晶体12M以下时，复位脚可直接1K电阻到地）

11. 外部掉电检测电路: 在P4.6口有一个低压门槛比较器

5V单片机为1.33V，误差为±5%,3.3V 单片机为1.31V，误差为±3%

12. 时钟源：外部高精度晶体/时钟，内部R/C振荡器(温漂为±5% 到±10% 以内)用户在下载用户程序时，可选择是使用内部R/C 振荡器还是外部晶体/ 时钟,

常温下内部R/C振荡器频率为：5.0V 单片机为： 11MHz ～ 15.5MHz 3.3V 单片机为： 8MHz ～ 12MHz

精度要求不高时，可选择使用内部时钟，但因为有制造误差和温漂，以实际测试为准。

13. 共4个16位定时器。两个与传统8051兼容的定时器/计数器,16位定时器T0 和T1，没有定时器2，但有独立波特率发生器做串行通讯的波特率发生器,再加上2路PCA模块可再实现2个16位定时器

14. 2个时钟输出口，可由T0的溢出在P3.4/T0输出时钟，可由T1的溢出在P3.5/T1输出时钟

15. 外部中断I/O口7路,传统的下降沿中断或低电平触发中断,并新增支持上升沿中断的PCA模块，Power Down模式可由外部中断唤

醒,INT1/P3.3,T0/P3.4, T1/P3.5, RXD/P3.0,CCP0/P1.3(也可通过寄存器设