数据采集和数据处理系统 - 单片机典型案例开发（五）

　　1.2 数据采集和数据处理系统

　　由气体传感器阵列输出的微弱电信号，经各自信号放大电路对信号进行预处理，使其转换为O ~5V 范围内变化的直流信号，送到A/D 转换电路变换为数字信号，对其进行数据采集处理。

　　为了方便与89C51 单片机的连接，本系统选用ADC0809芯片对采集到的气体信息进行模数转换。其分辨率为8 位，不必进行零点和满度调整，且具有高阻抗斩波稳定比较器，8个通道的多路开关可直接存取8 个单端模拟信号中的一个。利用单片机写启动A / D 转换器，转换结束后再由ADC0809 向89C51 发出中断请求信号，CPU 响应中断请求。通过对译码器的读操作，读取转换结果并送到被测量的相应存储区。再重新选择被测量，并再次启动A/D转换后中断返回。ADC0809与单片机89C51 连线线路如图2 所示。

　　

　　图2 ADC0809 与89C51 的连线线路

　　微处理器采用的是AT89C51 芯片。

　　89C51 单片机是ATMEL、PHILIPS和SST等公司生产的与80C51 兼容的低功耗、高性能8 位单片机，具有比8031 更丰富的硬件资源，特别是其内部增加的闪速可电改写的存储器Flash ROM给单片机的开发及应用带来了很大的方便，且芯片价格非常便宜。在该系统中89C51 主要对采集数据进行处理，按各种气体浓度的数学模型计算出其浓度，由数码管显示其相应的气体种类及浓度值，当浓度超标时，进行报警。

　　该系统还采用了分频器SUN7474.分频器对脉冲信号进行2的n次方分之一的分频，例如把32768HZ 的脉冲信号变成1HZ的秒信号。通常利用T触发器实现，每来一个脉冲后触发器状态改变一次，经过n个T触发器处理后就可以得到2的n次方分之一的分频信号。89C51接12MHZ晶振，经ALE端后输出到分频器为2MHZ，分频器进行分频后为ADC0809 提供所需的工作时钟。

　　1.3 显示电路

　　在该设计中，LED 显示器的显示方法采用动态显示。LED 动态显示的基本做法在于分时轮流选通数码管的公共端，使得各数码管轮流导通，在选通相应LED后，即在显示字段上得到显示字形码。这种方式不但能提高数码管的发光效率，并且由于各个数码管的字段线是并联使用的，从而大大简化了硬件线路。本设计中处理结果采用4位LED显示，首位显示气体类别，后3 位显示气体浓度。逐位轮流点亮各个LED，每一位保持1ms，在10~20ms 之内再一次点亮，重复不止。这样利用人的视觉停留，好像4 位LED 同时点亮一样。

　　综上可得，基于单片机的多气体检测系统的数据采集、数据处理及结果显示电路如图3。

　　

　　图3 多气体检测系统电路

　　2 软件设计

　　本设计由数据采集、数据转换、数据处理、显示和报警几个模块组成。

　　主程序流程图为图4。

　　

　　图4 主程序流程图

　　AD0809 部分程序流程图为图5。

　　

　　图5 AD0809 部分程序流程图

　　显示子程序流程图如图6。

　　

　　图6 显示子程序流程图

　　结语

　　在本设计中采用多传感器组成传感器阵列，可针对多种不同气体进行信息采集、信息转换和数据处理，最后显示气体种类和浓度信息，为多种气体的检测提供了一种切实可行的解决方案。