基于ADC0809和51單片機(jī)的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3 單片機(jī)與PC機(jī)的互連
目前的串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)都是在RS-232標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上經(jīng)過改進(jìn)而形成的。RS-323C標(biāo)準(zhǔn)是美國(guó)EIA(電子工業(yè)聯(lián)合會(huì))與BELL等公司一起開發(fā)通信協(xié)議。它適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在0～20000b／s范圍內(nèi)的通信。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)串行通信接口(如信號(hào)線功能、電器)特性都作了明確規(guī)定。由于通行設(shè)備廠商都生產(chǎn)與RS-232C制式兼容的通信設(shè)備，因此，它作為一種標(biāo)準(zhǔn)，目前已在微機(jī)通信接口中廣泛采用。
3．1 電氣特性
EIA-RS-232C對(duì)電器特性、邏輯電平和各種信號(hào)線功能都作了規(guī)定。在TxD和RxD上，邏輯1(MARK)電平為-3V～-15V，邏輯0(SPACE)電平
為+3～+15V；而在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線上，信號(hào)有效(接通，ON狀態(tài)，正電壓)電壓為+3V～+15V，信號(hào)無(wú)效(斷開，OFF狀態(tài)，負(fù)電壓)電壓為-3V～-15V。
以上規(guī)定說明了RS-323C標(biāo)準(zhǔn)對(duì)邏輯電平的定義。對(duì)于數(shù)據(jù)(信息碼)：邏輯“1”(傳號(hào))的電平低于-3V，邏輯“0”(空號(hào))的電平高于+3V；對(duì)于控制信號(hào)；接通狀態(tài)(ON)即信號(hào)有效的電平高于+3V，斷開狀態(tài)(OFF)即信號(hào)無(wú)效的電平低于-3V，也就是說，當(dāng)傳輸電平的絕對(duì)值大于3V時(shí)，電路才可以有效地檢查出來(lái)，介于-3～+3V之間的電壓無(wú)意義。低于-15V或高于+15V的電壓也認(rèn)為無(wú)意義，因此，實(shí)際工作時(shí)，應(yīng)保證電平在±(3～15)V之間。
對(duì)于EIA-RS-232C與TTL的轉(zhuǎn)換，由于EIARS-232C是用正負(fù)電壓來(lái)表示邏輯狀態(tài)，它與TTL以高低電平表示邏輯狀態(tài)的規(guī)定不同。因此，為了能夠同計(jì)算機(jī)接口或與終端的TTL器件連接，就必須在EIA-RS-232C與TTL電路之間進(jìn)行電平和邏輯關(guān)系的變換。實(shí)現(xiàn)這種變換的方法可用分立元件，也可用集成電路芯片。
3．2 DB-9連接器
DB-9連接器作為提供多功能I／O卡或主板上COM1和COM2兩個(gè)串行接口的連接器。它只提供異步通信的9個(gè)信號(hào)。由于DB-9型連接器的引腳分配與DB-25型引腳信號(hào)完全不同。因此，若要與配接DB-25型連接器的DCE設(shè)備進(jìn)行連接，就必須使用專門的電纜線。
設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)電纜長(zhǎng)度的要求是在通信速率低于20kb／s時(shí)，RS-232C所直接連接的最大物理距離應(yīng)為15m(50英尺)。
根據(jù)RS-232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，若不使用MODEM，在碼元畸變小于4％的情況下，DTE和DCE之間的最大傳輸距離為15m(50英尺)。由于這個(gè)最大距離是在碼元畸變小于4％的前提下給出的。因此，為了保證碼元畸變小于4％的要求，本接口標(biāo)準(zhǔn)在電氣特性中規(guī)定，驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載電容應(yīng)小于2500pF。
3．3 單片機(jī)與MAX232的連接
MAX232是一種雙組驅(qū)動(dòng)器／接收器，該芯片可完成TTL←→EIA雙向電平轉(zhuǎn)換。其片內(nèi)含有一個(gè)電容性電壓發(fā)生器，可以在單+5V伏電壓供電時(shí)提供EIA／TIA-232-E電平。每個(gè)接收器都應(yīng)將EIA／TIA-232-E電平轉(zhuǎn)換為5VTTL／CMOS電平。這些接收器具有1.3V的典型門限值及0.5V的典型遲滯，而且可以接收30V輸入。每個(gè)驅(qū)動(dòng)器都應(yīng)將TTL／CMOS輸入電平轉(zhuǎn)換為EIA／TIA-232-E電平。所有的驅(qū)動(dòng)器，接收器及電壓發(fā)生器都可以在德州儀器公司的元件庫(kù)中得到標(biāo)準(zhǔn)單元。MAX232的工作溫度范圍為0～70℃。

圖6所示是MAX232芯片的工作電路圖。在實(shí)際應(yīng)用中，該器件對(duì)電源的噪聲很敏感。圖中的四個(gè)取同樣數(shù)值的電解電容(1．0μF／16V)，用以提高抗干擾能力。本設(shè)計(jì)可從MAX232芯片中的兩路發(fā)送接收器中選用一路作為接口，但設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意發(fā)送與接收的對(duì)應(yīng)。

4 結(jié)束語(yǔ)
本文給出了一個(gè)基于AD0809和單片機(jī)的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)方法，該方法在終端采用8051單片機(jī)為核心來(lái)控制數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)上傳工作，并通過A／D轉(zhuǎn)換器將0～5V的直流電壓轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行處理的數(shù)字信號(hào)，然后經(jīng)過單片機(jī)對(duì)其進(jìn)行處理，從而完成在終端顯示以及將數(shù)據(jù)上傳等功能。系統(tǒng)中的上位機(jī)完成對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示及對(duì)下位機(jī)的控制等功能。