原创用单片机数据采集系统研究瞬变过程

 2009-8-13 18:48  1967 5 5 分类: MCU/ 嵌入式

摘　要：介绍用单片机数据采集系统研究RC电路的瞬变过程，并利用显示器显示其变化情况。非常直观地展示了RC电路的过渡过程，在科学实验的应用中取得了很好的效果。
L;I){&w9rcl3nM44606   关键词：过渡过程　ADC0809芯片　DAC0832芯片
O'S| V0r5aL44606电子园51单片机学习网c8P,A?t
0 引言电子园51单片机学习网4^is2V H(S&k
    在教学实验及科学实验中，我们常常需要了解充电的电压、电流曲线、放电的电压曲线，记录并整理数据，画曲线，这里使用单片机数据采集系统可以直观了解RC电路的过渡过程，用数据采集系统得出的数据计算该RC电路的时间常数。
C`QWleDB!Q446061 RC电路的过渡过程电子园51单片机学习网J)QbT\W_,F"P,\
    实验电路如图1所示。
U$jF~R"_ ~44606

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    当数据采集系统启动后，U1为高电平，晶体三极管T1导通，T1集电极U_C1下降，合二极管D截止，三极管T2也截止，而电容器C通过r4及r5充电，充电时间常数近似为
1TU~o8V Jv]44606　　 τ充＝（r4＋r5）·C电子园51单片机学习网I7Q,h4r"jb{G6H
    电阻r5上的电压U_r与电容电流成正比，U_C近似为电容器电压，将U_C与U_r送入数据采集系统，可以得到256对电容电压及电容电流的数据。接着再启动数据采集系统，U1为低电平，T1截止，＋5V电源通过r1及D使T2的基极，发射极间有正向电流，因而T2导通。这时C通过r3、r5、T2放电，放电时间常数近似为电子园51单片机学习网J:}}#hI7V_
     τ放＝（r5＋r3）·C电子园51单片机学习网&Kr/^*D J5p+R2\9_ `
    在数据采集系统启动后，给出U_C有256个数据，由于放电时间常数小，因此U_C很快到零，由于i_c只有负值，读不出来，显示为零。
*B!M vTk2O446062 工作原理
z"W$];PaV ^A%|446062.1 硬件电路的设计
:?r0\5sr L44606    本系统的硬件电路可选择8031单片机为主控制器，加上地址锁存器373，程序存储器2764和数据存隼器6116，构成一个单片机最小系统。在单片机最小系统上扩展ADC0809芯片，DAC0832芯片，构成一个完整的数据采集系统。
Rr*Q]5M C%Ee;X"g44606    数据采集系统的框图如图2所示。电子园51单片机学习网 }'h[3MP0dOs1uw

3X~"p)jn446062.2 软件设计
8}&N3[ `;wX b44606 当单片机控制电路时，A／D变换器立即工作，单片机分时对模拟输入信号进行采集，输入的模拟量变换为数字量后存入单片机存储器RAM中，然后，单片机将 RAM中的数字量送入D／A转换电路，D／A电路通常输出与数字量相对应的模拟电流，经I／V变换成模拟电压值。得到的模拟电压与输入模拟信号一致，可用示波器观察其过渡过程的变化。程序流程框图如图3所示。
0_}P@ mL+u/|R44606

GZD W*g1}446063 结束语
*Kp\ q x Qe-l%D/Mj44606 本系统可直接从示波器上读取充电电压、电流曲线，放电的电压曲线，记录并整理数据，由充电曲线上画曲线的切线，可求充电时间常数。由放电曲线上画曲线的切线可求放电时间常数。用数据采集系统研究的瞬变过程，方便、直观，加深对RC电路过渡过程的了解。
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&e:L&~ v-ck9?5b44606电子园51单片机学习网T jnO%L rne2[.]

/ZH_c;k8K"y44606　　参考文献
.\&`5m6_7sy44606电子园51单片机学习网T f0M;h|!E
电子园51单片机学习网x3oe"RoH(G;y
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1　孙育才编．MCS－51系列单片微型计算机及其应用．南京：东南大学出版社，1998
$pc nQs#nH%]446062　王秀珍编．微型计算机A／D、D／A转换接口技术及数据采集系统．北京：清华大学出版

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