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原创
用单片机数据采集系统研究瞬变过程
2009-8-13 18:48
2037
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!Q44606
1 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$jF~R"_ ~44606
电子园51单片机学习网$l-yK&Ci#X"CJxS
电子园51单片机学习网9om&b,`8jv q
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 vTk2O44606
2 工作原理
z"W$];PaV ^A%|44606
2.1 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)jn44606
2.2 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}44606
3 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。
#h1?R7F^qCo44606
&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
电子园51单片机学习网X!K [;ir!LA(T
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%]44606
2 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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