2 终端采集单元硬件电路设计
2.1 硬件电路组成原理
本设计的采集单元的硬件电路图以8051作为核心控制器件。8路模拟输入是通过8位分辨率的AD转换芯片ADC0809完成模数转换的。8路开关量通过限流电阻与8051的I/O口连接。还有两路脉冲量，是通过T0和T1和单片机连接的。8051单片机使用MAX232接口芯片进行串口电平转换，然后和Modem（调制解调器）连接，Modem另一端和电话线连接进行通信，完成数据的传送和接收。具体的硬件电路组成如下图2-1所
示。
PC机 8路开关量 MAX232 单 片 机 2路脉冲量 ADC0809 8路模拟量 Modem 电话线
Modem 晶振 图2－1 硬件电路组成框图
2.2 硬件电路图的设计
以单片机作为远程主机，对数据进行采集和控制。单片机采用89C51，采集的数据类型有模拟量数据、脉冲量数据、开关量数据。
2.2.1 模拟量采集
8路模拟量数据(IN0~IN7)通过ADC0809模数转换芯片的模拟量输入端口IN-0~IN-7进入ADC0809的模拟量选通开关部分，然后由ADC0809的地址码ADDA、ADDB、ADDC选择8路模拟量中的一路进入ADC0809内部的8位A/D转换器进行逐次逼近型的模数转换，转换得到的数字信号由
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三态输出数据锁存器输出到ADC0809的端口D0~D7。经模数转化以后由D0~D7口输出的8位数据由8051的P0口读入，然后存储，最后发送给主机。其硬件电路采集电路如图2-2所示。
图2-2 模拟量数据采集硬件电路
2.2.2 脉冲量采集
外界环境中的2路脉冲量数据（f0和f1）是和单片机89C51的两个外部中断输入端/INT0和/INT1口连接的。如果所采集的脉冲量数据是标准的TTL（Transistor-Transistor Logic）电平则能够直接由单片机的/INT0和/INT1口读入，但是如果输入的脉冲量信号是非TTL电平，则必须先经过限幅电路将非TTL电平转换为标准的TTL电平后再由单片机的/INT0和/INT1口读入，随后存储，以待发送。其脉冲量的数据采集硬件电路如图2-3。图中所示是需要经过限幅电路的非TTL电平的脉冲量，经过限幅后的脉冲下降沿出发外部中断的同时启动定时器，中断中计数，定
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时器定时，单位时间到的时候，停止计数，所得的计数值就是脉冲量的频率值。
P32Vccf0123P33Vccf1123
图2-3 脉冲量数据采集硬件电路
2.2.3 开关量的采集
8路开关量数据经过限流电阻后由单片机的P1口直接读入，其具体的数据采集硬件电路图如下图2-4。
数据采集完以后，由单片机将数据发送出去，经过MAX232接口芯片的TTL电平和逻辑电平的相互转换，再经过调制解调器的调制和解调，以电话线作为传输媒介传送给监控主机。
VCC3.3K3.3K3.3K3.3K3.3K3.3K3.3K3.3KR9R10R11R12R13R14R15R161K987654321R1R2R3R4R5R6R7R8102C1102C2102C3102C4102C5102C6102C7102C8P10P11P12P13P14P15P16P17开关量
图2-4 开关量数据采集硬件电路图
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2.3 主要器件的说明
2.3.1 单片机STC89C51
（1）STC89C51的基本结构及特点
单片机（microcontroller,又称微控制器）是在一块硅片上集成了各种部件的微型计算机。这些部件包括中央处理器CPU、数据存储器RAM、程序存储器ROM、定时器/计数器和多种I/O接口电路。
STC89C51单片机的基本结构如下图2-5所示。
T0 T1
P0 P1 P2 P3 TXD RXD /INT0 /INT1 图2-5 STC89C51单片机的基本结构 并行接口 串行接口 中断系统 CPU 时钟电路 ROM RAM 定时器/计数器 STC公司生产的STC89C51比以前所用的单片机更小、更轻、成本更低、功耗更低，而性能更好。
其结构特点如下： ①8位CPU；
②片内振荡器及时钟电路；
③程序存储器ROM为4K，数据存储器RAM为512字节； ④3个16位的定时器/计数器； ⑤8个中断源，4个中断优先级；
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⑥全双工串行口； ⑦布尔处理器；
（2）STC89C51的引脚图及引脚说明
STC89C51单片机采用40引脚双列直插式封装，其引脚图如图2-6，有些引脚有两种功能。
各引脚的功能如下： Vcc：电源+5V。 Vss：接地。
XTAL1和XTAL2：使用内部振荡电路时，用来接石英晶体和电容；使用外部时钟时，用来输入时钟脉冲。
P0口（P0.0~P0.7）：双向I/O口，既可以作为、地址/数据总线口用，也可作普通I/O口用。
P1（P1.0~P1.7）：准双向通用I/O口。
P2口（P2.0~P2.7）：准双向口，既可作地址总线口输出地址高8位，也可作普通I/O口用。
P3口（P3.0~P3.7）：多用途端口，既可作普通I/O口用，也可按每位定义的第二功能操作。
ALE / /PROG：地址锁存信号输出端。在访问片外存储器时，若ALE为有效高电平，则P0口输出地址的低8位，可以用ALE信号作外部地址锁存器的锁存信号。其频率是晶振的1/6，可以作系统中其他芯片的时钟源。第二功能/PROG是对EPROM（可擦除可编程ROM）编程时的编程脉冲输入端。
RST/Vpd：复位信号输入端。单片机接通电源后，在时钟电路的作用下，该引脚上出现两个机器周期（24个振荡周期）以上的高电平，使内部复位。第二功能Vpd即备用电源输入端。当主电源Vcc发生故障，
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