基于單片機的數據采集系統的設計(已修改)

　

【正文】 存檔日期： 存檔編號： 本科生畢業設計（論文） 論 文 題 目： 基于單片機的數據采集系統的設計 姓 名： 學 院： 專 業： 班 級 、 學 號： 指 導 教 師： 江 I 摘 要 本文介紹了基于單片機的 數據采集的硬件設計和軟件設計，數據采集系統是模擬域與數字域之間必不可少的紐帶，它的存在具有著非常重要的作用。 本文介紹的重點是數據采集系統，而該系統硬件部分的重心在于單片機。數據采集與通信控制采用了模塊化的設計，數據采集與通信控制采用了單片機 AT89C52 來實現，硬件部分是以單片機為核心，還包括 A/D 模數轉換模塊，顯示模塊和串行接口部分。 本系統下位機負責數據采集并應答主機的命令。 8 路被測電壓通過模數轉換器ADC0809 進行模數轉換，實現對采集到的數據進行模擬量到數字量的轉換，并將轉換后的數據通過串行口 RS485 傳輸到上位機，由上位機負責數據的接受、處理和顯示，并用 LED 數碼顯示器來顯示所采集的結果。軟件部分應用 VC++編寫控制軟件，對數據采集系統、模數轉換系統、數據顯示、數據通信等程序進行了設計。 關鍵詞 ：數據采集 AT89C52 ADC0809 RS485 江 II Abstract This article describes the hardware design and software design of the data on which based on signalchip microputer .The data collection system is the link between the digital domain and analog domain. It has an very important function. The introductive point of this text is a data to collect the system. The hardware of the system focuses on signalchip microputer .Data collection and munication control use modular design. The data collected to control with correspondence to adopt a machine 8051 to carry out. The part of hardware’s core is AT89C52, is also includes A/D conversion module, display module, and the serial interface. Slave machine is responsible for data acquisition and answering the host roads were measured the electric voltage to pass the in general use moldfew conversion of ADC0809,the realization carries on the conversion that imitates to measure the numeral to measure towards the data that collect .Then send the data to the host machine through RS485， the host machine is responsible for data and display, LED digital display is responsible display the data. The software is partly programmed with VC++. The software can realize the function of monitoring and controlling the whole system. It designs much program like dataacquisition treatment,datadisplay and datamunication ect. Keyword: data acquisition AT89C52 ADC0809 RS485 江 III 目 錄 摘 要 .......................................... I Abstract ........................................ II 1 緒論 .......................................... 1 研究背景及其目的意義 .................................... 1 國內外研究現狀 .......................................... 2 該課題研究的主要內容 .................................... 3 2 數據采集總體設計 ................................ 4 系統設計的基本要求 ...................................... 4 數據采集系統結構功能及簡介 .............................. 4 3 硬件部分 ...................................... 6 單片機基本模塊 .......................................... 6 A/D 轉換模塊 ............................................ 9 鍵盤模塊 ............................................... 12 LED 數碼管顯示模塊 .................................... 13 . 通信模塊 ............................................... 17 4 軟件部分 ..................................... 20 簡介 KeilUvision2 ....................................... 20 下位機部分程序設計 ..................................... 24 5 上位機簡介 .................................... 29 6 結論 ......................................... 30 致 謝 .......................................... 31 參考文獻 ....................................... 32 附錄 1 總原理圖 ................................. 33 江 IV 附錄 2 程序清單 ................................. 35 江蘇師范大學本科生畢業設計 基于單片機的數據采集系統的設計 1 1 緒論 研究背景及其目的意義 近年來，數據采集及其應用受到了人們越來越廣泛的關注，數據采集系統也有了迅速的發展，它可以廣泛的應用于各種領域。 數據采集系統起始于 20 世紀 50 年代， 1956 年美國最先在軍事上研究的數據采集測試系統，目標是測試過程中不依靠相關的測試文件，由非熟練人員進行操作，并且是由測試設 備自動控制高速完成測試任務。由于該種數據采集測試系統具有高速和靈活等特性，可以滿足許多傳統方法不能完成的數據采集和測試任務，因而得到了人們的初步認可。大概在 60 年代后期，國外市場就有成套的數據采集設備出現 [1]。 20 世紀 70 年代后期，隨著微型機的發展，出現了采集器、儀表同計算機溶為一體的數據采集系統。由于這種數據采集系統優良的性能，超過了傳統的專用數據采集系統和自動檢測儀表，因而獲得了高速的發展。從 70 年代起，數據采集系統在以后發展過程中逐漸演變成為兩類，一類是工業現場的數據采集系統，另一類是實驗室的數據 采集系統 [2]。 20 世紀 80 年代計算機的高速發展和在生活中的應用，使數據采集系統獲得了較快的發展，逐步出現了自動測試系統與通用的數據采集。那時候的數據采集系統主要分為兩類，一類由采集器和通用接口總線、儀表儀器和計算機組成。這類系統不僅在實驗室獲得了較多的應用，在工業生產中也有一定程度的應用。第二類以標準總線、數據采集卡和計算機構成，這一類主要應用于工業現場。 20世紀 80 年代中后期，數據采集發生了驚人的變化，單片機、大規模集成電路和工業計算機的組合，用軟件來完成管理任務，使系統的體積變小，成本降低，功能大大 增強，數據處理能力倍增 [3]。 自 20 世紀 90 年代至今，一些技術先進的國家，數據采集系統已成功的運用到工業、航空電子設備及宇航技術、軍事等諸多領域。隨著集成電路制造技術的提高，出現了高性能、可靠性較高的單片機數據采集系統（ DAS）。數據采集技術儼然已經成為一種專門的技術，在工業等領域得到了廣泛應用 [4]。該階段的數據采集系統采用模塊化結構，根據不同的應用需求，通過簡單的增加和更改模塊，江蘇師范大學本科生畢業設計 基于單片機的數據采集系統的設計 2 并結合系統編程，就可以擴展和修改系統，迅速組成一個新的系統。 盡管現在以微機為核心的可編程數據采集技術的發展方向得到了迅速的 發展，而且組成一個數據采集系統只需要一塊數據采集卡，把它插在微機的擴展槽內并輔以應用軟件，就能實現數據采集的功能，但這并不會對基于單片機為核心的數據采集系統產生根本性的影響。相較于數據采集板卡功能和成本的限制，單片機具高效率、高性能、低電壓、低功耗、低價格、多功能等優點，而雙單片機又具有精度較高、轉換速度快、能夠對多點同時進行采集，因此能夠開發出能滿足實際應用要求的、電路結構簡單的、可靠性高的數據采集系統。這就使得以單片機為核心的數據采集系統能在許多領域得到廣泛的應用。 國內外研究現狀 數據采集系統 是通過采集傳感器輸出的模擬信號并轉換成數字信號，并進行分析、處理、傳輸、顯示、存儲和顯示。它起始于 20 世紀中期，在過去的幾十年里，隨著信息領域各種技術的發展，在數據采集方面的技術也取得了長足的進步，采集數據的信息化是目前數據采集技術發展的主流方向。多數領域都用到了數據采集，在飛機飛行、石油勘探、科學實驗、地震數據采集領域已經得到廣泛的應用。 我國的數字地震觀測系統主要采用 TDE124C 型 TDE224C 型地震數據采集系統。近年來，又成功研制了動態范圍更大、線性度更高、兼容性更強、低功耗可靠性的 TDE324C 型地震數據采集系統。該數據采集對拾震計輸出的電信號模擬放大后送至 A/D 數字化， A/D 采用同時采樣，采樣數據經 DSP 數字濾波處理后，變成數字地震信號。該數據采集系統具備 24 位 A/D 轉化位數，采樣率有 50HZ、 100HZ、 200HZ [5]. 美國 PASCO 公司生產的“科學工作室”是數據采集應用于物理實驗的嶄新系統，它主要由 3 部分組成： （ 1） 傳感器：利用先進的傳感技術可實時采集物理實驗中各種物理量； （ 2） 計算機接口：將傳感器采集到的數據信號輸入計算機，采樣速率最高為 25 萬次 /S； （ 3） 軟件：英文及中文的應用 軟件 [6]。 受需求牽引，新一代機載數據采集系統為滿足飛行實驗應用也在快速地發展。如愛爾蘭 ACRA 公司 2021 年研發推出的新一代 KAM500 機載數據采集系統到了 2021 年。該系統采用 16 位（ A/D）模擬數字變換，總采樣率達 500K/S,江蘇師范大學本科生畢業設計 基于單片機的數據采集系統的設計 3 同步時間為 +/250ns，可以利用方式組成高達 1000 通道的大容量的分布式采集系統。 該課題研究的主要內容 數據采集技術是信息科學的重要分支之一 , 它研究信息數據的采集、存儲、處理以及控制等問題。它是對傳感器信號的測量與處理 , 以微型計算機等高技術為基礎而形成的一門 綜合應用技術。