基于單片機的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計論文

1、基于單片機的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計物理與電子信息學院 電子信息科學與技術(shù)專業(yè)學號：指導教師：摘要：本文介紹了基于單片機的數(shù)據(jù)采集的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是模擬域與數(shù)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(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，而該系統(tǒng)硬件部分的重心在于單片機。數(shù)據(jù)采集與 通信控制采用了模塊化的設(shè)計，數(shù)據(jù)采集與通信控制采用了單片機AT89S52 來實現(xiàn)，硬件部分是以單片機為核心，還包括 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，顯示模塊，和 串行接口部分。該系統(tǒng)從機負責數(shù)據(jù)采集并應(yīng)答主機的命令。8 路被測電壓通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC0809進行模數(shù)轉(zhuǎn)換， 實現(xiàn)對采集到的數(shù)據(jù)進行模擬量

2、到數(shù)字量 的轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)通過串行口MAX232 傳輸?shù)缴衔粰C，由上位機負責數(shù)據(jù)的接受、處理和顯示，并用 LED 數(shù)碼顯示器來顯示所采集的結(jié)果。軟件部 分應(yīng)用VC+編寫控制軟件，對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù) 通信等程序進行了設(shè)計。矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴。關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集；89C52 單片機；ADC0809 ； MAX232The Design Of Multi-channel Data Acquisition System Based1On SCM聞創(chuàng)溝燴鐺險愛氌譴凈。Li ZheCollege of Physics and Electronic InformationE

3、lectronic information scienee andtech no logyNo: 010414055殘騖樓諍錈瀨濟溆塹籟。Tutor: Zhai Yan-LeiAbstract:This article describes the hardware desig n and software desig n of the data on which based onsignal-chip microcomputer .The data collection system is the link between the digital domain and an alog doma

4、in .It has an very importa nt fun ctio n. The in troductive point of this text is a data to collect the system. Thehardware of the system focuses on signal-chip microcomputer .Data collection and com mun icati on con troluse modular desig n. The data collected to con trol with corresp ondence to ado

5、pt a machine 8051 to carry out.The part of hardware s core is AT89S52, is alslodes A/D conv ersi on module, displaymodule, and the serial in terface. Slave machi ne is resp on sible for data acquisition andanswering the host machine.8 roads were measured the electric voltage to pass the in general u

6、se mold-few conv ersi on of ADC0809,the realizati on carries on the conv ersi on thatimitates to measure the nu meral to measure towards the data that collect .Then send thedata to the host machine through MAX232.the host machine is resp on sible for data anddisplay, LED digital display is resp on s

7、ible display the data. The software is partlyprogrammed with VC+. The software can realize the function of mon itori ng and con trolling the whole system. It desig ns much program like data-acquisiti on treatment,data-display and data-com muni cati on ect錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。Key words: AT89C52; ADC0809; MAX232

8、2摘要.0彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。目錄. .2謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔。1 引言. .4廈礴懇蹣駢時盡繼價騷。1.1 研究背景及其目的意義.4煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀. .4鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴。1.3 該課題研究的主要內(nèi)容內(nèi)容.4籟叢媽羥為贍債蟶練淨。2 數(shù)據(jù)米集.5預頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。2.1 數(shù)據(jù)米集系統(tǒng). . 5滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦。2.2 方案器件選擇.6鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡。2.2.1 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換的選擇 .6擁締鳳襪備訊顎輪爛薔。2.2.2 單片機的選擇.6贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷。2.2.3 串行口的選擇.6壇搏鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。2.2.4 顯示部分.6蠟變黲癟報

9、倀鉉錨鈰贅。2.2.5 按鍵.6買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄。3 硬件電路. .6綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴。3.1 主機電路.6驅(qū)躓髏彥浹綏譎飴憂錦。3.1.1 主機電路原理圖設(shè)計 .7貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡。3.1.2 單片機. .7鍬籟饗逕瑣筆襖鷗婭薔。3.1.3 LED 數(shù)碼顯示器的應(yīng)用原理.7構(gòu)氽頑黌碩飩薺齦話騖。3.2 從機電路.7輒嶧陽檉籪癤網(wǎng)儂號澩。3.2.1 從機電路原理圖設(shè)計 .7堯側(cè)閆繭絳闕絢勵蜆贅。3.2.2 單片機之間的通信.8識饒鎂錕縊灩筧嚌儼淒。3.2.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC0809.8凍鈹鋨勞臘錯癇婦脛糴。4 軟件部分. .9恥諤銪滅縈歡煬鞏鶩錦。34.1 簡介 KeilUvi

10、sion2 . 9鯊腎鑰詘漣鉀溈懼統(tǒng)庫。4.2 主機程序設(shè)計.9碩癘鄴頏謅攆檸攜驤蘞。4.3 從機程序設(shè)計 . 13閿擻輳嬪諫遷擇植秘騖。5 調(diào)試結(jié)果. 15氬嚕躑竄貿(mào)懇彈濾頷澩。6 總結(jié).15釷鵒資贏車贖孫滅獅贅。參考文獻.15慫闡譜鯪逕導嘯畫長涼。附錄 1 .15諺辭調(diào)擔鈧諂動禪瀉類。附寸錄 2.16嘰覲詿縲鐋囁偽純鉿錈。41引言1.1 研究背景及其目的意義近年來，數(shù)據(jù)采集及其應(yīng)用受到了人們越來越廣泛的關(guān)注，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也有了迅 速的發(fā)展，它可以廣泛的應(yīng)用于各種領(lǐng)域。熒紿譏鉦鏌觶鷹緇機庫。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)起始于 20 世紀 50 年代，1956 年美國首先研究了用在軍事上的測試系 統(tǒng)，目標是測

11、試中不依靠相關(guān)的測試文。 20 世紀 70 年代后期，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)展過程 中逐漸分為兩類，一類是實驗室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，一類是工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1。20 世紀 80 年代隨著計算機的普及應(yīng)用， 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到了很大的發(fā)展， 開始出現(xiàn)了通用的 數(shù)據(jù)采集與自動測試系統(tǒng)。該階段的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要有兩類，一類以儀表儀器和采集 器、通用接口總線和計算機組成。第二類以數(shù)據(jù)采集卡、標準總線和計算機構(gòu)成。鶼漬螻 偉閱劍鯫腎邏蘞。20 世紀 90 年代至今，該階段的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用模塊式結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同的應(yīng)用要 求，通過簡單的增加和更改模塊，并結(jié)合系統(tǒng)編程，就可擴展或修改系統(tǒng)，迅速組成一 個新的系統(tǒng)。紂憂蔣氳頑

12、薟驅(qū)藥憫騖。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是通過采集傳感器輸出的模擬信號并轉(zhuǎn)換成數(shù)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(lǐng)域各種技術(shù)的發(fā)展，在數(shù)據(jù)采集方面的技術(shù)也取得了長足的進步，采集數(shù)據(jù)的信息化 是目前社會的發(fā)展主流方向。穎芻莖蛺餑億頓裊賠瀧。1.3 該課題研究的主要內(nèi)容內(nèi)容數(shù)據(jù)采集技術(shù)是信息科學的重要分支之一 , 它研究信息數(shù)據(jù)的采集、存儲、處理以 及控5制等問題。本系統(tǒng)采用下位機負責模擬數(shù)據(jù)的采集 , 從單片機負責采集八路數(shù)據(jù)， 并應(yīng)答主機發(fā) 送的命令，上位機即主機是負責處理接受過來的數(shù)字量的處理及顯示，主機和從機之

13、間 用RS-232行通信。濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。2數(shù)據(jù)采集2.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 數(shù)據(jù)采集，又稱數(shù)據(jù)獲取，是利用一種裝置，從系統(tǒng)外部采集數(shù)據(jù)并輸入到系統(tǒng)內(nèi) 部的一個接口。數(shù)據(jù)采集技術(shù)廣泛引用在各個領(lǐng)域。銚銻縵嚌鰻鴻鋟謎諏涼。在該系統(tǒng)中需要將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)量，而 A/D 是將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的器件。 在該系統(tǒng)中采用的是 8051 系列的單片機。 它完成數(shù)據(jù)讀取、 處理及邏輯控制， 數(shù)據(jù)傳輸 等一系列的任務(wù)。雙機通信的串行口可以采用 RS232C 標準接口，由芯片 MAX232 實現(xiàn) 雙機的通信。而數(shù)據(jù)的顯示則采用的是 LED 數(shù)碼管，在生活中接觸也較多2。擠貼綬電麥結(jié) 鈺贖嘵類。完成畢業(yè)設(shè)計所

14、需要的系統(tǒng)框圖如圖 2.1 所示：6圖 1 系統(tǒng)框圖2.2 方案器件選擇2.2.1 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換的選擇：在本設(shè)計選用的是逐漸逼近式A/D 轉(zhuǎn)換器一一 ADC0809.222 單片機的選擇：而本設(shè)計選用的是 AT89C52.2.2.3 串行口的選擇：該串行口我選用了標準 RS-232C 接口，常用的芯片是 MAX232。2.2.4 顯示部分:本設(shè)計選用的是八段發(fā)光二極管數(shù)碼顯示器。采用動態(tài)掃描顯示法。2.2.5 按鍵鍵盤是一種常見的輸入設(shè)備，用戶可以向計算機輸入數(shù)據(jù)或命令。非編碼鍵盤有兩種方法：一種是獨立按鍵接口；另一種是矩陣式按鍵接口。該系統(tǒng)曹勇矩陣式按鍵。賠荊紳諮侖驟遼輩襪錈。73硬件電

15、路3.1 主機電路該系統(tǒng)是一個主從式多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，它的主機包括按鍵和顯示兩部分。3.1.1 主機電路原理圖設(shè)計圖 2 主機電路原理圖3.1.2 單片機P0 口用來顯示顯示數(shù)據(jù)，由于 P0 口輸出兩路數(shù)據(jù)，所以需要連接 74HC573 進行數(shù)據(jù)的 鎖存和傳輸，并由 P2.6 和 p2.7 控制。P1 口接按鍵進行采集通道的選擇。塤礙籟饈決穩(wěn)賽釙冊 庫。3.1.3 LED 數(shù)碼顯示器的應(yīng)用原理簡單的講， LED 數(shù)碼顯示器就是由發(fā)光二極管組成的 LED 數(shù)碼顯示器有兩種連接方式：共陰極接法；共陽極接法。該系統(tǒng)上采用共陰極接法3。裊樣祕廬廂顫諺鍘羋藺。3.2 從機電路3.2.1 從機電路原理圖設(shè)

16、計從機單片機 P1.0-P1.2 口接 ADC0809 的 A、 B、 C 端，進行地址的選擇。 P2 口接 ADC0809的 0UT1-0UT8。單片機 ALE 接四分頻，四分頻輸出接 ADC0809 的 CLK 端。P1.4 接 OE,P1.58接 E0C,P1.6 接 ADC0809 的 START 和 ALE 端。倉嫗盤紲囑瓏詁鍬齊驚。9圖 4 單片機與 MAX232 的連接圖3.2.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC0809322 單片機之間的通信單片機與 MAX232 的連接如圖 3.6 所示COMPIMC71nFU5C51nFC1-C1 +T1OUTT1INR1INR1OUTT2OUTT2I

17、NR2INR2OUTVS+VS-C2-C2+C9 41nFC1C0MAX232RO R RERIDTRCTSTXDRTSRXD94814132DSRDCDC61nFC871nF111651210101、ADC0809 時序圖圖 5 ADC0809 的時序圖4軟件部分4.1 簡介 KeilUvision2Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境(UVISION )將這些組合在一起。其使 用的過程為：新建工程、新建程序文件、把程序文件添加到工程文件開始調(diào)試。綻萬璉轆娛閬蟶鬮綰瀧。4.2 主機程序設(shè)計本軟件系統(tǒng)有一個

18、主程序，五個子程序，五個子程序分別為向串口發(fā)送數(shù)據(jù)子程序putc_to_serialport()鍵盤掃描子程序 Keys_Scan() LED 顯示子程序 Display_Result(int d)、延時子程序 Delay()主機串口接收中斷子程序 SerialNT() interrupt 45。驍顧燁鶚巰瀆蕪領(lǐng)鱺賻11瑣釙濺曖惲錕縞馭篩涼。圖 6 主程序12圖 7 向串口發(fā)送數(shù)據(jù)子程序putc_to_serialport圖 8 LED 顯示程序 Display_Result(int d)()13鎦詩涇艷損樓紲鯗餳類。圖 9 鍵盤掃描子程序 Keys_Scan()14圖 10 主機串口接受中斷

19、子程序Serial_INT() in terrupt 44.3 從機程序設(shè)計該部分的程序包括一個主程序、三個子程序，三個子程序分別為從機串口接收中斷函數(shù)Serial_INT() in terrupt 4、向串口發(fā)送數(shù)據(jù)子程序 putc_to_SerialPort(uchar c 和模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序 ADCON。串口發(fā)送數(shù)據(jù)子程序如圖 7櫛緶歐鋤棗鈕種鵑瑤錟。圖 11 主程序15結(jié)束選定循環(huán)采集方式圖 12 模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序 ADCON16圖 13 從機串口接收中斷函數(shù)Serial_INT() in terrupt 45調(diào)試結(jié)果在整個系統(tǒng)中，主機用到了 9 個按鍵，按鍵 0 按下后，發(fā)送一個 00H

20、 的數(shù)據(jù)給從機， 而從機接收到這個信號就開始調(diào)用一個循環(huán)采集方式，按鍵 1-8 用于選擇采集方式，分 別送相應(yīng)的采集線路的通道號給從機，然后再將從機轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)和采集線路的通道號 發(fā)送給主機并用 LED 數(shù)據(jù)顯示器顯示出來；當主機沒有按鍵按下時，則發(fā)送一個數(shù) F 給 LED6。轡燁棟剛殮攬瑤麗鬮應(yīng)。6總結(jié)在翟老師充分了解每個學生對知識掌握程度的基礎(chǔ)上， 通過對論文知識體系以及框 架結(jié)構(gòu)的精心篩選，最終確定了我的論文設(shè)計內(nèi)容。在具體的設(shè)計過程中，翟老師不厭 其煩的給與設(shè)計上的指導方案，實踐、修正，再實踐、再修正，反反復復最后設(shè)計完成。 這些給了我極大地幫助和動力。這些總能讓我在困惑的時候看到光明

21、。在此感謝翟老師 的悉心指導，使我的畢業(yè)設(shè)計一步步走向完善，取得今天的成功。峴揚斕滾澗輻灄興渙藺。參考文獻1嚴潔. 單片機原理及其接口技術(shù) M. 機械工業(yè)出版社 ,2010:65-105.2范紅剛 .51 單片機自學筆記 M. 北京航空航天大學出版社， 2009:116-130.3高云.基于 MSP430 的溫室多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)M.西安電子科技大學出版社，2009:No.8.詩叁撻訥燼憂毀厲鋨驁。4常鐵原，王欣，陳文軍 . 多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計 M. 電子工業(yè)出版社， 2008:No.11.5李麗敏 . 基于單片機的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計 M. 電子科技大學出版社， 2008:No.4.6彭

22、偉.單片機 C 語言程序設(shè)計實訓 100 例M.電子工業(yè)出版社，2009:104-110.附錄 117系統(tǒng)硬件電路仿真圖:附錄 2主機電路程序#in clude#defi ne uchar un sig ned char#defi ne uint un sig ned intuint KeyNo;sbit smgd=P2A6;sbit smgk=P2A7;ucharcodeLEDData=0X3F,0X06,0X5B,0X4F,0X66J0X6D,0X7D,0X07, 0X7F,0X6F,0X77,0X7C,0X39,0X5E,0X79, 0X71;void Delay(ui nt t)/定義

23、延時函數(shù)register uint bt;for(;t;t-)for(bt=0;bt 4;/該表達式將高 4 位移到低四位鰓躋峽禱紉誦幫廢掃減。switch(Tmp)判斷按鍵發(fā)生在哪列稟虛嬪賑維嚌妝擴踴糶。case 1:KeyNo=0;break;case 2:KeyNo=1;break;case 4:KeyNo=2;break;case 8:KeyNo=3;break;default:KeyNo=16;無鍵按下P1=0X0F;高 4 位置 0,放入 4 列陽簍埡鮭罷規(guī)嗚舊巋錟。Delay(1);Tmp=P1A0 x0F;/ 改過處 #/ 按鍵后 00001111 將變成 0000XXXX，X

24、 中有一個為 0，3 個仍為 1，而異或操作會 把 3個 1 變成 0,唯一的 0 變成 1溈氣嘮戇萇 鑿鑿櫧諤應(yīng)。鍵盤掃描子程序*switch(Tmp)190-3 行分別附加起始值 0, 4, 8, 12鋇嵐縣 緱虜榮產(chǎn)濤團藺。 case 1:KeyNo+=0;break;case 2:KeyNo+=4;break;case 4:KeyNo+=8;break;case 8:KeyNo+=12;break;/* 向串口發(fā)送數(shù)據(jù)子程序void putc_to_serialport(uchar C) SBUF=C;while(TI=0);改過處TI=0;Display() smgk=1;P0=0X

25、07; smgk=0; smgd=1;P0=0X0F; smgd=0;void mai n() P0=0 x00;SCON=0 x50;于方式 1TMOD=0 x20;/T1 工作于模式 2PCON=0 x00;/波特率不加倍TH1=0 xFD;/波特率為9600TL1=0 xFD;TI=RI=0;TR1=1;/啟動定時器 1IE=0 x90;/ 允許串口中斷while(1) Delay(100);if(P1!=0X0F)Keys_Sca n();elseswitch(KeyNo)case 0:putc_to_serialport(0X00);循環(huán)按鍵即 4 列 1 行break;case 1

26、:putc_to_serialport(0XF8);break;case 2:putc_to_serialport(0XF9);break;case 3:putc_to_serialport(0XFA);break;case 4:putc_to_serialport(0XFB);break;case 5:putc_to_serialport(0XFC);break;case 6:putc_to_serialport(0XFD);break;主程序/串口工作20case 7:putc_to_serialport(0XFE);break;case 8:putc_to_serialport(0XFF);break;case 16:Display();/* 主機串口 接收中斷函數(shù)void Serial_INT