【正文】 信號(hào)調(diào)理電路3．5AD轉(zhuǎn)換電路3．6 單片機(jī)部分3．7 串口電路3．8數(shù)碼管顯示電路4 軟件設(shè)計(jì)部分 4．1主機(jī)程序流程圖 4．2從機(jī)程序流程圖5抗干擾設(shè)計(jì)6數(shù)據(jù)分析7小結(jié)8參考文獻(xiàn)9附錄前言數(shù)據(jù)采集是從一個(gè)或多個(gè)信號(hào)獲取對象信息的過程。隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和普及，數(shù)據(jù)采集監(jiān)測已成為日益重要的檢測技術(shù)，廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)等需要同時(shí)監(jiān)控溫度、濕度和壓力等場合。數(shù)據(jù)采集是工業(yè)控制等系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，通常采用一些功能相對獨(dú)立的單片機(jī)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，作為測控系統(tǒng)不可缺少的部分，數(shù)據(jù)采集的性能特點(diǎn)直接影響到整個(gè)系統(tǒng)。在本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中為了提高系統(tǒng)智能化、可靠性和實(shí)用性，采用單片MCU和上位機(jī)傳輸?shù)姆椒?，即MCU運(yùn)行在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的遠(yuǎn)端，完成數(shù)據(jù)的采集、處理、發(fā)送和顯示，上位機(jī)則完成數(shù)據(jù)的接收、校驗(yàn)及顯示，同時(shí)上位機(jī)可對遠(yuǎn)端MCU進(jìn)行控制，使其采集方式可選。本實(shí)驗(yàn)采用8051系列單片機(jī)，8051系列單片機(jī)基于簡化的嵌入式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)， 具有體積小、重量輕，具有很強(qiáng)的靈活性而且價(jià)格不高本系統(tǒng)現(xiàn)場模擬正弦波信號(hào)以及其他6路分壓信號(hào)以供系統(tǒng)進(jìn)行多路采樣，采用ICL8038精密信號(hào)發(fā)生芯片產(chǎn)生頻率可變的正弦波，然后由LM331芯片實(shí)現(xiàn)頻率到電壓的轉(zhuǎn)換，之間還需對信號(hào)進(jìn)行調(diào)理以符合系統(tǒng)要求1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本介紹1．1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般包括模擬信號(hào)的輸入輸出通道和數(shù)字信號(hào)的輸入輸出通道。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸入又稱為數(shù)據(jù)的收集；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸出又稱為數(shù)據(jù)的分配。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的分類數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，用途和功能也各不相同，常見的分類方法有以下幾種：根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能分類：數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)分配；根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)適應(yīng)環(huán)境分類：隔離型和非隔離型，集中式和分布式，高速、中速和低速型；根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制功能分類：智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，非智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；根據(jù)模擬信號(hào)的性質(zhì)分類：電壓信號(hào)和電流信號(hào)，高電平信號(hào)和低電平信號(hào)，單端輸入(SE)和差動(dòng)輸入(DE)，單極性和雙極性；根據(jù)信號(hào)通道的結(jié)構(gòu)方式分類：單通道方式，多通道方式。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本功能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的任務(wù)，具體地說，就是采集傳感器輸出的模擬信號(hào)并轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，然后送入計(jì)算機(jī)，根據(jù)不同的需要由計(jì)算機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算和處理，得出所需的數(shù)據(jù)。與此同時(shí)，將計(jì)算得到的數(shù)根進(jìn)行顯示和打印，以便實(shí)現(xiàn)對某些物理量的監(jiān)視 。 1，4 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式從硬件力向來看，白前數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式主要有兩種：一種是微型計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；另一種是集散型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。微型計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是由傳感器、模擬多路開關(guān)、程控放大器、采樣/保持器、AD轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)及外設(shè)等部分組成。集散型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的產(chǎn)物，它由若干個(gè)“數(shù)據(jù)采集站”和一臺(tái)上位機(jī)及通信線路組成。數(shù)據(jù)采集站一般是由單片機(jī)數(shù)據(jù)采集裝置組成。位于生產(chǎn)設(shè)備附近，可獨(dú)立完成數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理任務(wù)，還可將數(shù)據(jù)以數(shù)字信號(hào)的形式傳送給上位機(jī)。對于不同的采集對象，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體要求是不相同的。但是，由于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是由硬件和軟件兩部分組成的，因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一些基本原則是大體相同的 。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展趨勢微電子技術(shù)的一系列成就以及微型計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，不僅為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用開拓了廣闊的前景，也對數(shù)據(jù)采集技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了深刻的影響。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。(1)新型快速、高分辨率的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部件不斷涌現(xiàn)，大大提高了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能。(2)高性能單片機(jī)的問世和各種數(shù)字信號(hào)處理器的涌現(xiàn)，進(jìn)一步推動(dòng)了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用。(3)智能化傳感器(Smarts nor)的發(fā)展，必將對今后數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。(4)與微型機(jī)配套的數(shù)據(jù)采集部件的大量問世，大大方便了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域里應(yīng)用并有利于促進(jìn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。(5)分布式數(shù)據(jù)采集是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢2系統(tǒng)功能介紹系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。本系統(tǒng)執(zhí)行的過程如下：傳感器把采集的非電量信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓（05V）或電流（420mA）的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，通過信號(hào)調(diào)理電路把模擬信號(hào)送到單片機(jī)內(nèi)部的A/D 轉(zhuǎn)換器，CPU 根據(jù)設(shè)定的采樣周期，對多 路通道信號(hào)進(jìn)行循環(huán)采集，并讀取A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行分析計(jì)算后將實(shí)測值送到液晶上指定的位置顯示，同時(shí)通過鍵盤控制把有用的數(shù)據(jù)及采樣時(shí)間存儲(chǔ)在ROM中。最后通過串行通訊把ROM中的數(shù)據(jù)傳送到PC 機(jī)，利用VB提供良好的界面和串口通信功能。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖2．1 方案的論證 ．1模數(shù)轉(zhuǎn)換的選擇A/D轉(zhuǎn)換器的種類很多，就位數(shù)來分，有8位，10位，12位和16位等。位數(shù)越高分辨率就越高，價(jià)格也就越貴。A/D轉(zhuǎn)換器的型號(hào)很多，在精度和轉(zhuǎn)換速度上差異很大。（a）雙積分A/D轉(zhuǎn)換器：雙積分式是一種間接式A/D轉(zhuǎn)換器，優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)換精度高，速度快缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)換時(shí)間長，一般要40～50ms，適用于轉(zhuǎn)換速度不快的場合。（b）逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器：逐次逼近式的屬于直接式A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換精度高，速度高，價(jià)格適中，是目前種類最多，應(yīng)用最廣的A/D轉(zhuǎn)換器，典型的8位模數(shù)轉(zhuǎn)換器有ADC0809。鑒于方案（b）的轉(zhuǎn)換速度比方案（a）快，價(jià)格適中，各類繁多，應(yīng)用廣泛，故本設(shè)計(jì)采用ADC0809。2．單片機(jī)是屬于Embedded System(嵌入系統(tǒng))，此系統(tǒng)的是把CPU 加上一些少量的內(nèi)存和輸出入組件(I/O)，都嵌入在一顆芯片內(nèi)，再使用特定的組譯和編譯軟件編輯程序，利用燒錄器把程序儲(chǔ)存到單芯片，如此加上一些簡單的周邊電路，即可變成一個(gè)控制系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)中選用87C51其中內(nèi)部已內(nèi)建程序存儲(chǔ)器ROM，不必再去外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器，使用更加方便。2．LED數(shù)碼管以發(fā)光二極管作為發(fā)光單元，單色，分段全彩管可用大樓，道路，河堤輪廓亮化，LED數(shù)碼管可均勻排布形成大面積顯示區(qū)域，可顯示圖案及文字，并可播放不同格式的視頻文件。通過電腦下flash、動(dòng)畫、文字等文件，或使用動(dòng)畫設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)個(gè)性化動(dòng)畫，播放各種動(dòng)感變色的圖文效果。LED的優(yōu)點(diǎn)：、 所以在本系統(tǒng)中采用低功耗的LED4561A2．. 電壓/頻率轉(zhuǎn)換器　電壓頻率轉(zhuǎn)換器VFC（Voltage Frequen