【正文】 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(jì)算機(jī)等高技術(shù)為基礎(chǔ)而形成的一門綜合應(yīng)用技術(shù)。數(shù)據(jù)采集也是從一個(gè)或多個(gè)信號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)?！”M管現(xiàn)在以微機(jī)為核心的可編程數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)作為數(shù)據(jù)采集技術(shù)的發(fā)展方向得到了迅速的發(fā)展,并且適于通用微機(jī)(如IBM PC 系列) 使用的板卡級數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品也已大量出現(xiàn),組成一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)簡單到只需要一塊數(shù)據(jù)采集卡,把它插在微機(jī)的擴(kuò)展槽內(nèi),并輔以應(yīng)用軟件,就能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能,但這并不會對基于單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)產(chǎn)生影響,因?yàn)閱纹瑱C(jī)功能強(qiáng)大、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、靈活性好、開發(fā)容易等優(yōu)點(diǎn),使得基于單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用.傳統(tǒng)的基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由于沒有上位機(jī)的支持,不管采用什么樣的數(shù)據(jù)存儲器,它的存儲容量都是有限的,所以不得不對存儲的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行覆蓋刷新,這樣不利于用戶對數(shù)據(jù)進(jìn)行整體分析,因而也不能對生產(chǎn)過程的狀況進(jìn)行準(zhǔn)確的把握。本系統(tǒng)采用下位機(jī)負(fù)責(zé)模擬數(shù)據(jù)的采集,從單片機(jī)負(fù)責(zé)采集八路數(shù)據(jù)，并應(yīng)答主機(jī)發(fā)送的命令，上位機(jī)即主機(jī)是負(fù)責(zé)處理接受過來的數(shù)字量的處理及顯示，主機(jī)和從機(jī)之間用RS232進(jìn)行通信。這樣用戶可以在上位機(jī)上編寫各種程序?qū)ξ募械臄?shù)據(jù)進(jìn)行有效查詢和分析,有利于工業(yè)過程的長期正常運(yùn)行和檢查。該系統(tǒng)采用的是AT89S52單片機(jī)，此芯片功能比較強(qiáng)大，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。第二章 數(shù)據(jù)采集 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(gè)接口。數(shù)據(jù)采集技術(shù)廣泛引用在各個(gè)領(lǐng)域。70年代初，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及大規(guī)模集成電路的發(fā)展，特別是微處理器及高速A/D轉(zhuǎn)換器的出現(xiàn)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大變革。原來由小規(guī)模集成的數(shù)字邏輯電路及硬件程序控制器組成的采集系統(tǒng)被微處理器控制的采集系統(tǒng)所代替。由微處理器去完成程序控制，數(shù)據(jù)處理及大部分邏輯操作，使系統(tǒng)的靈活性和可靠性大大地提高，系統(tǒng)硬件成本和系統(tǒng)的重建費(fèi)用大大地降低。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，他需要考慮的指標(biāo)有：分辨率、轉(zhuǎn)換時(shí)間、轉(zhuǎn)換誤差等等。而單片機(jī)是該系統(tǒng)的基本的微處理系統(tǒng)，它完成數(shù)據(jù)讀取、處理及邏輯控制，數(shù)據(jù)傳輸?shù)纫幌盗械娜蝿?wù)。在該系統(tǒng)中采用的是8051系列的單片機(jī)。雙機(jī)通信的串行口可以采用RS232C標(biāo)準(zhǔn)接口，由芯片MAX232實(shí)現(xiàn)雙機(jī)的通信。而數(shù)據(jù)的顯示則采用的是LED數(shù)碼管，該器件比較簡單，在生活中接觸也較多。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般由信號調(diào)理電路，多路切換電路，采樣保持電路，A/D,單片機(jī)等組成。：A/D轉(zhuǎn)換器單片機(jī)單片機(jī)LED顯示器鍵盤MAX232采集信號 系統(tǒng)框圖 方案論證 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換的選擇A/D轉(zhuǎn)換器的種類很多，就位數(shù)來說，可以分為8位、10位、12位和16位等。位數(shù)越高其分辨率就越高，價(jià)格也就越貴。A/D轉(zhuǎn)換器型號很多，而其轉(zhuǎn)換時(shí)間和轉(zhuǎn)換誤差也各不相同。(1)逐漸逼近式A/D轉(zhuǎn)換器：它是一種速度快、精度較高、成本較低的直接式轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換時(shí)間在幾微秒到幾百微秒之間。(2)雙積分A/D轉(zhuǎn)換器：它是一種間接式的A/D轉(zhuǎn)換器，優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，精度比較高，缺點(diǎn)是數(shù)度很慢，適用于對轉(zhuǎn)換數(shù)度要求不高的系統(tǒng)。(3)并行式A/D轉(zhuǎn)換器：它又被稱為flash（快速）型，它的轉(zhuǎn)換數(shù)度很高，但她采用了很多個(gè)比較器，而n位的轉(zhuǎn)換就需要2n1個(gè)比較器，因此電路規(guī)模也極大，價(jià)格也很貴，只適用于視頻A/D轉(zhuǎn)換器等數(shù)度特別高的領(lǐng)域。鑒于上面三種方案，在價(jià)格、轉(zhuǎn)換速度等多種標(biāo)準(zhǔn)考量下，在本設(shè)計(jì)選用的是逐漸逼近式A/D轉(zhuǎn)換器——ADC0809.單片機(jī)是一種面向大規(guī)模的集成電路芯片，是微型計(jì)算機(jī)中的一個(gè)重要的分支。此系統(tǒng)是由CPU、隨即存取數(shù)據(jù)存儲器、只讀程序存儲器、輸入輸出電路（I/O口），還有可能包括定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行通信口、顯示驅(qū)動電路（LCD和LED驅(qū)動電路）、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器及A/D轉(zhuǎn)換器等電路集成到一個(gè)單塊芯片上，構(gòu)成了一個(gè)最小但完善的計(jì)算機(jī)任務(wù)。單片機(jī)要使用特定的組譯和編譯軟件編譯程序，在用keiluvision2把程序下載到單片機(jī)內(nèi)。而本設(shè)計(jì)選用的是AT89C52. 串行口的選擇該串行口我選用了標(biāo)準(zhǔn)RS232C接口，它是電平與TTL電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動電路。常用的芯片是MAX232，MAX232的優(yōu)點(diǎn)是：（1）一片芯片可以完成發(fā)送轉(zhuǎn)換和接收轉(zhuǎn)換的雙重功能。（2）單一電源+5V供電（3）它的電路設(shè)計(jì)與連接比較簡單而且功能齊全。 顯示部分LED數(shù)碼顯示管是一種由LED發(fā)光二極管組合顯示字符的顯示器件。它使用了8個(gè)LED顯示管，其中7個(gè)用于顯示字符，1個(gè)用來顯示小數(shù)點(diǎn)，故通常稱之為八段發(fā)光二極管數(shù)碼顯示器。對LED數(shù)碼顯示器的控制可以采用按時(shí)間向它提供具有一定驅(qū)動能力的位選和段選信號。LED數(shù)碼顯示有動態(tài)掃描顯示法和靜態(tài)顯示。在單片機(jī)中，為了節(jié)省硬件資源，多采用動態(tài)掃描顯示法。 按鍵鍵盤是一種常見的輸入設(shè)備，用戶可以向計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)或命令。根據(jù)案件的識別方法分類，有編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種。通過硬件識別的鍵盤稱編碼鍵盤；通過軟件識別的鍵盤成為非編碼鍵盤。非編碼鍵盤有兩種接口方法：一種是獨(dú)立按鍵接口；另一種是矩陣式按鍵接口。獨(dú)立按鍵接口在單片機(jī)中，如果所需的按鍵較少，可采用獨(dú)立式鍵盤。每只按鍵接單片機(jī)的一條I/O線，通過對線的查詢，即可識別各按鍵的狀態(tài)。~。無按鍵按下時(shí)，~。當(dāng)某按鍵按下時(shí)，與其相連的I/O線將得到低電平輸入。 獨(dú)立按鍵接口圖在單片機(jī)中需要的按鍵較多時(shí)，通常把鍵排成矩陣形式，這樣可以節(jié)省硬件資源。如對于20只按鍵接口，如采用按鍵獨(dú)立方式，需要20個(gè)I/O口。如采用矩陣式按鍵方式，則只需要9個(gè)I/O 口。單片機(jī)系統(tǒng)中的非編碼式鍵盤程序主要由判別是否有鍵按下子程序、鍵的識別子程序、找到閉合鍵后，讀入相應(yīng)的鍵值，再轉(zhuǎn)到相應(yīng)的鍵處理程序幾個(gè)部分組成。 矩陣式按鍵接口圖在該系統(tǒng)中所用到的按鍵有9個(gè)，所以采取矩陣式按鍵接口方式。第三章 硬件部分 主機(jī)部分 該系統(tǒng)是一個(gè)主從式多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，主機(jī)和從機(jī)均用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，它的主機(jī)部分負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理和顯示，主機(jī)和從機(jī)之間用RS232進(jìn)行通信。它由AT89S5MAX23LED數(shù)碼顯示器組成。 主機(jī)部分原理圖設(shè)計(jì)由于主機(jī)要對從機(jī)有一個(gè)命令，所以用到按鍵，按鍵的一端接地，則表示按鍵按下。主機(jī)還要負(fù)責(zé)對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和LED顯示，用兩個(gè)74HC573。單片機(jī)的P0口的8位數(shù)據(jù)線與用于段選的74HC573的D0~D7相連，用于數(shù)碼管上具體的數(shù)字的顯示。單片機(jī)P0口的八位數(shù)據(jù)線與用于位選的74HC573的D0~D7相連，用于在哪個(gè)數(shù)碼管上顯示。主機(jī)跟從機(jī)的連接，又涉及到一個(gè)串行口雙機(jī)通信的問題，根據(jù)單片機(jī)雙機(jī)通信距離、抗干擾性等要求，選擇RS232C串行接口方法，選擇串行口MAX232來連接主機(jī)和從機(jī)，將MAX232的1，再將MAX232上的114腳分別與db9的6腳相連。單片機(jī)AT89C52的119腳與它的晶振電路相連，第9腳與它的復(fù)位電路相連。 主機(jī)部分電路原理圖 單片機(jī)（1）單片機(jī)的概述單片機(jī)是一種集成的電路芯塊采用了超大規(guī)模技術(shù)把具有運(yùn)算能力（如算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理）的微處理器（CPU）,隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），只讀程序存儲器（ROM），輸入輸出電路（I/O口），可能還包括定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行通信口（SCI），顯示驅(qū)動電路（LCD或LED驅(qū)動電路），脈寬調(diào)制電路(PWM)，模擬多路轉(zhuǎn)換及A/D轉(zhuǎn)換器等電路集成到一塊單片機(jī)上，構(gòu)成一個(gè)最小然而很完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這些電路能在軟件的控制下準(zhǔn)確快速的完成程序設(shè)計(jì)者事先規(guī)定的任務(wù)?？偟亩詥纹瑱C(jī)的特點(diǎn)可以歸納為以下幾個(gè)方面：集成度高、存儲容量大、外部擴(kuò)展能力強(qiáng)、控制功能強(qiáng)、低電壓、低功耗、性能價(jià)格比高、可靠性高這幾個(gè)方面。[8]單片機(jī)按內(nèi)部數(shù)據(jù)通道的寬度，可分為4位、8位、16位及32位單片機(jī)。它們被應(yīng)用在不同領(lǐng)域里，8位單片機(jī)由于功能強(qiáng)大，被廣泛的應(yīng)用在工業(yè)控制、智能接口、儀表儀器等各個(gè)領(lǐng)域。8位單片機(jī)在中、小規(guī)模應(yīng)用場合仍占主流地位，代表了單片機(jī)的發(fā)展方向，在單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。隨著移動通訊、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)等高科技產(chǎn)品進(jìn)入家庭，32位單片機(jī)應(yīng)用得到了長足發(fā)展?？v觀單片機(jī)的發(fā)展過程，可以預(yù)示單片機(jī)的發(fā)展趨勢： 微型單片化 低功耗CMOS與多品種共存可靠性和應(yīng)用水平越來越高單片機(jī)有著微處理器所不具備的功能，它可以獨(dú)立地完成現(xiàn)代工業(yè)控制所要求的智能化控制功能這就是單片機(jī)的最大特點(diǎn)。然而單片機(jī)又不同于單板機(jī)，芯片在沒有開發(fā)前，它只是具備功能極強(qiáng)的超大規(guī)模集成電路，如果賦予它特定的程序，它便是一個(gè)最小的、完整的微機(jī)控制系統(tǒng)。它與單板機(jī)或個(gè)人電腦有著本質(zhì)的區(qū)別，單片機(jī)屬于芯片級應(yīng)用，需要用戶了解單片機(jī)芯片的結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)以及其它集成電路應(yīng)用技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需要的理論和技術(shù)，用這樣特定的芯片設(shè)計(jì)應(yīng)用程序，從而使芯片具備特定的智能。[8]（2） 簡介AT89C52AT89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程