【正文】 存檔日期： 存檔編號(hào)： 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 論 文 題 目： 基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 姓 名： 學(xué) 院： 專 業(yè)： 班 級(jí) 、 學(xué) 號(hào)： 指 導(dǎo) 教 師： 江 I 摘 要 本文介紹了基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，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(diǎn)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(jī)。數(shù)據(jù)采集與通信控制采用了模塊化的設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)采集與通信控制采用了單片機(jī) AT89C52 來(lái)實(shí)現(xiàn)，硬件部分是以單片機(jī)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。 本系統(tǒng)下位機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集并應(yīng)答主機(jī)的命令。 8 路被測(cè)電壓通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809 進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)通過(guò)串行口 RS485 傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，由上位機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的接受、處理和顯示，并用 LED 數(shù)碼顯示器來(lái)顯示所采集的結(jié)果。軟件部分應(yīng)用 VC++編寫(xiě)控制軟件，對(duì)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(jìn)行了設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞 ：數(shù)據(jù)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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .......................................... 2 該課題研究的主要內(nèi)容 .................................... 3 2 數(shù)據(jù)采集總體設(shè)計(jì) ................................... 4 ...................................... 4 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能及簡(jiǎn)介 .............................. 4 3 硬件部分 .......................................... 6 單片機(jī)基本模塊 .......................................... 6 A/D轉(zhuǎn)換模塊 ............................................ 9 ............................................... 12 LED數(shù)碼管顯示模塊 ..................................... 13 . .............................................. 17 4 軟件部分 ......................................... 19 簡(jiǎn)介 KeilUvision2 ...................................... 19 下位機(jī)部分程序設(shè)計(jì) ..................................... 24 5 上位機(jī)簡(jiǎn)介 ........................................ 29 6 結(jié)論 .............................................. 30 致 謝 .............................................. 31 參考文獻(xiàn) ........................................... 32 附錄 1 總原理圖 ..................................... 33 江 IV 附錄 2 程序清單 ..................................... 34 江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1 1 緒論 研究背景及其目的意義 近年來(lái)，數(shù)據(jù)采集及其應(yīng)用受到了人們?cè)絹?lái)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。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)起始于 20 世紀(jì) 50 年代， 1956 年美國(guó)最先在軍事上研究的數(shù)據(jù)采集測(cè)試系統(tǒng)，目標(biāo)是測(cè)試過(guò)程中不依靠相關(guān)的測(cè)試文件，由非熟練人員進(jìn)行操作，并且是由測(cè)試設(shè)備自動(dòng)控制高速完成測(cè)試任務(wù)。由于該種數(shù)據(jù) 采集測(cè)試系統(tǒng)具有高速和靈活等特性，可以滿足許多傳統(tǒng)方法不能完成的數(shù)據(jù)采集和測(cè)試任務(wù)，因而得到了人們的初步認(rèn)可。大概在 60 年代后期，國(guó)外市場(chǎng)就有成套的數(shù)據(jù)采集設(shè)備出現(xiàn) [1]。 20 世紀(jì) 70 年代后期，隨著微型機(jī)的發(fā)展，出現(xiàn)了采集器、儀表同計(jì)算機(jī)溶為一體的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。由于這種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)優(yōu)良的性能，超過(guò)了傳統(tǒng)的專用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和自動(dòng)檢測(cè)儀表，因而獲得了高速的發(fā)展。從 70 年代起，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在以后發(fā)展過(guò)程中逐漸演變成為兩類，一類是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，另一類是實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) [2]。 20 世紀(jì) 80 年代計(jì)算機(jī) 的高速發(fā)展和在生活中的應(yīng)用，使數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲得了較快的發(fā)展，逐步出現(xiàn)了自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)與通用的數(shù)據(jù)采集。那時(shí)候的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)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(jì)算機(jī)組成。這類系統(tǒng)不僅在實(shí)驗(yàn)室獲得了較多的應(yīng)用，在工業(yè)生產(chǎn)中也有一定程度的應(yīng)用。第二類以標(biāo)準(zhǔn)總線、數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)構(gòu)成，這一類主要應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。 20世紀(jì) 80 年代中后期，數(shù)據(jù)采集發(fā)生了驚人的變化，單片機(jī)、大規(guī)模集成電路和工業(yè)計(jì)算機(jī)的組合，用軟件來(lái)完成管理任務(wù)，使系統(tǒng)的體積變小，成本降低，功能大大增強(qiáng)，數(shù)據(jù)處理能力倍增 [3]。 自 20 世 紀(jì) 90 年代至今，一些技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已成功的運(yùn)用到工業(yè)、航空電子設(shè)備及宇航技術(shù)、軍事等諸多領(lǐng)域。隨著集成電路制造技術(shù)的提高，出現(xiàn)了高性能、可靠性較高的單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（ DAS）。數(shù)據(jù)采集技術(shù)儼然已經(jīng)成為一種專門(mén)的技術(shù)，在工業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用 [4]。該階段的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同的應(yīng)用需求，通過(guò)簡(jiǎn)單的增加和更改模塊，江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2 并結(jié)合系統(tǒng)編程，就可以擴(kuò)展和修改系統(tǒng)，迅速組成一個(gè)新的系統(tǒng)。 盡管現(xiàn)在以微機(jī)為核心的可編程數(shù)據(jù)采集技術(shù)的發(fā)展方向得到了迅速的發(fā)展，而且組成一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)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)采集的功能，但這并不會(huì)對(duì)基于單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)產(chǎn)生根本性的影響。相較于數(shù)據(jù)采集板卡功能和成本的限制，單片機(jī)具高效率、高性能、低電壓、低功耗、低價(jià)格、多功能等優(yōu)點(diǎn)，而雙單片機(jī)又具有精度較高、轉(zhuǎn)換速度快、能夠?qū)Χ帱c(diǎn)同時(shí)進(jìn)行采集，因此能夠開(kāi)發(fā)出能滿足實(shí)際應(yīng)用要求的、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的、可靠性高的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。這就使得以單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能在許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是通過(guò)采集傳感器輸出的模擬信號(hào)并轉(zhuǎn)換成數(shù) 字信號(hào)，并進(jìn)行分析、處理、傳輸、顯示、存儲(chǔ)和顯示。它起始于 20 世紀(jì)中期，在過(guò)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(zhǎng)足的進(jìn)步，采集數(shù)據(jù)的信息化是目前數(shù)據(jù)采集技術(shù)發(fā)展的主流方向。多數(shù)領(lǐng)域都用到了數(shù)據(jù)采集，在飛機(jī)飛行、石油勘探、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、地震數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。 我國(guó)的數(shù)字地震觀測(cè)系統(tǒng)主要采用 TDE124C 型 TDE224C 型地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。近年來(lái)，又成功研制了動(dòng)態(tài)范圍更大、線性度更高、兼容性更強(qiáng)、低功耗可靠性的 TDE324C 型地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該數(shù)據(jù)采集對(duì)拾震 計(jì)輸出的電信號(hào)模擬放大后送至 A/D 數(shù)字化， A/D 采用同時(shí)采樣，采樣數(shù)據(jù)經(jīng) DSP 數(shù)字濾波處理后，變成數(shù)字地震信號(hào)。該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具備 24 位 A/D 轉(zhuǎn)化位數(shù)，采樣率有 50HZ、 100HZ、 200HZ [5]. 美國(guó) PASCO 公司生產(chǎn)的“科學(xué)工作室”是數(shù)據(jù)采集應(yīng)用于物理實(shí)驗(yàn)的嶄新系統(tǒng)，它主要由 3 部分組成： （ 1） 傳感器：利用先進(jìn)的傳感技術(shù)可實(shí)時(shí)采集物理實(shí)驗(yàn)中各種物理量； （ 2） 計(jì)算機(jī)接口：將傳感器采集到的數(shù)據(jù)信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，采樣速率最高為 25 萬(wàn)次 /S； （ 3） 軟件：英文及中文的應(yīng)用軟件 [6]。 受需求牽引，新一代機(jī)載數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)為滿足飛行實(shí)驗(yàn)應(yīng)用也在快速地發(fā)展。如愛(ài)爾蘭 ACRA 公司 2022 年研發(fā)推出的新一代 KAM500 機(jī)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)到了 2022 年。該系統(tǒng)采用 16 位（ A/D）模擬數(shù)字變換，總采樣率達(dá) 500K/S,江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3 同步時(shí)間為 +/250ns，可以利用方式組成高達(dá) 1000 通道的大容量的分布式采