【正文】 東北石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書題目 基于proteus的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)專業(yè) 學(xué)號(hào) 姓名 主要內(nèi)容:針對(duì)基于單片機(jī)的溫度的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行深入的研究，分析其硬件結(jié)構(gòu)和優(yōu)缺點(diǎn)；選擇溫度傳感器和單片機(jī)、應(yīng)用PROTEUS軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)電路圖和Keil軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序；應(yīng)用PROTEUS軟件仿真實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)?；疽螅涸O(shè)計(jì)完善的硬件電路圖；應(yīng)用Proteus軟件仿真實(shí)現(xiàn)提交規(guī)范的論文。主要參考資料：[1] 張丹，[J].儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化與測(cè)量，2008（1）：4244 [2] 周潤(rùn)景. 基于DS18B20的溫度測(cè)量模塊設(shè)計(jì)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，．[3] [M].高等教育出版社，2004：5867 [4] 林祝亮，武林，2006，完成期限： 指導(dǎo)教師簽名： 專業(yè)負(fù)責(zé)人簽名： 年 月 日摘 要隨著微型計(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(cè)已成為日益重要的檢測(cè)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、濕度和壓力的場(chǎng)合。本設(shè)計(jì)以溫室環(huán)境作為研究對(duì)象，主要研究了溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程與仿真的實(shí)現(xiàn)方法。針對(duì)該系統(tǒng)設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的各部分電路并利用匯編語(yǔ)言設(shè)計(jì)了針對(duì)該系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)的子程序。同時(shí)在Proteus環(huán)境下結(jié)合Keil uVision 2成功實(shí)現(xiàn)了基于單片機(jī)的溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的仿真調(diào)試。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了溫度數(shù)據(jù)的采集、處理、實(shí)時(shí)顯示、開關(guān)量的控制輸出、超限報(bào)警及系統(tǒng)鍵盤設(shè)置等功能。此外，該系統(tǒng)可手動(dòng)調(diào)節(jié)報(bào)警上下限，控制方便，操作簡(jiǎn)單。本設(shè)計(jì)的仿真方法提高了系統(tǒng)的開發(fā)效率、縮短周期和降低成本，為單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)提供了手段。關(guān)鍵詞：AT89C51；溫度；proteusAbstractWith the rapid development and popularization of microputer technology，data acquisition monitoring has bee an increasingly important detection techniques are widely used in industry and agriculture need to monitor such as temperature, humidity and pressure of the occasion. The design and simulation implementation methods of temperature data acquisition system are introduced in this paper, which takes a green house as the research object. Each part of the circuit based on the MCU temperature data acquisition system is designed for the system and the use of assembly language to design subroutine of each link for the system. At the same time, in the Proteus environment bined with Keil uVision 2 realized the virtual simulation debugging process based on MCU temperature data acquisition system. The system verify that it is possible to realize many functions, such as temperature data acquisition, data processing , displaying on real time，the output of switching value , alarm, and the keyboard operation and so on . In addition, the system can manually adjust the alarm range, convenient control and simple operation. This design of the simulation method is proved to be an effective means which raised the development efficiency, reduced the cycle time and saved costs . Key words : AT89C51 。 temperature 。 Proteus 目 錄第1章 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 2 本章小結(jié) 3第2章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)方案論證 4 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 4 方案論證 4 系統(tǒng)的元件介紹 8 本章小結(jié) 18第3章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原理及分析 19 系統(tǒng)總體流程圖 19 系統(tǒng)各部分電路設(shè)計(jì) 20 本章小結(jié) 29第4章 軟件部分 30 仿真軟件 30 主程序設(shè)計(jì) 34 仿真結(jié)果 39 功能模塊的調(diào)試 42 本章小結(jié) 42結(jié) 論 43參考文獻(xiàn) 44致 謝 45附錄1：程序 46附錄2：系統(tǒng)原理圖 57第1章 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)首先研究了用在軍事上的測(cè)試系統(tǒng)，目標(biāo)是測(cè)試中不依靠相關(guān)的測(cè)試文件，由非成熟人員進(jìn)行操作，并且測(cè)試任務(wù)是由測(cè)試設(shè)備高速自動(dòng)控制完成的。由于該種數(shù)據(jù)采集測(cè)試系統(tǒng)具有高速性和一定的靈活性，可以滿足眾多傳統(tǒng)方法不能完成的數(shù)據(jù)采集和測(cè)試任務(wù)，因而得到了初步的認(rèn)可。大概在60年代后期，國(guó)內(nèi)外就有成套的數(shù)據(jù)采集設(shè)備和系統(tǒng)多屬于專用的系統(tǒng)。20世紀(jì)70年代后期，隨著微型機(jī)的發(fā)展，誕生了采集器、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)的性能優(yōu)良，超過(guò)了傳統(tǒng)的自動(dòng)檢測(cè)儀表和專用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，因而獲得了驚人的發(fā)展。從70年代起，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)展過(guò)程中逐漸分為兩類，一類是實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，一類是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。20世紀(jì)80年代隨著計(jì)算機(jī)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(dòng)測(cè)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(jì)算機(jī)組成。這類系統(tǒng)主要應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室，在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)也有一定的應(yīng)用。第二類以數(shù)據(jù)采集卡、標(biāo)準(zhǔn)總線和計(jì)算機(jī)構(gòu)成，這一類在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用較多。20世紀(jì)80年代后期，數(shù)據(jù)采集發(fā)生了很大的變化，工業(yè)計(jì)算機(jī)、單片機(jī)和大規(guī)模集成電路的組合，用軟件管理，使系統(tǒng)的成本減低，體積變小，功能成倍增加，數(shù)據(jù)處理能力大大加強(qiáng)。[1]20世紀(jì)90年代至今，在國(guó)際上技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已成功的運(yùn)用到軍事、航空電子設(shè)備及宇航技術(shù)、工業(yè)等領(lǐng)域。由于集成電路制造技術(shù)的不斷提高，出現(xiàn)了高性能、高可靠的單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）。數(shù)據(jù)采集技術(shù)已經(jīng)成為一種專門的技術(shù)，在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。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(guò)簡(jiǎn)單的增加和更改模塊，并結(jié)合系統(tǒng)編程，就可擴(kuò)展或修改系統(tǒng)，迅速組成一個(gè)新的系統(tǒng)。[1]盡管現(xiàn)在以微機(jī)為核心的可編程數(shù)據(jù)采集與處理采集技術(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)生影響。相較于數(shù)據(jù)采集板卡成本和功能的限制，單片機(jī)具多功能、高效率、高性能、低電壓、低功耗、低價(jià)格等優(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)在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(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)的信息化是目前社會(huì)的發(fā)展主流方向。各種領(lǐng)域都用到了數(shù)據(jù)采集，在石油勘探、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、飛機(jī)飛行、地震數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域已經(jīng)得到應(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。[1]由美國(guó)PASCO公司生產(chǎn)的“科學(xué)工作室”是將數(shù)據(jù)采集應(yīng)用于物理實(shí)驗(yàn)的嶄新系統(tǒng)，它由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)采集技術(shù)可實(shí)時(shí)采集物理實(shí)驗(yàn)中各物理量的數(shù)據(jù)；（2）計(jì)算機(jī)接口：將來(lái)自傳感器的數(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：中文及英文的應(yīng)用軟件。[1]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2000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2006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,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集系統(tǒng)。 該課題研究的主要內(nèi)容數(shù)據(jù)采集技術(shù)是信息科學(xué)的重要分支之一，它研究信息數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、處理以及控制等問(wèn)題。它是對(duì)傳感器信號(hào)的測(cè)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(hào)獲取對(duì)象信息的過(guò)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(cè)已成為日益重要的檢測(cè)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(chǎng)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(duì)獨(dú)立的單片機(jī)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，作為測(cè)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)。　盡管現(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(jí)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(jiǎn)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(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(méi)有上位機(jī)的支持，不管采用什么樣的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它的存儲(chǔ)容量都是有限的，所以不得不對(duì)存儲(chǔ)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行覆蓋刷新，這樣不利于用戶對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整體分析，因而也不能對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的狀況進(jìn)行準(zhǔn)確的把握。[2]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(guò)來(lái)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(guò)程的長(zhǎng)期正常運(yùn)行和檢查。該系統(tǒng)采用的是AT89才C51單片機(jī)，此芯片功能比較強(qiáng)大，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。 本章小結(jié)本章主要介紹了采集系統(tǒng)的發(fā)展歷史，從20世紀(jì)50年代開始至今，并詳細(xì)介紹了每個(gè)階段的采集系統(tǒng)的組成。此外，更詳細(xì)闡述了采集系統(tǒng)現(xiàn)今國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況及其在信息處理過(guò)程中的重要意義。第2章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)方案論證 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(lái)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。本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以單片機(jī) AT89C51作為控制核心，以數(shù)字式溫度傳感器DS18B20作為測(cè)量元件，構(gòu)成智能溫度測(cè)量系統(tǒng)；同時(shí)可把采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)RS232總線上傳給工業(yè)控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步處理，系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案如圖21所示。AT89C51圖 21 系統(tǒng)框圖 方案論證 單片機(jī)的選擇單片機(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(chǔ)器、只讀程序存儲(chǔ)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(dòng)電路（LCD驅(qū)動(dòng)電路）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AT89C51。 [9] 溫度采集模塊[15]方案一：低電壓10位數(shù)字溫度傳