【正文】 中南大學(xué) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題 目 基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 屠 超 指導(dǎo)教師 鄧聯(lián)文 副教授 學(xué) 院 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 電子工程 0701班 完成時(shí)間 20xx 年 4月 28 日 第 1 頁 目 錄 目 錄 ............................................... 1 摘 要 ............................................... 2 ABSTRACT ............................................... 3 1 緒 論 ............................................... 4 數(shù)據(jù)采集器概述 ..................................... 4 數(shù)據(jù)采集的發(fā)展歷程 ........................................... 4 數(shù)據(jù)采集的選擇及應(yīng)用 ......................................... 6 2 開發(fā)環(huán)境 ............................................. 7 畫圖工具 Protel99 軟件 ....................................... 7 編程工具 KEIL C51 ................................... 8 燒寫器 ...................................................... 10 3 設(shè)計(jì)過程 ............................................ 11 系統(tǒng)功能及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 .......................................... 11 硬件芯片選擇及功能簡(jiǎn)介 ...................................... 12 原理介紹 .................................................... 18 軟件設(shè)計(jì) .................................................... 20 PC 機(jī)上數(shù)據(jù)接收軟件制作 ..................................... 21 調(diào)試過程 .................................................... 25 系統(tǒng)精度 .................................................... 27 4 結(jié)論與展望 .......................................... 28 結(jié)論 ........................................................ 28 展望 ........................................................ 28 致 謝 .............................................. 29 參考文獻(xiàn) .............................................. 30 附錄一 外文翻譯 ....................................... 31 附錄二 程序 ........................................... 48 第 2 頁 摘 要 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、地震數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域已經(jīng)得到 應(yīng)用 。 隨著測(cè)控技術(shù)的迅猛 發(fā)展 ，以嵌入式 計(jì)算 機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)己經(jīng)在測(cè)控領(lǐng)域中占到了統(tǒng)治地位。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是將現(xiàn)場(chǎng)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、傳輸、顯示、存儲(chǔ)等操作。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要功能是把模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)，并進(jìn)行 分析 、處理、存儲(chǔ)和顯示。 國(guó)內(nèi)大大小小很多公司多開發(fā)了數(shù)據(jù)采集器和卡之類的產(chǎn)品，這使信息的數(shù)字化提供了極大的方便 。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題，數(shù) 據(jù)采集器制作，是利用 ATMEL 公司的 89C51 單片機(jī)和AD0809 芯片做一個(gè)采集模擬電壓信號(hào)，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再由單片機(jī)經(jīng)過串口發(fā)送給 PC 機(jī)處理，另外三個(gè)數(shù)碼管 LED 顯示采集的數(shù)字信息。 關(guān)鍵詞 ： 單片機(jī)；數(shù)據(jù)采集； 信號(hào) 處理 ； AD0809 芯片 第 3 頁 ABSTRACT Along with the development of information field various technologies, the technology in the aspect of data collection has also gotten rapid advance, gather the informative process of data is now society develop the direction of main stream. Various fields have used data collection , in petroleum exploration and seismic data collection field have gotten application. As measuring to control technical swift development, with embedded puter for key data collection system Ji go through in measure to control field in have taken dominance position. Data collection system is to carry out the data that the collection onthespot goes to to handle , transmits and shows , stock etc. operation. The major function of data collection system is simulated signal bee digital signal, and analyse handling , stock and show. Domestic size many panies have developed data collection ware and the product that blocks and so on , this makes the digitlization of information have offered maximum convenience. This graduated design program, data collection ware produce is the only flat machine of 89 C51 that uses the pany of ATMEL with AD0809 chip do a collection simulated voltage signal, conversion number word signal passes string mouth again by only flat machine to dispatch to the handling of personal puter, additionally, 3 number pipe LEDs show the digital information of collection. Keywords: Only flat machine。Data is gathered。Handle 第 4 頁 1 緒 論 數(shù)據(jù)采集 器 概述 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，正如名字所暗示的，是一種用來采集信息成文件或分析一些現(xiàn)象的產(chǎn)品或過程。在最簡(jiǎn)單的形式中，技術(shù)人員將烤箱的溫度記錄在一張紙上就是數(shù)據(jù)采集。隨著技術(shù)的發(fā)展，通過電子設(shè)備，這個(gè)過程已經(jīng)得到簡(jiǎn)化和變得比較精確、多用途和可靠。設(shè)備從簡(jiǎn)單的存儲(chǔ)器發(fā)展到復(fù)雜的電腦系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品像聚焦點(diǎn)一樣為系統(tǒng)服務(wù)，和一系列產(chǎn)品一起，諸如傳感器顯示溫度、水流、程度或者過程。 數(shù)據(jù)采集技術(shù)在過去 30到 40年以來已經(jīng)取得了很大的飛躍。舉例來說 ,在 40 年以前 ,在一個(gè)著名的學(xué)院實(shí)驗(yàn)室中 ,為 追蹤用青銅做的坩堝中的溫度上升情況的裝置是由熱電偶、繼電器、查詢臺(tái)、一捆紙和一支鉛筆。 今天的大學(xué)學(xué)生很可能在 PC 機(jī)上自動(dòng)處理和分析數(shù)據(jù)，有很多種可供你選擇的方法去采集數(shù)據(jù)。至于選擇哪一種方法取決于多種因素，包括任務(wù)的復(fù)雜度、你所需要的速度和精度、你想要的證據(jù)資料等等。無論是簡(jiǎn)單的還是復(fù)雜的，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)都能夠運(yùn)行并發(fā)揮它的作用。 數(shù)據(jù)采集 的發(fā)展歷程 鉛筆和紙 早期的鉛筆與 紙的舊方式對(duì)于一些情形仍然是可行的，而且它便宜、易獲得、快速和容易開始。而你所需要的就是捕捉到多路數(shù)字信息（ DMM） ，然后開始用手記錄數(shù)據(jù)。不幸的是這種方法容易發(fā)生錯(cuò)誤、采集數(shù)據(jù)變慢和需要太多的人工分析。此外，它只能單通道采集數(shù)據(jù)；但是當(dāng)你使用多通道 DMM 時(shí)，系統(tǒng)將很快變得非常龐大和 笨拙。精度取決于謄寫器的水平，并且你可能需要自己動(dòng)手依比例第 5 頁 輸入。舉例來說 , 如果 DMM 沒有配備處理溫度的傳感器 ,舊需要?jiǎng)邮终冶壤??？紤]到這些限制，只有當(dāng)你需要實(shí)行一個(gè)快速實(shí)驗(yàn)時(shí)，它才是一個(gè)可接受的方法。 長(zhǎng)條圖表記錄儀 后來出現(xiàn)了 多種版本的長(zhǎng)條圖表記錄儀允許你從多個(gè)輸入取得數(shù)據(jù)。他們提供數(shù)據(jù)的長(zhǎng)備紙記錄 ,因?yàn)閿?shù)據(jù)是圖解的格式 ,他們 易于現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)。一旦建立了長(zhǎng)條圖表記錄儀，在沒有操作員或計(jì)算機(jī)的情況下，大多數(shù)記錄儀具有足夠的內(nèi)部智能運(yùn)行。缺點(diǎn)是缺乏靈活性和相對(duì)的精度低，時(shí)常限制在百分點(diǎn)。你能很清楚地感覺到與筆只有小的改變。在多通道內(nèi)較長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)控，記錄儀能發(fā)揮很好的作用，除此之外，它們的價(jià)值得到限制。舉例來說，他們不能夠與另外的裝置輪流作用。其他的顧慮就是筆和紙的維護(hù) ,紙的供給和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ) ,最重要的是紙的濫用和浪費(fèi)。然而，記錄儀相當(dāng)容易建立和操作，為數(shù)據(jù)快速而簡(jiǎn)單的分析提供永久的記錄。 PC 機(jī)插件卡片 PC 機(jī)插件卡片是單 板測(cè)量系統(tǒng)，它利用 ISA 或 PCI 總線在 PC 機(jī)內(nèi)擴(kuò)大插槽。它們時(shí)常具有高達(dá)每秒 1000 的閱讀速率。 8到 16 通道是普遍的，采集的數(shù)據(jù)直接存儲(chǔ)在電腦里，然后進(jìn)行分析。因?yàn)榭ㄆ举|(zhì)上是計(jì)算機(jī)的一部分 ,建立測(cè)試是容易的。 PC 機(jī)卡也相對(duì)的便宜 ,一部分地，因?yàn)樗麄円詠碇鳈C(jī) PC 去提供能源、機(jī)械附件和使用界面。 數(shù)據(jù) 采集器 及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 數(shù)據(jù)采集器 是典型的單機(jī)儀器，一旦配備它們 ,就能測(cè)量、記錄和顯示數(shù)據(jù)而不需要操作員或計(jì)算機(jī)參與。它們能夠處理多信號(hào)輸入，有時(shí)可達(dá) 120 通道。 精度可與無與倫比的臺(tái)式 DMMs 匹 敵 ,由于它在 22 字、 個(gè)百分率的精度范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)。一些 數(shù)據(jù)采集器 有能力按比例測(cè)量 ,檢查結(jié)果不受使用者定義的限制 ,而且輸出為控制作信號(hào)。 第 6 頁 近十幾年來，隨著移動(dòng)通信技術(shù)飛速發(fā)展，越來越多的信息采集和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)采用了無線數(shù)據(jù)傳送技術(shù)，它與有線數(shù)傳相比主要有布線成本低、安裝簡(jiǎn)便、便于移動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，而且隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展和快速普及，越來越多的基于單片機(jī)為微控制器的的測(cè)控設(shè)備或智能儀器儀表都需要通過互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行數(shù)據(jù)交換或傳輸數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)采集的選擇 及應(yīng)用 在缺點(diǎn)上， PC 機(jī)插件卡片時(shí)常只有 12 字的容量 ,因此你不能察覺輸入信號(hào)的小變化。此外 ,PC 機(jī)內(nèi)的電子環(huán)境經(jīng)常很容易發(fā)出噪聲、產(chǎn)生高速率的時(shí)鐘和總線噪聲，電子接觸面限制 PC機(jī)插件卡片的精度。這些插件卡片也測(cè)量一定范圍的電壓。為了測(cè)量其他輸入信號(hào)，如電壓、溫度和阻力，你也許需要一些外部信號(hào)監(jiān)測(cè)的器件。其它關(guān)心包括復(fù)雜的校正和全部的系統(tǒng)成本 ,尤其如果你需要購(gòu)買額外信號(hào)監(jiān)測(cè)器件或用 PC 機(jī)適應(yīng)插件卡片。把這些考慮進(jìn)去，如果你的需要在卡片的能力和限制范圍內(nèi)變動(dòng)， PC 機(jī)插件卡片給數(shù)據(jù)采集提供吸引人的方法。 使用 數(shù)據(jù)采集器 的一個(gè)好處就是他們的內(nèi)部監(jiān)測(cè)信號(hào)。大部分能夠直 接地測(cè)量若干不同的輸入信號(hào)，而不需要額外的信號(hào)監(jiān)測(cè)器件。一個(gè)通道能夠監(jiān)測(cè)熱電偶、溫阻器（ RTD）和電壓。 熱電偶為準(zhǔn)確的溫度測(cè)量提供具有參考價(jià)值的補(bǔ)償，是很典型