【正文】 原理圖 單片機(jī) （ 1）單片機(jī)的概述 單片機(jī)作為微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，其應(yīng)用范圍很廣，發(fā)展也很快。單片機(jī)的 P0 口的 8 位數(shù)據(jù)線(xiàn)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。 圖 按鍵原理圖 第三章 硬件部分 主機(jī)部分 該系統(tǒng)是一個(gè)主從式數(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。 LED 數(shù)碼顯示有動(dòng)態(tài)掃描顯示法和靜態(tài) 顯示。 （ 2）單一電源 +5V供電 （ 3）它的電路設(shè)計(jì)與連接比較簡(jiǎn)單而且功能齊全。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)。 (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(duì)轉(zhuǎn)換數(shù)度要求不高的系統(tǒng)。 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)所需要的系統(tǒng)框圖如圖 所示： 圖 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(lèi)很多，就位數(shù)來(lái)說(shuō)，可以分為 8 位、 10 位、 12 位和 16 位等。在該系統(tǒng)中采用的是 8051 系列的單片機(jī)。 4 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(chēng)為數(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)采集也是工業(yè)控制系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)之一 ,通常采用一 3 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)中不可缺少的部分 ,數(shù)據(jù)采集的特點(diǎn) 將直接影響到整個(gè)系統(tǒng)。[6] 該課題研究的主要內(nèi)容內(nèi)容 數(shù)據(jù)采集技術(shù)主要研究信息數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、處理以及控制等問(wèn)題。近年來(lái)，又成功研制了動(dòng)態(tài)范圍更大、線(xiàn)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)。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是將模擬信號(hào)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。數(shù)據(jù)采集技術(shù)已經(jīng)成為一種專(zhuān)門(mén)的技術(shù)，在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。第二類(lèi)以數(shù)據(jù)采集卡、標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)和計(jì)算機(jī)構(gòu)成，這一類(lèi)在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用較多。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(lèi)，一類(lèi)是實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，一類(lèi)是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。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(mǎn) 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。 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 MAX232 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。 摘要 本設(shè)計(jì)完成了基于單片機(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。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)。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(zhuān)用的系統(tǒng)。 [2] 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(kāi)始出現(xiàn)了通用的數(shù)據(jù)采集與自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。 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，是系統(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)。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)。它起源于 20 世紀(jì)中期，在過(guò)去的幾十年里，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)采集技術(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)發(fā)展的主流方向。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)。它是對(duì)傳感器信號(hào)的測(cè)量與處理 , 以微機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)而形成的一門(mén)綜合應(yīng)用技術(shù)。 本設(shè)計(jì)下位機(jī)負(fù)責(zé)完成模擬數(shù)據(jù)的采集 ,從單片機(jī)負(fù)責(zé)完成采集八路數(shù)據(jù)，并回復(fù)主機(jī)發(fā)送的命令， 上位機(jī)即主機(jī)負(fù)責(zé)處理接受過(guò)來(lái)的數(shù)字量及顯示 ，主機(jī)和從機(jī)之間我采用 RS232進(jìn)行通信。數(shù)據(jù)采集技術(shù)廣泛引用在各個(gè)領(lǐng)域。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。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 單片機(jī) 單片機(jī) LED 顯示器 鍵盤(pán) MAX232 采集信號(hào) 5 (3)并行式 A/D 轉(zhuǎn)換器：它又被稱(chēng)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。 而本設(shè)計(jì)選用的是 AT89C52。 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。在單片機(jī)中，為了節(jié)省硬件資源，多采用動(dòng)態(tài)掃描顯示法。它由 AT89C5MAX23 LED 數(shù)碼顯示器組成。單片機(jī) P0 口的八位數(shù)據(jù)線(xiàn)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。 1971年 Intel 公司首次宣布 4004 的 4 位微處理器， 1974 年 12 月 Fairchild(仙童 )公司即推出了 8位單片機(jī) F8，開(kāi)創(chuàng)了單片機(jī)的 門(mén)戶(hù)。 單片機(jī)從 1976 年公布 8 位機(jī)至今不到 30 年的時(shí)間，它沒(méi)有像微處理器那樣從 8 位、 16位，一直發(fā)展到 32位、 64 位， 8位機(jī)目前依然是單片機(jī)的主流機(jī)型。 [7] 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)。 AT89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié) Flash， 256字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線(xiàn)，看門(mén)狗定時(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6向量 2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。 [9]其引腳圖，如圖 圖 AT89C52的引腳圖 它一共 有 40個(gè)引腳， 32個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2個(gè)外中斷口， 3個(gè) 16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2個(gè)全雙工串行通信口， 2個(gè)讀寫(xiě)口線(xiàn)，AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程 ,但不可以在線(xiàn)編程 (S系列的才支持在線(xiàn)編程 )。 89C52單片機(jī)的主要功能 ? 兼容 MCS51指令系統(tǒng) ? 8k可反復(fù)擦寫(xiě) (1000次） Flash ROM ? 32個(gè)雙向 I/O口 ? 256x8bit內(nèi)部 RAM ? 3個(gè) 16位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷 ? 時(shí)鐘頻率 024MHz ? 2個(gè)串行中斷 ? 可編程 UART串行通道 ? 2個(gè)外部中斷源 ? 共 6個(gè)中斷源 ? 2個(gè)讀寫(xiě)中斷口線(xiàn) ? 3級(jí)加密位 ? 低功耗空閑和掉電模式 ? 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 LED數(shù)碼顯示器的應(yīng)用原理 LED數(shù)碼顯示器由發(fā)光二極管組成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 ， LED數(shù)碼顯示器有兩種連接方式： （ 1）共陰極接法：把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極，使用時(shí)公共陰極接地。如圖 11 圖 LED內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 共陰極接法 圖 共陽(yáng)極接法 為了顯示字符，要為 LED顯示器提供顯示段碼（或稱(chēng)字形代碼），組成一個(gè)“ 8”字的七段，再加上 1個(gè)小數(shù)點(diǎn)位，共計(jì)八段。單片機(jī) AT89C52的 P0口和 ADC0809的D0~D7相連，而 ADC0809的 ADDA、 ADDB、 ADDC依次和 P0口的低三位相連。 RS232C 接口（又稱(chēng) EIA RS232C）是當(dāng)前最常用的一種串行通訊接口。 RS232C最常用的 9條引線(xiàn)的信號(hào)內(nèi)容。噪聲容量為 2V。所以采用 DB9的 9芯插頭座，傳輸線(xiàn)采用屏蔽雙絞線(xiàn)。 MAX 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 所示 15 圖 MAX232 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本可分三個(gè)部分： 第一部分是電荷泵電路。由 1 1 1 14 腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道 。 第三部分是供電。而該系統(tǒng)選用的是 ADC0809，下面就具體的介紹一下 ADC0809 的工作原理。該器件既可 與各種微處理器相連，也可單獨(dú)工作。當(dāng) A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平才能打開(kāi)輸出三態(tài)門(mén)，輸出為數(shù)字量； CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。 START 上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位；下降沿則啟動(dòng) A／ D 轉(zhuǎn)換，之后， EOC 輸出信號(hào)變低，以指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行，直到 A／ D 轉(zhuǎn)換完成， EOC 變?yōu)楦唠娖剑甘?A／ D轉(zhuǎn)換結(jié)束，并將結(jié)果數(shù)據(jù)存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)也可用作中斷申請(qǐng)。 A/D 轉(zhuǎn)換開(kāi)始使 EOC 端輸出低電平。 OE 端為高電平時(shí)，可以讀出轉(zhuǎn)換的數(shù)字量。在啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)，由單片機(jī)的 控制 A/D 轉(zhuǎn)換器的地址鎖存和轉(zhuǎn)換啟動(dòng)，由于 ALE 和 START 連在一起，因此 AD0809 在鎖存通道的同時(shí)，也啟動(dòng)了 A/D 轉(zhuǎn)換器。 21 第四章 軟件部分 簡(jiǎn)介 KeilUvision2 Keil2 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（ UVISION）將這些組合在一起。 立了工程項(xiàng)目以后現(xiàn)在就要為工程添加程序，點(diǎn)擊“文件”中的新建，新建一個(gè)空白文檔；這個(gè)空白文檔就是我們編寫(xiě)單片機(jī) 程序的場(chǎng)所。 最后一步就是利用 STCISP 將 HEX 文件燒錄到單片機(jī)里。其流程圖見(jiàn)圖 （ 2）向串口發(fā)送數(shù)據(jù)子程序 putc_to_serialport（） 該程序首先將數(shù)據(jù)發(fā)送到串行口，當(dāng) T1=0 時(shí)，表明傳送結(jié)束。接著將單片機(jī)的 口選通進(jìn)行段選，然后將要顯示的數(shù)字的值發(fā)送給 P0 口。 當(dāng) RI =1 時(shí)，接受串口過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，并對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行 X*05H/0FFH 的處理，接下來(lái)用處理過(guò)的數(shù)據(jù)調(diào)用 LED 顯示程序 Display_Result(int d)。再判斷接受到的數(shù)據(jù)第 4 位是否為 1，如果為 1，則按照主機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的通道進(jìn)行采集，如果為 0，則調(diào)用循環(huán)采集程序。系統(tǒng)調(diào)試以程序?yàn)橹?，硬件調(diào)試應(yīng)先檢測(cè)電路的焊接是否正確，然后用外用表檢測(cè)或通電檢測(cè)其是否有短路或斷路。 sbit smgd=P2^6。 while(x) for(i=0。 P0=0X7C。 smgd=0。 smgd=1。 smgk=0。 //顯示個(gè)位 Delay(5)。 P0=0X7C。 smgd=0。 //低四位置 1，放入 4 行 Delay(1)。break。break。 //無(wú)鍵按下 } P3=0X0F。break。break。 while(T1==0)。 Smgd=1。 //串口工作于方式 1 TMOD=0x20。 TI=RI=0。 if(P3!=0X0F) Keys_Scan()。 break。 break。 break。 break。 long int n。 j=i*0x10。 } 從機(jī)部分程序 include define uchar unsigned char define uint unsigned int sbit ST=P3^2。 while(x) for(i=0。 34 while(TI==0)。 for(j=0,P0=m。ST=0。 putc_to_SerialPort(n)。 //串口工作于方式 1 PCON=0X00。 IE=0X90。 } } /********從機(jī)串口接受中斷函數(shù) ********/ void serial_INT() interrupt 4 { if(RI) { RI=0。 i=camp。 case 8: P0=c。 while(EOC==0)。 break。也要感謝