【正文】 連，用于在哪個(gè)數(shù)碼管上顯示。它由AT89S5 MAX23 LED 數(shù)碼顯示器組成。如圖 所示。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。每只按鍵接單片機(jī)的一條 I/O 線，通過(guò)對(duì)線的查詢，即可識(shí)別各按鍵的狀態(tài)。根據(jù)案件的識(shí)別方法分類，有編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種。對(duì) 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(dòng)能力的位選和段選信號(hào)。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。 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)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。 A/D 轉(zhuǎn)換器型號(hào)很多，而其轉(zhuǎn)換時(shí)間和轉(zhuǎn)換誤差也各不相同。而數(shù)據(jù)的顯示則采用的是 LED 數(shù)碼管，該器件比較簡(jiǎn)單，在生活中接觸也較多。 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。數(shù)據(jù)采集技術(shù)廣泛引用在各個(gè)領(lǐng)域。 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。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。如愛(ài)爾蘭 ACRA 公司 2021 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 2021 年。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。 [11] 2 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。 [11] 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。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。 [11] 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)。 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................. 33 附錄 1 ........................................................................................................................ 34 附錄 2 ........................................................................................................................ 36 1 第一章 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。該系統(tǒng)從機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集并應(yīng)答主機(jī)的命令。 I 基于單片機(jī)的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) The Design Of Multichannel Data Acquisition System Based On SCM 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。 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。 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。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。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）。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(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)。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。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。本系統(tǒng)采用 16 位（ A/D）模擬數(shù)字變換，總采樣率達(dá) 500K/S,同步 3 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)。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。 這樣用戶可以在上位機(jī)上編寫(xiě)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。 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。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)。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般由信號(hào)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。 (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。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 和 LED驅(qū)動(dòng)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)。 （ 2）單一電源 +5V供電 6 （ 3）它的電路設(shè)計(jì)與連接比較簡(jiǎn)單而且功能齊全。 LED 數(shù)碼顯示有動(dòng)態(tài)掃描顯示法和靜態(tài)顯示。通過(guò)硬件識(shí)別的鍵盤稱編碼鍵盤；通過(guò)軟件識(shí)別的鍵盤成為非編碼鍵盤。如圖 所示。 圖 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。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(shí)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。 主機(jī)部分原理圖設(shè)計(jì) 由于主機(jī)要對(duì)從機(jī)有一個(gè)命令，所以用到按鍵，將按鍵接到單片機(jī) AT89C52的 的端口上，按鍵的一端接地，當(dāng) 這條 I/O 線是一個(gè)低電平時(shí)，則表示按鍵按下。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(wèn)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(lái)連接主機(jī)和從機(jī)，將 MAX232 的 1 12 腳分別與單片機(jī) AT89C52 的 ， 腳相連，再將 MAX232 上的 1 14 腳分別與 db9 的 6 腳相連。總的而言單片機(jī)的特點(diǎn)可以歸納為以下幾個(gè)方面：集成度高、存儲(chǔ)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。隨著移動(dòng)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(zhǎng)足發(fā)展。 [8] （ 2） 簡(jiǎn)介 AT89C52 AT89C52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(chǔ)器。 [8] AT89S52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，看門狗定時(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。 [8]其引腳圖，如圖 11 圖 AT89C52的引腳圖 它一共有 40個(gè)引腳，引腳又分為四類。還有由 P0口、 P1口、 P2口、 P3口的所有引腳構(gòu)成的單片機(jī)的輸入/輸出（ I\O）引腳。 89C52單片機(jī)的主要功能 ? ? 與 MCS51單片機(jī)產(chǎn)品兼容 ? 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash存儲(chǔ)器 ? ? 1000次擦寫(xiě)周期 ? ? 全靜態(tài)操作： 0Hz～ 33Hz ? ? 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 ? ? 32個(gè)可編程 I/O口線 ? ? 三個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 12 ? ? 八個(gè)中斷源 ? ? 全雙工 UART串行通道 ? ? 低功耗空閑和掉電模式 ? ? 掉電后中斷可喚醒 ? ? 看門狗定時(shí)器 ? ? 雙數(shù)據(jù)指針 ? ? 掉電標(biāo)識(shí)符 LED數(shù)碼顯示器的應(yīng)用原理 簡(jiǎn)單的講， LED數(shù)碼顯示器就是由發(fā)光二極管組成的，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 所示， 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 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口與 ADC0809的 D0~D7相連，而 ADC0809的 ADDA、 ADDB、 ADDC分別與 P0口的低三位相連。在串行通訊時(shí)，要 求通訊雙方都采用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，使不同的設(shè)備可以方便地連接起來(lái)進(jìn)行通訊。 （ 1）接口的信號(hào)內(nèi)容 實(shí)際上 RS232C的 25條引線中有許多是很少使用的，在計(jì)算機(jī)與終端通訊中一般只使用 39條引線。噪聲容量為 2V。所以采用 DB9的 9芯插頭座，傳輸線采用屏蔽雙絞線。由 6 腳和 4只電容構(gòu)成。 其中 13腳（ R1IN）、 12腳（ R1OUT）、 11腳（ T1IN）、 14腳（ T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。 15 腳 GND、 16腳 VCC（ +5v）。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。轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100us。當(dāng) CBA=000 時(shí)， IN0 輸入，當(dāng) 20 CBA=111 時(shí)， IN7 輸入。三態(tài)輸出， D7 是最高位， D0 是最低位。上升沿后高電平有效。 START 的下降驗(yàn)啟動(dòng) 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 OE 為讀出數(shù)據(jù)允許信號(hào)。地址譯碼引腳 A、 B、 C 分別與地址總線低三位 A0、 A A2 相連，以選通 IN0~IN7 中的一個(gè)通道。而低電平的寫(xiě)信號(hào) WR 則表示轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號(hào)?！按_定”后工程就算建立好了。 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