【正文】 作為一個整體而言，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展將受到多方面方面的影響。通過PA口輸出進行LCD顯示和儲存。隨著計算機技術(shù)和電子信息技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)據(jù)采集結(jié)合先進的電子技術(shù)，已經(jīng)能利用軟件來處理大量測量數(shù)據(jù)。特別是嵌入系統(tǒng)的投入，高性能的單片的大量應(yīng)用，使采集系統(tǒng)更加智能化和綜合化。關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集；AVR單片機；ATMEGA16；ISPABSTRACTThe paper mainly realize the design of datacollecting system based on the AVR system transform the analog signal from sensor to digital signal,then send it to puter for processing or datasaving and displaying,and that put processing oute out by means with the highspeed development of the puter technique and electronical information technique,datacollecting bined with advanced electronical technique,can deal with quanty of meaguring data by using , the embedded system added and high effective MCU used more often make the datacollecting system more smart and prehensive.The design uselize ATMEGA16 from the AVR series siglechip, AD620amp,AD7853 didital to analog convertor,6N137 isolation chip realize three signals applied in the Temperature ,humidity, lighting， use ATMEGA16 to realize the control ,ISP to transport the data,PA to display in LCD and to save. Keywords: datacollecting 。比如:測量技術(shù)、傳感器技術(shù)、軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以及在實踐中不斷提出的新要求，這些因素都將在很大程度上影響數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展。在當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)化時代，以因特網(wǎng)為代表的計算機網(wǎng)絡(luò)通信的發(fā)展和應(yīng)用取得了前所未有的突破和成功，測量技術(shù)的發(fā)展當(dāng)然也離不開互連網(wǎng)。(1)隨著科技的快速發(fā)展，現(xiàn)代生產(chǎn)的自動化程度在提高，技術(shù)難度在增加，采用的控制技術(shù)、控制系統(tǒng)的組成和方式都在不斷變化，各類控制系統(tǒng)和裝置沒有完善的檢測手段是不可能適應(yīng)要求的。(3)現(xiàn)代控制技術(shù)應(yīng)用人工智能技術(shù)(模糊邏輯、人工神經(jīng)網(wǎng)、專家系統(tǒng)、模式識別。這些都對測量技術(shù)的發(fā)展提出了更新、更高的要求:測量的方法、可測量的種類和范圍應(yīng)不斷拓寬和更新，準(zhǔn)確度要提高。“數(shù)據(jù)采集”是指將各種模擬量進行采集、轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再進行存儲、處理、顯示或打印的過程，相應(yīng)的系統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。一般是在不要求高速采集的場合，可使用公共的A/D轉(zhuǎn)換器，用模擬多路開關(guān)輪流切換各路模擬量與A/D轉(zhuǎn)換器之間的通道，使得在一個特定的時間內(nèi)，只允許一路模擬信號輸入到A/D，從而實現(xiàn)分時轉(zhuǎn)換的目的。程控放大器能夠?qū)崿F(xiàn)這個要求，就在于它的放大倍數(shù)隨時可以由一組數(shù)碼控制，這樣，在多路開關(guān)改變其通道序號時，控制放大器也由相應(yīng)的一組數(shù)碼控制改變放大倍數(shù)，即為每個模擬通道提供最適合的放大倍數(shù)?！皵?shù)據(jù)采集”是指將溫度、壓力、流量、位移等模擬量采集、轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并送入計算機進行存儲、處理、和輸出處理結(jié)果過程。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可用來實現(xiàn)生產(chǎn)過程的實時監(jiān)控。數(shù)字化處理有著極大的優(yōu)越性。對信息進行信道編碼可以抵御信道干擾和噪聲的影響，提高信道質(zhì)量。靈敏度由分辨率決定，一般認為，在80dB的動態(tài)范圍要求下，分辨率應(yīng)不低于12位。本設(shè)計就是針對溫室系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)精確快速的溫度,濕度,光度采集。應(yīng)對溫室數(shù)據(jù)采集的要求,本課題的研究目的是設(shè)計出溫度，濕度，光度三路信號的數(shù)據(jù)采集器，采用電子技術(shù)對信號電壓進行采集并直接與PC機接口，實現(xiàn)三路數(shù)據(jù)記錄和儲存。*曲采樣速度較高，單通道采樣最高可達500KHz。因此，系統(tǒng)的規(guī)劃實施必須遵循以下原則:數(shù)據(jù)采集的高速率、高精度原則:數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)中的采集速率和采集精度的要求極為苛刻。能夠?qū)崟r檢測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的硬件設(shè)備狀態(tài)，及時進行錯誤報警。經(jīng)濟、實用原則:確保系統(tǒng)具有友好的用戶界面，便于掌握、使用和維護，且能解決具體的實際問題，并采用成熟的技術(shù)，在保證系統(tǒng)性能并達到要求的前提下，盡量使系統(tǒng)投資最省。在主電路圖和電路板圖設(shè)計上形成不包括電源在內(nèi)的兩大主體部分，即A/D隔離放大部分與主控電路部分。本次課題中所采取的方法，擬將三路通道分別進入A/D后再進行隔離，這樣，只要由單片機控制讓A/D同時采樣，并將三路數(shù)據(jù)由三個I/0口接收，那么就能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時性，而不必使用輪詢的方法。A/D采樣對放大的模擬信號進行采樣，按照合適采樣和編碼定理，模擬溫度信號變成了數(shù)字信號表示。再通過顯示和儲存設(shè)備對濕度和光度進行顯示和儲存。一條指令的執(zhí)行只需一個時鐘周期，與傳統(tǒng)的單片微機相比較速度要快很多倍，因而能夠勝任高速AD采樣時的控制工作。這個概念實現(xiàn)了指令的單時鐘周期運行。整個過程僅需一個時鐘周期，AVR有一個靈活的中斷模塊。角存儲器空間包含64個可以直接尋址的地址，作為CPU外設(shè)的控制寄存系統(tǒng)硬件設(shè)計及實現(xiàn)器、SPI,以及其他I/0功能。8通道10位AD轉(zhuǎn)換器，支持單端和雙端差分信號輸入，內(nèi)帶增益可編程運算放大器。多達20 個中斷源，每個中斷有獨立的中斷向量入口地址?？蛇x片內(nèi)/片外 RC振蕩、石英/陶瓷晶振、外部時鐘，更具備實時時鐘（RTC）功能；片內(nèi)RC振蕩可達8MHZ，頻率可校調(diào)到1%精度；片外晶振振蕩幅度可調(diào)，以改善EMI性能。六種睡眠模式，給你更低的功耗和更靈活的選擇。 ATMEGA16的封裝及引角*VCC數(shù)字電路的電源。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動特性，可以輸出和吸收大電流。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動特性，可以輸出和吸收大電流。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動特性，可以輸出和吸收大電流。端口C也可以用做其他不同的特殊功能。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口D處于高阻狀態(tài)。XTAL2 反向振蕩放大器的輸出端。AREF A/D 的模擬基準(zhǔn)輸入引腳。在增益G=10時，其共模抑制比大于93dB。它的輸入偏移電流比一般情況低10倍。當(dāng)Rg減小時，放大倍數(shù)增大，對輸入三極管的跨導(dǎo)漸漸地增大，這個帶來的優(yōu)點就是:放大倍數(shù)增加使得開環(huán)增益增大，因此減小了與增益有關(guān)的誤差。（2）AD620特性:*能確保高增益精密放大所需的低失調(diào)電壓、低失調(diào)電壓漂移和低噪聲等性能指標(biāo)；*只用一只外部電阻就能設(shè)置放大倍數(shù)11000；*體積小，只有8個引腳；*低功耗，輸入阻抗20k歐姆。 ADS7835工作模式ADS7853有6中工作模式，我們了解其中的四種，根據(jù)設(shè)計的需要，我們選擇的是SPI和QSP模式，模式選擇不同則具有不同的時序，其中時間標(biāo)示和CLK和串行數(shù)據(jù)傳輸關(guān)系如下。這段時間是在SPI和QSPI模式中觸發(fā)CLK的CONV要保持低電平的最短時間。高度集成的檢測器中的光電二極管檢測收集光子后用高增益線性放大器放大。芯片的工作溫度可以在0℃70℃之間?？梢娝x的隔離芯片有很好隔離性能，而且前面的A/D校準(zhǔn)曲線表中的LCD數(shù)據(jù)是在通過這個隔離芯片以后測的，從表中的數(shù)據(jù)可以看到，隔離對數(shù)據(jù)的精確度基本沒有影響。6N137的輸出部分則使用另兩路電源，從而將電源完全隔離開來。因此，一路的信號需要3塊隔離芯片。使整個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的靈敏度有了很大的提高。 PB0 PB1 PA7PA0按鍵地址選通 R/WE RS D7D0三態(tài)緩沖ATMEGA16 LCD和鍵盤電路圖 總電路設(shè)計 總設(shè)計電路 各元件功能簡述，本電路主要是由三路信號的流程模塊組成，其三個模塊的功能和組成都是相同，每個信號模塊都是由AD620，0P07，ADS7835，6N137，繼電器，電阻，電容，等元件組成。6N137是一種光電隔離器，實現(xiàn)被采集信號與主控電路隔離，在系統(tǒng)中主要是發(fā)揮其隔離的功能。二級管組成橋式整流，MC7415T和MC7405T是為系統(tǒng)提供+12V和5V的電壓。開始現(xiàn)場保護取中斷源信息收取USB數(shù)據(jù)流指令分析設(shè)置解釋執(zhí)行指令并回復(fù)關(guān)中斷進入鍵盤設(shè)置程序設(shè)置執(zhí)行程序現(xiàn)場恢復(fù)返回讀取采樣值采樣值處理；存入Ram或直接傳到PC換頁或通知PCRam存滿？帶回復(fù)指令YN鍵盤中斷AD中斷 外部中斷服務(wù)程序 SPI通信程序設(shè)計在設(shè)計中，我們模數(shù)轉(zhuǎn)換的ADS7835芯片采取SPI的方式進行通訊，SPI通信程序如下：define LPT_PORT 0x378define CLR_WCK(X) {X=Xamp。 outportb(LPT_PORT,X)。 } // define SET_BCK(X) {X=X | (12) outportb(LPT_PORT,X)。printf(“Please press enter to begin send data\n”)。getch()。printf(“Pull down BCK \n”)。SET_BCK(data)。getch()。}// Note: the size of buffer to send must be dword multiple// size is the number of bytes to sendvoid short_delay(int n){int i。unsigned char *buf=buff。if((size%4)!=0) return FALSE。k2。for(i=0。}else{CLR_DATA(data)。short_delay(1)。// delay(1)。}// buf++。}while(size0)。tmpdata[0] = 0x34。// for(i=0。i++){send_spi_data(tmpdata,4)。 do{if(inportb(Ox379)amp。 p++。}int Receive(char *buf){char *p=buf。0x01) {outportb(Ox379,Ox return 1。}while(length!=0)。int i=0j。gdriver, amp。 printf(“Press any key to halt:”)。window(1,1,80,5)。xo=0O,yo=O,xm=300,ym=180。if((inportb(Ox379)amp。//接收數(shù)據(jù)出錯 else{ clrscrQ。j+ +) //得的字符流輸出獲 {printf(“%2xh,”, *p)。 cout+”Actural Values:”。4)。 } cout+endl+”Adding result to file ”。 rectangle(0,0,300,180)。 putpixel(x1,y31,WHITE)。 if(xl=xm) x1=0。 y31=180value[3]*。 line(x0,y 1 O,x l ,y I 1)。 line(x0,y30,xl,y31)。y20=y21。return 0。再根據(jù)三大模塊對每個模塊進行了功能的具體化設(shè)計，在數(shù)據(jù)采集模塊中又進行了溫度和電信號的轉(zhuǎn)換，模擬信號的放大。在硬件完善后，根據(jù)每個硬件模塊的功能進行軟件設(shè)計，軟件設(shè)計主要是針對單片機控制電路，在軟件設(shè)計中主要分為定時中斷，外部中斷， SPI通信等子程序，每個子程序應(yīng)用C語言編寫，先進行獨立調(diào)試，在最后對子程序合并，進行綜合調(diào)試，達到硬件驅(qū)動的要求。首先是在所設(shè)計的采集系統(tǒng)可以與控制系統(tǒng)實現(xiàn)通信，對采集的數(shù)據(jù)與設(shè)定初始值進行比較。最后需改進的是增加外設(shè)接口，能夠高速的實現(xiàn)與PC機通信，能夠進行PC顯示和調(diào)試，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的網(wǎng)絡(luò)化。特別是在設(shè)計采集模塊時，對采集理論知識有了更加深刻的認識，使以前的理論得到了實際的應(yīng)用。在A/D芯片，放大芯片，儲存芯片等使用中，進行了各種芯片的學(xué)習(xí)，在不斷的與類似芯片的對比，得出了最佳的選擇，使硬件設(shè)備達到了系統(tǒng)要求的最優(yōu)化。在設(shè)計中不斷的遇到困難和失敗，通過和老師，同學(xué)請教，資料的查閱都一一得到了解決，并且在解決中得到了學(xué)習(xí)和進步。通過本次設(shè)計，達到了畢業(yè)設(shè)計的目的和要求。這篇論文的完成與王老師付出的辛苦勞動分不開，再次