【正文】 oductive point of this text is a data to collect the system. The hardware of the system focuses on signalchip microputer .Data collection and munication control use modular design. The data collected to control with correspondence to adopt a machine STC89C52 to carry out. The part of hardware?s core is SCM, is also includes A/D conversion module, display module, and the serial interface. Slave machine is responsible for data acquisition and answering the host roads were measured the electric voltage to pass the in general use moldfew conversion of PCF8591,the realization carries on the conversion that imitates to measure the numeral to measure towards the data that collect .Then send the data to the host machine through PL2303 or host machine is responsible for data and display, LED digital display is responsible display the data. The software is partly programmed with Keil uvision3 The software can realize the function of monitoring and controlling the whole system. It designs much program like dataacquisition treatment,datadisplay and datamunication etc. Keyword: SCM Data acquisition STC89C52 PCF8591 目錄 第一章 緒論 ................................................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 PCF8591 ....................................... 19 第 五 章 軟件部分 .................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。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。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)。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。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。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。 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)。 [11] 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。 該課題研究的主要內(nèi)容內(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。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)。該系統(tǒng)采用的是 STC89C52單片機(jī)，此芯片功能比較強(qiáng)大，能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 用 Keil uvision3軟件編寫(xiě)，通過(guò)串口調(diào)試助手將編寫(xiě)程序下載的主芯片中。 預(yù)期成果 分析階段：?jiǎn)纹瑱C(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的需求分析。 實(shí)現(xiàn)階段：采用 C語(yǔ)言及匯編語(yǔ)言編碼，采用 KeiluVision3軟件完成，并用 Protel 99 SE軟件進(jìn)行電路圖的繪制，用數(shù)據(jù)線(xiàn)串行來(lái)實(shí)現(xiàn)更為完整的系統(tǒng)功能。 Protel99se 介紹 Protel99SE 是應(yīng)用于 Windows9X/2021/NT 操作系統(tǒng)下的 EDA 設(shè)計(jì)軟件，采用設(shè)計(jì)庫(kù)管理模式，可以進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力和開(kāi)放性及 3D 模擬功能，是一個(gè) 32 位的設(shè)計(jì)軟件，可以完成電路原理圖設(shè)計(jì)，印制電路板設(shè)計(jì)和可編程邏輯器件設(shè)計(jì)等工作，可以設(shè)計(jì) 32 個(gè)信號(hào)層， 16 個(gè)電源 地層和 16個(gè)機(jī)加工層。 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 2）印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)（ Advanced PCB 99）：印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)包括印刷電路板編輯器（簡(jiǎn)稱(chēng) PCB 編輯器）、零件封裝編輯器（簡(jiǎn)稱(chēng) PCBLib 編輯器）和電路板組件管理器。 （ 2）可編程邏輯設(shè)計(jì)系統(tǒng)（ Advanced PLD 99）：可編程邏輯設(shè)計(jì)系統(tǒng)包含一個(gè)有語(yǔ)法功能的文本編輯器和一個(gè)波形編輯器（ Waveform）。 Protel99SE 的功能特性 開(kāi)放式集成化的設(shè)計(jì)管理體系 超強(qiáng)功能的、修改與編輯功能 強(qiáng)大的設(shè)計(jì)自動(dòng)化功能 Microsoft Visual Studio 2021 介紹 Microsoft Visual Studio 2021 是基于 . 框架的。 Microsoft Visual Studio 2021 開(kāi)發(fā)系統(tǒng)是一個(gè)完整的開(kāi)發(fā)工具系列，旨在為Microsoft Windows 操作系統(tǒng)、 Web 和移動(dòng)設(shè)備快速構(gòu)建和部署各種應(yīng)用程序。 幾乎適用于任何類(lèi)型應(yīng)用程序的“拖放式”用戶(hù)界面設(shè)計(jì)器。除增加了源代碼、功能導(dǎo)航器、模板編輯以及改進(jìn)的搜索功能外， uVision3 還提供了一個(gè)配置向?qū)Чδ?，加速了啟?dòng)代碼和配置文件的生成。 Keil 有以下幾個(gè)特點(diǎn)： 全功能的源代碼編 輯器； 器件庫(kù)用來(lái)配置開(kāi)發(fā)工具設(shè)置； 項(xiàng)目管理器用來(lái)創(chuàng)建和維護(hù)用戶(hù)的項(xiàng)目； 集成的 MAKE 工具可以匯編、編譯和連接用戶(hù)嵌入式應(yīng)用； 1 所有開(kāi)發(fā)工具的設(shè)置都是對(duì)話(huà)框形式的； 1 真正的源代碼級(jí)的對(duì) CPU 和外圍器件的調(diào)試器； 1 高級(jí) GDI(AGDI) 接口用來(lái)在目標(biāo)硬件上進(jìn)行軟件調(diào)試以及和 Monitor51 進(jìn)行通信 其它 單片機(jī)下載驅(qū)動(dòng)軟件：將 Keil軟件編程代碼通過(guò) USB石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 接口下載到主芯片 STC89C52中，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集系 統(tǒng)的電壓數(shù)據(jù)采集工作。數(shù)據(jù)采集技術(shù)廣泛引用在各個(gè)領(lǐng)域。 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。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。 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。 鑒于上面三種方案，在價(jià)格、轉(zhuǎn)換速度及應(yīng)用程度等多種標(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 —— PCF8591 單片機(jī)的選擇 A/D轉(zhuǎn)換器 單片機(jī) 單片機(jī) LED 顯示器 滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)按鍵 RS232 或 PL2303 采集信號(hào) 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 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。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。它使用了 8個(gè) LED 顯示管，其中 7 個(gè)用于顯示字符 ， 1 個(gè)用來(lái)顯示小數(shù)點(diǎn)，故通常稱(chēng)之為八段發(fā)光二極管數(shù)碼顯示器。 按鍵 單片機(jī)中的復(fù)位方式有三種：手動(dòng)按鈕復(fù)位、上電復(fù)位、積分型上電復(fù)位。由于串行通訊方式具有使用線(xiàn)路少、成本低，特別是在遠(yuǎn)程傳輸時(shí)，避免了多條線(xiàn)路特性的不一致而被廣泛采用。本實(shí)驗(yàn)中我們采用的是 I2C 通信。 SCL 線(xiàn)為高電平期間， SDA 線(xiàn)由高電平向低電平的變化表示起始信號(hào)； SCL 線(xiàn)為高電平期間， SDA 線(xiàn)由低電平向高電平的變化表示終止信號(hào)。 由于單片機(jī)采用的是 USB 接口供電，且單片機(jī)必須與 PC 機(jī)保持串行通信，所以在本設(shè)計(jì)中采用了 PL2303 的 USB— UART 轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行通信。 STC89C52 的 P0 端的 8 個(gè)端口與 74HC245 的 A1— A8 端口相連，以及與74HC138 的 A0、 A A E3 端口相連，從而實(shí)現(xiàn)對(duì) 4 個(gè)數(shù)碼管的控制。同時(shí) STC89C52 中的 端與 端分別與PCF8591 的 SDA 端和 SCL 端相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送與接受，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓數(shù)值量的AD、 DA 轉(zhuǎn)換，從而在 LED 上顯示所采集電壓數(shù)據(jù)數(shù)值，而 PC 機(jī)上的串口調(diào)試助手則顯示 16 進(jìn)制的數(shù)值。元件布局可以由系統(tǒng)自動(dòng)完成，然后進(jìn)行手工調(diào)整布局，布局合理后才能進(jìn)行下一步的布線(xiàn)工作。 5． DRC 檢查： 布線(xiàn)完成后，為了確保 PCB 板符合設(shè)計(jì)規(guī)則、所有的網(wǎng)絡(luò)連接正確，必須對(duì)電路板進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)則檢查。 [8] 單片機(jī)按內(nèi)部數(shù)據(jù)通道的寬度，可分為 4 位、 8 位、 16 位及 32 位單片機(jī)。縱觀單片機(jī)的發(fā)展過(guò)程，可以預(yù)示單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)： 微型單片化 低功耗 CMOS 與多品種共存 可靠性和應(yīng)用水平越來(lái)越高 單片機(jī)有著微處理器所不具備的功能，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)。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。在應(yīng)用中可直接替換。其中有四個(gè)電源引腳，用來(lái)接入單片機(jī)的工作電源。最后一種是控制引腳，控制引腳有四條，部分引腳具有復(fù)位功能。 GND：接地。在 FLASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FLASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門(mén)電流，當(dāng) P2 口被寫(xiě) 1時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3 口也可作為 ST89C52 的一些特殊功能口 ,P3 口管腳備選功能 : RXD（串行輸入口）； TXD（串行輸出口）； INT0（外部中斷 0）； INT1（外部中斷 1）； T0（計(jì)時(shí)器 0 外部輸入）； T1（計(jì)時(shí)器 1 外部輸入）； WR （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）； RD （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）； P3 口同時(shí)為閃爍編程石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR 8EH 地址上置 0。 PSEN ：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。注意加密方式 1 時(shí)， EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。由于輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。編程一個(gè)字節(jié)的周期是內(nèi)部自定時(shí)的，典型時(shí)間不會(huì)超過(guò) 。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直 到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。把發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起構(gòu)成公共陽(yáng)極，使用時(shí)公共陽(yáng)極接 +5V，每個(gè)發(fā)光二 極管的陰極通過(guò)電阻與輸入端相連。 按模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的原理可以分為 3 種：雙積分式、逐次逼近式及并行式A/D 轉(zhuǎn)換器。這就是說(shuō)，它既可以作 A/D 轉(zhuǎn)換也可以作 D/A 轉(zhuǎn)換。電源電壓典型值為 SV。 (～ 6V) SDA、 SCL： I2C 總線(xiàn)的數(shù)據(jù)線(xiàn)、時(shí)鐘線(xiàn)。 AOUT: D/A 轉(zhuǎn)換輸出端。引腳地址為 A2 A1 A0，其值由用戶(hù)選擇，因此 I2C 系統(tǒng)中最多可接 8個(gè)具有 I2C 總線(xiàn)接口的 A/D 器件。控制字節(jié)存放在控制寄存器中。