【正文】 日前向教務(wù)部推薦優(yōu)秀論文以匯編成冊(cè)，%篇。本系統(tǒng)基于89C52單片機(jī)，采用PCF8591串行AD芯片，完成對(duì)多路模擬信號(hào)的數(shù)據(jù)采集，并由LCD1602把數(shù)據(jù)顯示出來(lái)。 PCF8591。 課題來(lái)源自定題目。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)。[1]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，使系統(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，井結(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)。 國(guó)內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是通過(guò)采集傳感器輸出的模擬信號(hào)并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并進(jìn)行析、處理、傳輸、顯示、存儲(chǔ)和顯示。由研究人員研發(fā)的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)解決了這一問(wèn)題，整個(gè)系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)，軟、硬件均采用了模塊化設(shè)計(jì)。.數(shù)據(jù)處理在Windows NT平臺(tái)上采用Visual C++語(yǔ)言編程，處理能力強(qiáng)、速度快、界面友好，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享。該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具備24位A/D轉(zhuǎn)換芯片，采樣率有5 0HZ,100HZ,200HZ。[1]受需求牽引，新一代機(jī)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為滿足飛行實(shí)驗(yàn)應(yīng)用也在快速地發(fā)展。[1] 該課題研究的主要內(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)。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。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是結(jié)合基于計(jì)算機(jī)或者其他專(zhuān)用測(cè)試平臺(tái)的測(cè)量軟硬件產(chǎn)品來(lái)實(shí)現(xiàn)靈活的、用戶自定義的測(cè)量系統(tǒng)。因此，在工農(nóng)業(yè)、科研、國(guó)防、環(huán)保及日常生活等各個(gè)領(lǐng)域，為了實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷、質(zhì)量檢測(cè)等任務(wù)，大多要應(yīng)用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)采集的目的數(shù)據(jù)采集的目的是為了測(cè)量電壓、電流、溫度或聲音等物理現(xiàn)象。數(shù)據(jù)采集技術(shù)是單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)的主要分支。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)框圖如圖21： 圖21 多路采集系統(tǒng)系統(tǒng)框圖 主要芯片(1)89C52是INTEL公司MCS51系列單片機(jī)中基本的產(chǎn)品，它采用ATMEL公司可靠的CMOS工藝技術(shù)制造的高性能8位單片機(jī)，屬于標(biāo)準(zhǔn)的MCS51的HCMOS產(chǎn)品。在空閑模式下凍結(jié)CPU而RAM定時(shí)器、串行口和中斷系統(tǒng)維持其功能。PCF8591具有4個(gè)模擬輸入、1個(gè)模擬輸出和1個(gè)串行I2C總線接口。（16列2行）1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專(zhuān)門(mén)用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。運(yùn)行K e I l軟件需要WIN9NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。雖然微軟公司推出了 Visual C++.NET(Visual C++)，但它的應(yīng)用有很大的局限性，只適用于Windows 2000、Windows XP和Windows 。（本次畢業(yè)設(shè)計(jì)未實(shí)現(xiàn)此功能）第3章 硬件設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)由89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)、LCD1602外圍電路、PCF8591外圍電路、獨(dú)立按鍵電路等組成。[7]單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖31所示，圖32 單片機(jī)最小系統(tǒng) PCF8591芯片PCF8591是一個(gè)單片集成、單獨(dú)供電、低功耗、8bit CMOS數(shù)據(jù)獲取器件。 IIC串行總線I2C總線是PHLIPS公司推出的一種串行總線，是具備多主機(jī)系統(tǒng)所需的包括總線裁決和高低速器件同步功能的高性能串行總線。[8]圖33 IIC總線工作原理圖I2C總線通過(guò)上拉電阻接VCC。[8]圖34 IIC總線硬件連接圖每個(gè)接到I2C總線上的器件都有唯一的地址。[8]連接到I2C總線上的器件，若具有I2C總線的硬件接口，則很容易檢測(cè)到起始和終止信號(hào)。[8]想對(duì)IIC總線進(jìn)行操作就要熟悉IIC常涉及的幾個(gè)信號(hào)，如起始信號(hào) S,終止信號(hào) P,應(yīng)答信號(hào)和非應(yīng)答信號(hào)。 _nop_()。 somenop。 scl=1。 scl=1。(i200)) i++。i8。 somenop。 scl=0。i8。 if(sda) da|=0x01。}(6)以上程序中的somenop由以下兩條程序?qū)崿F(xiàn)：include define somenop{_nop_()。_nop_()。本系統(tǒng)使用了兩個(gè)PCF8591，其中的一片A0A2都接GND。SCL和SDA接單片機(jī)的P2^0、P2^1。//告訴芯片要進(jìn)行寫(xiě)操作 再寫(xiě)控制字；//常用的由0X00，0X01，0X02，0X03 //0X00選擇通道0,0X01選擇通道 //1，0X02選擇通道2，0X03選擇 //通道3； IIC停止信號(hào) 延時(shí)5us IIC起始信號(hào) 寫(xiě)0X93 讀轉(zhuǎn)換結(jié)果 LCD1602器件工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示16x02即32個(gè)字符。 單片機(jī)外圍電路圖如圖37所示。圖41 主程序流程圖 LCD1602與PCF8591程序流程圖如圖42所示。主程序中只有鍵盤(pán)檢測(cè)程序。Visual C++，包括編輯器、調(diào)試器以及程序向?qū)ppWizard、類(lèi)向?qū)lass Wizard等開(kāi)發(fā)工具。自1993年Microsoft公司推出Visual C++，隨著其新版本的不斷問(wèn)世，Visual C++已成為專(zhuān)業(yè)程序員進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)的首選工具。MSComm控件在串口編程時(shí)非常方便，程序員不必去花時(shí)間去了解較為復(fù)雜的API函數(shù)，而且在VC、VB、Delphi等語(yǔ)言中均可使用。事件驅(qū)動(dòng)方式事件驅(qū)動(dòng)通訊是處理串行端口交互作用的一種非常有效的方法。所有通訊事件和通訊錯(cuò)誤的列表，參閱 CommEvent 屬性。如果應(yīng)用程序需要訪問(wèn)多個(gè)串行端口，必須使用多個(gè) MSComm 控件。例如，如果寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的電話撥號(hào)程序，則沒(méi)有必要對(duì)每接收一個(gè)字符都產(chǎn)生事件，因?yàn)槲ㄒ坏却邮盏淖址钦{(diào)制解調(diào)器的“確定”響應(yīng)。液晶實(shí)時(shí)顯示通道號(hào)和模擬電壓值。我真正感覺(jué)到自己的能力得到了提升。以前總是在51單片機(jī)開(kāi)發(fā)板上寫(xiě)程序，然后看看效果，從沒(méi)有自己設(shè)計(jì)過(guò)硬件電路，哪怕單片機(jī)最小系統(tǒng)也沒(méi)硬件實(shí)現(xiàn)過(guò)。軟件調(diào)試包括調(diào)試程序和對(duì)硬件準(zhǔn)確性的調(diào)試。在程序的每個(gè)關(guān)鍵功能之后，可以通過(guò)檢查 CommEvent 屬性的值來(lái)查詢事件和錯(cuò)誤。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是程序響應(yīng)及時(shí)，可靠性高。在這些情況下，可以利用 MSComm 控件的 OnComm 事件捕獲并處理這些通訊事件。具體的來(lái)說(shuō)，它提供了兩種處理通信問(wèn)題的方法：一是事件驅(qū)動(dòng)(Event－driven)方法，一是查詢法。所以實(shí)際中，更多的是以Visual C++。Microsoft的主力軟件產(chǎn)品。本設(shè)計(jì)并未實(shí)現(xiàn)上位機(jī)功能，只對(duì)上位機(jī)方面簡(jiǎn)單介紹了一下，主要是下位機(jī)功能的實(shí)現(xiàn)。圖43 數(shù)據(jù)處理程序流程圖 按鍵檢測(cè)程序流程圖如圖44所示。 主程序主程序由LCD相關(guān)程序、鍵盤(pán)檢測(cè)程序、IIC程序、PCF859延時(shí)程序、數(shù)據(jù)處理程序等組成。它由若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒芎芎玫仫@示圖形（用自定義CGRAM，顯示效果也不好）。(1)對(duì)于芯片1是： IIC起始信號(hào) 先寫(xiě)0X90。VDD接VCC,VREF接VCC,故模擬通道測(cè)量范圍是0V到5V。圖36 PCF859