【正文】 據采集 一般數字信號的獲得需要對模擬信號進行采集，這就需要高 速，高性能的 A/D 轉換相適應。國內也早已能夠生產 COP400 系列的 4位單片機。它們不但進一步擴大了片內 ROM 和 RAM 的容量，而且還增加了高級通信，DMA 傳送和高速 I/O 功能。 2． 2． 2 按用途分類 按用途分類，可將單片機分為通用型單片機和專用型單片機兩種。 單片機 的特點 由于單片機是在一塊大規(guī)模或超大規(guī)模集成電路芯片上集成了微型計算機的主要功能單元，本身就是具有一定規(guī)模的計算機，因此，其緊湊的結構，小巧的形體在許多應用場合是其他類型的計算機所不能比擬的，其特點歸納如下： 如前所述，單片機就是一個計算機芯片，在這個芯片上集成了計算機的基本功能部件，甚至是構成技術應用系統的各功能部件。隨著各種新技術的不斷發(fā)展，各廠商在提高單片機性能的同時進一步降低價格，性能價格比成為競爭焦點之一，因此，從總體上講單片機優(yōu)于普通的微處理器。主機呼叫時，發(fā)出長度為 1 個字節(jié)數據（即從機地址），從機應答時向上傳送 3 個雙字節(jié)數據，數據格式為如圖（ 32）： AA+數據， 圖 32 數據格式 即 7 個字節(jié)。由于各路數據收發(fā)獨立，且并行傳送時間短，由前端數據采集單元的數據到數據處理單元的傳送時間主要取決于串行通信所用的時間，以 9600bps 傳送 7 個 字 節(jié) 數 據 的 時 間 7*10*1/9600=，各路傳送并行工作，主處理器幾乎可以同時獲取數據，當數據采集器采樣間隔不低于 20ms 時，該方案的數據處理具有較好的實時性。數據隔離器：數據隔離器采用芯片 74LS244 ， 74LS244 是一種三態(tài)輸出的八緩沖器和線驅動器，主要用于三態(tài)輸出的存儲地址驅動器、時鐘驅動器和總線定向接收器和定向發(fā)送器等 3. Profibusdp 總線： 單片機帶有的一個全雙工串行通行口提高了單片機以及帶串行口的外設的數據交換能力。 8031 有 40 個引腳， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時內含 2 個外中斷口， 3 個16 位可編程定時計數器 ,2 個全雙工串行通信口， 2 個讀寫口線， 8031 可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。在訪問外部存儲器時，它輸出高 8 位地址；在對 EPROM 編程和程序驗證時，他接收高8 位地址。 t= ～ =2181。給應用系統中的地址鎖存器提供鎖存控制信號，實現地址 /數據分時復用。 3． /Vpp：內部程序存儲器選擇 /編程電壓引腳，輸入。 5．時鐘引腳 XTAL1 和 XTAL2 ：是 8031 單片機的時鐘引腳，兩引腳連接于單片機內部的一個高增益反向放大器，用于與外部震蕩源一起構成震蕩電路，其中 XTAL1 為該放大器的輸入引腳， XTAL2 為該放大器的輸出引腳。 2 個串行中斷 則需要放大器加以放大。 如圖 所示。 3. 建立時間：指從階躍信號驅動瞬間至測量放大器輸出電壓達到并保持在給定誤差351210 )21( RRRRUU UKGii ?????傳感器標定系統 數據采集系統 １５ 范圍內所需的時間。 當 RS = 100 kΩ 177。執(zhí)行MOVX（ IN） 指令時，微處理器發(fā)出讀寄存器信號，該信號通常是端口地址和讀信號 RD產生的。 （ 2）串行傳輸，數據在一個信道上按位順序傳輸。半雙工通信是指信息流可以在兩個方向上傳送，但同一時刻只限于一個方向傳送，如圖 42（ b）所示。 （ 2）數據信號速率?？梢苑譃橐韵?4種方式。一個字符一般由 8 位組成，低 7 位是信息字符 的 ASCII，最高位是奇偶校驗位。 表 51 傳輸介質性能比較 傳感器標定系統 數據采集系統 ２０ 串行通信接口標準 串行通信的連接接口與連線電纜是直觀可見的，它們的相互兼容是通信得以保證的第一要求。 PROFIBUS 協議以 ISO/OSI 參考模型為基礎，第 1 層為物理層，定義了物理的傳輸特性；第 2 層為數據鏈路層；第 3～ 6 層PROFIBUS 未使用；第 7 層為應用層，定義了應用的功能 .這種簡化的結構確保了PROFIBUS DP 的快速、高效的數據傳輸。 總線控制方法決定一個節(jié)點何時可以發(fā)送數據。起引腳功能分述如下： DB0～ DB7：雙向緩沖器總線，與 CPU 總線連接，用于在 CPU 和 8279 之間傳送命令，數據和狀態(tài)信息。 IRQ： 中斷請求線，高電平有效。 SHIFT： 字型變換輸入線，在鍵盤方式時，用于擴充鍵的功能，可以用作鍵盤的上下檔功能鍵。 這是兩個 16*4 顯示刷新寄存器的輸出端。 鍵盤的工作原理 微機系統中最常用的鍵盤是非編碼鍵盤，非編碼鍵盤又可以分為線性鍵盤和非線性鍵盤。圖中行線為 a0～ a3，列線為b0～ b2。 3． 7． 3 LED 數碼管顯示器的工作原理 由于 CPU 可向 LED 數碼管輸出任意二進制段碼，故不像一般數字系統那樣在 LED 前要接譯碼器。 傳感器標定系統 數據采集系統 ２６ 還需注意，在多位 LED 顯示中，既要使每一位的顯示信息有一個持續(xù)時間，可用循環(huán)延時程序實現，又要保證一遍一遍地進行循環(huán)時不出現閃爍，在軟，硬件設計時就要考慮LED 的位數不能太多，顯示的延時要適中。同時，主處理器將相應的總線隔離器打開，使它與該接收器建立并行數據通信通道，待傳送完畢后，同時主處理器關閉通信通道，解除與該接收器的連接，數據接收器的數據傳送過程如圖 32 所示。接收數據放 50H～ 56H MOV R7 ,7 ；接收 7 個字節(jié) JBC RI ,$ ；等待接收， RI=1，則結束等待 NEXT: MOV A ,SBUF 。在中斷處理程序中，通過查詢 ～ 的狀態(tài)便可確定是哪一路申請發(fā)送數據。主處理器與數據接收器的信息交換是通過中斷方式進行的。允許 T1 工作 MOV SCON , 40H 。 根據傳輸的數據長度確定輸出緩沖區(qū) ， 輸入緩沖區(qū)及指針 。 要想使哪位顯示，就應給其公共端提供有效電平（共陽極為“ 1”，共陰極為“ 0”），而給其它位的公共端提供無效電平。若列線全為“ 1”，則無鍵按下；若列線不全為“ 1”，則將剛讀回的列線狀態(tài)從列線輸出，并讀取行線狀態(tài)，那么，說明為“ 0”的行列相交的鍵被按下。把若干個按鍵排列成矩陣形式，每一行和每一列都占用 I/O 端口的一位。 ，可將鍵盤分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤 編碼鍵盤： 主要用硬件實現對每個按鍵的定義和識別。 OUTA0～ OUTA3： A組顯示輸出線（顯示 RAM 高 4 位）。 RL0～ RL7：回送線，內部有有源提升電路，以保持高電平，有鍵閉和為低電平。 A0=1 時，選擇命令 或狀態(tài)寄存器， A0=0 時，選擇數據寄存器。 8279 的主要功能如下： （ 1） 鍵盤與顯示器能同時工作； （ 2） 掃描式鍵盤工作方式； （ 3） 掃描式傳感器工作方式； （ 4） 用選通方式送入輸入信號； （ 5） 帶有 8字符的鍵盤先入先出存儲器（ FIFO） （ 6） 觸點回彈時兩鍵封鎖或 N鍵巡回； （ 7） 雙排 8字或 16 字節(jié)顯示器； （ 8） 可右入或左出的 16 字節(jié)顯示 RAM； （ 9） 工作方式可由 CPU 編程； （ 10） 可編程掃描定時，鍵盤送入時有中斷輸出。 傳感器標定系統 數據采集系統 ２１ 圖 39 西門子 PLC 構成的 DP 網絡系統 PROFIBUS DP 系統組態(tài)可分為帶 DP 口的主站系統，采用通信模板 CP 的主站系統傳感器標定系統 數據采集系統 ２２ 以及帶智能從站的 DP 系統。當 主站發(fā)出請求時，從站回送給主站相應的信息。 其中雙絞線（帶屏蔽）成本低，安裝簡單；光纜尺寸小，重量輕，傳輸距離遠，但成本高，安裝維修需專用儀器。 ① 奇偶校驗碼。 （ 1） 差錯控制方式。 （ 1）調制速率。單工通信是指信息的傳送始終保持同一個方向，而不能進行反向傳送，如圖 42（ a）所示。 數據通信系統一般由傳送設備、傳送控制設備和傳送協議、通信軟件等組成。 8 個數據輸出端1Y1～ 1Y4， 2Y1～ 2Y4 與微型計算機的數據總線相連， 8個數據輸入端 1A1～ 1A4， 2A1～ 2A4與外設 相連。 6. 共模抑制比：共模抑制比 CMRR 可用下式計算： 測量放大器集成芯片 AD521 是集成測量放大器，采用 14 腳雙列直插式封裝。這個數字相當于 12 位 A／ D 轉換器在滿量程為 10V的 8 個 LSB 值。 抗共模干擾能力：⑴ 對直流共模信號，其抑制比為無窮大。 低功耗空閑和掉電模式 3 個 16 位可編程定時 /計數器中斷 2． Vss：接地端。前面介紹的RD， WR 是用于讀 /寫數據存儲器的，而 PSEN 是用于讀程序代碼的，它在應用系統中接程序存儲器的讀控制端。 3．控制引腳 8031 單片機的控制引腳有一部分占用 P3 口線，前面已經介紹，另一部分是單獨的引腳，介紹如下。在震蕩信號正常運行情況下，只要 RST 引腳保持兩個機器周期以上的高電平，系統就能復位。在EPROM 編程和程序驗證時，它接收底 8位地址。 3． 2． 1 8031 處理器 數據處理器采用 8031 單片機。經過預處理的數據，由串行口發(fā)送端 TXD 發(fā)出，在硬件上要用 A/D 轉換器 輸出的信號轉換成 profibusdp總線信號規(guī)則進行傳送。 3． 1． 1 主從式結構 分散采樣，集中處理 該方案較好地解決了系統的實時性問題 即主從式結構 從機：工作在現場狀態(tài)的數據采集單元仍然是以 CPU 為核 心的智能單元，以串行方式發(fā)給數據處理單元；主機：主機的任務是系統管理，初值設定，通過串行通訊接口向從機發(fā)送各種命令和初值，接收從機發(fā)送來來的數據，對數據進行運算處理，輸出最終結果。另外，為防止因突然掉電造成信息丟失或損壞，單片機基本上都設計了備用電源引腳，可以很方便地接入備用電源，以利保護信息。 單片機特有的結構形式，提高了運算速度。它們通常是微控制系統的集成化產品。 5． 64 位單片機 64 位單片機的處理能力是任何 32 位單片機都無法達到的。在 8位單片機中，一般把無串行 I/O 接口和只提供小范圍的尋址空間（小于 8KB）的單片機稱為低檔的 8 位單片機，如 Intel 公司MCS48 系列和 Faichild 公司的 F8 就屬于此類；把帶有串行 I/O 接口或 A/D 轉換以及進行 64KB以上尋址的單片機，稱為高檔的 8位單片機，如 Intel公司的 MCS51系列， Motorala公司的 MC6810， Zilog 公司的 Z8 等。 1． 4位單片機 4 位單片機的主要生產國是日本，如 Sharp 公司的 SM 系列，東芝公司的 TCLS 系列，NEC 公司的 uCOM75**系列等。如：可設計一個數據采集器，它除了正常的低 通濾波， RC 濾波外，還可用 PHOTOMOS 光繼電器對每路信 號進行隔離，每路信號的地線都獨立開來。 PROFIBUSDP 主要用于現場設備之間的通信 ,有較高的實時性 ,數據傳輸速率為 kbit/s12Mbit/s,響應時間為幾百微秒到幾百秒 ,傳輸技術主要用 RS485,DP 從站能夠接收PLC 或 DCS 等主站 控制數據 ,構成一個數字化、智能雙向、多點的現場總線通信網絡 ,實現最優(yōu)控制 。 Profibusdp bus。針對這一問題 ,用數據采集卡進行數據采集 , 提高了數據采集的速度和精確度 , 用 的單片機 對相應的數據進行處理 , 實現了測試數據的規(guī)范化。 07 計算及計算機應用能力 5 具有較強的數據運算與處理能力；能運用計算機進行資料搜集、加工、處理和輔 助設計等。 02 科學實踐、調研 7 通過實驗、試驗、查閱文獻、深入生產實 踐等渠道獲取與課程設計有關的材料。 10 設計說明書（論文）質量 30 綜述簡練完整，有見解；立論正確，論述充分，結論嚴謹合理；實驗正確，分析處理科學。 [關鍵詞 ] 數據采集處理系統；單片機（ 8031）； profibusdp 總線 ； 靜 動 態(tài)特性標定 傳感器標定系統 數據采集系統 II Abstract In the process of the sensor design, manufacture, use, along with the change of time and the surrounding environment, its parameters wi