【正文】 電壓表 .................................................................................................. 11 小結 .................................................................................................................. 11 3 硬件部分 ................................................................................................................ 12 硬件電路概況 ................................................................................................ 12 單片機 ............................................................................................................ 13 單片機 的最小系統(tǒng) .......................................................................................... 14 LCD 顯示電路 ................................................................................................. 16 串行口通信 ..................................................................................................... 18 A/D 轉換電路 ................................................................................................. 21 小結 .................................................................................................................. 24 4 軟件部分 ................................................................................................................ 24 單片機程序設計 ............................................................................................ 24 上位機程序設計 ............................................................................................ 26 登陸系統(tǒng)和主界面 ............................................................................... 26 實時曲線 ............................................................................................... 30 5 調試與結果 .............................................................................................................. 33 總結與體會 .................................................................................................................. 34 IV 致 謝 ............................................................................................................................ 34 參考文獻 ...................................................................................................................... 35 附錄 1 ........................................................................................................................... 36 附錄 2 ........................................................................................................................... 37 1 1 緒論 研究背景及目的意義 近年來，數據采集及其應用受到了人們越來越廣泛的關注，數據采集系統(tǒng)也有了迅速的發(fā)展，它可以廣泛的應用于各種領域。 在分析了不同類型的單片機的特點及單片機與 PC機通信技術的基礎上，設計了單片機控制的采集系統(tǒng)，并通過串口通信實現單片機與 PC機之間的通信，實現數據的傳送并將數據在 PC機上顯示，完成單機的多通道數據采集系統(tǒng)的設計及實現。由于這種數據采集系統(tǒng)的性能優(yōu)良，超過了傳統(tǒng)的自動檢測儀表和專用數據采集系統(tǒng)，因 而獲得了驚人的發(fā)展。由于集成電路制造技術的不斷提高，出現了高性能、高可靠的單片機數據采集系統(tǒng) （ DAS） 。各種領域都用到了數據采集，在石油勘探、科學實驗、飛機飛行、地震數據采集領域已經得到應用。本系統(tǒng)采用 16 位（ A/D）模擬數字變換，總采樣率達 500K/S,同步時間為 +/250ns，可以利用方式組成高達 1000 通道的大容量的分布式采集系統(tǒng)。該項工作是研究了PC杌與多單片機通信的分布式結構的通信方式及總線特點，設計了基于 RS232總線的多機多通道的數據采集系統(tǒng)，并給出了該系統(tǒng)硬件、軟件實現的方法及該系統(tǒng)的性能測試及分析。在該系統(tǒng)中采用的是 MCS51 系列 的單片機。 (1)逐漸逼近式 A/D 轉換器：它是一種速度 快、精度較高、成本較低的直接式轉換器， 其轉換時間在幾微秒到幾百微秒之間。積分型 AD 的轉換時間是毫秒級屬低速 AD，逐次比較型 AD 是微秒 級屬中速 AD，全并行 /串并行型 AD 可達到納秒級。 （ 4）偏移誤差（ Offset Error）。2LSB，轉換時間取決于時鐘頻率，單一電源，具有可控三態(tài)輸出緩存器，使用時不需要進行零點和滿刻度調節(jié)。而八位乘八位的 乘法指令，其積為十六位，精度還是能滿足要求的，用的較多。 PIC 系列 優(yōu)點： CPU 采用 RISC 結構，而 51 系列有 111 條指令， AVR 單片機有118 條指令，都比前者復雜。 具有低工作電壓、低功耗、驅動能力強等特點。它取消機器周期，以時鐘周期為指令周期，實行流水作業(yè)。 ARM 系列 隨著電子設備智能化和網絡化程度的不斷提高， ARM 單片機以其低功耗和高性價比逐漸占領了市場成為市場的主流產品。同時，根據價格，資料，知識方面，選擇 51 單片機比較合適。由于發(fā)送電平與接收電平的差僅為 2v至 3v左右，所以其共模抑制能力差，再加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大為約 15米，最高速率為20kb/s。這樣可有效防止雜訊的干擾，傳輸距離和速度也得到提高。 由于接收器采用高輸入阻抗和發(fā)送驅動器比 RS232更強的驅動能力，故允許在相同傳輸線上連接多個接收節(jié)點，最多可按 lO個節(jié)點。 在此串行通信方式選擇中，由于本設計對采集的模擬速率低，且對周圍環(huán)境要求 不嚴格， 從設計的簡單實用，利于維護，并考慮成本方面的因素，對以上串行傳輸方式選擇，優(yōu)選 RS232 通信方式。 9針串口在實際生活中漸漸取代了 25針串口，由于 9針串口比較方便，使用簡單等特點， 9針串口和 25針串口的 引腳信號 對照 說明如表 。 小結 本章首先整體分析了 單片機數據采集系統(tǒng)，采集系統(tǒng)首先將采集到的信號傳輸給 A/D 轉換器，通過 A/D 轉換器將模擬信號轉換成數字信號。由于電路中采用的是直流電流，故，本設計選用的是直流電壓表測量電壓。 主要特性：與 MCS51 兼容 ； 4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 ； 壽命 1000 寫 /擦循環(huán) ； 數據保留時間 10年 ； 全靜態(tài)工作 0Hz24Hz； 三級程序存儲器鎖定 ；128*8位內部 RAM； 32可編程 I/O線 ； 兩個 16位定時器 /計數器 ； 5個中斷源 ； 可編程串行通道 ； 低功耗的閑置和掉電模式 ； 片內振蕩器和時鐘電路 。最簡單的上電復位電路是用一個電容與一個電阻串聯組成，電容接 VCC，電阻接地， RESET 腳接在它們中間，當上電時，電容相當于短路，此時電阻上的電壓等于 VCC，經過一段時間后電阻電壓逐漸變小直至為 0，只要 RC 時間選擇合適，就可以用來上電復位。這個振蕩電路和單片機內部的時鐘電路一起構成了單片機的時鐘電路。內部振蕩方式所得到的時鐘信號比較穩(wěn)定，應用較多。 LM016L與單片機 MCU（ Microcontroller Unit）通訊可采用 8位或者 4位并行傳輸兩種方式。 AC可以存儲 DDRAM和 CGRAM的地址，如果地址碼隨指令寫入 IR，則 IR自動把地址碼裝入 AC，同時選擇 DDRAM或者 CGRAM單元。加之，如果輸出電流比較大，輸出的電平就會降低（電路中已經有了一個上拉電阻，但是電阻太大，壓降太高），此時 上拉 電阻提供電流分量，把電平“拉高”。 串行口通信 MAX232簡介 MAX232芯片是美信公司專門為電腦的 RS232標準串口設計的接口電路 ,使用 +5v 單電源供電 ，可以實現 TTL 電平與 RS232C 電平相互轉換的 IC芯片。 TTL/CMOS 數據從 T1IN、 T2IN 輸入轉換成RS232 數據從 T1OUT、 T2OUT 送到電腦 DB9 插頭； DB9 插頭的 RS232 數據從 R1IN、 R2IN 輸入轉換成 TTL/CMOS 數據后從 R1OUT、 R2OUT 輸出。同時， R1OUT 接單片機的接受端 RXD 引腳，則 PC 機的 RS— 232 的發(fā)送端 TD 一定要對應接 R1IN。 MAX232所采用的方法是利用電荷泵抬升電壓，因此需要 4個儲能電容。 ADC0808 內 部節(jié) 構 是 CMOS 單片型逐次逼近式 A/D轉換器，它有 8 路模擬開關、地址鎖存與譯碼器、比較器、 8 位開關樹型 A/D 轉換器。 CLK：時鐘信號，最高頻率為 640KHZ。 START 的下降驗啟動 8 位 A/D 轉換器進行轉換。 23 圖 ADC0809 與單片機的連接圖 由于 ADC0808 具有輸出 3 態(tài)鎖存器，其八位數據輸出引腳可直接與數據總線相連。當 P1^0 輸入低電平， P1^2 輸入高電平時， ADC0808 采集 IN2引腳所傳輸的模擬電壓。 小結 本節(jié)分析了硬件電路總的概況，同時對每個小的電路模塊分別進行了分析。主函數模塊主要是通過將采集到的電壓值在 LCD 上面顯示，并將數據通過串 25 口發(fā)送到上位機上面，程序中最主要的是主函數模塊和串口通信模塊， 主函數流程 如圖 所示 圖 主 程序 首先設置定時器方式為 1，給 計數器 賦初值，由于選取的是方式 1， TH0 和TL0 組成了 16 為加法計數器 ， TH0 為高 8 位， TL0 為低 8 位，當 TL0 低 8 位計數溢出時自動向 TH0 進位，而 TH0 溢出時向中斷位 TF0 進位，并申請中斷。 圖 串口程序 TI 串行口發(fā) 送標志位， CPU 將發(fā)送數據寫入發(fā)送緩沖器 SBUF 時，就啟動發(fā)送，沒發(fā)送完一個串行幀，硬件 TI自動置位。程序初始密碼為“ admin” ,將密碼保存在一個數據庫中。 登陸界面的賬號數據存儲在 中，密碼數據存放在 中，當輸入的賬號 、 密碼和 、 中的數據匹配上后才能進入系統(tǒng)，修改密碼是通過修改密碼界面改變 中的數據并保持，從而到達更改密碼的目的。 當點擊“采集數據”按鈕時，通過 timer()語句作為時間控制以一定的時間頻率從數據庫中抽取數據。 （ 3)PortOpen設置 并返回通信 13的狀態(tài)，同時用來打開和關閉通信口。 實時曲線 ，是由 7 條線簡單的坐標變化而成的。 通路 1 實時曲線如圖 所示。達到曲線動態(tài)顯示的目的。 在整個