【正文】 圖如圖 312所示 [21] R01RE2DE3DI4GND5A6B7VCC8U9MAX485 圖 312 MAX485引腳 (管腳 )圖 江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 19 為了消除反射，吸收噪音， 將 A 和 B 端之間加匹配電阻，一般可選 100Ω的電阻。 最后一步就是利用 STCISP 將 HEX 文件燒錄到單片機(jī)里。其流程 圖如圖 44 所示 江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 27 開 始先 將 低 3 位 置 1 ， 選 定 3 行然 后 判 斷 該 按 鍵 發(fā) 生 在 哪 一 行是 否 有 按 鍵 按 下將 高 3 位 置 1 選 定 3 列將 列 數(shù) 賦 給 K e y N o0 — 2 行 分 別 附 加 起 始 值 0 , 3 , 6再 判 斷 發(fā) 生 在 哪 一 列結(jié) 束K e y N o = 9NY 圖 44 鍵盤掃描子程序流程圖 （ 5） LED 顯示程序 Display_Result(int d) 該子程序用的數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示方式。上位機(jī)發(fā)出的命令首先傳給下位機(jī)，下位機(jī)再根據(jù)此命令解釋成相應(yīng)時(shí)序信號(hào)直接控制相應(yīng)設(shè)備。在這些 實(shí)際 應(yīng)用中 ,單片機(jī)只是直接面向被控對(duì)象 的 底層 ， 而 要 對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步分析和處理 就要 由功能強(qiáng)大的主控 PC 機(jī)來完成的。其中在硬件電路設(shè)計(jì)的時(shí)候碰到了很大的阻力，通過耐心并且細(xì)致的深入的研究，找出了許多問題的出處，雖然最終沒有完全盡善盡美，但是這樣的一個(gè)過程，同樣使我得到了很多的磨練，受益良多。 uchar Pre_KeyNo=16,KeyNo=16。 P0=LEDData[d/100]。 //顯示十位 Delay(5)。 。 smgd=1。 P0=0X7C。 sbit smgd=P2^6。 同時(shí)，我也發(fā)現(xiàn)了很多不足之處，這需要在實(shí)踐中進(jìn)一步完善 。 在工業(yè)控制系統(tǒng)中 , 由下位機(jī)或探測站來 負(fù)責(zé) 各種數(shù)據(jù)的采集和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制 任務(wù) 。如圖 46 所示 圖 46 向串口發(fā)送數(shù)據(jù)子程序流程圖 江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 29 5 上位機(jī)簡介 上位機(jī)是指人們可以直接發(fā)出操控命令的計(jì)算機(jī)，一般情況下是 PC，并在屏幕上顯示各種信號(hào)的變化（水位、溫度、氣壓等）。如圖 42 所示 開 始接 收 串 口 數(shù) 據(jù)按 選 定 的 通 道號(hào) 采 集結(jié) 束判 斷 收 到 的 數(shù) 據(jù) 第 4 位是 否 為 1選 定 循 環(huán) 采 集方 式NY 江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 26 42 下位機(jī)串口接收中斷函數(shù)流程圖 (3)模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序 ADCON 先要選通 ADC0809，又因?yàn)?ADC0809 具有 8 個(gè)通道，利用 For 循環(huán)進(jìn)行 8次采集 ,接下來選擇轉(zhuǎn)換通道， F8H~FFH 用以選擇輸入模擬信號(hào)的通道 IN0~IN7的選擇，首先從第一個(gè)通道開始，然后執(zhí)行一條讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的指令，再將轉(zhuǎn)換得到的結(jié)果送給串行口，再依次循環(huán)，將通道號(hào)自增 1，直到 8 個(gè)通道全部轉(zhuǎn)換完。在這里可以進(jìn)行編輯、修改等操作。在與單片機(jī)連接時(shí)接線非常 簡單。 相比之下 RS485 具有良好的抗噪聲干擾 性，長距離傳輸和多站能等優(yōu)點(diǎn)，因此 本文 使用 RS485 實(shí)現(xiàn) 串口通信 。具有如下特點(diǎn)： 輸出能直接接到 CMOS,NMOS 和 TTL 接口上 輸入電壓范圍： 低輸入電流： CMOS 器件的高噪聲抵抗特性 數(shù)碼管與單片機(jī)的連接電路圖如圖 311 所示 江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 17 A11f3g11e7d8c10DP9b6a2A24A35A412JP1SEG84ALE11Q21D32D42Q53Q63D74D84Q9OE115Q125D136D146Q157Q167D178D188Q19U174LS573LE11Q21D32D42Q53Q63D74D84Q9OE115Q125D136D146Q157Q167D178D188Q19U374LS573VCCVCC 311 數(shù)碼管與單片機(jī)的連接電路圖 . 通信模塊 本文采用 RS485 標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與 PC 機(jī)間的通信。 LED 各段不同點(diǎn)亮的組合可以顯示 0~ A~F 等十六進(jìn)制數(shù) [13]。 S1SWPBS2SWPBS3SWPBS4SWPBS7SWPBS5SWPBS8SWPBS6SWPBS9SWPB 圖 38 矩陣式按鍵接口圖 在本系統(tǒng)中所用到的按鍵有 9 個(gè)，所以采取矩陣式按鍵接口方式。 4 只按鍵分別接單片機(jī)的 ~。 因 P0 口還需要連接 LED 顯示電路，所以 AT89C52 與 ADC0809 之間需要加芯片 74LS573 來緩沖數(shù)據(jù)的傳輸，芯片 74LS573 的介紹在 節(jié)有詳細(xì)介紹。硬件電路設(shè)計(jì)時(shí)，需根據(jù)時(shí)序關(guān)系及軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。 EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號(hào)。 ADDA、 ADDB、 ADDC：模擬通道地址線。 比較以上三種方案，在價(jià)格、轉(zhuǎn)換速度等多種標(biāo)準(zhǔn)的考慮下，本設(shè)計(jì)選用逐漸逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器 —— ADC0809。 CS/WDI1SO2RESET7VCC8VSS4SI5SCK6WP3U5X5045GNDVCC1KR1RST 圖 32 X5045 連接圖 綜上，將時(shí)鐘電路和復(fù)位電路與單片機(jī)相連單片機(jī)控制系統(tǒng)最基本的部分，如圖 33 所示 江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 9 CS/WDI1SO2RESET7VCC8VSS4SI5SCK6WP3U5X5045GNDVCC1KR1Y1C130μFC230μFGNDRXDTXDVCC12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119GND202122232425262728PSEN29ALE30EA313233343536373839VCC40JP2AT89C52STEOCRD1KR1KR3S10SWPB100pFC2GNDVCC 圖 33 單片機(jī)時(shí)鐘和復(fù)位電路 A/D 轉(zhuǎn)換模塊 在我們所采集的信號(hào)中大多是連續(xù)變化的物理量，而要對(duì) 各種信號(hào)進(jìn)行處理 ,則需要將其轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能處理的數(shù)字量， A/D 轉(zhuǎn)換器就是將連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能接受的數(shù)字量。這樣，就要求單片機(jī)或嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)能夠自動(dòng)檢測到并能自動(dòng)重新復(fù)位或啟動(dòng)系統(tǒng)，保障應(yīng)用系統(tǒng)正常工作。 江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 7 12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119GND202122232425262728PSEN29ALE30EA313233343536373839VCC40JP2AT89C52 圖 31AT89C52 單片機(jī)的引腳圖 AT89C52 單片機(jī)時(shí)鐘和復(fù)位電路 的設(shè)計(jì) AT89C52 單片機(jī)為 40 引腳雙列直插芯片 ,有四個(gè) I/O 口 P0,P1,P2,P3, MCS51 單片機(jī)共有 4 個(gè) 8 位的 I/O 口（ P0、 P P P3），每一條 I/O 線都能獨(dú)立地作輸出或輸入。單片機(jī)要使用特定的組譯和編譯軟件編譯程序，再用 keiluvision2 把程序下載到單片機(jī)內(nèi)。 顯示模塊： 采用四位一體共陰 LED 數(shù)碼管用來顯示采集到的數(shù)值。而單片機(jī)是該系統(tǒng)的基本的微處理系統(tǒng)，它完成數(shù)據(jù)讀取、處理及邏輯控制，數(shù)據(jù)傳輸?shù)纫幌盗械娜蝿?wù)。 （ 3） 應(yīng)將硬件結(jié)構(gòu)和軟件相結(jié)合。該系統(tǒng)采用的是 AT89C52單片機(jī)，此芯片功能比較強(qiáng)大，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。它是對(duì)傳感器信號(hào)的測量與處理 , 以微型計(jì)算機(jī)等高技術(shù)為基礎(chǔ)而形成的一門 綜合應(yīng)用技術(shù)。 我國的數(shù)字地震觀測系統(tǒng)主要采用 TDE124C 型 TDE224C 型地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集技術(shù)儼然已經(jīng)成為一種專門的技術(shù)，在工業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用 [4]。從 70 年代起，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在以后發(fā)展過程中逐漸演變成為兩類，一類是工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，另一類是實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng) [2]。 8 路被測電壓通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809 進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)通過串行口 RS485 傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，由上位機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的接受、處理和顯示，并用 LED 數(shù)碼顯示器來顯示所采集的結(jié)果。 本系統(tǒng)下位機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集并應(yīng)答主機(jī)的命令。由于這種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)優(yōu)良的性能，超過了傳統(tǒng)的專用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和自動(dòng)檢測儀表，因而獲得了高速的發(fā)展。隨著集成電路制造技術(shù)的提高，出現(xiàn)了高性能、可靠性較高的單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（ DAS）。多數(shù)領(lǐng)域都用到了數(shù)據(jù)采集，在飛機(jī)飛行、石油勘探、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、地震數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。 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)、處理以及控制等問題。這樣用戶可以在上位機(jī)上編寫各種程序?qū)ξ募械臄?shù)據(jù)進(jìn)行有效查詢和分析 ,有利于工業(yè)過程的長期正常運(yùn)行和檢查。 （ 2） 系統(tǒng)外圍設(shè)備的配置要滿足系統(tǒng)的功能要求，留有余地，以便進(jìn)行改進(jìn)。 在本系統(tǒng)中需要將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，而 A/D 是將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的器件，它需要考慮的指標(biāo)有：分辨率、轉(zhuǎn)換時(shí)間、轉(zhuǎn)換誤差等等。 其中： AT89C52 ( 主控芯片 ) : CPU 作為該系統(tǒng)的核心控制芯片 , 起采集、控制顯示的作用。此系統(tǒng)是由 CPU、輸入輸出電路（ I/O 口），還包括定時(shí) /計(jì)數(shù)器、串行通信口、顯示驅(qū)動(dòng)電路（ LCD 和 LED 驅(qū)動(dòng)電路）、 A/D 轉(zhuǎn)換器等電路集成到一個(gè)單塊芯片上，構(gòu)成了一個(gè)最小但完善的計(jì)算機(jī)任務(wù)。 AT89C52 單片機(jī)的引腳如圖 31 所示 [99]。在單片機(jī)和嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)中，應(yīng)用的對(duì)象對(duì)可靠性的要求更高，特別在無人值守、 24 小時(shí)連江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 8 續(xù)工作的場合，如火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、安全防盜報(bào)警系統(tǒng)等應(yīng)用中，決不允許應(yīng)用系統(tǒng)“死機(jī)”或程序跑飛。 89C52 的 連接到 X5045 的 SI 端， 連接到 X5045 的SCK， 連接到 X5045 的 SO端和 CS/WDI 端， X5045 的 RESET 輸出信號(hào)連接到 89C52 的復(fù)位輸入端 RST 上，電路圖如圖 32 所示 [9]。 (3)并行式 A/D 轉(zhuǎn)換器：它又被稱為 flash（快速）型，它的轉(zhuǎn)換速度很高，但她采用較多的比較器，而 n 位的轉(zhuǎn)換就需要 2n1 個(gè)比較器，因此電路規(guī)模也極大，價(jià)格也很貴，只適用于視頻