【正文】 8051AH的功能特點(diǎn) MCS51系列單片機(jī)是 1980年 Intel公司推出的 8位單片機(jī)系列，由于它良好的性價比，此后其他一些公司也相繼研制并生產(chǎn) MCS51 系列單片機(jī) 8051 及其兼容芯片。 ( 3 ）圖像顯示是指用屏幕顯示（ CRT ）讀數(shù)或被測參數(shù)變化的曲線，主要用于計算機(jī)自動檢測系統(tǒng)中。從鍵盤發(fā)出指令，進(jìn)入不同的模式，實(shí)現(xiàn)不同的功能。這個多位數(shù)是二進(jìn)制分?jǐn)?shù)，代表這個未知輸入電壓 Vex與 ADC的滿刻度電壓 ， ADC是微機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，它的性 能往往直接影響整個系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)。由于輸入信號變化的速度不同，系統(tǒng)對分辨率、精度、轉(zhuǎn)換速率及成本的要求也不同。 除了“定時采樣”（等間隔采樣）外，“實(shí)時采樣”通常使用“變步長采樣”，即“等點(diǎn)采樣”。所以 要根據(jù)具體情況來選擇多路模擬開關(guān) 。為了提高模擬輸入信號的信噪比，常常需要使用濾波器對噪聲信號進(jìn)行一定的衰減。 （ 1）傳感器接收被測量（如物理量、化學(xué)量、生物量等），然后才能將其變換為另一種與之有確定對應(yīng)關(guān)系，并且容易測量的量（通常為電學(xué)量）。其具體組成框圖如圖 1 .2. 1 所示。 用單片機(jī)來對 系統(tǒng) 進(jìn)行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高 采集數(shù)據(jù) 的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。設(shè)計以單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集、存儲和顯示、查詢、打印系統(tǒng)，可以把傳感器信號經(jīng)過處理后，進(jìn)行控制和存儲傳給上位機(jī) PC，以滿足遠(yuǎn)程控制和無人工作站的建立。 關(guān)鍵詞 ： 單片機(jī)，數(shù)據(jù)，采集，打印，查詢，上位機(jī)通信 ABSTRACT KEY WORDS: signal chip microputer 、 acquisition、 PCmuncation 3 第 1 章 前 言 數(shù)據(jù)采集技術(shù)研究信息數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存儲、處理以及控制等，它是信息科學(xué)的一個重要分支。 第 2章 單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體功能介紹和說明 ............................. .4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能 .............................................................. 4 系統(tǒng)各部分的功能 ............................................................ 4 信號調(diào)理部分 .......................................................... 5 數(shù)據(jù)處理部分 .......................................................... 6 第 3章 單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件設(shè)計 ........................................... 8 主要芯片介紹 ................................................................ 8 8051AH的功能特點(diǎn) ...................................................... 8 ADC0809的功能特點(diǎn) .................................................... 10 DS12887的功能特點(diǎn) .................................................... 11 功能模塊電路設(shè)計 ........................................................... 13 數(shù)據(jù)采集模塊電路設(shè)計 .................................................. 13 查詢打印模塊電路設(shè)計 .................................................. 16 第 4章 單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件設(shè)計 ................................................. 18 .................................................. 19 PC通信的分析與設(shè)計 ................................................. 30 ，打印功能的實(shí)現(xiàn) ........................................................ 33 第 5章 誤差分析 ..................................................... 37 第 6章 結(jié)束語 ....................................................... 38 致 謝 .............................................................. 40 參考文獻(xiàn) ........................................................... 39 附 錄 .............................................................. 41 2 基于單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計 摘 要 ： 面對大量的數(shù)據(jù)，人工處理已遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足時代的要求，依靠微電子技術(shù)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、存儲和顯示 ，成為適應(yīng)時代步伐的唯一有效捷徑 ?？梢灶A(yù)言：隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)與計算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)采集技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域更為廣闊 20世紀(jì) 90年代后期，各國的單片機(jī)和外圍芯片大量涌入我國，各種開發(fā)工具和軟件應(yīng)有盡有，大大提高了我國單片機(jī)的應(yīng)用水平。在一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中 A／ D轉(zhuǎn)換又是十分重要的環(huán)節(jié)。 及時保存數(shù)據(jù)：對采集的數(shù)據(jù)按時間及時進(jìn)行保存。微機(jī)自動檢測技術(shù)不僅能解決傳統(tǒng)的檢測技術(shù)不能或不易解決的問題，而且能簡化電路、增加功能、提高精度和可靠性等，還能實(shí)現(xiàn)人腦的部分功能，使自動檢測系統(tǒng)具有智能化，實(shí)現(xiàn)代替人工自動檢測的目的，隨著微機(jī)自動檢測技術(shù)的不斷發(fā)展，自動檢測系統(tǒng)會變得更加智能化、多功能化。由于各類傳感器輸出信號的情況各不相同，因此需要的放大器種類也很多。但當(dāng)分時通道較多時，必須注意泄露及邏輯安排等問題，當(dāng)信號頻率較高時，使用多路開關(guān)后，對A/D轉(zhuǎn)換速率要求也隨之上升。為了不丟失被采樣信號所攜帶的信息，實(shí)時采樣的采樣頻率應(yīng)滿足采樣定理（香農(nóng)定理）的要求，當(dāng)采樣頻率不滿足采樣定理時將產(chǎn)生信號混疊現(xiàn)象，使采樣后波形中增加了額外的低頻成分．造成失真，引起誤差。這樣S/H A/D 單 片 機(jī) 存儲 查詢打印 顯示 數(shù)據(jù)通信 7 就可以把許多采集的樣本合成一個采樣密度較高的波形。 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的任務(wù)在于把一個未知的連續(xù)的模擬輸入信號（通常為電壓）轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，即微型計算機(jī)能接受的二進(jìn)制數(shù)。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)與機(jī)器時間是一一對應(yīng)的，一個數(shù)據(jù)唯一的對應(yīng)一個數(shù)據(jù)，這就方便了數(shù)據(jù)查詢和顯示。但這種顯示方式的精度受標(biāo)尺最小分度限制，而且讀數(shù)時易引入主觀誤差。 主要芯片介紹 在系統(tǒng)設(shè)計中，硬件系統(tǒng)設(shè)計和軟件系統(tǒng)設(shè)計兩者相互滲透，不可分離。 9 ~： P1口是帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口，它是通用 I/O端口。當(dāng) Vcc恢復(fù)時，備用電源仍然保持一定時間，以便完成復(fù)位操作，然后重新開始工作。 PROG：片內(nèi)程序存儲器編程脈沖，輸入。當(dāng) EA =“ 1”時選擇訪問單片機(jī)內(nèi)部的程序存儲器；當(dāng) EA =“ 0”時選擇訪問外部的程序存儲器。該轉(zhuǎn)換器的主要特點(diǎn)是：具有一高阻抗斬波穩(wěn)定比較器，帶有模擬開關(guān)樹的 256R 分壓器、以及一逐位逼近寄存器， 8個通道的模擬開關(guān)可以直接訪問 8個單端信號中的任何一個。上升沿時鎖存 3位通道選擇信號。由于有三態(tài)輸出鎖存，可與主機(jī)數(shù)據(jù)總線 直接相連。在引腳 5和地之間接一475Ω 電阻是實(shí)現(xiàn)零點(diǎn)調(diào)整的最 好近似。 (4)12小時或 24小時制， 12小時時鐘模式帶有 PWM和 AM 指導(dǎo)，有夏令時功能。 DS(數(shù)據(jù)選通或讀輸入 )： DS/RD 管 腳有兩種操作模式，取決于 MOT 管腳的電平，當(dāng)使用MOTOROLA時序時， DS是一正脈沖，出現(xiàn)在總線周期的后段，稱為數(shù)據(jù)選通；在讀周期， DS指示 DS12887驅(qū)動雙向總的時刻，在寫周期， DS的后沿使 DS12887鎖存寫數(shù)據(jù)。 IRQ線是漏極開路輸入，要求外接上接電阻。總體設(shè)計確保在保持模式下，從輸人到輸出沒有藕合，即使對輸人信號等于電源電壓的情況也是如此： 在保持模式下的低輸出噪聲 LF398 的邏輯輸入是完全差分的，具有低輸入電流，允許與 TTL、 PMOS 和 LMOS 直接連接差分閥值為 。此時進(jìn)行量化顯然會產(chǎn)生一定的誤差。 SHA 先完成模擬信號的離散化。保持電容 HC 是外接的，其取值與采樣頻率和精度有關(guān)，常選用 510~1000pF。下面轉(zhuǎn)換時序圖 其轉(zhuǎn)換過程表述如下：首先 ALE 的上升沿將地址代碼鎖存、譯碼后選通模擬開關(guān)中的某一路，使該路模擬量進(jìn)入到 A/D轉(zhuǎn)換器中。當(dāng)轉(zhuǎn)換信號結(jié)束時，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號 EOC變高電平。當(dāng) CS =0時，選中 8279。 掃描輸出和回掃線可以構(gòu)成對鍵的一個掃描陣列。 系統(tǒng)通過按鍵來選擇工作的模式，當(dāng)按下“ ”鍵，系統(tǒng)就進(jìn)入到查詢模式，屏幕顯示清零狀態(tài)，等待數(shù)據(jù)的輸入，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)時， 屏幕顯示輸入的數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)輸入完畢以后，系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的查詢，查詢到的數(shù)據(jù)按統(tǒng)統(tǒng)顯示在屏幕上，如過此時按下打印鍵“ ”，系統(tǒng)就進(jìn)入打印模式，把查詢到的數(shù)據(jù)打印出 來。掃描鍵值 ANL A， 3FH MOV DPTR， KTAB MOVC A， A+DPTR。 在程序開始時經(jīng)過初始化后，設(shè)置各個通道界限值，然后通道號置為 0，采集次數(shù)也置為 0，就保證了采集次數(shù)和通道的開始是正確的，啟動數(shù)據(jù)采集，將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，接著進(jìn)行第二次數(shù)據(jù)的采集，當(dāng)采集到預(yù)定的采集次數(shù)時，將調(diào)用計算平均值子程序，計算出采集的數(shù)據(jù)，再把這個數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷是否在正常范圍之內(nèi)。設(shè)置 4通道的上限值 MOV X4max,AL MOV AL， 0D0H 。延時等中斷 HERE： DJNZ R7， HERE MOV DPTR， TAB；中斷后處理，設(shè)置散轉(zhuǎn)表指針 MOV A， R2 RL A JMP A+DPTR；實(shí)現(xiàn)散轉(zhuǎn) TAB： AJMP PRG0；跳轉(zhuǎn)到 0通道處理程序 22 AJMP PRG1；跳轉(zhuǎn)到 1通道處理程序 AJMP PRG2；跳轉(zhuǎn)到 2通道處理程序 AJMP PRG3；跳轉(zhuǎn)到 3通道處理程序 AJMP PRG4；跳轉(zhuǎn)到 4通道處理程序 AJMP PRG5；跳轉(zhuǎn)到 5通道處理程序 AJMP PRG6；跳轉(zhuǎn)到 6通道處理程序 AJMP PRG7；跳轉(zhuǎn)到 7通道處理程序 PRG0： CJNE R3， 0， PRG01； 8次未采集完了，取采集數(shù)據(jù) MOV A， B； 8次未采集完了，取采集數(shù)據(jù) MOV 38H， A ；保存第 8次采集數(shù)據(jù)到 38H MOV R0， 30H；設(shè)置求平均值子程序入口參數(shù) LCALL MYSUB1；求 8次的平均值 LCALL STORE；保存數(shù)據(jù)，顯示數(shù)據(jù) LCALL PYJ；判是否越界 INC R2 ； 通道號加 1 LJMP L3；采集下一通道 PRG01： MOV A， B；取采集數(shù)據(jù) CJNE R3， 7， PRG02；是第一個數(shù)嗎？不是轉(zhuǎn) PRG02 MOV 30H， A ；是第一個數(shù)嗎，則保存到 30H AJMP PRG09 ；轉(zhuǎn) PRG09 PRG02： CJNE R3， 6， PRG03；是第二個數(shù)嗎？不是轉(zhuǎn) PRG03 MOV 31H， A ；是第二個數(shù)嗎，則保存到 31H AJMP PRG09 ；轉(zhuǎn) PRG09 PRG03： CJNE R3， 5， PRG04；是第三個數(shù)嗎？不是轉(zhuǎn) PRG04 MOV 32H， A ；是第三個 數(shù)嗎，則保存到 32H AJMP PRG09 ；轉(zhuǎn) PRG09 PRG04： CJNE R3， 4， PRG05；是第四個數(shù)嗎？不是轉(zhuǎn) PRG05 MOV 33H， A ；是第四個數(shù)嗎，則保存到 33H AJMP PRG09 ；轉(zhuǎn) PRG09 PRG05： CJNE R3， 3， PRG06；是第五個數(shù)嗎？不是轉(zhuǎn) PRG06 MOV 34H， A ；是第五個數(shù)嗎，則保存到 34H AJMP PRG09 ；轉(zhuǎn) PRG09 PRG06： CJNE R3， 2， PRG07；是第六個數(shù)嗎？不是轉(zhuǎn) PRG07 MOV 35H， A ；是第六個數(shù)嗎，則 保存到 35H AJMP PRG09 ；轉(zhuǎn) PRG09 PRG07： CJNE R3， 1， PRG08；是第七個數(shù)嗎？不是轉(zhuǎn) PRG08 MOV 36H， A ；是第七個數(shù)嗎，則保存到 36H AJMP PRG09 ；轉(zhuǎn) PRG09 23 PRG08：