【正文】 單片機(jī)主程序設(shè)計(jì) 本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有一個(gè)主 程序 ,六個(gè)子程序部分，六個(gè)子程序部分分別為 I2C通信的啟動(dòng) i2c_start(）與停止 i2c_stop()操作、 I2C通信的應(yīng)答 i2c_ACK()與非應(yīng) i2c_waitACK()答操作、 I2C 通信的數(shù)據(jù)發(fā)送 i2c_sendbyte()與接收i2c_recbyte()操作、 I2C 通信的讀數(shù)據(jù) i2c_readbyte()操作、采用 UART 發(fā)送數(shù)據(jù)UART_Send_Byte()到 PC 機(jī)界面操作、數(shù)碼管數(shù)據(jù)的顯示與刷新 refresh()操作。如圖所示：。其流程圖見圖 圖 主程序 （ 2） I2C 通信的啟動(dòng) i2c_start(）與停止 i2c_stop()操作 該子程序部分 SCL 為高電平期間，數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)必須保持穩(wěn)定，只有 SCL 信號(hào)為低電平期間， SDA 狀態(tài)才允許變化。其格式如下所示： 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) MSB LSB 0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 Dl DO 其中： Dl、 DO 兩位是 A/D 通道編號(hào)： 00 通道 0， 01 通道 1， 10 通道 2， 通道 3 D2 自動(dòng)增益選擇（有效位為 1）。 圖 PCF8591 的引腳圖 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) PCF8591 與 STC89C52 單片機(jī)的接口方式，如圖 所示： 圖 PCF8591 與單片機(jī)的連接圖 PCF8591 采用典型的 I2C 總線接口器件尋址方法，即總線地址由器件地址、引腳地址和方向位組成。 AO～ A3：引腳地址端。 PCF8591 是具有 I2C 總線接口的 8位 VD 及 D/A 轉(zhuǎn)換器。每個(gè)發(fā)光二極管的陽極與輸入端相連。在芯片擦除操作中，代碼陣列全被寫 1且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。另外，該引腳被略微拉高。當(dāng)振蕩器復(fù)位時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1時(shí)，被定義為高阻輸入。還有兩個(gè)時(shí)鐘引腳 XTALXTAL2。 STC89C52 單片機(jī)是最早期也最典型的產(chǎn)品，低功耗、高性能、采用 CHMOS 工藝的 8 位單片機(jī)。它與單板機(jī)或個(gè)人電腦有著本質(zhì)的區(qū)別，單片機(jī)屬于芯片級(jí)應(yīng)用，需要用戶了解單片機(jī)芯片的結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)以及其它集成電路應(yīng)用技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需要的理論和技術(shù)，用這樣特定的芯片設(shè)計(jì)應(yīng)用程序，從而使芯片具備特定的智能。這些電路能在軟件的控制下準(zhǔn)確快速的完成程序設(shè)計(jì)者事先規(guī)定的任務(wù)。只有加載了網(wǎng)絡(luò)表和元件封裝后，電路板的自動(dòng)布線才能完成。 晶振 類似單片機(jī)的心臟，是給單片機(jī)提供工作節(jié)拍的，旁邊的電容是起振作用。 2） I2C 總線是由數(shù)據(jù)線 SDA 和時(shí)鐘 SCL 構(gòu)成的串行總線，可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。通過復(fù)位可以瞬間讓單片機(jī)處于初始狀態(tài)，轉(zhuǎn)動(dòng)滑動(dòng)變阻器后按復(fù)位鍵，電壓值會(huì)相應(yīng)的變?yōu)檎_的電壓值。 我們還采用了 USBUART 轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行通行， USB 接口既可以為單片機(jī)提供電源也可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與 PC 機(jī)的的連接從而實(shí)現(xiàn)電壓值的接受與轉(zhuǎn)換。 (2)雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換器：它是一種間接式的 A/D 轉(zhuǎn)換器，優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，精度比較高，缺點(diǎn)是數(shù)度很慢，適用于對(duì)轉(zhuǎn)換數(shù)度要求不高的系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中采用的是 PCF8591 系列的單片機(jī)。硬件連接方面，傳統(tǒng)臺(tái)式 PC機(jī)支持標(biāo)準(zhǔn) RS232接口 ，當(dāng)下帶有串口的 PC很少見，所以需要 usb/232轉(zhuǎn)換接口， 并且安裝相應(yīng)驅(qū)動(dòng)程序。 支持母板頁，用于跨 Web 應(yīng)用程序維護(hù)一致的外觀。總體來說是一個(gè)非常龐大的軟件，甚至包含代碼測(cè)試 功能。 （ 3）自動(dòng)布線系統(tǒng)（ Advanced Route 99）：本系統(tǒng)包含一個(gè)基于形狀（ Shapebased）的無柵格自動(dòng)布線器，用于印刷電路板的自動(dòng)布線，以實(shí)現(xiàn) PCB 設(shè)計(jì)的自動(dòng)化。 完成階段：撰寫《基于 C51單片機(jī)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)報(bào)告》及畢業(yè)論文。 用 USB接口與電腦相連，實(shí)現(xiàn) PC機(jī)與下位機(jī)相連。 本系統(tǒng)采用下位機(jī)負(fù)責(zé)模擬數(shù)據(jù)的采集 ,從單片機(jī)負(fù)責(zé)采集八路數(shù)據(jù)，并應(yīng)答主機(jī)發(fā)送的命令， 上位機(jī)即主機(jī)是負(fù)責(zé)處理接受過來的數(shù)字量的處理及顯示 ，主機(jī)和從機(jī)之間用 PL2303或 RS232進(jìn)行通信。如愛爾蘭 ACRA 公司 2021 年研發(fā)推出的新一代 KAM500 機(jī)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)到了 2021 年。它起始于 20 世紀(jì)中期，在過去的幾十年里，隨著信息領(lǐng)域各種技術(shù)的發(fā)展，在數(shù)據(jù)采集方面的技術(shù)也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，采集數(shù)據(jù)的信息化是目前社會(huì)的發(fā)展主流方向。 20 世紀(jì) 90 年代至今，在國(guó)際上技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已成功的運(yùn)用到軍事、航空電子設(shè)備及宇航技術(shù)、工業(yè)等領(lǐng)域。 20 世 紀(jì) 70 年代后期，隨著微型機(jī)的發(fā)展，誕生了采集器、儀表同計(jì)算機(jī)溶為一體的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ........................................... 2 該課題研究的主要內(nèi)容 .................................... 3 采用的方法 .....................................................................................................................3 實(shí)現(xiàn)步驟 .........................................................................................................................4 預(yù)期成果 .........................................................................................................................4 第二章 開發(fā)環(huán)境及開發(fā)工具 .................................................................................. Protel99se 介紹 ........................................................................................................ KeilUvision3 介紹 ............................................................................................ Microsoft Visual Studio 2021 介紹 ......................................................... 其它 ......................................................................................................................... 第 三 章 數(shù)據(jù)采集 ................................................................................................ 6 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) .............................................. 7 方案論證 .................................................. 8 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換的選 擇 ...................................... 8 單片機(jī)的選擇 ............................................ 8 串行口的選擇 ........................................... 9 LED 顯示部分 ............................................ 9 按鍵 .................................................. 61 通信方式 ..............................................................................................................7 第 四 章 硬件部分 .................................................................................................10 ................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于 C51 單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) The Design Of Data Acquisition System Based On C51 SCM 2021 屆 信息科學(xué)與技術(shù) 分院 專 業(yè) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 學(xué) 號(hào) 20212542 學(xué)生姓名 楊 華 指導(dǎo)教師 劉玉紅 完成日期 2021 年 5 月 27 日 摘 要 本文介紹了基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集的 硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是模擬域與數(shù)字域之間必不可少的紐帶，它的存在具有著非常重要的作用。 研究背景及其目的意義 ................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。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)多屬于專用的系統(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，是系統(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)。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是通過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)行分析、處理、傳輸、顯示、存儲(chǔ)和顯示。 [11] 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。 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 盡管現(xiàn)在以微機(jī)為核心的可編程數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)作為數(shù)據(jù)采集技術(shù)的發(fā)展方向得到了迅速的發(fā)展 ,并且適于通用微機(jī) (如 IBM PC 系列 ) 使用的板卡級(jí)數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品也已大量出現(xiàn) ,組成一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)簡(jiǎn)單到只需要一塊數(shù)據(jù)采集卡 ,把它插在微機(jī)的擴(kuò)展槽內(nèi) ,并輔以應(yīng)用軟件 ,就能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能 ,但這并不會(huì)對(duì)基于單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)產(chǎn)生影響 ,因?yàn)閱纹瑱C(jī)功能強(qiáng)大、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、靈活性好、開發(fā)容易等優(yōu)點(diǎn) ,使得基于單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在許多領(lǐng)域得到了廣 泛的應(yīng)用 . 傳統(tǒng)的基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由于沒有上位機(jī)的支持 ,不管采用什么樣的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 ,它的存儲(chǔ)容量都是有限的 ,所以不得不對(duì)存儲(chǔ)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行覆蓋刷新 ,這樣不利于用戶對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整體分析 ,因而也不能對(duì)生產(chǎn)過程的狀況進(jìn)行準(zhǔn)確的把握。 用 LED顯示所測(cè)電壓值的數(shù)字量。 測(cè)試階段：基于 C51單片機(jī)采集系統(tǒng)進(jìn)行上位機(jī)與下位機(jī)的數(shù)據(jù)采集，測(cè)試本系統(tǒng)是否能達(dá)到預(yù)期的設(shè)想，是否能完成數(shù)據(jù)采集工作，針對(duì)發(fā)現(xiàn)的問題或新的要求及時(shí)完善本系統(tǒng)。本系統(tǒng)的主要功能是：繪制、修改和編輯電路板；更新和修改零件封裝；管理電路板組件。它同時(shí)也能開發(fā)跨平臺(tái)的應(yīng)用程序，如開發(fā)使用微軟操作系統(tǒng)的手機(jī)的程序等。 包含一個(gè)用于測(cè)試 Web 應(yīng)用程序的內(nèi)置 Web 服務(wù)器，無需 IIS。 串口調(diào)試助手 ：串口調(diào)試助手 300115200bps波特率，能設(shè)置校驗(yàn)、數(shù)據(jù)位和停止位，能以 ASCII碼或十六進(jìn)制接收或發(fā)送任何數(shù)據(jù)或字符（包括中文），可以任意設(shè)定自動(dòng)發(fā)送周期 ,并能將接收數(shù)據(jù)保存成文本文件，能發(fā)送任意大小的文本文件。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)。 (1)逐漸逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器：它是一種速度快、精度較高、成本較低的直