【正文】 數(shù)碼顯示器的控制可以采用按時間向它提供具有一定驅(qū)動能力的位選和段選信號。此系統(tǒng)是由CPU、隨即存取數(shù)據(jù)存儲器、只讀程序存儲器、輸入輸出電路（I/O口），還有可能包括定時/計數(shù)器、串行通信口、USB接口、顯示驅(qū)動電路（LCD和LED驅(qū)動電路）、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器及A/D轉(zhuǎn)換器等電路集成到一個單塊芯片上，構(gòu)成了一個最小但完善的計算機任務。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般由信號調(diào)理電路，多路切換電路，采樣保持電路，A/D,單片機等組成。70年代初，隨著計算機技術(shù)及大規(guī)模集成電路的發(fā)展，特別是微處理器及高速A/D轉(zhuǎn)換器的出現(xiàn)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大變革。此外其內(nèi)置的仿真器可模擬目標MCU，包括指令集、片上外圍設備及外部信號等。Microsoft Visual Studio 2005 產(chǎn)品能為各類開發(fā)人員提供更廣闊的開發(fā)空間和更先進的設計體驗。本系統(tǒng)的主要功能是；對邏輯電路進行分析、綜合；觀察信號的波形。 按照系統(tǒng)功能來劃分，Protel99se主要包含以下倆大部分和6個功能模塊。根據(jù)基于C51單片機采集系統(tǒng)要完成的數(shù)據(jù)采集工作，明確本系統(tǒng)要做什么，撰寫需求說明書。 采用的方法實際PCF8591是8路8位AD，最大數(shù)位255，它外部有一個基準電壓，調(diào)節(jié)所測電壓范圍，我們所測外部模擬電壓范圍為05V，0V對應為0,5V就對應255，外部所測電壓經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換AD變化為數(shù)字量0255，數(shù)碼管也就顯示此值十進制轉(zhuǎn)化值（（AD/255）*5）。它是對傳感器信號的測量與處理, 以微型計算機等高技術(shù)為基礎(chǔ)而形成的一門綜合應用技術(shù)。近年來，又成功研制了動態(tài)范圍更大、線性度更高、兼容性更強、低功耗可靠性的TDE324C型地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該階段的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用模塊式結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同的應用要求，通過簡單的增加和更改模塊，并結(jié)合系統(tǒng)編程，就可擴展或修改系統(tǒng)，迅速組成一個新的系統(tǒng)。[11]20世紀80年代隨著計算機的普及應用，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到了很大的發(fā)展，開始出現(xiàn)了通用的數(shù)據(jù)采集與自動測試系統(tǒng)。軟件部分應用Keil uvision3編寫控制軟件，對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)通信等程序進行了設計。實現(xiàn)階段：采用C語言及匯編語言編碼，采用KeiluVision3軟件完成，并用Protel 99 SE軟件進行電路圖的繪制，用數(shù)據(jù)線串行來實現(xiàn)更為完整的系統(tǒng)功能。數(shù)據(jù)采集與通信控制采用了模塊化的設計，數(shù)據(jù)采集與通信控制采用了單片機AT89S52來實現(xiàn)，硬件部分是以單片機為核心，還包括A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，顯示模塊，和串行接口部分。在單片機中，為了節(jié)省硬件資源，多采用動態(tài)掃描顯示法。單片機要使用特定的組譯和編譯軟件編譯程序，在用keiluvision2把程序下載到單片機內(nèi)。2. 方案論證 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換的選擇A/D轉(zhuǎn)換器的種類很多，就位數(shù)來說，可以分為8位、10位、12位和16位等。該數(shù)據(jù)采集對拾震計輸出的電信號模擬放大后送至A/D數(shù)字化，A/D采用同時采樣，采樣數(shù)據(jù)經(jīng)DSP數(shù)字濾波處理后，變成數(shù)字地震信號。[11]盡管現(xiàn)在以微機為核心的可編程數(shù)據(jù)采集與處理采集技術(shù)的發(fā)展方向得到了迅速的發(fā)展，而且組成一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)只需要一塊數(shù)據(jù)采集卡，把它插在微機的擴展槽內(nèi)并輔以應用軟件，就能實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能，但這并不會對基于單片機為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)產(chǎn)生影響。該階段的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要有兩類，一類以儀表儀器和采集器、通用接口總線和計算機組成。教研組主任簽字時　間 　　 年　 月 日畢業(yè)設計開題報告題目基于C51單片機的采集系統(tǒng)設計學生姓名楊華學號20082542班級信08013專業(yè)計算機科學與技術(shù) 一、研究背景近年來，數(shù)據(jù)采集及其應用受到了人們越來越廣泛的關(guān)注，數(shù)據(jù)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(lǐng)域。石家莊鐵道學院畢業(yè)設計基于C51單片機的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)The Design Of Data Acquisition System Based On C51 SCM 2012屆 信息科學與技術(shù) 分院專 業(yè) 計算機科學與技術(shù) 學 號 20082542 學生姓名 楊 華 指導教師 劉玉紅 完成日期 2012年5 月 27 日畢業(yè)設計成績單學生姓名楊華學號20082542班級信08013專業(yè)計算機科學與技術(shù)畢業(yè)設計（論文）題目基于C51單片機的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計指導教師姓名劉玉紅指導教師職稱副教授評 定 成 績指導教師得分評閱人得分答辯小組組長得分成績：院長簽字：年 月 日畢業(yè)設計任務書題　目基于C51單片機的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計 專 業(yè)計算機科學與技術(shù)班 級信08013學生姓名楊華承擔指導任務單位信息分院計算機系導師姓名劉玉紅導師職稱副教授一、設計內(nèi)容其研究內(nèi)容主要包括：1. 熟悉51單片機（主要是STC89C52RC）的用法；2. 了解PCF8591的AD、DA轉(zhuǎn)換；3. 設計出電壓數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。第15周 第17周 撰寫論文并答辯。[11]20世紀80年代隨著計算機的普及應用，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到了很大的發(fā)展，開始出現(xiàn)了通用的數(shù)據(jù)采集與自動測試系統(tǒng)。該階段的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用模塊式結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同的應用要求，通過簡單的增加和更改模塊，并結(jié)合系統(tǒng)編程，就可擴展或修改系統(tǒng)，迅速組成一個新的系統(tǒng)。近年來，又成功研制了動態(tài)范圍更大、線性度更高、兼容性更強、低功耗可靠性的TDE324C型地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集技術(shù)廣泛引用在各個領(lǐng)域。此系統(tǒng)是由CPU、隨即存取數(shù)據(jù)存儲器、只讀程序存儲器、輸入輸出電路（I/O口），還有可能包括定時/計數(shù)器、串行通信口、顯示驅(qū)動電路（LCD和LED驅(qū)動電路）、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器及A/D轉(zhuǎn)換器等電路集成到一個單塊芯片上，構(gòu)成了一個最小但完善的計算機任務。LED數(shù)碼顯示有動態(tài)掃描顯示法和靜態(tài)顯示。本文介紹的重點是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，而該系統(tǒng)硬件部分的重心在于單片機。包括功能設計和電路布線設計；設計本系統(tǒng)的各個功能模塊：按鍵、LED顯示、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換等功能，并設計各模塊間的接口，完成數(shù)據(jù)傳輸及采集工作。8路被測電壓通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器PCF8591進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)對采集到的數(shù)據(jù)進行模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)通過USBUART轉(zhuǎn)換電路PL2303或串口RS232傳輸?shù)缴衔粰C，由上位機負責數(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。從70年代起，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)展過程中逐漸分為兩類，一類是實驗室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，一類是工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集技術(shù)已經(jīng)成為一種專門的技術(shù)，在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應用。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)。 該課題研究的主要內(nèi)容內(nèi)容數(shù)據(jù)采集技術(shù)是信息科學的重要分支之一, 它研究信息數(shù)據(jù)的采集、存儲、處理以及控制等問題。該系統(tǒng)采用的是STC89C52單片機，此芯片功能比較強大，能夠滿足設計要求。 預期成果 分析階段：單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的需求分析。 Protel99se介紹Protel99SE是應用于Windows9X/2000/NT操作系統(tǒng)下的EDA設計軟件，采用設計庫管理模式，可以進行聯(lián)網(wǎng)設計，具有很強的數(shù)據(jù)交換能力和開放性及3D模擬功能，是一個32位的設計軟件，可以完成電路原理圖設計，印制電路板設計和可編程邏輯器件設計等工作，可以設計32個信號層，16個電源地層和16個機加工層?！　。?）可編程邏輯設計系統(tǒng)（Advanced PLD 99）：可編程邏輯設計系統(tǒng)包含一個有語法功能的文本編輯器和一個波形編輯器（Waveform）。 Microsoft Visual Studio 2005 開發(fā)系統(tǒng)是一個完整的開發(fā)工具系列，旨在為Microsoft Windows 操作系統(tǒng)、Web和移動設備快速構(gòu)建和部署各種應用程序。除增加了源代碼、功能導航器、模板編輯以及改進的搜索功能外，uVision3還提供了一個配置向?qū)Чδ埽铀倭藛哟a和配置文件的生成。數(shù)據(jù)采集技術(shù)廣泛引用在各個領(lǐng)域。而數(shù)據(jù)的顯示則采用的是LED數(shù)碼管，該器件比較簡單，在生活中接觸也較多。鑒于上面三種方案，在價格、轉(zhuǎn)換速度及應用程度等多種標準考量下，在本設計選用的是逐漸逼近式A/D轉(zhuǎn)換器——PCF8591單片機是一種面向大規(guī)模的集成電路芯片，是微型計算機中的一個重要的分支。它使用了8個LED顯示管，其中7個用于顯示字符，1個用來顯示小數(shù)點，故通常稱之為八段發(fā)光二極管數(shù)碼顯示器。由于串行通訊方式具有使用線路少、成本低，特別是在遠程傳輸時，避免了多條線路特性的不一致而被廣泛采用。SCL線為高電平期間，SDA線由高電平向低電平的變化表示起始信號；SCL線為高電平期間，SDA線由低電平向高電平的變化表示終止信號。STC89C52的P0端的8個端口與74HC245的A1—A8端口相連，以及與74HC138的A0、AAE3端口相連，從而實現(xiàn)對4個數(shù)碼管的控制。元件布局是印制電路板設計中比較花費精力的一個步驟，需要設計者有足夠的耐心。它們被應用在不同領(lǐng)域里，8位單片機由于功能強大，被廣泛的應用在工業(yè)控制、智能接口、儀表儀器等各個領(lǐng)域。 具有以下標準功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復位電路，三個16 位 定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。在STC89C52 內(nèi)部有FLASH 程序存儲器，既可用常規(guī)的編程器編程，也可用在線使之處于編程狀態(tài)對其編程。單片機的引腳特點是： 單片機多功能，少引腳，使得引腳復用現(xiàn)象較多?！　1 口：P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P1 口緩沖器能接收輸出4 TTL 門電流?！　3 口：P3 口管腳是8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O 口，可接收輸出4 個TTL 門電流。在平時，ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。在由外部程序存儲器讀取指令期間，每個機器周期兩次PSEN 有效。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。改變編程的存儲單元地址和編程數(shù)據(jù)重復步驟（1）～（5），直到編程文件最后。： LED內(nèi)部結(jié)構(gòu) 共陰極接法 為了顯示字符，要為LED顯示器提供顯示段碼（或稱字形代碼），組成一個“8”字的七段，再加上1個小數(shù)點位，共計八段。引腳圖如圖1所示。 EXT：內(nèi)部、外部時鐘選擇線使用內(nèi)部時鐘時EXT接地?？偩€操作時，由器件地址、引腳地址和方向位組成的從地址為主控器發(fā)送的第一字節(jié)。最低兩位時通道編號位，當對0通道的模擬信號進行A/D轉(zhuǎn)換時取00，當對1通道的模擬信號進行A/D轉(zhuǎn)換時取01，當對2通道的模擬信號進行A/D轉(zhuǎn)換時取10，當對3通道的模擬信號進行A/D轉(zhuǎn)換時取11。該子程序部分是通過改變SDA和SCL的高低電平來實現(xiàn)控制24C01從而實現(xiàn)發(fā)送和接收。本設計中先通過I2C通信將數(shù)據(jù)接收存儲在EEPROM中，然后通過USB—UART轉(zhuǎn)換電路將數(shù)據(jù)發(fā)送到PC機所做好的界面上，并進行與LED電壓數(shù)值的同步顯示。同時打開Microsoft Visual Studio 2005 軟件，用C語言編寫的PC機顯示界面，進行編譯后所顯示的電壓數(shù)值與LED數(shù)碼管所顯示的數(shù)值同步。參考文獻[1] ，2010，65105[2] ，2009[3] ，2009，[4] 常鐵原，王欣，陳文軍. ，2008，[5] 葉紅海，[6] ，2009，4648，104110[7] 楊居義，楊曉琴，2009，135141[8] 劉剛，秦永左，2006，7698，134155[9] 林祝亮，武林，2006，[10] 元增民，2006，205266[11] 王琳，商周，2004，[12] V. 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