【正文】 XD和 RXD端 TTL電平（ 0~5V）轉(zhuǎn)換成 RS232的電平（－ 10V~+10V），送到傳輸線上，也可以把傳輸線上 RS232 的－ 10V~+10V電平轉(zhuǎn)換成 0~5V的 TTL電平送到通信接口 TXD 和RXD端。典型接口電路如下圖所示： 圖 1 TLC2543與 AT89C51單片機(jī)接口電路 上圖中 U6即為輸入緩沖器， L1為一電感， RV2 是一個滑動變阻器，在此作為模擬信號源，它的分壓 值經(jīng)緩沖器輸入 A/D轉(zhuǎn)換器 TLC2543的 0輸入通道，在經(jīng)過內(nèi)部轉(zhuǎn)換后通過引腳16的 SDO輸出給單片機(jī)的 。為了在工作時達(dá)到初始化的目的， CS 被轉(zhuǎn)為高再回到低，以開始下一次 I/O 周期。輸入輸出時鐘加在 CLK端，以傳送這個數(shù)據(jù)流到輸入數(shù)據(jù)寄存器。 正常工作電源電壓為 +5V177。 此數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的程序量不 是很大，利用 AT89C51單片機(jī)的內(nèi)部 4KB可擦寫 FLASH ROM完全可以滿足要求，所以這里并沒有擴(kuò)展外部程序存儲器。所以初次選定 Atmel公司的 AT89S51單片機(jī)，該單片機(jī)性能優(yōu)良，貨源充足，性價比高，可以靈活運(yùn)用于各種監(jiān)控領(lǐng)域。 （ 2）輸入信號調(diào)理電路的功能是將各種傳感器采集的信號經(jīng)過功率放大驅(qū)動之后傳輸給模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器件，同時起到抵抗噪聲信號的干擾的作用。然而，許多復(fù)雜任務(wù)的實(shí) 現(xiàn)，如人機(jī)對話、任務(wù)的切換、算法的實(shí)現(xiàn)、大數(shù)據(jù)的運(yùn)算等，單片機(jī)就顯得有些力不從心，而 PC機(jī)在這方面卻有強(qiáng)大的優(yōu)勢。但是現(xiàn)代工業(yè)社會中需要采集與記錄的數(shù)據(jù)量相當(dāng)大，精確度與可靠性要求也相當(dāng)高，數(shù)據(jù)采集速度也要求很快，原始的數(shù)據(jù)采集方法滿足不了現(xiàn)代工業(yè)社會的需求。常用的方法是在微機(jī)的 PCI 插槽中擴(kuò)展一塊或多塊數(shù)據(jù)采集卡，這種方法雖然方便簡單，但是應(yīng)用不靈活，當(dāng)模擬量較少或是溫度、壓力等緩變信號場合，采用擴(kuò)展總線型數(shù)據(jù)采集卡并不是最合適、最經(jīng)濟(jì)的方案。這種檢測系統(tǒng)占領(lǐng)了儀器儀表市場，而且還在不斷的完善和發(fā)展。傳輸距離遠(yuǎn)，連接系統(tǒng)靈活方便。 （ 5）串行總線驅(qū)動電路的作用主要是將單片機(jī)發(fā)出的信號或由上位機(jī)發(fā)送過來的信號進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換或功率放大，以便數(shù)據(jù)進(jìn)行較遠(yuǎn)距離的傳輸。 、外部存儲器的擴(kuò)展 因為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)需要對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，之后通過單片機(jī)的傳行口將數(shù)據(jù)在傳給上位機(jī)（個人微機(jī)系統(tǒng)），這就需要一個數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，但是單片機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器空間太小，只有 1288字節(jié)靜態(tài) RAM，無法滿足數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)較大數(shù)據(jù)量的存儲需求，所以這里采用擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲器的方法達(dá)到存儲數(shù)據(jù)的目的。其 引腳分布圖如下所示： 圖 1 11 通道 12位分辨 率串行 A/D轉(zhuǎn)換器 TLC2543引腳圖 圖中 AIN0~AIN10 為 11 路模擬信號輸入端； 為片選信號端，低電平有效； SDI 是串行數(shù)據(jù)輸入端，即控制字輸入端 ,選擇通道及輸出數(shù)據(jù)格式的控制字由此引腳輸入； SDO是 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的三態(tài)串行數(shù)據(jù)輸出端； EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號端； CLK為 I/O時鐘信號端； REF+為正基準(zhǔn)電壓端； REF為負(fù)基準(zhǔn)電壓端； VCC為電源接線端； GND為接地端。 片內(nèi)含有采樣自動保持電路。模擬輸入的采集開始于 CLK的第 4個下降沿，而保持則在 CLK的最后一個下降沿之后。該寄存器規(guī)定了轉(zhuǎn)換器的工作和輸出數(shù)據(jù)長度，主機(jī)提供的數(shù)據(jù)字是以 MSB 為前導(dǎo)的，每個數(shù)據(jù)位都是在 CLK序列的上升沿被輸入的。 PC 機(jī)留給用戶的串行口有兩個，即 COM1（地址為 3F8H~3FFH）和 COM2（地址為2F8H~2FFH），通過這兩個串行接口可以和單片機(jī)互相通信。 系統(tǒng)軟件設(shè)計 、單片機(jī)端程序設(shè)計 單片機(jī)端程序設(shè)計包括單片機(jī)數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計和單片機(jī)端數(shù)據(jù)傳輸程序設(shè)計兩個部分，單片機(jī)端數(shù)據(jù)傳輸程序又包括單片機(jī)數(shù)據(jù)發(fā)送程序和單片機(jī)數(shù)據(jù)接收程序兩個部分，單片機(jī)端程序全部采用單片機(jī) C 語言編寫， C51 程序有易懂和可移植性好的特點(diǎn)，這使的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的使用更加靈活。 sbit CS=P1^2。 CS=0。0x80)。 convresult=1。初始化編程的工作主要就是設(shè)置產(chǎn)生波特率的定時器 串行口控制和中斷控制。初始化的主要工作是對 TCON和 TMOD進(jìn)行編程，同時計算并裝載 T/C的記數(shù)初值，一般步驟如下： 確定 T/C的工作方式，通過對 TMOD寄存器擯斥實(shí)現(xiàn)。 //波特率不加倍 TMOD=0x20。//調(diào)用系統(tǒng)初始化函數(shù) read2543(0)。//讀取 5通道轉(zhuǎn)換結(jié)果 ,送 7通道控制字 convresult[6]=read2543(8)。0xff00)8。 TI=0。 Input從接收緩沖區(qū)返回和刪除字符。此處為處理接收的代碼 If = InputModeBinary Then intInputLen = ReDim bytInput(intInputLen) bytInput = intHexWidth = 56 Call InputManage(bytInput, intInputLen) Call GetDisplayText = strAscii End If If = InputModeText Then intInputLen = ReDim bytInput(intInputLen) bytInput = intHexWidth = 28 Call InputManage(bytInput, intInputLen) Call GetDisplayText = strHex End If End Select End Sub 主主窗體加載時需要設(shè)置運(yùn)行環(huán)境默認(rèn)參數(shù)，包括控件的默認(rèn)屬性，如 MSComm的串口號、數(shù)據(jù)位數(shù)，校驗位、停止位、波特率等，以下為主窗體加載時的程序代碼： Private Sub Form_Load() On Error Resume Next ’此句為容錯程序 ’向控件 Combo1加載待選串口號 = 1 1 2 3 4 ’向控件 Combo2加載待選串口接收波特率 = 9600 300 600 1200 2400 4800 9600 14400 19200 28800 ’向控件 Combo3加載待選校驗位 = n n m e o s ’向控件 Combo4加載待選數(shù)據(jù)位 = 8 8 7 6 ’向控件 Combo5加載待選數(shù)停止位 = 1 1 2 ’向控件 Combo6加載待選數(shù)自動發(fā)送時間間隔 = 1000 500 1000 1500 2021 2500 3000 3500 4000 4500 5000 ’向控件 Combo7加載待選數(shù)停發(fā)送格式 按十六進(jìn)制格式發(fā)送 按文本格式發(fā)送 ’設(shè)置參數(shù)默認(rèn)值 AutoSendFlag = False ReceiveFlag = False intReceiveLen = 0 intOutMode = 0 = 按文本格式發(fā)送 = 1 = 0 = 1024 = 512 If Not Then = 1 = 9600,N,8,1 = True End If = False If = True Then = False = True ElseIf = False Then = False = True End If ’設(shè)置窗體及控件位置 = * 3 / 4 = * 3 / 4 = ( ) / 2 = ( ) / 2 = 100 = 30 = 200 = 30 = 100 = 500 End Sub 數(shù)據(jù)發(fā)送時調(diào)用 Time1_ Timer 事件進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送 , 調(diào)用數(shù)據(jù)發(fā)送程序前先檢查串口是否打開 ,檢測數(shù)據(jù)發(fā)送格式 ,二者無誤后再發(fā)送 ,數(shù)據(jù)發(fā)送代碼如下： Private Sub Timer1_Timer() = Val() Dim longth As Integer If = False Then Beep MsgBox 你所選擇的串口未打開，請先打開串口！ , vbOKOnly, 溫馨提示 Exit Sub End If If = 按文本格式發(fā)送 Then intOutMode = 0 End If If = 按十六 進(jìn)制格式發(fā)送 Then intOutMode = 1 End If strSendText = If intOutMode = 1 Then longth = strHexToByteArray(strSendText, bytSendByte()) If longth 0 Then = bytSendByte End If End If If intOutMode = 0 Then = strSendText End If End Sub 系統(tǒng)仿真測試 3． 系統(tǒng) Keil uVsion3軟件仿真 、 Keil uVsion3軟件簡要介紹 本次設(shè)計的串行數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)采用軟件仿真和硬件仿真相結(jié)合的方法檢驗系統(tǒng)的可行性，軟件仿真系統(tǒng)采用的是 Keil 公司推出的集成開發(fā)環(huán)境 Keil uVsion3。本系統(tǒng)的串行數(shù)據(jù)采集及串行傳輸軟件仿真結(jié)果如下圖所示，其中 ch0～ ch10是表示 TLC2543的 11個通道，后面緊跟的數(shù)據(jù)即為所采集到的相應(yīng)通道的數(shù)據(jù)。針對微處理器的應(yīng)用，可以直接在基于原理圖的虛擬模型上進(jìn)行編程，并且實(shí)現(xiàn)軟件源碼級的實(shí)時調(diào)試，用戶可以實(shí)時采用諸如引導(dǎo) LCD、鍵盤、 RS232 終端等動態(tài)外圍設(shè)備模型來對設(shè)計進(jìn)行可視化仿真，從而可以看到運(yùn)行后輸入輸出的效果。所以 仿真時， 0通道、 2通道和 4 通道有結(jié)果輸出分別是 ch0： 4094， ch3： 4094， ch4： 4094，而 1 通道、 2 通道和10通道的輸出結(jié)果是 ch1： 166， ch1： 166， ch10： 166，其余通道輸出結(jié)果都是 0，由此可以算出此時 0通道、 3通道和 4通道的輸入電壓應(yīng)該為： （ 4094/4095） 5V= 而 0通道模擬信號源接的是 +5V電壓，而 ≈5V，由此可見數(shù)據(jù)采集的目的已經(jīng)達(dá)到，并且誤差較小，在允許范 圍之內(nèi)。為了得到波形圖，在 TLC2543 的四個引腳上連接上四通道示波器，在Proteus ISIS軟件中有多種虛擬圖形顯示工具，其中也包括四個通道的示波器。 打開上位機(jī)端接收程序，先選擇串口 3，并且進(jìn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)置，也就是將參數(shù)設(shè)置成與上圖中一樣，之后點(diǎn)擊打開串口，這時該按鈕右端會有指示，表示所選串口已經(jīng)打開，再會到Proteus ISIS 軟件 界面，點(diǎn)擊播放按鈕進(jìn)行仿真，回到串口接收程序界面點(diǎn)擊 “開始接收 ”按鈕，這時上位機(jī)串口接收程序就開始接收來自單片機(jī)的數(shù)據(jù)，接收到的結(jié)果如下圖所示： 圖 31上位機(jī)接收程序仿真圖 系統(tǒng)優(yōu)化及改進(jìn) 、系統(tǒng)硬件優(yōu)化 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)或其他實(shí)際應(yīng)用中都是被用作監(jiān)控系統(tǒng)的一部分，在實(shí)際的應(yīng)用中，其工作環(huán)境惡劣，各種各樣的干擾信號都可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)無法工作或者工作不正常，特別是 A/D轉(zhuǎn)換器 TLC2543的模擬信號輸入端更容易受噪聲信號的干擾。另外數(shù)字器件和功率開關(guān)器件和 TLC2543應(yīng)該盡量遠(yuǎn)。在 C 語言中增加一個聲明語句；在 聲明文件中增加一行 sfr WDTRST = 0xA6。 否則看門狗 也無法工作。 因為在 Proteus ISIS中無法對 AT89S51單片機(jī)進(jìn)行仿真，所以這里就不對上面的看門狗程序進(jìn)行進(jìn)一步分析，只作參考。 在做畢業(yè)設(shè)計之初，我查了很多關(guān)于單片機(jī)串行數(shù)據(jù)采集、傳輸系統(tǒng)的設(shè)計資料，我發(fā)現(xiàn)有非常多的專家學(xué)者都作過這方面的研究，并且其中不乏非常優(yōu)秀的作品，有做無線數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)的，有做基于 USB 接口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的，還有做基于 CAN 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并且有的已經(jīng)投入工程應(yīng)用，歷經(jīng)了長時間的實(shí)踐的檢驗，而我?guī)缀鯊牧汩_始做數(shù)據(jù)采集與傳輸設(shè)計，我發(fā)現(xiàn)自己很難找到創(chuàng)新點(diǎn)，即使成功了也是對前人工作的一次重復(fù)， 一度我很茫然，前人的設(shè)計水平我無法超越，又沒有自己獨(dú)到的創(chuàng)新點(diǎn)，我做畢