【正文】 ....................................... 19 第 五 章 軟件部分 .................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。數(shù)據(jù)采集技術(shù)已經(jīng)成為一種專門(mén)的技術(shù)，在工業(yè)領(lǐng)域得 到了廣泛的應(yīng)用。 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(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(wèn)題。 預(yù)期成果 分析階段：?jiǎn)纹瑱C(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的需求分析。 （ 2）可編程邏輯設(shè)計(jì)系統(tǒng)（ Advanced PLD 99）：可編程邏輯設(shè)計(jì)系統(tǒng)包含一個(gè)有語(yǔ)法功能的文本編輯器和一個(gè)波形編輯器（ Waveform）。除增加了源代碼、功能導(dǎo)航器、模板編輯以及改進(jìn)的搜索功能外， uVision3 還提供了一個(gè)配置向?qū)Чδ?，加速了啟?dòng)代碼和配置文件的生成。而數(shù)據(jù)的顯示則采用的是 LED數(shù)碼管，該器件比較簡(jiǎn)單，在生活中接觸也較多。它使用了 8個(gè) LED 顯示管，其中 7個(gè)用于顯示字符 ， 1 個(gè)用來(lái)顯示小數(shù)點(diǎn)，故通常稱之為八段發(fā)光二極管數(shù)碼顯示器。 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(hào)； 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(hào)。元件布局可以由系統(tǒng)自動(dòng)完成，然后進(jìn)行手工調(diào)整布局，布局合理后才能進(jìn)行下一步的布線工作。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。最后一種是控制引腳，控制引腳有四條，部分引腳具有復(fù)位功能。其中有四個(gè)電源引腳，用來(lái)接入單片機(jī)的工作電源?？v觀單片機(jī)的發(fā)展過(guò)程，可以預(yù)示單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)： 微型單片化 低功耗 CMOS 與多品種共存 可靠性和應(yīng)用水平越來(lái)越高 單片機(jī)有著微處理器所不具備的功能，它可以獨(dú)立地完成現(xiàn)代工業(yè)控制所要求的智能化控制功能這就是單片機(jī)的最大特點(diǎn)。同時(shí) STC89C52 中的 端與 端分別與PCF8591 的 SDA 端和 SCL 端相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送與接受，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓數(shù)值量的AD、 DA 轉(zhuǎn)換，從而在 LED 上顯示所采集電壓數(shù)據(jù)數(shù)值，而 PC 機(jī)上的串口調(diào)試助手則顯示 16進(jìn)制的數(shù)值。本實(shí)驗(yàn)中我們采用的是 I2C 通信。常用的芯片是 MAX232， MAX232 的優(yōu)點(diǎn)是： （ 1）一片芯片可以完成發(fā)送轉(zhuǎn)換和接收轉(zhuǎn)換的雙重功能。 在該系統(tǒng)中需要將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)量，而 A/D 是將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的器件，他需要考慮的指標(biāo)有：分辨率、轉(zhuǎn)換時(shí)間、轉(zhuǎn)換誤差等等。 幾乎適用于任何類型應(yīng)用程序的“拖放式”用戶界面設(shè)計(jì)器。 （ 2）印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)（ Advanced PCB 99）：印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)包括印刷電路板編輯器（簡(jiǎn)稱 PCB 編輯器）、零件封裝編輯器（簡(jiǎn)稱 PCBLib 編輯器）和電路板組件管理器。 用 Keil uvision3軟件編寫(xiě)，通過(guò)串口調(diào)試助手將編寫(xiě)程序下載的主芯片中。 [11] 由美國(guó) PASCO 公司生產(chǎn)的“科學(xué)工作室”是將數(shù)據(jù)采集應(yīng)用于物理 實(shí)驗(yàn)的嶄新系統(tǒng)，它由 3部分組成：（ 1）傳感器：利用先進(jìn)的傳感技術(shù)可實(shí)時(shí)采集技術(shù)可實(shí)時(shí)采集物理實(shí)驗(yàn)中各物理量的數(shù)據(jù)；（ 2）計(jì)算機(jī)接口：將來(lái)自傳感器的數(shù)據(jù)信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，采樣速率最高為 25 萬(wàn)次 /S；（ 3）軟件：中文及英文的應(yīng)用軟件。第二類以數(shù)據(jù)采集卡、標(biāo)準(zhǔn)總線和計(jì)算機(jī)構(gòu)成，這一類在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用較多。 關(guān)鍵詞 ： 單片機(jī) 數(shù)據(jù)采集 STC89C52 PCF8591 Abstract This article describes the hardware design and software design of the data on which based on signalchip microputer .The data collection system is the link between the digital domain and analog domain. It has an very important function. The introductive point of this text is a data to collect the system. The hardware of the system focuses on signalchip microputer .Data collection and munication control use modular design. The data collected to control with correspondence to adopt a machine STC89C52 to carry out. The part of hardware?s core is SCM, is also includes A/D conversion module, display module, and the serial interface. Slave machine is responsible for data acquisition and answering the host roads were measured the electric voltage to pass the in general use moldfew conversion of PCF8591,the realization carries on the conversion that imitates to measure the numeral to measure towards the data that collect .Then send the data to the host machine through PL2303 or host machine is responsible for data and display, LED digital display is responsible display the data. The software is partly programmed with Keil uvision3 The software can realize the function of monitoring and controlling the whole system. It designs much program like dataacquisition treatment,datadisplay and datamunication etc. Keyword: SCM Data acquisition STC89C52 PCF8591 目錄 第一章 緒論 ................................................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。該系統(tǒng)從機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集并應(yīng)答主機(jī)的命令。 而本設(shè)計(jì)選用的是 STC89C52. 串行口的選擇 該串行口我選用了標(biāo)準(zhǔn) RS232C 接口，它是電平與 TTL 電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電路。該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具備 24 位 A/D 轉(zhuǎn)化位數(shù)，采樣率有 50HZ、 100HZ、 200HZ。這類系統(tǒng)主要應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室，在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)也有一定的應(yīng)用。 二、基本要求 開(kāi)發(fā)工具： 設(shè)計(jì)軟件 Protel 99 se與 Keil uVision3 基于 STC89C52的單片機(jī)開(kāi)發(fā)板一塊 要求論文正文 不少于 1萬(wàn)字，外文翻譯 3000~5000字 ，提供該系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)物、系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、源程序、系統(tǒng)使用說(shuō)明。從 70 年代起，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)展過(guò)程中逐漸分為兩類，一類是實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，一類是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 我國(guó)的數(shù)字地震觀測(cè)系統(tǒng)主要采用 TDE124C型 TDE224C型地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 鑒于上面三種方案，在價(jià)格、轉(zhuǎn)換速 度等多種標(biāo)準(zhǔn)考量下，在本設(shè)計(jì)選用的是逐漸逼近式A/D 轉(zhuǎn)換器 —— PCF8591. 單片機(jī)的選擇 單片機(jī)是一種面向大規(guī)模的集成電路芯片，是微型計(jì)算機(jī)中的一個(gè)重要的分支。 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。該系統(tǒng)從機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集并應(yīng)答主機(jī)的命令。 [11] 20世紀(jì) 80 年代隨著計(jì)算機(jī)的普及應(yīng)用，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到了很大的發(fā)展，開(kāi)始出現(xiàn)了通用的數(shù)據(jù)采集與自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。近年來(lái)，又成功研制了動(dòng)態(tài)范圍更大、線性度更高、兼容性更強(qiáng)、低功耗可靠性的TDE324C 型地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 采用的方法 實(shí)際 PCF8591是 8路 8位 AD，最大數(shù)位 255，它外部有一個(gè)基準(zhǔn)電壓，調(diào)節(jié)所測(cè)電壓范圍，我們所測(cè)外部模擬電壓范圍為 05V， 0V對(duì)應(yīng)為 0,5V就對(duì)應(yīng) 255，外部所測(cè)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(jìn)制轉(zhuǎn)化值（（ AD/255）*5）。 按照系統(tǒng)功能來(lái)劃分， Protel99se 主要包含以下倆大部分和 6個(gè)功能模塊。 Microsoft Visual Studio 2021 產(chǎn)品能為各類開(kāi)發(fā)人員提供更廣闊的開(kāi)發(fā)空間和更先進(jìn)的設(shè)計(jì)體驗(yàn)。 70 年代初，隨著計(jì)算機(jī)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。此系統(tǒng)是由 CPU、隨即存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、只讀程序存儲(chǔ)器、輸入輸出電路（ I/O 口），還有可能包括定時(shí) /計(jì)數(shù)器、串行通信口、 USB接口、顯示驅(qū)動(dòng)電路（ LCD 和 LED 驅(qū)動(dòng)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(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)。在串行通訊時(shí)，要求通訊雙方都采用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，使不同的設(shè)備可以方便地連接起來(lái)進(jìn)行通訊。 74HC245 是方向可控的八路緩沖器，主要用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)總線的雙向異步通信。它們被應(yīng)用在不同領(lǐng)域里， 8 位單片機(jī)由于功能強(qiáng)大，被廣泛的應(yīng)用在工業(yè)控制、智能接口、儀表儀器等各個(gè)領(lǐng)域。在 STC89C52 內(nèi)部有 FLASH 程序存儲(chǔ)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(duì)其編程。 STC89C52 單片機(jī)的管腳說(shuō)明 VCC：供電電壓。空閑模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。 4． 手工調(diào)整： 自動(dòng)布線雖然成功率很高，但往往存在不滿意的地方，這時(shí)就需 要進(jìn)行手工調(diào)整，以滿足設(shè)計(jì)要求。它由 STC89C5 PL230 LED 數(shù)碼顯示器組成。在單片機(jī)中，為了節(jié)省硬件資源，多采用動(dòng)態(tài)掃描顯示法。位數(shù)越高其分辨率就越高，價(jià)格也就越貴。 Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（ UVISION）將這些組合在一起。 （ 3）高級(jí)信號(hào)完整性分析系統(tǒng)（ Advanced Integrity 99）：信號(hào)完整性分析系統(tǒng) 提供了一個(gè)精確的信號(hào)完整性模擬器，可用來(lái)分析 PCB 設(shè)計(jì)、檢查電路設(shè)計(jì)參數(shù)、實(shí)驗(yàn)超調(diào)量、阻抗和信號(hào)諧波要求等。包括功能設(shè)計(jì)和電路布線設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的各個(gè)功能 模塊：按鍵、 LED顯示、 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換等功能，并設(shè)計(jì)各模塊間的接口，完成數(shù)據(jù)傳輸及采集工作。隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和普及 ,數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)已成為日益重要的檢測(cè)技術(shù) ,廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)等需要同時(shí)監(jiān)控溫度、濕度和壓力等場(chǎng)合。相較于數(shù)據(jù)采集板卡成本和功能的限制，單片機(jī)具多功能、高效率、高性能、低電壓、低功耗、低價(jià)格等優(yōu)點(diǎn)，而雙單片機(jī)又具有精度 較高、轉(zhuǎn)換速度快、 能夠?qū)Χ帱c(diǎn)同時(shí)進(jìn)行采集，因此能夠開(kāi)發(fā)出能滿足實(shí)際應(yīng)用要求的、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的、可靠性高的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)起始于 20 世紀(jì) 50 年代， 1956 年美國(guó)首先研究了用在軍事上的測(cè)試系統(tǒng)，目標(biāo)是測(cè)試中不依靠相關(guān)的測(cè)試文件，由非成熟人員進(jìn)行操作，并且測(cè)試任務(wù)是由測(cè)試設(shè)備高速自動(dòng)控制完成的。 實(shí)現(xiàn)階段：采用 C語(yǔ)言及匯編語(yǔ)言編碼，采用 KeiluVision3軟件完成，并用 Protel 99 SE軟件進(jìn)行電路圖的繪制，用數(shù)據(jù)線串行來(lái)實(shí)現(xiàn)更為完整的系統(tǒng)功能。在單片機(jī)中，為了節(jié)省硬件資源，多采用動(dòng)態(tài)掃描顯示法。 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(lái)說(shuō)，可以分為 8 位、 10位、 12 位和 16 位等。 [11] 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(gè)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(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。 教研組主任簽字 時(shí) 間 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)