基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-07-17 12:38 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 方案時，必須首先選擇好被測參數(shù)的測量元件，它是影響控制系統(tǒng)精度的重要因素之一。選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)是微型機(jī)控制系統(tǒng)的重要組成部件之一。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇一方面要與控制算法匹配，另一方面要根據(jù)被控對象的實際情況確定。 選擇輸入/輸出通道及外圍設(shè)備。選擇時應(yīng)考慮以下幾個問題：被控對象參數(shù)的數(shù)量；各輸入/輸出通道是串行操作還是并行操作；各通道數(shù)據(jù)的傳遞速率；各通道數(shù)據(jù)的字長及選擇位數(shù)；對顯示、打印有何要求；畫出整個系統(tǒng)流程圖和原理圖。單片機(jī)控制部分本系統(tǒng)是單片機(jī)在系統(tǒng)檢測以及工程控制方面的應(yīng)用，其特點是體積小，成本低，功能強(qiáng)，功耗低，是微機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品化的最佳機(jī)種之一，它已廣泛地應(yīng)用在產(chǎn)品智能化和工業(yè)自動化上。而把單片機(jī)面向工控領(lǐng)域?qū)ο螅度氲焦た貞?yīng)用系統(tǒng)中，實現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的計算機(jī)稱之為嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)，簡稱嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)一般分為四種:工控機(jī)，通用CPU模塊，嵌入式微機(jī)處理，單片機(jī)。嵌入式系統(tǒng)具有以下特點：(1)面對控制對象。如傳感信號輸入、人機(jī)交互操作,伺服驅(qū)動等。(2)嵌入到工控應(yīng)用系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)形態(tài)。(3)能在工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境中可靠運(yùn)行的品質(zhì)。(4)突出控制功能。如對外部信息的捕捉、對控制對象實時控制和有突出控制功能的指令系統(tǒng)(I/O控制、位操作和轉(zhuǎn)移指令等)。單片機(jī)信號分析處理溫度傳感模塊濕度傳感模塊氣壓傳感模塊無線傳輸模塊通信控制機(jī)pc單片機(jī)有惟一的專門為嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的體系結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng)，最能滿足嵌入式應(yīng)用要求。單片機(jī)是完全按嵌入式系統(tǒng)要求設(shè)計的單芯片形態(tài)應(yīng)用系統(tǒng)，能滿足面對控制對象、應(yīng)用系統(tǒng)的嵌入、現(xiàn)場的可靠運(yùn)行及非凡的控制品質(zhì)等要求，是發(fā)展最快、品種最多、數(shù)量最大的嵌入式系統(tǒng)?？傮w框架分析：數(shù)據(jù)的的無線傳輸采用無線數(shù)據(jù)傳輸芯片nRF905來設(shè)計。每個數(shù)據(jù)采集點有一個單片機(jī)控制信號的采集并控制nRF905進(jìn)行信號的傳輸。通信控制機(jī)框圖設(shè)計：AT89S52鍵盤RS232nRF905DS1302時鐘模塊LCD模式1:該通信控制機(jī)實現(xiàn)各個子收集系統(tǒng)與計算機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸，通過無線傳輸模塊把從數(shù)據(jù)采集節(jié)點的數(shù)據(jù)接收進(jìn)來，并傳輸?shù)接嬎銠C(jī)。然后通過計算機(jī)的上位機(jī)部分進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理與分析。鍵盤的功能可以選擇相關(guān)功能，如啟用溫度傳輸模式、氣壓傳輸模式、濕度傳輸模式，以及數(shù)據(jù)的顯示功能。LCD顯示相關(guān)功能的菜單。模式2： 通過該通信控制機(jī)，直接把從子收集系統(tǒng)通過無線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)直接顯示在LCD上，通過鍵盤進(jìn)行相關(guān)功能的選擇。數(shù)據(jù)采集節(jié)點框圖各數(shù)據(jù)采集模塊AT89S52nRF905RS232LCD和鍵盤傳感器信號采集設(shè)計與分析：1）溫度傳感器：本系統(tǒng)采用數(shù)字式的溫度傳感器DS18B20，DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號多種多樣，有LTM8877，LTM8874等等。主要根據(jù)應(yīng)用場合的不同而改變其外觀。封裝后的DS18B20可用于電纜溝測溫，高爐水循環(huán)測溫，鍋爐測溫，機(jī)房測溫，農(nóng)業(yè)大棚測溫，潔凈室測溫，彈藥庫測溫等各種非極限溫度場合。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。2）濕度傳感器：本系統(tǒng)采用數(shù)字式的濕度傳感器DHT11。DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性和卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價比極高等優(yōu)點。每個DHT11傳感器都在即為精確的濕度校驗室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測型號的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達(dá)20米以上，使其成為給類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場合的最佳選擇。產(chǎn)品為4針單排引腳封裝，連接方便。3）氣壓傳感器： （ADC）集成于一體的數(shù)字氣壓傳感器模塊。該產(chǎn)品支持SPI和I2C總線傳輸協(xié)議，可與任何微處理器匹配工作。用戶可根據(jù)實際應(yīng)用的轉(zhuǎn)換速度和功耗在軟件中選擇不同的工作模式。傳感器的輸出電壓信號經(jīng)過24位ADC轉(zhuǎn)換后輸出的數(shù)字信號可讀出準(zhǔn)確的壓力值和溫度值。在不需要額外傳感器的同時，該產(chǎn)品能同時測量絕對海拔高度或者相對高度，高度分辨率可高達(dá)20cm。 該模塊將傳感器采集的信號經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器后輸出24位的數(shù)字信號可直接與微處理器通信，便于集成，相對于以前的模擬信號輸出的產(chǎn)品，減少了信號放大等電路，同時也節(jié)省了標(biāo)定環(huán)節(jié)的時間和資金。BP5607小體積（），低功耗，高精度，高分辨率，響應(yīng)時間快，可應(yīng)用于手持儀表、氣壓計、高度計、防盜系統(tǒng)、移動電話、GPS等領(lǐng)域。無線傳輸部分分析： 本系統(tǒng)采用無線傳輸芯片nRF905進(jìn)行數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳輸。nRF905可以自動完成處理字頭和CRC（循環(huán)冗余碼校驗）的工作，可由片內(nèi)硬件自動完成曼徹斯特編碼/解碼，使用SPI接口與微控制器通信，配置非常方便，其功耗非常低，以10dBm的輸出功率發(fā)射時電流只有11mA。 nRF905單片無線收發(fā)器工作由一個完全集成的頻率調(diào)制器，一個帶解調(diào)器的接收器，一個功率放大器，一個晶體震蕩器和一個調(diào)節(jié)器組成。Shock Burst工作模式的特點是自動產(chǎn)生前導(dǎo)碼和CRC，可以很容易通過SPI接口進(jìn)行編程配置。nRF905采用Nordic公司的VLSI Shock Burst技術(shù)。Shock Burst技術(shù)使nRF905能夠提供高速的數(shù)據(jù)傳輸，而不需要昂貴的高速M(fèi)CU來進(jìn)行數(shù)據(jù)處理/時鐘覆蓋。通過將與RF協(xié)議有關(guān)的高速信號處理放到芯片內(nèi)，nRF905提供給應(yīng)用的微控制器一個SPI接口，速率由微控制器自己設(shè)定的接口速度決定。nRF905通過Shock Burst工作模式在RF以最大速率進(jìn)行連接時降低數(shù)字應(yīng)用部分的速度來降低在應(yīng)用中的平均電流消耗。在Shock Burst RX模式中，地址匹配AM和數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒DR信號通知MCU一個有效的地址和數(shù)據(jù)包已經(jīng)各自接收完成。在Shock Burst TX模式中，nRF905自動產(chǎn)生
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