【正文】 在硬件設(shè)計(jì)中首先對(duì)要用的單片機(jī)接口深入了解。然后依據(jù)要實(shí)現(xiàn)的功能選擇需要的芯片，根據(jù)各個(gè)芯片的功能設(shè)計(jì)的電路以實(shí)現(xiàn)其功能。電路設(shè)計(jì)好之后搭建電路。軟件設(shè)計(jì)要依據(jù)硬件設(shè)計(jì)完成的電路來(lái)編程，通過(guò)控制單片機(jī)的接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的功能。最后下載程序進(jìn)行調(diào)試。四、研究工作進(jìn)度 1—4周 收集資料；熟悉課題內(nèi)容；設(shè)計(jì)思路；5—8周 電路設(shè)計(jì)；程序設(shè)計(jì)；9—16周 程序設(shè)計(jì)；搭建電路調(diào)試改進(jìn)；17—18周 論文撰寫(xiě)；課題總結(jié)；答辯；五、主要參考文獻(xiàn) 1 歐全梅．基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)．(碩士學(xué)位論文)．武漢：華中科技大學(xué)，2006，2～142 王海峰．基于AT89S52單片機(jī)的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)．(碩士學(xué)位論文)．青島：中國(guó)石油大學(xué)，2006，1～123 尹海宏，陳雷．基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)．信息技術(shù)報(bào)，2008，5(12)：5～74 李自紅，張煒，賈麗娟，蔣侃鎖．高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)．儀表技術(shù)，2007，12(7)：41～445 許強(qiáng)．基于8位單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究．湖南廣播電視大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，1(1)： 57～586 徐順剛．基于單片機(jī)的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)．重慶師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，9(11)：72～747 楊維劍．在MCS51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中利用FIFO芯片AL422B實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖像的靜態(tài)存儲(chǔ)．福建電腦，2004，9：79～808 李彩，王安，劉勇．8位高速A/D轉(zhuǎn)換器TLC5510的應(yīng)用．國(guó)外電子元器件，2003，7：59～61 9 A. J. Andrews, S. Pieyns and E. Servat. The Design of an International Real Time Data Collection System: SADCHYCOS. Journal of Network and Systems Management,1999,8:253～26810 胡曉光，王來(lái)軍．基于單片機(jī)的高壓斷路器機(jī)械狀態(tài)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)．電氣自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2002，24(6)：33～3511 唐穎，阮文海．高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)控制電路的設(shè)計(jì)．現(xiàn)代電子技術(shù)，2004，19：21～2312 . Marlow. PC/VAX or standalone PCbased general purpose biological data collection system. Personal and Ubiquitous Computing,1993,7:22～3013 彭偉. 單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)100例．北京：電子工業(yè)出版社，2009，46～48，104～11014 Sun,G,Gray, Biddlestone, of Agricultural Wastewater in downflow reed bedsexperimental trials and mathematical of Agricultural Engineering ,69(1):63～7115 楊居義，楊曉琴，王益斌等．單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)．北京：清華大學(xué)出版社，2009，135～141 附錄2 附錄2燕 山 大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）文獻(xiàn)綜述 課題名稱(chēng)： 基于單片機(jī)的多路信號(hào)采集器的設(shè)計(jì) 學(xué)院（系）： 里仁學(xué)院電子工程系 年級(jí)專(zhuān)業(yè)： 電子信息工程1班 學(xué)生姓名： 秦 博 指導(dǎo)教師： 李 剛 完成日期： 2012年3月16日 一、課題國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀在冶金、化工、醫(yī)學(xué)、和電器性能測(cè)試等許多場(chǎng)合需要同時(shí)對(duì)多通道快變的模擬信號(hào)進(jìn)行采集、預(yù)處理、暫存和向上位機(jī)傳送、再由上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，信號(hào)波形顯示、自動(dòng)報(bào)表生成等處理，這些都需要數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來(lái)完成，但很多數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)存在功能單一、采集通道少、采集速率低、操作復(fù)雜、并且對(duì)操作環(huán)境要求較高等問(wèn)題。人們需要一種應(yīng)用范圍廣、性?xún)r(jià)比高的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)?；趩纹瑱C(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將來(lái)自傳感器的信號(hào)放大、線(xiàn)性化、同步采樣保持處理后，輸入A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行處理，然后通過(guò)單片機(jī)與PC機(jī)的通信將數(shù)據(jù)送到PC機(jī)進(jìn)行外理，實(shí)現(xiàn)處理功能強(qiáng)大、顯示直觀，性?xún)r(jià)比高、應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、儀器、儀表、機(jī)電一體化，智能家居等諸多領(lǐng)域。從近來(lái)國(guó)外公司展示的新產(chǎn)品可以看出，主要的發(fā)展可以概括為體積小、功能多樣和使用方便等三個(gè)方面。此外，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)還反映在如下幾個(gè)方面：(1)它既是一臺(tái)數(shù)據(jù)采集器，又是一臺(tái)功能較全的機(jī)器狀態(tài)分析儀，不僅有常用的時(shí)域分析和頻域FIT分析，而且還可以做倒譜、細(xì)化、包絡(luò)譜和時(shí)頻域分析等功能；(2)它既是采集器，又可以兼做其它儀器來(lái)用。如法國(guó)邁威公司的MOVIL OG數(shù)據(jù)采集器，就可作為一臺(tái)動(dòng)平衡儀來(lái)用，它不但可以做單一平面的動(dòng)平衡，還可以做六個(gè)平面的動(dòng)平衡；(3)儲(chǔ)存量大，從低頻到高頻頻率測(cè)量范圍寬，能適應(yīng)機(jī)器從低速到高速的各種監(jiān)測(cè)范圍需要；(4)可利用振動(dòng)傳感器或過(guò)程傳感器或電量傳感器等輸入多種物理量，如振動(dòng)加速度、位移、相位、轉(zhuǎn)速、溫度、壓力、流量、電壓、電流和功率等，形成多參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；(5)數(shù)據(jù)采集器配套的軟件是以通用窗口的軟件為基礎(chǔ)，功能較強(qiáng)。一套軟件可同時(shí)支持?jǐn)?shù)種不同型號(hào)與不同檔次的數(shù)據(jù)采集器；(6)數(shù)據(jù)采集器已經(jīng)安裝了LCD背光顯示屏，并盡量減少了操作鍵，元器件高度集成化，并減輕了機(jī)器的重量，采用防水防撞擊的密封外殼，能適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境。二、研究主要成果 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已在工農(nóng)業(yè)，醫(yī)藥衛(wèi)生，生態(tài)環(huán)境，航天航空，軍事，氣象等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，可以通過(guò)對(duì)信號(hào)測(cè)量，處理，控制及管理，實(shí)現(xiàn)測(cè)、控、管的自動(dòng)化與系統(tǒng)化。利用Philips公司推出的增強(qiáng)型80C51單片機(jī)系列P89C51RA2和TI公司的11路12位串行模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片TLC2543組成多路高精度的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，很容易就能實(shí)現(xiàn)低成本、高可靠性、多點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集。并可通過(guò)USB數(shù)據(jù)總線(xiàn)接口與PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，在PC機(jī)上實(shí)時(shí)地顯示和存儲(chǔ)采樣數(shù)據(jù)。美國(guó)FLUKE公司的262XA系列數(shù)據(jù)采集器是一種小型、便攜、操作簡(jiǎn)單、使用靈活的數(shù)據(jù)采集器。它可單獨(dú)使用又可與計(jì)算機(jī)連接使用，它具有多種測(cè)試功能，多種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能和控制方式。三、發(fā)展趨勢(shì)傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集過(guò)程包括了：測(cè)、處、管、控四個(gè)部分，應(yīng)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)之后，這四個(gè)環(huán)節(jié)的工作在時(shí)間和空間上的界限就不再那么明顯了，換句話(huà)說(shuō)當(dāng)數(shù)據(jù)采集電路通過(guò)傳感器將測(cè)量值采集、量化之后，通過(guò)計(jì)算機(jī)接口傳入計(jì)算機(jī)中利用軟件來(lái)完成對(duì)大量測(cè)量數(shù)據(jù)的處理，而這一切，都因?yàn)橛?jì)算機(jī)在數(shù)字信號(hào)處理方面無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)而能夠瞬間完成，數(shù)據(jù)采集硬件和軟件的集成也就產(chǎn)生了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的概念。作為一個(gè)整體而言，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展將受到多方面的影響，比如：測(cè)量技術(shù)、傳感器技術(shù)、軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及在實(shí)踐中不斷提出的新要求，這些因素都將在很大程度上影響數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展。測(cè)量技術(shù)在其發(fā)展過(guò)程中，會(huì)不斷產(chǎn)生新的測(cè)量需求，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的多樣性及準(zhǔn)確性的要求也正在逐步提高。作為信息源頭的傳感器對(duì)計(jì)量測(cè)試技術(shù)的發(fā)展有著重要作用。在21世紀(jì)，傳感器在多功能性和智能性方向的發(fā)展仍將對(duì)測(cè)量技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生深刻的影響。四、存在問(wèn)題上世紀(jì)80年代末到90年代初，我國(guó)一些儀器廠(chǎng)已研制出了多種數(shù)據(jù)采集器，其中單通道的有SP201，SC247型，雙通道的有EG3300，YE5938型，超小型的有911，902和921型。具有采集靜態(tài)信號(hào)的有SMC9012型。所配套的軟件包基本上包括了設(shè)備維修管理和基本頻譜分析兩大部分，能夠適應(yīng)機(jī)器設(shè)備的一般狀況監(jiān)測(cè)和故障診斷，基本己經(jīng)達(dá)到了國(guó)外數(shù)據(jù)采集器的初期水平。但是，國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)采集器與目前國(guó)外數(shù)據(jù)采集器相比，在技術(shù)上仍然存在著一定的差距，主要表現(xiàn)在：(1)由于受?chē)?guó)內(nèi)振動(dòng)等傳感器水平的限制，分析頻率范圍不寬，給一些高速的機(jī)器或軸承的診斷等帶來(lái)了一定的困難；(2)由于數(shù)據(jù)采集器的內(nèi)存不大，數(shù)據(jù)采集器本身的信號(hào)處理功能不強(qiáng)，在現(xiàn)場(chǎng)只能做一些簡(jiǎn)單診斷，精密診斷需要離線(xiàn)到計(jì)算機(jī)上去做，現(xiàn)場(chǎng)精密診斷功能較弱；(3)設(shè)備的軟件水平仍在設(shè)備維修管理和基本頻譜分析上徘徊，機(jī)器故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)還需完善，軟件人機(jī)界面有待改進(jìn)。五、主要參考文獻(xiàn) 1 歐全梅．基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)．(碩士學(xué)位論文)．武漢：華中科技大學(xué)，2006，2～142 王海峰．基于AT89S52單片機(jī)的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)．(碩士學(xué)位論文)．青島：中國(guó)石油大學(xué)，2006，1～123 尹海宏，陳雷．基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)．信息技術(shù)報(bào)，2008，5(12)：5～74 李自紅，張煒，賈麗娟，蔣侃鎖．高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)．儀表技術(shù)，2007，12(7)：41～445 許強(qiáng)．基于8位單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究．湖南廣播電視大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，1(1)： 57～586 徐順剛．基于單片機(jī)的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)．重慶師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，9(11)：72～747 楊維劍．在MCS51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中利用FIFO芯片AL422B實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖像的靜態(tài)存儲(chǔ)．福建電腦，2004，9：79～808 李彩，王安，劉勇．8位高速A/D轉(zhuǎn)換器TLC5510的應(yīng)用．國(guó)外電子元器件，2003，7：59～61 9 A. J. Andrews, S. Pieyns and E. Servat. The Design of an International Real Time Data Collection System: SADCHYCOS. Journal of Network and Systems Management,1999,8:253～26810 胡曉光，王來(lái)軍．基于單片機(jī)的高壓斷路器機(jī)械狀態(tài)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)．電氣自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2002，24(6)：33～3511 唐穎，阮文海．高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)控制電路的設(shè)計(jì)．現(xiàn)代電子技術(shù)，2004，19：21～2312 . Marlow. PC/VAX or standalone PCbased general purpose biological data collection system,. Personal and Ubiquitous Computing,1993,7:22～3013 彭偉．單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)100例．北京：電子工業(yè)出版社，2009，46～48，104～11014 Sun,G,Gray, Biddlestone, of Agricultural Wastewater in downflow reed bedsexperimental trials and mathematical of Agricultural Engineering ,69(1):63～7115 楊居義，楊曉琴，王益斌等．單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)．北京：清華大學(xué)出版社，2009，135～141附錄5 附錄3燕 山 大 學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期報(bào)告課題名稱(chēng)：基于單片機(jī)的多路信號(hào)采集器的設(shè)計(jì) 學(xué)院（系）： 里仁學(xué)院電子工程系 年級(jí)專(zhuān)業(yè)： 08級(jí)電子信息工程1班 學(xué)生姓名： 秦 博 指導(dǎo)教師： 李 剛 完成日期： 2012年5月7日 一、 任務(wù)書(shū)中本階段工作目標(biāo)與任務(wù)要求基于單片機(jī)的多路數(shù)據(jù)采集器程序設(shè)計(jì)。A/D轉(zhuǎn)換的C程序編寫(xiě)，串口通信的C程序編寫(xiě)。搭建電路并調(diào)試改進(jìn)。A/D轉(zhuǎn)換電路的搭建，并與單片機(jī)核心板連 接進(jìn)行調(diào)試和改進(jìn)。二、目前已完成任務(wù)情況 目前已完成A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換程序的編寫(xiě)和串口通信程序的編寫(xiě)，以及基本電路的搭建。A/D轉(zhuǎn)換之前讓模擬信號(hào)通過(guò)電壓跟隨器，電壓跟隨器由3個(gè)LM324四運(yùn)放電路和若干個(gè)電阻和電容設(shè)計(jì)而成的。A/D轉(zhuǎn)換模塊電路圖 電壓跟隨器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)上電m++，通道值是否大于14系統(tǒng)初始化通道、時(shí)鐘、極性設(shè)定采集通道m(xù)＝0A/D轉(zhuǎn)換程序返回?cái)?shù)據(jù)AdResult＝datah*256+datal到單片機(jī)否是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)流程圖三、存在的問(wèn)題和擬解決方法 下載程序欲調(diào)試程序時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，單片機(jī)不工作，顯示“請(qǐng)使用較低波特率”，在使用最低波特率的情況下扔無(wú)法工作，無(wú)法下到開(kāi)發(fā)板上。擬解決方法：更換單片機(jī)芯片，改用STC89C51單片機(jī)重新下載程序進(jìn)行調(diào)試，看是否出現(xiàn)類(lèi)似情況，或者更換核心板，以檢測(cè)原核心板出現(xiàn)的問(wèn)題。查看原單片機(jī)焊點(diǎn)是否缺焊，檢測(cè)單片機(jī)芯片是否損壞，I/O是否損壞。檢查串口連接部分是否正常。調(diào)試程序是如何得到模擬信號(hào)。擬解決方法：先用VCC接入TLC2543的11路模擬信號(hào)其中的一個(gè)進(jìn)行調(diào)試，看輸出信號(hào)是否正確，經(jīng)過(guò)TLC2543后的數(shù)據(jù)是否是數(shù)字信號(hào)。數(shù)據(jù)正確后采