【導(dǎo)讀】相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)廣泛應(yīng)用在工業(yè)現(xiàn)場。和科研場合，是記錄、監(jiān)測及調(diào)控被采集對象的有力工具。本課題研究的是基于與單片機(jī)通信的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，以單片機(jī)為核心控制器，機(jī)中，用編寫波形顯示界面記錄和保存接收到的數(shù)據(jù)。出可能解決的方案。

　　

【正文】 ACC 。出?；謴?fù) POP PSW RETI 。中斷返回 其中， REC 是接收子程序的標(biāo)號， 進(jìn)入該段程序后 再 判斷 接收到的命令字符， 繼而執(zhí)行不同的 任務(wù) 。 如 確認(rèn)收到“ B”字符 ，則調(diào)用 A/D 轉(zhuǎn)換程序 。 REC 子程序如下所示： REC: MOV A,SBUF CJNE A,41H,NUM2 。與“ A”比較，不相等，跳轉(zhuǎn) MOV SBUF,A 。相等，則回復(fù) PC 機(jī)，成功通信！ JNB TI,$ CLR TI SJMP ENDR 23 NUM2: CJNE A,42H,NUM3 。與 “ B” 比較 ， 不相等 ， 跳轉(zhuǎn) LCALL ADC0809 。相等 ， 則調(diào)用 A/D 轉(zhuǎn)換子程序 SJMP ENDR NUM3: CJNE A,43H,NUM4 。與 “ C” 比較 ， 不相等 ， 跳轉(zhuǎn) SJMP ENDR 。相等 ， 退出 NUM4: MOV SBUF,A 。三個驗(yàn)證字符都不是 ， 告訴 PC 機(jī)通信出錯 ENDR: CLR RI RET 圖 44 串行通信流程圖 至于 PC 機(jī)部分的串行通信程序詳見附錄，在此略去。 N區(qū) N區(qū) Y區(qū) Y區(qū) Y區(qū) N區(qū) N區(qū) Y區(qū) 主程序 T2初始化 開串行口中斷 等待中斷 串行口 初始化 中斷服務(wù)程序 接收中斷 接收指令字符 字符“ A” 回復(fù) PC機(jī) 字符“ B” 調(diào)用 A/D 轉(zhuǎn)換 字符“ C” 停止采集 出錯，回復(fù) PC機(jī) 中斷返回 發(fā)送中斷 清 TI 24 實(shí)時動態(tài)曲線編程 （ 1） 使用 Picture 控件前 先 自定義坐標(biāo)系 ，得到 640*480（第一象限）的繪圖區(qū)域 ： ScaleMode = 0 ScaleMode = 3 (30, 480)(640, 30) （ 2） 畫坐標(biāo) 的 子過程 （篇幅所限，畫網(wǎng)格部分略去） ： Public Sub Draw1() (0, 0)(640, 0) 39。畫 XY 坐標(biāo)軸 (0, 0)(0, 480) = 590: = 20: Time/s = 10: = 470: Amplitude/V For a = 0 To 640 Step 32 39。X 軸上的刻度 = a: (a, 0)(a, 5) = a 15: = 8: a \ 32 Next a For b = 0 To 480 Step 48 39。Y 軸上的刻度 = b: (0, b)(5, b) = 25: = b + 6 If b = 0 Then 39。少畫 Y 軸上的 0 刻度值 b = b + 48: = b: (0, b)(5, b) = 16: = 50: 1 Else b \ 48 End If Next b （ 3）設(shè)一個數(shù)組接收數(shù)據(jù)，并以此 在 Timer 事件中 畫波形： For aa = 1 To 100 (aa * 5, gett(aa 1))(aa * 5 + 5, gett(aa)), RGB(0, 255, 0) Next aa aa = BitBlt(, 0, 0, w 1, h, , 5, 0, ShowMode) （ 4）此 前 需 要 在全局模塊中定義 Bitblt（）函數(shù) ： Public Declare Function BitBlt Lib GDI32 (ByVal hDestDC As Long, ByVal X As Long, ByVal Y As Long, ByVal nWidth As Long, ByVal nHeight As Long, ByVal hSrcDC As Long, ByVal xSrc As Long, ByVal ySrc As Long, ByVal dwRop As Long) As Long 以上 只是介紹性地展示部分代碼， 并未能 實(shí)現(xiàn)全部功能 ，詳見附錄。 25 數(shù)據(jù)保存 的編程 （ 1） 本設(shè)計(jì) 把 接收到的數(shù)據(jù)保存到 EXCEL 中， 因?yàn)槎叻謩e屬于不同的應(yīng)用程序，所以要引用 Microsoft Excel 類型庫 Microsoft Excel Object Library 來實(shí)現(xiàn) VB 與EXCEL 的連接。 （ 2） 通用聲明定義 EXCEL 對象 ： Dim xlApp As 39。39。定義 EXCEL 類 Dim xlBook As 39。39。定義工作簿類 Dim xlSheet As 39。39。定義工作表類 （ 3）在窗體加載時 創(chuàng)建新的 Worksheet： Set xlApp = CreateObject() Set xlBook = Set xlSheet = (1) 39。39。打開工作表 39。39。激活工作表 （ 4）啟動數(shù)據(jù)采集 的 同 時 向 EXCEL 記入數(shù)據(jù)： (A1).Value = 序號： (B1).Value = 數(shù)據(jù)： (A1:B1). = True (z + 2, 1) = z 39。39。39。39。寫入序號 (z + 2, 2) = wave_y(num) 39。39。39。39。記入數(shù)據(jù) （ 5）查看與保存數(shù)據(jù)： = True c:\ 系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行 部分原理 仿真 Proteus軟件是由英國 LabCenter Electronics公司開發(fā)的 EDA工具軟件，由 ISIS和 ARES兩個軟件組成。其中， ISIS 是一款便捷的電子系統(tǒng)仿真平臺軟件， ARES 是一款高級的布線編輯軟件，集成了高級原理布線、電路仿真、 PCB 設(shè)計(jì)以及自動布線等強(qiáng)大功能。 為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)電路是否能夠收到預(yù)期的效果，本設(shè)計(jì)使用 Proteus 的 ISIS 軟件分模塊進(jìn)行原理布線和電路仿真。 測量放大器仿真 （ 1） 進(jìn)入 ISIS 編輯界面，選取下列仿真元件。 圖 45 元件列表 26 （ 2） 放置元件、編輯元件相關(guān)參數(shù)，添加“地”、177。 15V電源和正弦波信號源（電壓幅值設(shè)為 10mV頻率設(shè)為 2KHz，如下圖所示）。 圖 46 幅值與頻率的設(shè)置 （ 3） 按照設(shè)計(jì)原理連接電路，并添加虛擬示波器“ OSCILLOSCOPE”，如下。 圖 47 測量放大器電路圖 （ 4） 點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕 進(jìn)入仿真，彈出虛擬示波器窗口，結(jié)果如下圖所示： 圖 48 虛擬示波器窗口 27 轉(zhuǎn)動相應(yīng)的 旋鈕調(diào)整掃描頻率 和波形的 Y 軸增益，直至顯示合適波形，選中“ Cursors”標(biāo)注坐標(biāo)，局部波形如下圖所示。讀得加到 A 通道的正弦信號的電壓幅值為 10mV，經(jīng)過測量放大后加到 B 通道的輸出信號電壓幅值為 ，接近 5V，從而證明此電路原理是正確的，且在對應(yīng)的參數(shù)設(shè)置下放大倍數(shù)為 500 倍 。 圖 49 局部波形 低通濾波器仿真 如圖 410 所示 ，將 RC 電路接到運(yùn)算放大器的同相輸入端， 組成有源低通濾波電路，其中， 運(yùn)放電路接成了電壓跟隨器 的形式 ， 不再起到信號放大的作用 ， R=470? ， C=，則截止頻率 應(yīng) 為： 0 611 3 . 3 82 2 2 3 . 1 4 4 7 0 0 . 1 1 0cf K H zRC??? ?? ? ? ?? ? ? ? 添加相應(yīng)的電壓探針和頻率分析圖表 FREQUENCY，設(shè)置有關(guān)內(nèi)容后輸入正弦信號。按下空格鍵運(yùn)行仿真電路，可以得到頻率分析仿真結(jié)果如圖 411 所示 ，從而可以驗(yàn)證 此 濾波電路的截止頻率 約 為 ，與 預(yù)期數(shù)值 的 一致。 圖 410 低通濾波 28 圖 411 截止 頻率分析 A/D 轉(zhuǎn)換的仿真 A. Keil C51 對程序的編譯 單片機(jī)的仿真需要導(dǎo)入 .hex 文件，此文件是將源代碼編譯后得到的。 Proteus ISIS 的Proteus VSM 源代碼控制系統(tǒng)可以讓用戶直接在 ISIS 環(huán)境下編輯源代碼，并將源代碼生成目標(biāo)代碼（即以 .hex 為后綴的文件）。此外，還可以使用其他編譯器， Keil C51 就是一款慣用的編譯器。 用 Keil 軟件編譯 ASM 語言編寫的程序時，在 A51 欄中 的 Special Function Registers（ 特殊功能寄存器 ）欄目中，默認(rèn) Define 8051 SFR Names 選項(xiàng)（ 定義 8051 特殊功能寄存器名 ）是選中的，如下圖所示： 圖 412 Keil 的特殊功能寄存器選項(xiàng) 由于 8051 芯片沒有 TIMER2 功能，所以要使用 8052 芯片的 TIMER2 功能時， 要 先對TIMER2 特殊功能寄存器進(jìn)行定義才可以編譯成功 。 用匯編語言 預(yù)定義如下： T2CON EQU 0C8H TR2 EQU TF2 EQU ET2 EQU RCAP2L EQU 0CAH RCAP2H EQU 0CBH 29 TL2 EQU 0CCH TH2 EQU 0CDH 通過以上的定義，程序中即可使用 T2 作波特率發(fā)生器， 所寫代碼方可通過編譯而不出錯， 這屬于串行通信模塊的設(shè)計(jì)，將 在后續(xù)內(nèi)容提及。 B. A/D 轉(zhuǎn)換 （ 1） 如圖 413 所示， 根據(jù)設(shè)計(jì)原理 在 Proteus 里面 構(gòu) 建 A/D 轉(zhuǎn)換電路， 設(shè)計(jì)初期選擇 D觸發(fā)器分頻的方式獲取時鐘信號，在此 ADC0809 的時鐘脈沖 通過編程 由 口提供。在各待測點(diǎn)添加電壓探針，在電路中添加數(shù)字仿真圖表并加入信號源。 （ 2） 雙擊單片機(jī)進(jìn)入屬性設(shè)置對話框，添加 經(jīng)匯編生成的 目標(biāo)文件后，設(shè)置單片機(jī)的時鐘頻率為 12MHz，如圖 414 所示 。 圖 413 A/D 轉(zhuǎn)換電路 圖 414 單片機(jī)屬性設(shè)置對話框 30 （ 3） 當(dāng) IN0 端的輸入信號為 ，按下“空 格”鍵仿真電路，結(jié)果如下： 圖 415 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果 （一） （ 4） 當(dāng) IN0 端的輸入信號為 ， 按下“空格”鍵仿真電路，結(jié)果如下 圖所示。綜上，可驗(yàn)證 A/D 轉(zhuǎn)換電路無誤，實(shí)現(xiàn)了模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。 圖 416 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果 （二） 程序運(yùn)行情況及效果 由于實(shí)際調(diào)試未成功，為了驗(yàn)證 實(shí)時波形的顯示效果， 現(xiàn)用隨機(jī)數(shù)代替本該接收到數(shù)字 信號 ， 運(yùn)行 PC 機(jī)的波形顯示 軟件可以得到如圖 417 所示的顯示效果 。 當(dāng)鼠標(biāo)移至繪圖窗口時，可顯示 對應(yīng)位置的 坐標(biāo) ； 當(dāng)曲線畫至最右邊界時 ，歷史曲線自右向 左移動 ，最新的數(shù)據(jù)點(diǎn)在 繪圖區(qū)最右邊 動態(tài) 顯示 。此外，界面右上角的 小 觀察 窗口可實(shí)時顯示 當(dāng)前值和累計(jì)接收到的數(shù)據(jù)量。 點(diǎn)擊【查看數(shù)據(jù)】按鈕 調(diào)出 EXCEL 工作表，可 查看 數(shù)據(jù) 紀(jì)錄 。 再 點(diǎn)擊同一按鈕 （此時該按鈕 已 顯示 為【 保存數(shù)據(jù)】） ， 可把數(shù)據(jù)保存到默認(rèn)的路徑： C:\ 。 缺省情況下，按下【查看數(shù)據(jù)】按鈕的同時暫停 接收數(shù)據(jù)， 此后 再次點(diǎn)擊【開始采樣】按鈕即繼續(xù) 接收、顯示和記錄數(shù)據(jù)。 31 圖 417 波形顯示界面 圖 418 數(shù)據(jù) 紀(jì)錄 出現(xiàn)的問題與可能解決的方法 由于 設(shè)計(jì)進(jìn)度比預(yù)期稍慢， 本 系統(tǒng)未能 按 設(shè)想實(shí)現(xiàn) 所有功能， 并且沒有 進(jìn)一步完善和優(yōu)先設(shè)計(jì) 。具體表現(xiàn) 為計(jì)算機(jī)軟件 程序 尚有較大的修改空間，因 未能及時結(jié)合波形再現(xiàn) 軟件 和 數(shù)據(jù)采集卡 成功 調(diào)試 出結(jié)果 ，故尚未了 解 系統(tǒng) 正常運(yùn)行 時 的具體情況 ， 如果 對 本 設(shè)計(jì)進(jìn)一步 加以 改良并經(jīng)過 相關(guān) 調(diào)試、彌補(bǔ) 不足 ，相信可以很好地 達(dá)到 原設(shè)計(jì)目的。 32 5. 總結(jié)與展望 經(jīng)過四個多月的努力 ， 現(xiàn)基本完成本課題的設(shè)計(jì)。盡管還有部分程序未能得到優(yōu)化和修改以取得完善的效果，并且 在此設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上制作的 電路板 未能 完全 通過調(diào)試，但是總的來說， 經(jīng)過 本 課題的 設(shè)計(jì) ， 無論是在理論知識方面還是實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)方面，我都獲益良多。 首先， 在此以前 自己對與電子技術(shù)相關(guān)的大部分內(nèi)容并不了解，或者說只是一知半解 ， 如今 ，雖然不能說 我已經(jīng) 十分專業(yè)和全面地掌握電子技術(shù)，但是 對此畢竟有了一定程度的認(rèn)識，這恰好彌補(bǔ)了我在這方面的空白。 其次，本設(shè)計(jì)讓我在本來只是對 有 些許認(rèn)識的基礎(chǔ)上更加深入地理解和掌握其思想和用法 ；對于單片機(jī)編程，雖然只是就與本設(shè)