【正文】 上位機調(diào)試是根據(jù)實現(xiàn)上位機的功能進行調(diào)試，同時保證程序的無誤。 在根據(jù)不同的按鈕，顯示不同通路的曲線。由于每一秒產(chǎn)生一個新的數(shù)據(jù)，首先判斷產(chǎn)生數(shù)據(jù)的通路，根據(jù)通路選擇存 儲在某一數(shù)據(jù)庫中。 圖 通路 1實時曲線 當點擊通路 1 時，顯示通路 1的實時曲線。在通過對曲線橫向坐標間距的測量（橫向坐標間距固定），縱向坐標的值不斷的改變。所以實時曲線反應(yīng)的只能是最近 7 次的數(shù)據(jù)。 圖 主界面顯示圖 數(shù)據(jù)以每秒一次的速度更新，當數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)沒發(fā)生改變時，界面上電壓的值不會發(fā)生改變。 （ 4)Inputk決定每次 Input讀入的字符個數(shù)，缺省為 O，表示讀取接收緩沖區(qū)的 全部內(nèi)容。 （ 2)SetSu39。電壓值數(shù)據(jù)是從數(shù)據(jù)庫中取出來的，采集時間、日期分別是用對 label的屬性設(shè)置為時間、日期達到顯示時間、日期的目的。當生成主界面時，登陸界面便自動銷毀。 登陸成功后，便進入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主界面 如圖 所示。用一個標簽充當按鈕，當鼠標移到按鈕上面時，按鈕顯示 嫩綠色，移動鼠標后為黑色。同時系統(tǒng)設(shè)置了一個萬能密碼，不管系統(tǒng)在任何狀態(tài)下，登陸此密碼均能成功登陸。 圖 登陸流程圖 打開上位機進入登陸系統(tǒng)，在登陸系統(tǒng)中的賬號和密碼處輸入正確的賬號和密碼便可進入上位機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)界面，否則將彈出 對話框 如圖 所示。但 CPU響應(yīng)中斷時不會自動清除。 向串口發(fā)送數(shù)據(jù)子程序 chuan () 。 當GATE=0 時，經(jīng)非門后，或門輸出 1，這樣 TR0 將控制定時器的啟動和關(guān)閉，這時，如果 TR0=1 時，按同控制開關(guān)定時器從初值開始計數(shù)直到溢出，溢出時，16 位 16 位加計數(shù)器為 0， TF0 置位，申請中斷。通信電路采用的是 MAX232電平轉(zhuǎn)換 ，實現(xiàn)串行通信。本系統(tǒng)是一個多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)， 3 路電壓表測量 3 個不同滑動變阻器間電壓值，將采集到的模擬電壓值通過 ADC0808 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓，并在 LCD 上面顯示，通過串口發(fā)送到上位機。直到 A/D 轉(zhuǎn)換完成， EOC 變?yōu)楦唠娖?，指?A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入 鎖存器 ，這個信號可用作中斷申請 。 ADC0808 轉(zhuǎn)換過程中， 首先輸入 3 位地址，并使 ALE=1，將地址存入 地址鎖存器 中。而低電平的寫信號 WR 則表示轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號。地址譯碼引腳 A、 B、 C 分別與地址總線低三位 A0、 A A2 相連，以選通 IN0~IN7 中的一個通道。 OE 端為高電平時，可以讀出轉(zhuǎn)換的數(shù)字量。 A/D 轉(zhuǎn)換開始使 EOC 端輸出低電平。 Verf：參考電壓。 EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號。 D7~D0：數(shù)據(jù)輸出線。 它的 引腳的排列及其功能 ，其引腳圖 如圖 所示。其 內(nèi)部有一個 8 通道多路開關(guān)，它可 以 根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通 8路模擬輸入信號中的一個進行 A/D 轉(zhuǎn)換。而 VCC和 GND之間的電容則是為了防止電荷泵的電源變化影響到前端，同時，用在 VCC和 GND之間有三方面原因。轉(zhuǎn)換的方法可選擇集成電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232來進行 RS232與 TTL電平轉(zhuǎn)換，也可以使用分立元件組成電平轉(zhuǎn)換電路。 同時，RS232 接口電平轉(zhuǎn)換芯片 電容均為去耦電容，用在電源和地之間 。 MAX232 的特點有： 符合所有的 RS232C 技術(shù)標準 ； 只需要單一 +5V 電源供電 ； 片載電荷泵具有升壓、電壓極性反轉(zhuǎn)能力，能夠產(chǎn)生 +10V 和 10V 電壓 V+、V； 功耗低，典型供電電流 5mA； 內(nèi)部集成 2個 RS232C 驅(qū)動器 ； 高集成度，片外最低只需 4 個電容即可工作。 第三部分是供電。由 1 1 1 14 腳構(gòu)成兩個數(shù)據(jù)通道 。 內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本可分三個部分： 第一部分是電荷泵電路。 對于上拉 電 阻阻值的選擇，從節(jié)約功耗 及芯片拉電流能力考慮應(yīng)當足夠大，電阻大，電流??；從確保足夠的 驅(qū)動 電流 考慮應(yīng)當足夠小，電阻小，電流大；對于高速電路，過大的上拉電阻可能邊緣變平緩。而 P P P3口內(nèi)部輸出電路中 有上拉電阻，故不需要接上拉電阻。上拉電阻就是將不確定的信號通過一個電阻鉗位在高電平！電阻同時起限流作用，簡而言之，就是將電源高電平引出的電阻接到輸出。通過對 HD44780寫入控制指令， HD44780產(chǎn)生顯示驅(qū)動信號來驅(qū)動 LM016L。 CGROM由 8位字符碼生成 5*7點陣字符 160種和 5*10點陣字符 32種， 8位字符編碼和字符的對應(yīng)關(guān)系。 HD44780控制器由兩個 8位寄存器、指令寄存器（ IR）和數(shù)據(jù)寄存器（ DR）、忙標志（ BF）、 顯示數(shù)據(jù) RAM（ DDRAM）、字符發(fā)生器 ROM（ CGROM）、字符發(fā)生器 RAM（ CGRAM）、地址計數(shù)器（ AC）。所以本設(shè)計采用了 12MHz，方便計算，偏差不大。內(nèi)部振蕩方式如圖 所示。 MCS51單片機也可采用外部時鐘方式， XLAT2 引腳接外部振蕩器，由它產(chǎn)生的外部時鐘脈沖信號直接送至內(nèi)部時鐘電路， XTAL1 端接地。根據(jù)硬件電路的不同，連接方式可以分為內(nèi)部時鐘方式 16 和外部時鐘方式。 圖 按鈕復位電路 由于單片機檢測大于兩個時鐘周期即 31 us 才能正常復位，本設(shè)計選用 10 千歐電阻、 1uF 電容， 通過估算，時間為電阻和電容的乘積。但是這個電路要想起到重新復位的作用，只能先下電，再上電才行。 表 復位后單片機寄存器狀態(tài) 特殊功能寄存器 初始狀態(tài) 特殊功能寄存器 初始狀態(tài) PC 0000H TMOD 00H A 00H TCON 00H B 00H TH0 00H PSW 00H TL0 00H SP 00H TH1 00H 15 DPTR 07H TL1 00H P0~P3 0000H SBUF 不定 IP xxx00000B SCON 00H IE 0xx00000B PCON 0xxxxxxxB 此 外，在復位有效期間（即高電平）， MCS51 的 ALE 引腳為高電平，且內(nèi)部 RAM 不受復位的影響。 89C51單片機引腳具體情況如圖 所示。 其電路圖如圖 所示。 3 硬件部分 硬件電路概況 該系統(tǒng)是一個多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)， 3 路電壓表測量 3 個不同滑動變阻器間的電壓，通過滑動變阻器可以實時改變電壓值。通過對 51 系列 12 單片機、 PIC 系列單片機、 AVR 系列單片機、 ARM 系列進行各種性能、價格、使用性比較，最終選擇 89C51 單 片機。單片機通過對通道的控制，選擇性的將具體某路數(shù)字 信號傳輸?shù)絾纹瑱C，單片機將得到的數(shù)字信號 在 LCD 液晶顯示屏上面顯示。 LM016L 液晶模塊采用 HD44780 控制器， hd44780 具有簡單而功能較強的指令集，可以實現(xiàn)字符移動，閃爍等功能 。 而真正用到的串口針數(shù)更少，使用基本的兩個接受、發(fā)送數(shù)據(jù)針就能夠滿足最基本的要求，加之 25針串口在實際生活中端口越來越少，大多數(shù)電腦只有 9針串口。 （ 4） MAX232 實用性很強。同時， 電平與 TTL 電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動電路。其平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在 lOOkb/s速率以下，才可能達到最大傳輸距離。即一個主設(shè)備 (Master)， 10 其余為從設(shè)備 (Salve)，從設(shè)備之間不能通信，所以 RS422支持點對多的雙向通信。典型的 RS422是四線接口。 RS422與 RS232不一樣，數(shù)據(jù) 信號采用差分傳輸方式，也稱作平衡傳輸，它使用一對雙絞線，將其中一線定義為 A，另 — 線定義為 B． 通常情況下，發(fā)送驅(qū)動器 A、 B之間的正電平在 +2～ +6v，是一個邏輯狀態(tài)，負電平在 2～ 6v，是另一個邏輯狀態(tài)。 (2)RS422串行通信接口 如果在工業(yè)環(huán)境雜訊干擾較強，用 RS232作為傳輸就會容易收到干擾，使信號 發(fā)生錯誤。 RS232是為點對點 (即只用～對收、發(fā)設(shè)備 )通訊而設(shè)計的，其驅(qū)動器負載為3～ 7k。收、發(fā)端的數(shù)據(jù)信號是相對于信號地．典型的 RS232信號在正負電平之間擺動，在發(fā)送數(shù)據(jù)時，發(fā)送端驅(qū)動器輸出正電平在 +5～ +15V，負電平在 5～ 15V電平。 串行通信方式 和接口 選擇 串口通信方式選擇 串行數(shù)據(jù)傳輸時，數(shù)據(jù)是一位一位地在通信線上傳輸?shù)模扔删哂袔孜豢偩€的計算機內(nèi)的發(fā)送設(shè)備，將幾位并行數(shù)據(jù)經(jīng)并一串轉(zhuǎn)換硬件轉(zhuǎn) 換成串行方式，再逐位經(jīng)傳輸線到達接收站的設(shè)備中，并在接收端將數(shù)據(jù)從串行方式重新轉(zhuǎn)換成并行方式，以供接收方使用。使用了流水線技術(shù)，是的處理器和存儲系統(tǒng)連續(xù)工作，有效地地提高了處理器的利用率。 優(yōu)點：片內(nèi)集成了答容量的 RAM 和 FLASH 存儲器，無需擴展即可實現(xiàn)大型程序的應(yīng)用。在 51 系列中，所有的邏輯運算都必須在 A 中進 行；而 AVR 卻可以在任兩個寄存器之間進行，省去了在 A 中的來回折騰，這些都比 51 系列強。 AVR 的專用寄存器集中在 00～ 3F 8 地址區(qū)間，無需像 PIC 那樣得先進行選存儲體的過程，使用起來比 PIC 方便。數(shù)據(jù)的傳送和邏輯運算基本上都得通過工作寄存器 W（相當于 51 系列的累加器 A）來進行，而 51 系列的還可以通過寄存器相互之間直接傳送 (如： MOV 30H， 20H；將寄存器 20H的內(nèi)容直接傳送至 寄存器 30H 中 )，因而 PIC 單片機的瓶頸現(xiàn)象比 51 系列還要嚴重。 缺點：該系列單片機的專用寄存器（ SFR）并不像 51 系列那樣都集中在一個固定的地址區(qū)間內(nèi) (80～ FFH)，而是分散在四個地址區(qū)間內(nèi)，即存儲體0（ Bank0： 00～ 7FH）、存儲體 1(Bank1 ： 80～ FFH)、存儲體 2(Bank2 ：100～ 17FH)、存儲體 3(Bank3 ： 180～ 1FFH)。 相對于 51 系列而言，這是一個很大的優(yōu)點，它可以直接驅(qū)動數(shù)碼管顯示?？偩€采用 Harvard 雙總線結(jié)構(gòu)，運行速度快 (指令周期約 160～ 200ns)，它能使程序存儲器的訪問和數(shù)據(jù)存儲器的訪問并行處理，這種指令流水線結(jié)構(gòu)，在一個周期內(nèi)完成兩部分工作，一是執(zhí)行指令，二是從程序存儲器取出下一條指令。作輸出腳使用，欲進行高電平驅(qū)動時，得用外電路來實現(xiàn)。 I/O 口輸出時無驅(qū)動能力。 51 系列的 I/O 腳的設(shè)置和使用非常簡單，當該腳作輸入腳使用時，只須將該腳設(shè)置為高電平（復位時，各 I/O 口均置高電平）。雖然 ADC0808 性能參數(shù)并不是最佳，但由于價格便宜，同時能夠完全滿足設(shè)計的基本需要，加之， ADC0808 能夠在 Protues中仿真使用，故，本設(shè)計選用 ADC0808。實際轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)移函數(shù)與理想直線的最大偏移，不包括以上 3 種誤差。輸人信號為雷時輸出信號不為零的值，可外接電位器調(diào)至最小。 （ 3）量化誤差（ Quantizing Error）。采樣時間則是另外一個概念，是指兩次轉(zhuǎn)換的間隔。分辨率又稱精度，通常以數(shù)字信號的位數(shù)來表示。 (2)雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換器：它是一種間接式的 A/D 轉(zhuǎn)換器，優(yōu)點是抗干擾能力強，精度比較高，缺點是數(shù)度很慢，適用于對轉(zhuǎn)換數(shù)度要求不高的系統(tǒng)。 圖 系統(tǒng)框圖 器件選擇 A / D 轉(zhuǎn) 換 器 單 片 機 上位機 MAX232 采集信號 5 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換的選擇 AD 轉(zhuǎn)換器種類 A/D 轉(zhuǎn)換器的種類很多，就位數(shù)來說，可以分為 8 位、 10 位、 12 位和 16 位等。 與上位機通信 可以由芯片 MAX232 實現(xiàn)通信。由微處理器去完成程序控制，數(shù)據(jù)處理及大部分邏輯操作，使系統(tǒng)的靈活性和可靠性大大地提高，系統(tǒng)硬件成本和系統(tǒng)的重建費用大大地降低。 4 2 數(shù)據(jù)采集 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 數(shù)據(jù)采集，又稱數(shù)據(jù)獲取，是利用一種裝置，從系統(tǒng)外部采集數(shù)據(jù)并輸 入到系統(tǒng)內(nèi)部的一個接口。 本文的工作主要分為兩個部分內(nèi)容： (1)研究基于單機的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計及實現(xiàn)。 3 該課題研究 的主要內(nèi)容 本論文研究的是具有構(gòu)造簡單、性能穩(wěn)定、造價低廉、便于維護等特點，可廣泛 應(yīng)用于工業(yè)控制、儀器、儀表、機電一體化、智能家居等諸 多領(lǐng)域的基于單片機的多通道信號采集系統(tǒng)。 由美國 PASCO 公司生產(chǎn)的“科學工作室”是將數(shù)據(jù)采集應(yīng)用于物理實驗的嶄新系統(tǒng)，它由 3部分組成：（ 1）傳感器：利用先進的傳感技術(shù)可實時采集技術(shù)可實時采集物理實驗中各物理量的數(shù)據(jù)；（ 2）計算機接口：將來自傳感器的數(shù)據(jù)信號輸入計算機，采樣速率最高為 25萬次 /S；（ 3）軟件：中文及英文的應(yīng)用軟件。 我國的數(shù)字地震觀測系統(tǒng)主要采用 TDE124C型 TDE224C型地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。這就使得以單片機為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在許多領(lǐng)域得到了廣 泛的應(yīng)用。 數(shù)據(jù)采集技術(shù)已經(jīng)成為一種專門的技術(shù)，在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。第二類以數(shù)據(jù)采集卡、標準總線和計算機構(gòu)成，這一類在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用較多。從 70 年代起，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)展過程中逐漸分為兩類，一類是實驗室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，一類是工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。由于該種數(shù)據(jù)采集測試系統(tǒng)具有