【正文】 系統(tǒng)框圖如圖 21 所示： 信號(hào)采集電路A / D轉(zhuǎn)換單片機(jī)R S 4 8 5P C鍵 盤顯 示 圖 21 系統(tǒng)框圖 江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 。 通信模塊：采用 RS485 標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與 PC 機(jī)間的通信 。 其中： AT89C52 ( 主控芯片 ) : CPU 作為該系統(tǒng)的核心控制芯片 , 起采集、控制顯示的作用。由于采集的信號(hào)多種多樣，需要多種轉(zhuǎn)換器把信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓模擬信號(hào)，本文就不不作介紹。而數(shù)據(jù)的顯示則采江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 5 用的是 LED 數(shù)碼管，該器件比較簡單，在生活中接觸也較多。在該系統(tǒng)中采用的是 8051 系列的單片機(jī)。 在本系統(tǒng)中需要將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，而 A/D 是將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的器件，它需要考慮的指標(biāo)有：分辨率、轉(zhuǎn)換時(shí)間、轉(zhuǎn)換誤差等等。原來由硬件程序控制器組成的采集系統(tǒng)及小規(guī)模集成的數(shù)字邏輯電路變?yōu)楸挥晌⑻幚砥骺刂频牟杉到y(tǒng)所代替。數(shù)據(jù)采集技術(shù)廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。 （ 4） 系統(tǒng)中相關(guān)器件要盡可能做到性能匹配。 （ 2） 系統(tǒng)外圍設(shè)備的配置要滿足系統(tǒng)的功能要求，留有余地，以便進(jìn)行改進(jìn)。 （ 5） 給出具體的硬件和軟件。 （ 3） 能夠控制信號(hào)的采集、處理、顯示等。 江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4 2 數(shù)據(jù)采集總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求 （ 1） 將采集的 模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成方便處理的數(shù)字量。這樣用戶可以在上位機(jī)上編寫各種程序?qū)ξ募械臄?shù)據(jù)進(jìn)行有效查詢和分析 ,有利于工業(yè)過程的長期正常運(yùn)行和檢查。 傳統(tǒng)的基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)就是因?yàn)闆]有上位機(jī)的支持 ,所以 無論使用什么樣的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 ,它都只有有限的存儲(chǔ)容量 ,所以不得不覆蓋刷新 歷史數(shù)據(jù) ,這樣一來不利于用戶整體分析數(shù)據(jù) ,因而也不能準(zhǔn)確地把握生產(chǎn)過程的狀況并做出適當(dāng)?shù)挠?jì)劃。數(shù)據(jù)采集是工業(yè)控制等系統(tǒng)不可缺少的環(huán)節(jié) ,大多 采用一些功能相對(duì)獨(dú)立的專用單片機(jī)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)其控制功能。數(shù)據(jù)采集也是從一個(gè)或多個(gè)信號(hào)獲取對(duì)象信息的過程。 該課題研究的主要內(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)、處理以及控制等問題。如愛爾蘭 ACRA 公司 2020 年研發(fā)推出的新一代 KAM500 機(jī)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)到了 2020 年。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 [5]. 美國 PASCO 公司生產(chǎn)的“科學(xué)工作室”是數(shù)據(jù)采集應(yīng)用于物理實(shí)驗(yàn)的嶄新系統(tǒng)，它主要由 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)采集物理實(shí)驗(yàn)中各種物理量； （ 2） 計(jì)算機(jī)接口：將傳感器采集到的數(shù)據(jù)信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，采樣速率最高為 25 萬次 /S； （ 3） 軟件：英文及中文的應(yīng)用 軟件 [6]。近年來，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)。多數(shù)領(lǐng)域都用到了數(shù)據(jù)采集，在飛機(jī)飛行、石油勘探、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、地震數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 是通過采集傳感器輸出的模擬信號(hào)并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并進(jìn)行分析、處理、傳輸、顯示、存儲(chǔ)和顯示。相較于數(shù)據(jù)采集板卡功能和成本的限制，單片機(jī)具高效率、高性能、低電壓、低功耗、低價(jià)格、多功能等優(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，因此能夠開發(fā)出能滿足實(shí)際應(yīng)用要求的、電路結(jié)構(gòu)簡單的、可靠性高的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該階段的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同的應(yīng)用需求，通過簡單的增加和更改模塊，江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2 并結(jié)合系統(tǒng)編程，就可以擴(kuò)展和修改系統(tǒng)，迅速組成一個(gè)新的系統(tǒng)。隨著集成電路制造技術(shù)的提高，出現(xiàn)了高性能、可靠性較高的單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（ DAS）。 20世紀(jì) 80 年代中后期，數(shù)據(jù)采集發(fā)生了驚人的變化，單片機(jī)、大規(guī)模集成電路和工業(yè)計(jì)算機(jī)的組合，用軟件來完成管理任務(wù)，使系統(tǒng)的體積變小，成本降低，功能大大 增強(qiáng)，數(shù)據(jù)處理能力倍增 [3]。這類系統(tǒng)不僅在實(shí)驗(yàn)室獲得了較多的應(yīng)用，在工業(yè)生產(chǎn)中也有一定程度的應(yīng)用。 20 世紀(jì) 80 年代計(jì)算機(jī)的高速發(fā)展和在生活中的應(yīng)用，使數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲得了較快的發(fā)展，逐步出現(xiàn)了自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)與通用的數(shù)據(jù)采集。由于這種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)優(yōu)良的性能，超過了傳統(tǒng)的專用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和自動(dòng)檢測(cè)儀表，因而獲得了高速的發(fā)展。大概在 60 年代后期，國外市場(chǎng)就有成套的數(shù)據(jù)采集設(shè)備出現(xiàn) [1]。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)起始于 20 世紀(jì) 50 年代， 1956 年美國最先在軍事上研究的數(shù)據(jù)采集測(cè)試系統(tǒng)，目標(biāo)是測(cè)試過程中不依靠相關(guān)的測(cè)試文件，由非熟練人員進(jìn)行操作，并且是由測(cè)試設(shè) 備自動(dòng)控制高速完成測(cè)試任務(wù)。軟件部分應(yīng)用 VC++編寫控制軟件，對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)通信等程序進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 本系統(tǒng)下位機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集并應(yīng)答主機(jī)的命令。 本文介紹的重點(diǎn)是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，而該系統(tǒng)硬件部分的重心在于單片機(jī)。M uWFA5uxY7J vnD6YWRr Wwc^vR9CpbK! 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