【正文】 ........................................................... 單片機(jī) .................................................... 13 LED數(shù)碼顯示器的應(yīng)用原理 ..........................................................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 研究背景及其目的意義 ................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。軟件部分應(yīng)用 Keil uvision3 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)。該系統(tǒng)從機(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)。 完成階段：撰寫《基于 C51單片機(jī)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)報(bào)告》及畢業(yè)論文。 實(shí)現(xiàn)階段：采用 C語言及匯編語言編碼，采用 KeiluVision3軟件完成，并用 Protel 99 SE軟件進(jìn)行電路圖的繪制，用數(shù)據(jù)線串行來實(shí)現(xiàn)更為完整的系統(tǒng)功能。 設(shè)計(jì)階段：分為概要設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)，解決系統(tǒng)怎樣做的問題。 六、預(yù)期階段成果及最終成果 分析階段：單片機(jī)數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)的需求分析。 8 路被測電壓通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC0809進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)通過串行口 MAX232 傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，由上位機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的接受、處理和顯示，并用 LED 數(shù)碼顯示器來顯示所采集的結(jié)果。數(shù)據(jù)采集與通信控制采用了模塊化的設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)采集與通信控制采用了單片機(jī) AT89S52來實(shí)現(xiàn)，硬件部分是以單片機(jī)為核心，還包括 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，顯示模塊，和串行接口部分。 本文介紹了基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是模擬域與數(shù)字域之間必不可少的紐帶，它的存在具有著非常重要的作用。非編碼鍵盤有兩種接口方法：一種是獨(dú)立按鍵接口；另一種是矩陣式按鍵接口。根據(jù)案件的識(shí)別方法分類，有編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種。在單片機(jī)中，為了節(jié)省硬件資源，多采用動(dòng)態(tài)掃描顯示法。對(duì) LED數(shù)碼顯示器的控制可以采用按時(shí)間向它提供具有一定驅(qū)動(dòng)能力的位選和段選信號(hào)。 顯示部分 LED數(shù)碼顯示管是一種由 LED發(fā)光二極管組合顯示字符的顯示器件。常用的芯片是MAX232， MAX232的優(yōu)點(diǎn)是： （ 1）一片芯片可以完成發(fā)送轉(zhuǎn)換和接收轉(zhuǎn)換的雙重功能。單片機(jī)要使用特定的組譯和編譯軟件編譯程序，在用 keiluvision2 把程序下載 到單片機(jī)內(nèi)。 鑒于上面三種方案，在價(jià)格、轉(zhuǎn)換速 度等多種標(biāo)準(zhǔn)考量下，在本設(shè)計(jì)選用的是逐漸逼近式A/D 轉(zhuǎn)換器 —— PCF8591. 單片機(jī)的選擇 單片機(jī)是一種面向大規(guī)模的集成電路芯片，是微型計(jì)算機(jī)中的一個(gè)重要的分支。 (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(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，精度比較高， 缺點(diǎn)是數(shù)度很慢，適用于對(duì)轉(zhuǎn)換數(shù)度要求不高的系統(tǒng)。 A/D 轉(zhuǎn)換器型號(hào)很多，而其轉(zhuǎn)換時(shí)間和轉(zhuǎn)換誤差也 各不相同。 2. 方案論證 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換的選擇 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。 三、預(yù)期達(dá)到的目標(biāo) 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(gè)接口。如愛爾蘭 ACRA公司 2021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 2021年。 由美國 PASCO公司生產(chǎn)的“科學(xué)工作室”是將數(shù)據(jù)采集應(yīng)用于物理實(shí)驗(yàn)的嶄新系統(tǒng)，它由 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)采集技術(shù)可實(shí)時(shí)采集物理實(shí)驗(yàn)中各物理量的數(shù)據(jù)；（ 2）計(jì)算機(jī)接口：將來自傳感器的數(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：中文及英文的應(yīng)用軟件。該數(shù)據(jù)采集對(duì)拾震計(jì)輸出的電信號(hào)模擬放大后送至 A/D數(shù)字化， A/D采用同時(shí)采樣，采樣數(shù)據(jù)經(jīng) DSP數(shù)字濾波處理后，變成數(shù)字地震信號(hào)。 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)。它起始于 20 世紀(jì)中期，在過去的幾十年里，隨著信息領(lǐng)域各種技術(shù)的發(fā)展，在數(shù)據(jù) 采集方面的技術(shù)也取得了長足的進(jìn)步，采集數(shù)據(jù)的信息化是目前社會(huì)的發(fā)展主流方向。這就使得以單片機(jī)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。 [11] 盡管現(xiàn)在以微機(jī)為核心的可編程數(shù)據(jù)采集與處理采集技術(shù)的發(fā)展方向得到了迅速的發(fā)展，而且組成一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)只需要一塊數(shù)據(jù)采集卡，把它插在微機(jī)的擴(kuò)展槽內(nèi)并輔以應(yīng)用軟件，就能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能，但這并不會(huì)對(duì)基于單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)產(chǎn)生影響。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。 [11] 20 世紀(jì) 90年代至今，在國際上技術(shù)先進(jìn)的國家，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已成功的運(yùn)用到軍事、航空電子設(shè)備及宇航技術(shù)、工業(yè)等領(lǐng)域。第二類以數(shù)據(jù)采集卡、標(biāo)準(zhǔn)總線和計(jì)算機(jī)構(gòu)成，這一類在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用較多。該階段的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要有兩類，一類以儀表儀器和采集器、通用接口總線和計(jì)算機(jī)組成。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(shí)驗(yàn)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)。 [11] 20 世紀(jì) 70年代后期，隨著微型機(jī)的發(fā)展，誕生了采集器、儀表同計(jì)算機(jī)溶為一體的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。由于該種數(shù)據(jù)采集測試系統(tǒng)具有高速性和一定的靈活性，可以滿足眾多傳統(tǒng)方法不能完成的數(shù)據(jù)采集和測試 任務(wù)，因而得到了初步的認(rèn)可。 教研組主任簽字 時(shí) 間 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 題目 基于 C51 單片機(jī)的 采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 20212542 班級(jí) 信 08013 專業(yè) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 一、研究背景 近年來，數(shù)據(jù)采集及其應(yīng)用受到了人們越來越廣泛的關(guān)注，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也有了迅速的發(fā)展，它可以廣泛的應(yīng)用于各種領(lǐng)域。 第 9周 第 14周 系統(tǒng)開發(fā)。 四、應(yīng)收集的資料及參考文獻(xiàn) [1] 單片機(jī) c語言編程基礎(chǔ)與實(shí)踐 北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2021 [2] 單片機(jī)外圍接口電路與實(shí)踐工程 北京 : 北京航空航天大學(xué)出版社 , 2021 [3] 51單片機(jī)開發(fā)與應(yīng)用技術(shù)詳解 北京 : 電子工業(yè)出版社 , 2021 [4] 葉紅海，李麗敏 .基于單片機(jī)的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) .2021， 五、進(jìn)度計(jì)劃 第 1周 第 4周 畢業(yè)實(shí)習(xí)；查閱資料，撰寫開題報(bào)告；熟悉環(huán)境及工具。 1 三、 主要技術(shù)指標(biāo) 該系統(tǒng)以單片機(jī) STC89C52為主芯片 ,實(shí)際 PCF8591是 8路 8位 AD，最大數(shù)位 255，它外部有一個(gè)基準(zhǔn)電壓，調(diào)節(jié)所測電壓范圍，我們所測外部模擬電壓范圍為 05V， 0V對(duì)應(yīng)為 0,5V就對(duì)應(yīng) 255，外部所測電壓經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換 AD變化為數(shù)字量 0255，數(shù)碼管也就顯示此值。 基于 C51 單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) The Design Of Data Acquisition System Based On C51 SCM 2021 屆 信息科學(xué)與技術(shù) 分院 專 業(yè) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 學(xué) 號(hào) 20212542 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 完成日期 2021 年 5 月 27 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)成績單 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 20212542 班級(jí) 信 08013 專業(yè) 計(jì)算機(jī)科 學(xué)與技術(shù) 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 題目 基于 C51 單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師姓名 劉玉紅 指導(dǎo)教師職稱 副教授 評(píng) 定 成 績 指導(dǎo)教師 得分 評(píng)閱人 得分 答辯小組組長 得分 成績： 院長簽字： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 題 目 基于 C51 單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專 業(yè) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 班 級(jí) 信 08013 學(xué)生姓名 承擔(dān)指導(dǎo)任務(wù)單位 信息 分院計(jì)算機(jī)系 導(dǎo)師 姓名 導(dǎo)師 職稱 副教授 一、設(shè)計(jì) 內(nèi)容 其研究內(nèi)容主要包括： 1. 熟悉 51單片機(jī)（主要是 STC89C52RC）的用法； 2. 了解 PCF8591的 AD、 DA轉(zhuǎn)換； 3. 設(shè)計(jì)出電壓數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 二、基本要求 開發(fā)工具： 設(shè)計(jì)軟件 Protel 99 se與 Keil uVision3 基于 STC89C52的單片機(jī)開發(fā)板一塊 要求論文正文 不少于 1萬字，外文翻譯 3000~5000字 ，提供該系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)物、系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明書、源程序、系統(tǒng)使用說明。然后通過PL2303或 RS232轉(zhuǎn)換送到 PC機(jī)上顯示，顯示界面為我們送的串口調(diào)試界面。 第 5周 第 8周 掌握相關(guān)理論與方法 ；系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)。 第 15周 第 17周 撰寫論文并答辯。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)起始于 20世紀(jì) 50年代， 1956年美國首先研究了用在軍事上的測試系統(tǒng)，目標(biāo)是測試中不依靠相關(guān)的測試文件，由非成熟人員進(jìn)行操作，并且測試任務(wù)是由測試設(shè)備高速自動(dòng)控制完成的。大概在 60 年代后期，國內(nèi)外就有成套的數(shù)據(jù)采集設(shè)備和系統(tǒng)多屬于專用的系統(tǒng)。由于這種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能優(yōu)良，超過了傳統(tǒng)的自動(dòng)檢測儀表和專用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，因而獲得了驚人的發(fā)展。 [11] 20 世紀(jì) 80年代隨著計(jì)算機(jī)的普及應(yīng)用，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到了很大的發(fā)展，開始出現(xiàn)了通用的數(shù)據(jù)采集與自動(dòng)測 試系統(tǒng)。這類系統(tǒng)主要應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室，在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場也有一定的應(yīng)用。 20 世紀(jì) 80 年代后期，數(shù)據(jù)采集發(fā)生了很大的變化，工業(yè)計(jì)算機(jī)、單片機(jī)和大規(guī)模集成電路的組合，用軟件管理，是系統(tǒng)的成本減低，體積變小，功能成倍增加，數(shù)據(jù)處理能力大大加強(qiáng)。由于集成 電路制造技術(shù)的不斷提高，出現(xiàn)了高性能、高可靠的單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（ DAS）。該階段的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用模塊式結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同的應(yīng)用要求，通過簡單的增加和更改模塊，并結(jié)合系統(tǒng)編程，就可擴(kuò)展或修改系統(tǒng)，迅速組成一個(gè)新的系統(tǒng)。相較于數(shù)據(jù)采集板卡成本和功能的限制，單片機(jī)具多功能、高效率、高性能、低電壓、低功耗、低價(jià)格等優(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)。 二、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。各種領(lǐng)域都用到了數(shù)據(jù)采集，在石油勘探、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、飛機(jī)飛行、地震數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域已經(jīng)得到應(yīng)用。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)。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。 受需求牽引，新一代機(jī)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為滿足飛行實(shí)驗(yàn)應(yīng)用也在快速地發(fā)展。本系 統(tǒng)采用 16位（ A/D）模擬數(shù)字變換，總采樣率達(dá) 500K/S,同步時(shí)間為 +/250ns，可以利用方式組成高達(dá) 1000通道的大容量的分布式采集系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集技術(shù)廣泛引用在各個(gè)領(lǐng)域。位數(shù)越高其分辨率就越高，價(jià)格也就越貴。 (1)逐漸逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器：它是一種速度快、精度較高、成本較低的直接式轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換時(shí)間在幾微秒到幾百微秒之間。 (3)并行式 A/D 轉(zhuǎn)換器：它又被稱為 flash（快速）型，它的轉(zhuǎn)換數(shù)度很高，但她采用了很多個(gè)比較器，而 n 位的轉(zhuǎn)換就需要 2n1 個(gè)比較器，因此電路規(guī)模也極大，價(jià)格也很貴，只適用于視頻 A/D 轉(zhuǎn)換器等數(shù)度特別高的領(lǐng)域。此系統(tǒng)是由CPU、隨即存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、只讀程序存儲(chǔ)器、輸入輸出電路（ I/O口），還有可能包括定時(shí) /計(jì)數(shù)器、串行通信口、顯示驅(qū)動(dòng)電路（ LCD 和 LED 驅(qū)動(dòng)電路）、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器及A/D 轉(zhuǎn)換器等電路集成到一個(gè)單塊芯片上，構(gòu)成了一個(gè)最小但完善的計(jì)算機(jī)任務(wù)。 而本設(shè)計(jì)選用的是 STC89C52. 串行口的選擇 該串行口我選用了標(biāo)準(zhǔn) RS232C 接口，它是電平與 TTL 電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電路。 （ 2）單一電源 +5V供電 （ 3）它的電路設(shè)計(jì)與連接比較簡單而且功能齊全。它使用了 8個(gè) LED顯示管，其中 7 個(gè)用于顯示字符， 1 個(gè)用來顯示小數(shù)點(diǎn)，故通常稱之為八段發(fā)光二極管數(shù)碼顯示器。 LED 數(shù)碼顯示有動(dòng)態(tài)掃描顯示法和靜態(tài)顯示。 按鍵 鍵盤是一種常見的輸入設(shè)備，用戶可以向計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)或命令。通過硬件識(shí)別的鍵盤稱編碼鍵盤；通過軟件識(shí)別的鍵盤成為非編碼鍵盤。 四、研究方案 本系統(tǒng)在 Windows 7環(huán)境下工作，前臺(tái)使用 C51單片機(jī)完成 ；后臺(tái)使用 KeiluVisionProtel 99 SE軟件來完成，主要運(yùn)用 C語言及匯編語言進(jìn)行編程。本文介紹的重點(diǎn)是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，