【正文】 ............................ 61 通信方式 ..............................................................................................................7 第 四 章 硬件部分 .............................................................................................................. 10 原理圖設(shè)計(jì) ................................. 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 關(guān)鍵詞 ： 單片機(jī) 數(shù)據(jù)采集 STC89C52 PCF8591 Abstract This article describes the hardware design and software design of the data on which based on signalchip microputer .The data collection system is the link between the digital domain and analog domain. It has an very important function. The introductive point of this text is a data to collect the system. The hardware of the system focuses on signalchip microputer .Data collection and munication control use modular design. The data collected to control with correspondence to adopt a machine STC89C52 to carry out. The part of hardware?s core is SCM, is also includes A/D conversion module, display module, and the serial interface. Slave machine is responsible for data acquisition and answering the host roads were measured the electric voltage to pass the in general use moldfew conversion of PCF8591,the realization carries on the conversion that imitates to measure the numeral to measure towards the data that collect .Then send the data to the host machine through PL2303 or host machine is responsible for data and display, LED digital display is responsible display the data. The software is partly programmed with Keil uvision3 The software can realize the function of monitoring and controlling the whole system. It designs much program like dataacquisition treatment,datadisplay and datamunication etc. Keyword: SCM Data acquisition STC89C52 PCF8591 目錄 第一章 緒論 ............................................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 8路被測(cè)電壓通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器 PCF8591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(guò) USBUART 轉(zhuǎn)換電路PL2303或串口 RS232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(lái)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) STC89C52 來(lái)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， USB接口和串行接口部分。 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 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 2022 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) 20222542 學(xué)生姓名 楊 華 指導(dǎo)教師 劉玉紅 完成日期 2022 年 5 月 27 日 摘 要 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。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)。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。軟件部分應(yīng)用 Keil uvision3 編寫(xiě)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)。 研究背景及其目的意義 .................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 PCB 圖設(shè)計(jì) ............................................................................................................... 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(shū)簽。 主機(jī)程序設(shè)計(jì) ............................................. 21 PC 機(jī)顯示界面 程序設(shè)計(jì) ................................... 25 調(diào)試結(jié)果 .......................................................................................................................32 第六章 總結(jié) ....................................................................................................................... 27 致謝 ................................................................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)起始于 20 世紀(jì) 50 年代， 1956 年美國(guó)首先研究了用在軍事上的測(cè)試系統(tǒng)，目標(biāo)是測(cè)試中不依靠相關(guān)的測(cè)試文件，由非成熟人員進(jìn)行操作，并且測(cè)試任務(wù)是由測(cè)試設(shè)備 高速自動(dòng)控制完成的。大概在 60 年代后期，國(guó)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(guò)了傳統(tǒng)的自動(dòng)檢測(cè)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(kāi)始出現(xiàn)了通用的數(shù)據(jù)采集與自動(dòng)測(cè)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(chǎng)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(guò)簡(jiǎn)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、石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 能夠?qū)Χ帱c(diǎn)同時(shí)進(jìn)行采集，因此能夠開(kāi)發(fā)出能滿足實(shí)際應(yīng)用要求的、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的、可靠性高的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是通過(guò)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(lái)，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。 [11] 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)。它是對(duì)傳感器信號(hào)的測(cè)量與處理 , 以微型計(jì)算機(jī)等高技術(shù)為基礎(chǔ)而形成的一門(mén)綜合應(yīng)用技術(shù)。 隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和普及 ,數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)已成為日益重要的檢測(cè)技術(shù) ,廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)等需要同時(shí)監(jiān)控溫度、濕度和壓力等場(chǎng)合。 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 盡管現(xiàn)在以微機(jī)為核心的可編程數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)作為數(shù)據(jù)采集技術(shù)的發(fā)展方向得到了迅速的發(fā)展 ,并且適于通用微機(jī) (如 IBM PC 系列 ) 使用的板卡級(jí)數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品也已大量出現(xiàn) ,組成一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)簡(jiǎn)單到只需要一塊數(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 ,因?yàn)閱纹瑱C(jī)功能強(qiáng)大、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、靈活性好、開(kāi)發(fā)容易等優(yōu)點(diǎn) ,使得基于單片機(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 . 傳統(tǒng)的基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由于沒(méi)有上位機(jī)的支持 ,不管采用什么樣的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 ,它的存儲(chǔ)容量都是有限的 ,所以不得不對(duì)存儲(chǔ)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行覆蓋刷新 ,這樣不利于用戶對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整體分析 ,因而也不能對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的狀況進(jìn)行準(zhǔn)確的把握。 這樣用戶可以在上位機(jī)上編寫(xiě)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(guò)程的長(zhǎng)期正常運(yùn)行和檢查。 采用的方法 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(cè)電壓范圍，我們所測(cè)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(cè)電壓經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn) 換 AD變化為數(shù)字量 0255，數(shù)碼管也就顯示此值十進(jìn)制轉(zhuǎn)化值（（ AD/255）*5）。 實(shí)現(xiàn)步驟 用 Protel99se作圖軟件畫(huà)出電路的 PCB圖和 SCH圖。 用 LED顯示所測(cè)電壓值的數(shù)字量。從而實(shí)現(xiàn) PC機(jī)與單片機(jī)的同 步顯示。根據(jù)基于 C51單片機(jī)采集系統(tǒng)要完成的數(shù)據(jù)采集工作，明確本系統(tǒng)要做什么，撰寫(xiě)需求說(shuō)明書(shū)。包括功能設(shè)計(jì)和電路布線設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊：按鍵、 LED顯示、 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換等功能，并設(shè)計(jì)各模塊間的接口，完成數(shù)據(jù)傳輸及采集工作。 測(cè)試階段：基于 C51單片機(jī)采集系 統(tǒng)進(jìn)行上位機(jī)與下位機(jī)的數(shù)據(jù)采集，測(cè)試本系統(tǒng)是否能達(dá)到預(yù)期的設(shè)想，是否能完成數(shù)據(jù)采集工作，針對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題或新的要求及時(shí)完善本系統(tǒng)。 第二章 開(kāi)發(fā)環(huán)境及開(kāi)發(fā)工具 在本設(shè)計(jì)中用到了 Protel99se 對(duì)單片機(jī)板子原理圖元件庫(kù)元件圖、單片機(jī)板子原理圖、單片機(jī)板子 PCB 圖元件庫(kù)元件圖、單片機(jī)板子 PCB 圖進(jìn)行了畫(huà)圖；用到了KeilUvision3編寫(xiě)了電壓數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的代碼，進(jìn)行了編譯并產(chǎn)生了一個(gè) HEX文件；用到了 Microsoft Visual Studio 2022軟件編寫(xiě)了一個(gè) PC機(jī)電壓數(shù)值顯示界面；同時(shí)還用到了 單片機(jī)驅(qū)動(dòng)軟件將程序下載到主芯片STC89C52中和串口調(diào)試助手 選好 COM口后就會(huì)顯示電壓數(shù)據(jù)的十六進(jìn)制