【正文】 collect .Then send the data to the host machine through RS485， the host machine is responsible for data and display, LED digital display is responsible display the data. The software is partly programmed with VC++. The software can realize the function of monitoring and controlling the whole system. It designs much program like dataacquisition treatment,datadisplay and datamunication ect. Keyword: data acquisition AT89C52 ADC0809 RS485 江 III 目 錄 摘 要 .............................................. I Abstract ........................................... II 1 緒論 ............................................... 1 研究背景及其目的意義 .................................... 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .......................................... 2 該課題研究的主要內(nèi)容 .................................... 3 2 數(shù)據(jù)采集總體設(shè)計 ................................... 4 ...................................... 4 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能及簡介 .............................. 4 3 硬件部分 .......................................... 6 單片機(jī)基本模塊 .......................................... 6 A/D轉(zhuǎn)換模塊 ............................................ 9 ............................................... 12 LED數(shù)碼管顯示模塊 ..................................... 13 . .............................................. 17 4 軟件部分 ......................................... 19 簡介 KeilUvision2 ...................................... 19 下位機(jī)部分程序設(shè)計 ..................................... 24 5 上位機(jī)簡介 ........................................ 29 6 結(jié)論 .............................................. 30 致 謝 .............................................. 31 參考文獻(xiàn) ........................................... 32 附錄 1 總原理圖 ..................................... 33 江 IV 附錄 2 程序清單 ..................................... 34 江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計 1 1 緒論 研究背景及其目的意義 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。 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 RS485 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，數(shù)據(jù)采集與通信控制采用了單片機(jī) AT89C52 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。 存檔日期： 存檔編號： 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 論 文 題 目： 基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計 姓 名： 學(xué) 院： 專 業(yè)： 班 級 、 學(xué) 號： 指 導(dǎo) 教 師： 江 I 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)計和軟件設(shè)計，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)。 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。軟件部分應(yīng)用 VC++編寫控制軟件，對數(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。 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)采集測試系統(tǒng)，目標(biāo)是測試過程中不依靠相關(guān)的測試文件，由非熟練人員進(jìn)行操作，并且是由測試設(shè)備自動控制高速完成測試任務(wù)。大概在 60 年代后期，國外市場就有成套的數(shù)據(jù)采集設(shè)備出現(xiàn) [1]。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)和自動檢測儀表，因而獲得了高速的發(fā)展。 20 世紀(jì) 80 年代計算機(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)了自動測試系統(tǒng)與通用的數(shù)據(jù)采集。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]。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）。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 基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計 2 并結(jié)合系統(tǒng)編程，就可以擴(kuò)展和修改系統(tǒng)，迅速組成一個新的系統(tǒng)。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)。 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并轉(zhuǎn)換成數(shù) 字信號，并進(jìn)行分析、處理、傳輸、顯示、存儲和顯示。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。近年來，又成功研制了動態(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 [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)時采集物理實(shí)驗(yàn)中各種物理量； （ 2） 計算機(jī)接口：將傳感器采集到的數(shù)據(jù)信號輸入計算機(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]。如愛爾蘭 ACRA 公司 2022 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 2022 年。 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、處理以及控制等問題。數(shù)據(jù)采集也是從一個或多個信 號獲取對象信息的過程。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 采用一些功能相對獨(dú)立的專用單片機(jī)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)其控制功能。 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)存儲器 ,它都只有有限的存儲容量 ,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)挠媱?。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。 江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計 4 2 數(shù)據(jù)采集總體設(shè)計 系統(tǒng)設(shè)計的基本要求 （ 1） 將采集的模擬信號轉(zhuǎn)換成方便處理的數(shù)字量。 （ 3） 能夠控制信號的采集、處理、顯示等。 （ 5） 給出具體的硬件和軟件。 （ 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)。 （ 4） 系統(tǒng)中相關(guān)器件要盡可能做到性能匹配。數(shù)據(jù)采集技術(shù)廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域。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。 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)換時間、轉(zhuǎn)換誤差等等。在該系統(tǒng)中采用的是 8051 系列的單片機(jī)。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 基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計 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。由于采集的信號多種多樣，需要多種轉(zhuǎn)換器把信號轉(zhuǎn)換為電壓模擬信號，本文就不不作介紹。 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。 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 。 系統(tǒng)框圖如圖 21 所示： 信號采集電路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 基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計 6 3 硬件部分 信號采集過程中，被測量一般由傳感器供給，常為微弱信號，需要對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。但在實(shí)際工程設(shè)計中必不可少。此系統(tǒng)是由 CPU、輸入輸出電路（ I/O 口），還包括定時 /計數(shù)器、串行通信口、顯示驅(qū)動電路（ LCD 和 LED 驅(qū)動電路）、 A/D 轉(zhuǎn)換器等電路集成到一個單塊芯片上，構(gòu)成了一個最小但完善的計算機(jī)任務(wù)。 AT89C52 單片機(jī) 美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的 AT89C52 是低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 256 bytes 的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）和 8K bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器 (EEPROM)，器件不僅采用 ATMEL 公司的非易失性、高密度存儲技術(shù)生產(chǎn)，而且兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及 8052 產(chǎn)品的引腳，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器 (CPU)和 Flash 存儲單元， AT89C52 單片機(jī)的強(qiáng)大功能，能適合于許多比較復(fù)雜的控制應(yīng)用場合。 AT89C52 單片機(jī) 主要 特性 AT89C52 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) FLASH 閃速存儲器， 256 字節(jié)片內(nèi)RAM， 32 個 I/O 口線，一個 5 向量兩級中斷結(jié)構(gòu)， 2 個 16 位定時 /計數(shù)器，一個全雙工串行通信口，時鐘電路及片內(nèi)振蕩器。空閑方式體制 CPU 的工作，但允許 RAM、定時 /計數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 AT89C52 單片機(jī)的引腳如圖 31 所示 [99]。 單片機(jī)的時鐘電路連接圖如圖 33 所示 ,18 引腳和 19 引腳接時鐘電路 ,在單片機(jī)內(nèi)部有一個高增益反相放大器， XTAL1 接外部晶振和微調(diào)電容的一端 ,在片內(nèi)它是高增益反相放大器的輸入 ,XTAL2 接外部晶振和微調(diào)