【正文】 線系統(tǒng)，PCI、PXI總線系統(tǒng)等，數(shù)據(jù)位已達(dá)到32位總線寬度，采樣頻率可以達(dá)到100MSps。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。由于集成電路制造技術(shù)的不斷提高，出現(xiàn)了高性能、高可靠性的單片數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）。20世紀(jì)80年代后期，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)生了極大的變化，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，使系統(tǒng)的成本降低，體積減小，功能成倍增加，數(shù)據(jù)處理能力大大加強(qiáng)。第二類系統(tǒng)在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用較多。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，例如：STD總線系統(tǒng)是這一類的典型代表。例如：國際標(biāo)準(zhǔn)ICE625（GPIB）接口總線系統(tǒng)就是一個(gè)典型的代表。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)得到了極大的發(fā)展，開始出現(xiàn)了通用的數(shù)據(jù)采集與自動測試系統(tǒng)。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)，另一類是工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。20世紀(jì)70年代中后期，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。我國是農(nóng)業(yè)大國，不同地區(qū)的土壤環(huán)境有著較大的差異，即使同一地區(qū)在不同季節(jié)土壤環(huán)境也不盡相同，土壤的溫濕度及壓力對于農(nóng)作物的正常生長至關(guān)重要，準(zhǔn)確的了解土壤的溫濕度及壓力參數(shù)就顯得尤其重要。數(shù)據(jù)采集是信號與信息采集學(xué)科的一個(gè)重要組成部分，也是諸多計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中最為活躍的領(lǐng)域之一。而單片機(jī)以其運(yùn)算速度快、體積小、成本低、集成度高、抗干擾能力和控制能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛用于智能化儀器儀表、機(jī)電一體化產(chǎn)品以及數(shù)據(jù)采集和過程控制方面。在目錄上點(diǎn)右鍵“更新域”，然后“更新整個(gè)目錄”。 Atmega64。 should bine with the structure of concrete hardware and characteristics ofrelevant software to design the purpose of this thesis is to design a practicalrealtime data collection system.This thesis mainly discuss the design and realization of the data collection system whichrefers to the temperature、humidity、pressure inside the system is mainly used tofinish the data collection、processing、display and the correlative control and municationwith the the analysis of the system structure and function requirement,the system inthis thesis adopts the Atmega64 core,expands the power、reset、LCD interface circuit withstandard RS232 series municate the entironment the system in use isplex with serious should ensure the reliability and security besides the basicfunction in the design of the this thesis we discuss the antijamming measuresthrough hardware and talk about the realization of munication with the software design with assemble language,and adopts modularize framework design.Keywords Embedded System。本文論述了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所采取的硬件和軟件方面的抗干擾措施，并對與PC機(jī)之間的通信實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了相應(yīng)的論述。系統(tǒng)軟件采用匯編語言編寫，為了便于擴(kuò)展和更改，軟件的設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)。它的主要功能是完成數(shù)據(jù)采集、處理、顯示、控制以及與PC機(jī)之間的通信等。本論文的目的就是設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)具有一定實(shí)用性的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。xx大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文基于AVR單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要近年來，隨著嵌入式微處理器的快速發(fā)展，單片機(jī)系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。在醫(yī)療、航空、交通、軍事技術(shù)、工業(yè)控制、科學(xué)研究等領(lǐng)域，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來使用，但僅僅具備單片機(jī)方面的知識是不夠的，還應(yīng)結(jié)合具體的硬件結(jié)構(gòu)以及應(yīng)用對象的軟件特點(diǎn)來設(shè)計(jì)系統(tǒng)。論文主要論述對土壤內(nèi)部溫度、濕度、壓力等數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)?；趯?shù)據(jù)采集系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)及功能要求的分析，本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)的采集系統(tǒng)采用Atmega64單片機(jī)為核心，擴(kuò)展了電源電路、復(fù)位電路、LCD接口電路以及監(jiān)控電路等，并配有標(biāo)準(zhǔn)RS232及RS422串行通信接口。由于使用該儀器的野外環(huán)境多樣，干擾嚴(yán)重，在系統(tǒng)的開發(fā)實(shí)現(xiàn)中，不僅要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集儀的一般功能，也要保證它的可靠性和安全性。關(guān)鍵詞 嵌入式；數(shù)據(jù)采集；Atmega64；傳感器Design of Data Acquisition System Based on AVR SCMAbstractIn recent years, with the rapid development in embedded microprocessor,the SCM(Single Chip Micyoco)has been widely applied in many fields such as the medical treatment,the aviation,the transportation,the military technique,the industry,the science research,andso this fields,SCM is usually to be used as a core parts,but the knowledge of SCM isn39。 data collect system。sensors不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印 II 目錄摘要 IAbstract II第1章 緒論 1 課題背景 1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展 1 課題設(shè)計(jì)內(nèi)容 2第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框架 3 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì) 3 系統(tǒng)主要功能 5 本章小結(jié) 5第3章 硬件設(shè)計(jì) 6 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 ATmega64單片機(jī)概述 6 ATmega64單片機(jī)引腳功能 8 系統(tǒng)時(shí)鐘電路 10 系統(tǒng)復(fù)位電路 10 系統(tǒng)電源電路 10 標(biāo)準(zhǔn)RS232接口擴(kuò)展 11 RS232接口的機(jī)械指標(biāo) 11 RS232接口的電氣規(guī)范 12 RS232接口的電氣規(guī)范 12 標(biāo)準(zhǔn)RS422接口擴(kuò)展 13 MAX485芯片簡介 13 硬件設(shè)計(jì) 14 外存儲器擴(kuò)展 14 I2C總線簡介 14 AT24C64簡介 15 AT24C64與ATmega64單片機(jī)接口連接 16 溫濕度采集端設(shè)計(jì) 16 SHT75的主要性能 16 硬件設(shè)計(jì) 17 壓力采集端設(shè)計(jì) 17 ATmega64單片機(jī)概述 17 26PCB壓力傳感器簡介 18 鍵盤接口設(shè)計(jì) 19 顯示接口設(shè)計(jì) 20 LCD1602簡介 20 硬件設(shè)計(jì) 21 本章小結(jié) 21第4章 軟件設(shè)計(jì) 22 軟件總體設(shè)計(jì)框架 22 溫濕度及壓力數(shù)據(jù)采集模塊軟件設(shè)計(jì) 23 標(biāo)準(zhǔn)RS232及RS422接口擴(kuò)展軟件設(shè)計(jì) 24 RS232接口擴(kuò)展軟件設(shè)計(jì) 24 RS422接口擴(kuò)展軟件設(shè)計(jì) 27 片外存儲器擴(kuò)展軟件設(shè)計(jì) 28 鍵盤及顯示模塊軟件設(shè)計(jì) 28 鍵盤讀取程序設(shè)計(jì) 28 LCD顯示子程序設(shè)計(jì) 29 本章小結(jié) 30結(jié)論 31致謝 32參考文獻(xiàn) 33附錄A 34附錄B 37附錄C 40附錄D 41千萬不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行 IV 第1章 緒論 課題背景在實(shí)際的生活與工作中，我們常常需要到工作現(xiàn)場和野外進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及相關(guān)的處理，計(jì)算機(jī)雖然具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和分析能力，但我們不能把計(jì)算機(jī)搬到現(xiàn)場，這是因?yàn)橛?jì)算機(jī)除了體積大、攜帶不方便外，更因?yàn)樗目垢蓴_能力差以及對工作環(huán)境質(zhì)量要求高等缺點(diǎn)，使計(jì)算機(jī)無法在某些環(huán)境惡劣的場合下工作。近年來隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展和大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，特別是高性能單片機(jī)的出現(xiàn)，正引起數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)的一場新的技術(shù)革命。隨著計(jì)算機(jī)、集成電路等技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)正朝著速度快、容量大、體積小、重量輕的方向發(fā)展。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展數(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，由非熟練人員進(jìn)行操作，并且測試任務(wù)是由測試設(shè)備高速自動控制完成的。大約在60年代后期，國外就有成套的數(shù)據(jù)采集設(shè)備產(chǎn)品進(jìn)入市場，此階段的數(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)的自動檢測儀表和專用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，因此獲得了驚人的發(fā)展。就使用的總線而言，實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)多采用并行總線，工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)多采用串行數(shù)據(jù)總線。該階段的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要有兩類，一類以儀器儀表和采集器、通用接口總線和計(jì)算機(jī)等構(gòu)成。這類系統(tǒng)主要用于實(shí)驗(yàn)室，在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場也有一定的應(yīng)用。這種接口系統(tǒng)采用積木式結(jié)構(gòu)，把相應(yīng)的接口卡裝在專用的機(jī)箱內(nèi)，然后由一臺計(jì)算機(jī)控制。這兩種系統(tǒng)中，如果采集測試任務(wù)改變，只需將新的儀用電纜接入系統(tǒng)，或?qū)⑿驴ㄔ偬砑拥綄Ｓ玫臋C(jī)箱即可完成硬件平臺重建，顯然，這種系統(tǒng)比專用系統(tǒng)靈活得多。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)采集技術(shù)已經(jīng)在軍事、航空電子設(shè)備及宇航技術(shù)、工業(yè)等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。目前有的DAS產(chǎn)品精度已達(dá)16位，采集速度每秒達(dá)到幾十萬次以上。該階段數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用更先進(jìn)的模塊式結(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)迅速地組成一個(gè)新的系統(tǒng)。由于采用了高密度，屏蔽型，針孔式的連接器和卡式模塊，可以充分保證其穩(wěn)定性及可靠性，但其昂貴的價(jià)格是阻礙它在自動化領(lǐng)域普及的一個(gè)重要因素。串行總線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)向分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和智能化方向發(fā)展，可靠性不斷提高。其在工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和控制等眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 課題設(shè)計(jì)內(nèi)容課題主要對土壤內(nèi)部溫度、濕度、壓力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的進(jìn)行設(shè)計(jì)。要求對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)及功能進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)采用單片機(jī)為核心，擴(kuò)展電源電路、復(fù)位電路、LCD接口電路以及監(jiān)控電路等，并要求配有標(biāo)準(zhǔn)RS232和RS422串行通信接口。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)需采取硬件和軟件方面的抗干擾措施。采用MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)RS232接口，采用MAX485芯片擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)RS422接口，通過標(biāo)準(zhǔn)RS232接口和RS422接口實(shí)現(xiàn)單片機(jī)采集系統(tǒng)和PC機(jī)的數(shù)據(jù)通信。 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)采集系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，用C語言編寫，總體設(shè)計(jì)流程圖如圖22所示：系統(tǒng)上電后首先進(jìn)行自檢，檢查各功能模塊電子器件是否正常工作，檢查完畢后進(jìn)行各功能模塊初始化，掃描鍵盤，當(dāng)有“按鍵1”按下時(shí)，系統(tǒng)可讀到PB0口為低電平，此時(shí)系統(tǒng)開始執(zhí)行測量數(shù)據(jù)的工作，將采集到的溫濕度及壓力數(shù)據(jù)儲存到特定寄存器，當(dāng)有“按鍵2”按下時(shí)，系統(tǒng)將儲存在寄存器中的溫濕度及壓力數(shù)據(jù)組送LCD顯示，同時(shí)將該組數(shù)據(jù)通過I2C總線傳送至片外E2PROM，當(dāng)“按鍵3”按下時(shí)，系統(tǒng)檢查是否與上位機(jī)已經(jīng)建立連接，若連接成功則通過RS232接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送同時(shí)清空E2PROM內(nèi)數(shù)據(jù)。上電系統(tǒng)初始化溫濕度及壓力采集送LCD顯示示數(shù)據(jù)存儲傳送溫度標(biāo)志開？傳送濕度標(biāo)志開？傳送壓力標(biāo)志開？傳送溫度到串口傳送濕度到串口傳送壓力到串口圖22系統(tǒng)主程序流程圖 系統(tǒng)主要功能本系統(tǒng)是以ATmega64單片機(jī)為核心的土壤參數(shù)采集系統(tǒng)，主要采集土壤溫濕度及壓力并進(jìn)行相應(yīng)的分析，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了3個(gè)按鍵，當(dāng)傳感器探針插入土壤后，按鍵1（KEY1）按下，此時(shí)系統(tǒng)開始工作，執(zhí)行測量命令，按鍵2（KEY2）按下，系統(tǒng)則將采集到的溫濕度及壓力數(shù)據(jù)送LCD顯示同時(shí)儲存當(dāng)前數(shù)值到片外擴(kuò)展的E2PROM，按鍵3（KEY3）按下時(shí)，系統(tǒng)檢查是否通過RS232連接PC機(jī)，若連接成功，則執(zhí)行傳輸命令同時(shí)清空E2PROM內(nèi)數(shù)據(jù)組。通過本章可對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在硬件和軟件方面有一個(gè)總體的認(rèn)識。由于其先進(jìn)的指令集及單周期指令執(zhí)行時(shí)間，Atmega64單片機(jī)的數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá)1MIPS/MHz，故可以減緩系統(tǒng)的功耗和處理速度之間的矛盾。所有的寄存器都直接與邏輯單元（ALU）相連接，使得一條指令可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)同時(shí)訪問兩個(gè)獨(dú)立的寄存器。Atmega64單片機(jī)是AVR單片機(jī)家族中的高性能單片機(jī)，具有比其他型號更高的性能，Atmega64片內(nèi)帶有64KB的系統(tǒng)可編程Flash程序存儲器，具有在寫的過程中還可以讀的能力，即同時(shí)讀寫（RWW）；2KB的E2PROM；4KB的SRAM；53個(gè)通用I/O端口線；32個(gè)通用工作寄存器；實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）；4個(gè)靈活的具有比較模式和PWM的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（T/C）；2個(gè)USART；面向字節(jié)的兩線接口（TWI）；8通道10位ADC；可選的可編程增益；片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器；串行外圍接口（SPI）；與IEEE ，此接口同時(shí)還可以用于片上調(diào)試；6種可以通過軟件選擇