【正文】 ，從而掛在總線上的存儲(chǔ)器，打印機(jī)，LED很方便的進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取。5V～177。 在保持模式下的低輸出噪聲 LF398 的邏輯輸入是完全差分的，具有低輸入電流，允許與 TTL、PMOS 。 低輸人偏差 低于10us采集時(shí)間，與TTL , PMOS , CMOS邏輯輸人兼容 5V～177?？傮w設(shè)計(jì)確保在保持模式下，從輸入到輸出沒(méi)有藕合，即使對(duì)輸人信號(hào)等于電源電壓的情況也是如此： 輸人阻抗允許使用高源阻抗，而且不會(huì)使精度降低，使用1μF的保持電容，P通道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管與在輸出放大器的兩極性器件一起，實(shí)現(xiàn)低至5mV／分鐘的下降率。用一個(gè)引腳來(lái)達(dá)到調(diào)整輸人偏差，并且不降低輸入偏差漂移。 LF398芯片介紹圖33 LF398AN(8)管腳排列 LF398是單片采樣/保持器放大器，它使用BIFET技術(shù)以獲得快速捕捉信號(hào)的超高直流精度和低下降率。 滿量程調(diào)整：這是當(dāng)輸入電壓是滿量程1/2LSB ( 量程時(shí)比滿量程低60mV ，輸出從0000000l 變?yōu)?0000000。在大多數(shù)情況下，可以在引腳5上接一1kΩ電位器來(lái)實(shí)現(xiàn)。 Vcc：工作電源， +5VDC。 VR+，VR：基準(zhǔn)電壓源正、負(fù)端。 CLOCK：外部時(shí)鐘脈沖輸入端。D0為最低位，D7為最高位。該信號(hào)用來(lái)打開(kāi)三態(tài)輸出緩沖器，將A/D轉(zhuǎn)換得到的8位數(shù)字量送到數(shù)據(jù)總線上。 EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出高電平有效。 START：?jiǎn)?dòng)A/D轉(zhuǎn)換信號(hào)，輸入高電平有效。 ALE：地址鎖存允許信號(hào)，輸入高電平有效。 主要指標(biāo)： 分辨率 8 位 線性誤差士l / 2LSB 單電源 5VDC 低功耗 15mw 轉(zhuǎn)換時(shí)間 100US 分辨率為1/ 28 ≈ % 模擬電壓轉(zhuǎn)換范圍是 0 +5 V 標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時(shí)間為100ms 各引腳功能如下： IN0～I(xiàn)N7：8路模擬量輸入端。 集許多A / D 轉(zhuǎn)換技術(shù)于一體， ADC0808和ADC0809 的設(shè)計(jì)被優(yōu)化，它們提供高速、高精度、最小溫度相關(guān)性、極好的長(zhǎng)期精度和可重復(fù)性以及最小功耗。 該器件取消了外部調(diào)零和滿量程調(diào)整。 ADC0809的功能特點(diǎn)圖32 ADC0809管腳排列 ADC0809數(shù)據(jù)采集元件是單片CMOS器件，具有8位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、8通道的多路開(kāi)關(guān)以及和微處理器相兼容的控制邏輯，這個(gè)8位A / D 轉(zhuǎn)換器使用逐位逼近作為轉(zhuǎn)換技術(shù)。 Vss：接地端。 Vcc：+5V工作電壓。 Vpp：片內(nèi)程序存儲(chǔ)器編程電壓。當(dāng)訪問(wèn)該地址范圍的存儲(chǔ)單元時(shí)，由于MCS51系列單片機(jī)的片內(nèi)程序存儲(chǔ)器地址與片內(nèi)程序是重疊的，所以用引腳電平來(lái)區(qū)分是訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，還是訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，在每個(gè)機(jī)器周期，兩次有效。由于MCS51系列單片機(jī)外部程序和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間是獨(dú)立的，但地址是重疊的，因此除了在指令上加以區(qū)分外，控制信號(hào)也有所不同。對(duì)于EPROM型單片機(jī)，在對(duì)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳輸入編程脈沖信號(hào)。另外，ALE信號(hào)還可以作為應(yīng)用系統(tǒng)中頻率要求較低的其他部件的時(shí)鐘信號(hào)、計(jì)數(shù)信號(hào)等。給應(yīng)用系統(tǒng)中的地址鎖存器提供鎖存控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)地址/數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用。其中XTAL1為該放大器的輸入引腳，XTAL2為該放大器的輸出引腳。 XTAL1和XTAL2是MCS51系列單片機(jī)的時(shí)鐘引腳。 備用電源功能VPD：當(dāng)Vcc掉電時(shí)，在Vcc下降到操作系統(tǒng)允許極限之前，RST/VPD引腳接上備用電源，向內(nèi)部RAM供電，這時(shí)系統(tǒng)處于一種低功耗方式。除基本輸入/輸出功能外每個(gè)引腳還有專用功能，其專用引腳功能： ：RXD串行數(shù)據(jù)接收 ：TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送 ：INT0外部中斷0請(qǐng)求輸入 ：INT1外部中斷1請(qǐng)求輸入 ：T0定時(shí)器0外部計(jì)數(shù)脈沖輸入 ：T1定時(shí)器1外部計(jì)數(shù)脈沖輸入 ：WR外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫信號(hào) ：RD外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀信號(hào) RST/VPD：復(fù)位引腳，這是一個(gè)雙功能引腳，復(fù)位/備用電源： 復(fù)位功能RST：?jiǎn)纹瑱C(jī)的復(fù)位是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的。在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它輸出高8位地址；在對(duì)EPROM編程和程序驗(yàn)證時(shí)，接受高8位地址。在EPROM編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它接受低8位地址。在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它是數(shù)據(jù)總線和地址總線低8位分時(shí)復(fù)用的接口：在EPROM編程時(shí)，在接收指令字節(jié)；在驗(yàn)證程序時(shí)，輸出指令字節(jié)，并要求外接上拉電阻。它主要特性如下： （1）具有兩級(jí)中斷優(yōu)先處理能力，可管理5個(gè)中斷源，且都有自動(dòng)轉(zhuǎn)入的中斷入口地址；（2）內(nèi)含定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，工作方式可編程選擇；（3）有32條I/O線，輸入輸出操作功能強(qiáng)，可直接帶外設(shè)；（4）布爾處理功能強(qiáng)，可擴(kuò)展用途；（5）內(nèi)部RAM和寄存器有位尋址功能；（6）外部具有獨(dú)立的64K程序存儲(chǔ)空間和64K數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間；（7）有全雙工串行接口，波特率可編程設(shè)置；（8）有多種型號(hào)，且不同型號(hào)的內(nèi)部程序存儲(chǔ)器不同，用戶可根據(jù)需要選用。 8051AH的功能特點(diǎn)圖31 8051AH管腳排列 MCS51系列單片機(jī)是1980年Intel公司推出的8位單片機(jī)系列，由于它良好的性價(jià)比，此后其他一些公司也相繼研制并生產(chǎn)MCS51系列單片機(jī)8051及其兼容芯片。在硬件設(shè)計(jì)中盡量采用了功能強(qiáng)大的芯片，以減化電路，提高系統(tǒng)電路的集成度和可靠性。本系統(tǒng)硬件包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)模塊。 本系統(tǒng)采用的是第二種方案，此方案設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，成本較低，實(shí)用于不同場(chǎng)所。 ( 3 ）圖像顯示是指用屏幕顯示（ CRT ）讀數(shù)或被測(cè)參數(shù)變化的曲線，主要用于計(jì)算機(jī)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中。 ( 2 ）數(shù)字顯示是指用數(shù)字形式來(lái)顯示測(cè)量值，目前大多采用 LED 發(fā)光數(shù)碼管或液晶顯示屏等，如數(shù)字電壓表。 ( l ）模擬顯示是利用指針對(duì)標(biāo)尺的相對(duì)位置來(lái)表示被測(cè)量數(shù)值的大小，如毫伏表、毫安表等，其特點(diǎn)是讀數(shù)方便、直觀，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，在檢測(cè)系統(tǒng)中一直被大量使用。顯示裝置的主要作用就是使人們了解檢測(cè)數(shù)值的大小或變化的過(guò)程。從鍵盤發(fā)出指令，進(jìn)入不同的模式，實(shí)現(xiàn)不同的功能。為了得到機(jī)器時(shí)間，本系統(tǒng)采用了晶振得到需要的機(jī)器時(shí)間。單片機(jī)還需要把數(shù)據(jù)分析和處理之后的結(jié)果寫入存儲(chǔ)器以備將來(lái)分析和使用，通常還需要把結(jié)果顯示出來(lái)。 單片機(jī)系統(tǒng)是整個(gè)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心。這個(gè)多位數(shù)是二進(jìn)制分?jǐn)?shù)，ADC是微機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，它的性能往往直接影響整個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)。以進(jìn)一步用于處理、顯示、記錄、查詢和傳輸。使用串行輸出結(jié)果的方式對(duì)長(zhǎng)距離傳輸和需要光電隔離的場(chǎng)合較為有利。早期的采樣保持電路和A/D轉(zhuǎn)換電路需要數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員自行設(shè)計(jì)，目前普遍采用單片集成電路，有的單片A/D轉(zhuǎn)換器內(nèi)部包括有采樣保持電路、基準(zhǔn)電源和接口電路，這為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了較大方便。由于輸入信號(hào)變化的速度不同，系統(tǒng)對(duì)分辨率、精度、轉(zhuǎn)換速率及成本的要求也不同。評(píng)價(jià)智能儀表數(shù)據(jù)采集部分的主要技術(shù)指標(biāo)有分辨率、精度、輸入信號(hào)形式和信號(hào)電平、采集速度，抗干擾能力，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)被測(cè)變量的信號(hào)特性，儀表的整機(jī)技術(shù)要求，確定這些指標(biāo)的具體數(shù)值。由于波形可以重復(fù)取得．因此采樣可以用較慢的速度進(jìn)行，采集的樣本可以是時(shí)序的（步進(jìn)、步退、差額），也可以是隨機(jī)的。由于采樣周期隨被測(cè)信號(hào)周期變化，故通常稱之為“變步長(zhǎng)采樣”。 除了“定時(shí)采樣”（等間隔采樣）外，“實(shí)時(shí)采樣”通常使用“變步長(zhǎng)采樣”，即“等點(diǎn)采樣”。在工程上采樣頻率應(yīng)取被采樣信號(hào)所含最高頻率的兩倍．通常采用1020倍 。再采入第二個(gè)采樣點(diǎn)，這樣一直將整個(gè)信號(hào)波形數(shù)字化并存入存儲(chǔ)器中。 數(shù)據(jù)采集的采樣方式有兩種選擇：一為“實(shí)時(shí)采樣”；一為“等效時(shí)間采樣”。 數(shù)據(jù)處理部分存儲(chǔ)單片機(jī)A/DS/H查詢數(shù)據(jù)通信顯示圖24數(shù)據(jù)處理框圖 從傳感器采集來(lái)的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路，信號(hào)做好了模數(shù)轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)備。模擬開(kāi)關(guān)也可以根據(jù)需要安排在放大器之前，但當(dāng)輸入的信號(hào)電平較低時(shí)，需注意選擇多路模擬開(kāi)關(guān)的類型；若選用繼承電路的模擬多路開(kāi)關(guān)，由于它比干簧和繼電器組成的多路模擬開(kāi)關(guān)導(dǎo)通電阻大、泄露電流大，因而有較大的誤差產(chǎn)生。但當(dāng)分時(shí)通道較多時(shí)，必須注意泄露及邏輯安排等問(wèn)題，當(dāng)信號(hào)頻率較高時(shí)，使用多路開(kāi)關(guān)后，對(duì)A/D轉(zhuǎn)換速率要求也隨之上升。因此，在多路模擬開(kāi)關(guān)后的單元電路，如采樣/保持電路、模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路以及處理電路等，只需要一套即可，這樣可以節(jié)省成本和體積，但這僅適用于物理量變化比較緩慢、變化周期在數(shù)十至數(shù)百毫秒之間的情況下。（4）在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，往往要對(duì)多個(gè)物理量進(jìn)行采集，即所謂多路巡回檢測(cè)，這可以通過(guò)多路模擬開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，降低成本。（3）傳感器以及后續(xù)處理電路中的器件常會(huì)產(chǎn)生噪聲，人為的發(fā)射源也可以通過(guò)各種耦合渠道使信號(hào)通道感染上噪聲，常見(jiàn)的工頻信號(hào)就是人為干擾源。由于各類傳感器輸出信號(hào)的情況各不相同，因此需要的放大器種類也很多。因此需要加以放大才能滿足大多數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器的滿量程輸入0～5V的要求。它是一種獲得信息的重要手段，它所獲得信息的正確與否，關(guān)系到整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的精度，因而在非電量檢測(cè)系統(tǒng)中占有重要的地位。根據(jù)測(cè)量對(duì)象和顯示方法的不同，信號(hào)處理電路可以是簡(jiǎn)單的傳輸電纜，也可以是由許多電子元件組成的數(shù)據(jù)采集卡，甚至包括計(jì)算機(jī)在內(nèi)的裝置。微機(jī)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)不僅能解決傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)不能或不易解決的問(wèn)題，而且能簡(jiǎn)化電路、增加功能、提高精度和可靠性等，還能實(shí)現(xiàn)人腦的部分功能，使自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)具有智能化，實(shí)現(xiàn)代替人工自動(dòng)檢測(cè)的目的，隨著微機(jī)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)會(huì)變得更加智能化、多功能化。此外，其他儀器儀表或系統(tǒng)通過(guò)通信子系統(tǒng)及接口完成相互之間的信息交換和互連。 傳感器串口RS2328051單片機(jī)模數(shù)轉(zhuǎn)換 信號(hào) 處理鍵盤電路盤存儲(chǔ)器LED顯示模塊時(shí)鐘信號(hào)圖22 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)圖被檢測(cè)的各種參數(shù)（溫度、流量、壓力、位移、速度等）由傳感器變換成易于后續(xù)處理的電信號(hào)。 系統(tǒng)各部分的功能要完成這些功能主要依靠傳感器、信號(hào)處理電路、顯示裝置、數(shù)據(jù)處理裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。數(shù)字實(shí)時(shí)顯示：LED將實(shí)時(shí)顯示采集的數(shù)據(jù)，并且能夠顯示查詢時(shí)輸入的查詢量和查詢到的數(shù)據(jù)。圖21 系統(tǒng)的框圖 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能8路數(shù)據(jù)采集：可以進(jìn)行8路0～5V的模擬電壓進(jìn)行循環(huán)采集，每路采集的8次，超出界限LED顯示報(bào)警，將采得的數(shù)據(jù)求平均。檢測(cè)時(shí)，首先獲取被測(cè)量的信息，并通過(guò)信息的轉(zhuǎn)換把獲得的信息變換為電量，然后進(jìn)行一系列的處理，再用指示儀或顯示儀將信息輸出，或由計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最后把信息輸送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。最后并用打印機(jī)記錄數(shù)據(jù)。模擬控制器由于受元件等因素的影響，在制作和實(shí)現(xiàn)采集等方面具有一定的局限性，如在控制器有很大的時(shí)間常數(shù)時(shí)，模擬控制器的電容器的體積就相當(dāng)可觀；但若采用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)大的純延遲時(shí)間的控制器就顯得非常方便的，如要改變參數(shù)，只要調(diào)整程序，而不需要更改更多的硬件。隨著現(xiàn)代生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和生產(chǎn)水平的不斷提高，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化水平也相應(yīng)地提出了更高的要求。其在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和控制等眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。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(dòng)化領(lǐng)域普及的一個(gè)重要因素。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(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)，迅速地組成一個(gè)新的系統(tǒng)。在國(guó)際上技術(shù)先進(jìn)的國(guó)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。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(tái)的重建，顯然，這種系統(tǒng)比專用系統(tǒng)靈活得多。第二類系統(tǒng)在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)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)。例如，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ICE625（GPIB）接口總線系統(tǒng)就是一個(gè)典型的代表。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(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)多采用串行數(shù)據(jù)總線。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)起始于20世紀(jì)50年代，由于數(shù)據(jù)采集測(cè)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(cè)試任務(wù)，因而得到了初步的認(rèn)可。在生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)幾乎無(wú)處不在，凡是有自動(dòng)監(jiān)測(cè)及控制的地方都會(huì)有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的身影出現(xiàn)；從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從空中、地面到地下，凡是能想象到的地方都有使用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的需求。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，數(shù)據(jù)采集，查詢，上位機(jī)通信ABSTRACTThe face of large amounts of data, manual processing far can not meet the requirements of the times, relying on microelectronics technology to achieve data acquisition, storage and display, as the pace of the times the only effective shortcut. The system uses analogdigital conversion, microprocessor, memory and other chips to achieve the 8channel data acquisition, storage signals will be collected by time uploaded to the host puter PC, by the choice of different modes of data capture, query, print and display, etc.. In the paper a more systematic introduction of the analog s