【正文】 ............................ 61 通信方式 ..............................................................................................................7 第 四 章 硬件部分 .................................................................................................10 ................................ 錯誤 !未定義書簽。 關鍵詞 ： 單片機 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 ................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 8路被測電壓通過模數(shù)轉換器 PCF8591 進行模數(shù)轉換，實現(xiàn)對采集到的數(shù)據(jù)進行模擬量到數(shù)字量的轉換，并將轉換后的數(shù)據(jù)通過 USBUART 轉換電路PL2303 或串口 RS232 傳輸?shù)缴衔粰C，由上位機負責數(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果。數(shù)據(jù)采集與通信控制采用了模塊化的設計，數(shù)據(jù)采集與通信控制采用了單片機 STC89C52 來實現(xiàn)，硬件部分是以單片機為核心，還包括 A/D 模數(shù)轉換模塊，顯示模塊， USB 接口和串行接口部分。 石家莊鐵道學院畢業(yè)設計 基于 C51 單片機的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) The Design Of Data Acquisition System Based On C51 SCM 2021 屆 信息科學與技術 分院 專 業(yè) 計算機科學與技術 學 號 20212542 學生姓名 楊 華 指導教師 劉玉紅 完成日期 2021 年 5 月 27 日 摘 要 本文介紹了基于單片機的數(shù)據(jù)采集的 硬件設計和軟件設計，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。該系統(tǒng)從機負責數(shù)據(jù)采集并應答主機的命令。軟件部分應用 Keil uvision3 編寫控制軟件，對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、模數(shù)轉換系統(tǒng)、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)通信等程序進行了設計。 研究背景及其目的意義 ................... 錯誤 !未定義書簽。 PCB 圖設計 ............................................................................................................... 單片機 .................................................... 13 LED數(shù)碼顯示器的應用原理 ..........................................................................錯誤 !未定義書簽。 主機程序設計 ............................................. 21 PC 機顯示界面 程序設計 ................................... 25 調(diào)試結果 .......................................................................................................................32 第六章 總結 .........................................................................................................27 致謝 .................................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)起始于 20 世紀 50 年代， 1956 年美國首先研究了用在軍事上的測試系統(tǒng)，目標是測試中不依靠相關的測試文件，由非成熟人員進行操作，并且測試任務是由測試設備高速自動控制完成的。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)，因而獲得了驚人的發(fā)展。 [11] 20 世紀 80 年代隨著計算機的普及應用，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)采集與自動測試系統(tǒng)。這類系統(tǒng)主要應用于實驗室， 在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場也有一定的應用。 20世紀 80 年代后期，數(shù)據(jù)采集發(fā)生了很大的變化，工業(yè)計算機、單片機和大規(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。由于集成電路制造技術的不斷提高，出現(xiàn)了高性能、高可靠的單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（ DAS）。該階段的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用模塊式結構，根據(jù)不同的應用要求，通過簡單的增加和更改模塊，并結合系統(tǒng)編程，就可擴展或修改系統(tǒng)，迅速組成一個新的系統(tǒng)。相較于數(shù)據(jù)采集板卡成本和功能的限制，單片機具多功能、高效率、高性能、低電壓、低功耗、低價格等優(yōu)點，而雙單片機又具有精度 較高、轉換速度快、石家莊鐵道大學畢業(yè)設計 能夠對多點同時進行采集，因此能夠開發(fā)出能滿足實際應用要求的、電路結構簡單的、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換成數(shù)字信號，并進行分析、處理、傳輸、顯示、存儲和顯示。各種領域都用到了數(shù)據(jù)采集，在石油勘探、科學實驗、飛機 飛行、地震數(shù)據(jù)采集領域已經(jīng)得到應用。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、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 轉化位數(shù)，采樣率有 50HZ、 100HZ、 200HZ。 [11] 受需求牽引，新一代機載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為滿足飛行實驗應用也在快速地發(fā)展。本系統(tǒng)采用 16 位（ A/D）模擬數(shù)字變換，總采樣率達 500K/S,同步時間為 +/250ns，可以利用方式組成高達 1000 通道的大容量的分布式采集系統(tǒng)。它是對傳感器信號的測量與處理 , 以微型計算機等高技術為基礎而形成的一門綜合應用技術。隨著微型計算機技術的飛速發(fā)展和普及 ,數(shù)據(jù)采集監(jiān)測已成為日益重要的檢測技術 ,廣泛應用于工農(nóng)業(yè)等需要同時監(jiān)控溫度、濕度和壓力等場合。 石家莊鐵道大學畢業(yè)設計 盡管現(xiàn)在以微機為核心的可編程數(shù)據(jù)采集與處理技術作為數(shù)據(jù)采集技術的發(fā)展方向得到了迅速的發(fā)展 ,并且適于通用微機 (如 IBM PC 系列 ) 使用的板卡級數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品也已大量出現(xiàn) ,組成一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)簡單到只需要一塊數(shù)據(jù)采集卡 ,把它插在微機的擴展槽內(nèi) ,并輔以應用軟件 ,就能實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能 ,但這并不會對基于單片機為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)產(chǎn)生影響 ,因為單片機功能強大、抗干擾能力強、可靠性高、靈活性好、開發(fā)容易等優(yōu)點 ,使得基于單片機為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在許多領域得到了廣 泛的應用 . 傳統(tǒng)的基于單片機的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由于沒有上位機的支持 ,不管采用什么樣的數(shù)據(jù)存儲器 ,它的存儲容量都是有限的 ,所以不得不對存儲的歷史數(shù)據(jù)進行覆蓋刷新 ,這樣不利于用戶對數(shù)據(jù)進行整體分析 ,因而也不能對生產(chǎn)過程的狀況進行準確的把握。 這樣用戶可以在上位機上編寫各種程序對文件中的數(shù)據(jù)進行有效查詢和分析 ,有利于工業(yè)過程的長期正 常運行和檢查。 采用的方法 實際 PCF8591是 8路 8位 AD，最大數(shù)位 255，它外部有一個基準電壓，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對應為 0,5V就對應 255，外部所測電壓經(jīng)模數(shù)轉換 AD變化為數(shù)字量 0255，數(shù)碼管也就顯示此值十進制轉化值（（ AD/255）*5）。 實現(xiàn)步驟 用 Protel99se作圖軟 件畫出電路的 PCB圖和 SCH圖。 用 LED顯示所測電壓值的數(shù)字量。從而實現(xiàn) PC機與單片機的同 步顯示。根據(jù)基于 C51單片機采集系統(tǒng)要完成的數(shù)據(jù)采集工作，明確本系統(tǒng)要做什么，撰寫需求說明書。包括功能設計和電路布線設計；設計本系統(tǒng)的各個功能 模塊：按鍵、 LED顯示、 A/D模數(shù)轉換等功能，并設計各模塊間的接口，完成數(shù)據(jù)傳輸及采集工作。 測試階段：基于 C51單片機采集系統(tǒng)進行上位機與下位機的數(shù)據(jù)采集，測試本系統(tǒng)是否能達到預期的設想，是否能完成數(shù)據(jù)采集工作，針對發(fā)現(xiàn)的問題或新的要求及時完善本系統(tǒng)。 第二章 開發(fā)環(huán)境及開發(fā)工 具 在本設計中用到了 Protel99se 對單片機板子原理圖元件庫元件圖、單片機板子原理圖、單片機板子 PCB 圖元件庫元件圖、單片機板子 PCB 圖進行了畫圖；用到了KeilUvision3 編寫了電壓數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的代碼，進行了編譯并產(chǎn)生了一個 HEX 文件；用到了 Microsoft Visual Studio 2021 軟件編寫了一個 PC 機電壓數(shù)值顯示界面；同時還用到了 單片機驅動軟件將程序下載到主芯片STC89C52 中和串口調(diào)試助手 選好 COM 口后就會顯示電壓數(shù)據(jù) 的十六進制顯示。 按照系統(tǒng)功能來劃分， Protel99se 主要包含以下倆大部分和 6個