【正文】 M multiplexed multi channel data acquisition system is a kind of singlechip processor performance, requirements medium, the structure is simple, practical stronger lowend electronic product, the single chip microputer as the core device, with its small size, low cost, speed, upgrade easily and so on , have good practical significance. Adopts microputer application of data acquisition system is more and more. This paper introduces a microputerbased, multichannel data acquisition system. The hardware part of the control module includes microcontroller, analog capture interface module, switch acquisition interface module, power module, the keyboard input module, LCD display module. MCU control module for controlling and coordinating the work of each module system. Analog capture analog interface module is used to preprocess it into a single chi p to handle the analog. Switching capacity acquisition interface module for preprocessing digital content to make it into a single chip to handle the digital. Power modules to provide energy source for the entire system. Keyboard input module and LCD display module for the system to provide a humanputer interaction channel, userfriendly intervention of the application. This design uses a single chip AD conversion function STC12C5A60S2 control center as the system can achieve 4way analog voltage signal, 4way switch volume collection, with processing power and high accuracy, versatility, etc. advantages. 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） III KEY WORDS： multichannel data acquisition， scm， analog， switching capacity, .河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） IV 目 錄 前 言 ....................................................................................................... 1 第 1 章 緒 論 .......................................................................................... 2 167。 性能指標(biāo) ..................................................................................... 2 167。 軟件設(shè)計(jì)方案 ............................................................................ 3 第 2 章 多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) ............................................... 5 167。 模擬電壓采集接口模塊 ...........................................................10 167。 電源 模塊 ....................................................................................12 第 3 章 多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ..............................................15 167。 開關(guān)量檢測(cè)的軟件設(shè)計(jì) ...................................................16 167。 定時(shí) 中斷的軟件設(shè)計(jì) ...............................................................18 167。 鍵盤掃描的軟件設(shè)計(jì) ........................................................25 結(jié) 論 ......................................................................................................26 參考文獻(xiàn) ..................................................................................................27 致 謝 ......................................................................................................28 附 錄 ......................................................................................................29 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 前 言 隨著計(jì) 算機(jī) 技術(shù) 及大 規(guī)模 集成 電路的 發(fā)展 ，特 別是 微處 理器及高速 A/D轉(zhuǎn)換器的出現(xiàn) ，數(shù)據(jù)采集系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大 變革。 因?yàn)?由微處 理器 去完 成程 序控制 ，數(shù)據(jù)處理及大部分邏輯操作，使系統(tǒng)的靈活性和可靠性大大的提高，系 統(tǒng)的 硬件 成本和 系統(tǒng) 的重 建費(fèi)用 大大 的降 低。 基于單 片機(jī) 的多 路多 路數(shù) 據(jù)采 集系統(tǒng) 是一 種對(duì) 單片 機(jī)性 能要求中等， 結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單 ，實(shí)用 性較 強(qiáng)的 低端 電子產(chǎn) 品， 單片 機(jī)作 為核心 器件，以 其體 積小 、成本 低、 速度 快、 升級(jí)容 易等 優(yōu)點(diǎn) 具有 很好的 現(xiàn)實(shí)意義 。文中第一章簡(jiǎn)要介紹了該 通用型 多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)背景和總體方案。第三章介紹該多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，主要包括主程序和定時(shí)中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì)流程，以及 AD轉(zhuǎn)換、鍵盤掃描、 LCD顯示等底層程序的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)不僅可以對(duì) 4 路模擬電壓信號(hào)進(jìn)行采集，還可以對(duì) 4 路 開關(guān)量 進(jìn)行檢測(cè)，并實(shí)現(xiàn) LCD 顯示，具有很好的通用性。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 第 1章 緒 論 167。工業(yè)領(lǐng)域的現(xiàn)場(chǎng)信息是各種各樣的，既有模擬量，也有數(shù)字量、開關(guān)量?？梢蕴岣攉@取大量動(dòng)態(tài)信息的能力，從而為提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本提供信息和手段。 性能指標(biāo) 隨著工業(yè)自動(dòng)化、智能化的提高，人們對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能和性能都提出了越來越高的要求。 167。它負(fù)責(zé)采集經(jīng)處理過的電壓，開關(guān)量信息，并送到 LCD 進(jìn)行顯示，控制和協(xié)調(diào)系統(tǒng)各模塊的工作。 開關(guān)量采集接口模塊用于對(duì)數(shù)字量進(jìn)行預(yù)處理，使其轉(zhuǎn)化為單片機(jī)能夠處理的數(shù)字量。 鍵盤輸入模塊用于輸入用戶命令，如改變開關(guān)量狀態(tài)，顯示開關(guān)量等。 電源模塊為各個(gè)模塊提供工作電源。 軟件 設(shè)計(jì)方案 根據(jù)方案要求多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件部分 采用 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì) 。本軟件系統(tǒng)主程序的總框圖見 圖 12。 主程序和定時(shí)中斷服務(wù)程序通過全局變量進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。 LCD 顯示程序接收數(shù)據(jù)，顯示模擬電壓值和開關(guān)量狀態(tài)。在第一章中已分析了系統(tǒng)并繪制了框圖，多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)部分采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，將整個(gè)系統(tǒng)分成幾大模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制模塊、 模擬量采集接口模塊、開關(guān)量采集接口模塊、 LCD 顯示模塊和電源模塊。 167。本系統(tǒng)采用 STC12C5A60S2 單片機(jī)為核心元件。 1. 單片機(jī)電路 STC12C5A60S2 單片機(jī)的電路原理圖見圖 21。內(nèi)部集成 MAX810專用復(fù)位電路 ,2路 PWM,8路高速 10位 A/D轉(zhuǎn)換 (250K/S，即 25?萬次 /秒 ),針對(duì) 電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場(chǎng)合。 5%, 單片機(jī)為 ，誤差為177。 5% 到177。 13. 共 4個(gè) 16位定時(shí)器。 2. 時(shí)鐘 電路 單片機(jī)的定時(shí)控制功能是用片內(nèi)的時(shí)鐘電路和定時(shí)電路來完成的，而片內(nèi)的時(shí)鐘產(chǎn)生有兩種方式：內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。振蕩器的頻率主要取決于晶體的振蕩頻率，一般晶體可在 之 間任選。在正常工作的情況下可以采用更高頻率的晶振， 51 單片機(jī)最小系統(tǒng)晶振的振蕩頻率直接影響單片機(jī)的處理速度，頻率越大處理速度越快。 C830PC730PXTALM1XTAL1XTAL2 圖 22 時(shí)鐘電路 3. 復(fù)位電路 為確保單片機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。 5%，即 ～ 。 手動(dòng)按鈕復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端 RST 上加入高電平。當(dāng)人為按下按鈕時(shí)，則 Vcc 的+5V 電平就會(huì)直接加到 RST 端。工作期間，按下 S， C 放電。幾個(gè)毫秒后，單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。 K_RESET1SWC610uVCCR210kRST 圖 23 復(fù)位電路 4. 串口通訊電路 STC12C5A60S2 單片機(jī)有一個(gè)全雙工的串行通訊口，所以可以方便地進(jìn)行單片機(jī)和電腦之間的串口通訊，可以同時(shí)接收或傳送外部送來的數(shù)據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)的 RS232 電平與 STC12C5A60S2 單片機(jī)的串口電平并不相兼容，須加上轉(zhuǎn)換 IC，方可與 RS232 電平直接相連。這些接收器具有 ，而且可以接收177。 每個(gè)驅(qū)動(dòng)器將 TTL/CMOS 輸入電平轉(zhuǎn)換 為 EIA/TIA232E 電平。 MAX232 的工作電壓只需 5V，內(nèi)部有振蕩電路產(chǎn)生正負(fù) 9V 電位。 PC機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)從 PC 機(jī)串口座第 3 腳 TXD 端發(fā)出數(shù)據(jù)，再逆向流向單片機(jī)的RXD 端接收數(shù)據(jù)。 模擬電壓采集接口模塊 本系統(tǒng)采集 4 路電壓模擬信號(hào)， 4 路電壓信號(hào)的采集接口模塊是相同的。 差分比例運(yùn)算電路是由加減運(yùn)算電路改進(jìn)而來的，由比例運(yùn)算電路分析可知，輸出電壓和同相輸入端信號(hào)電壓極性相同，與反向輸入端信號(hào)電壓極性相反，因而 如果有多個(gè)信號(hào)同時(shí)作用于兩個(gè)輸入端時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)加減法運(yùn)算。 之后，電壓信號(hào)再經(jīng)分壓倍數(shù)可調(diào)的分壓電路，轉(zhuǎn)化為 0V— 5V的電壓，再接入單片機(jī)的 AD 轉(zhuǎn)換口。 R1R1RfUoARfUi1Ui2 圖 25 差分比例運(yùn)算電路 RC11RC1210KADC1IN1321411UC2ALM324RC21CC02DC1VCCV+9 圖 26 模擬電壓采集接口電路 167。它是 便攜式電子設(shè)備常用的芯片，也比較容易操作。 LCD 顯示模塊用于顯示采集到的模擬電壓河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 和開關(guān)量的狀態(tài)等數(shù)據(jù)以及相關(guān)提示信息。驅(qū)動(dòng)模組提供的是 RS232 串口方式，通過協(xié)議來控制屏的顯示，內(nèi)置 128M flash,界面不需要編程序來做 ,直接圖片操作，串口下發(fā)指令實(shí)現(xiàn)文本圖形、曲線、清屏、反色、環(huán)移等功能。工作電壓 ~，工作電流為 200mA。 LCD 顯示模塊接口電路如圖 27。 電源 模塊 電源模塊為整個(gè)系統(tǒng)提供電源。之后 通過三端穩(wěn)壓 7809 和 7805 分別產(chǎn)生 DC9V 和 DC5V 的電源供系統(tǒng)的相應(yīng)模塊使用。 因 AD 轉(zhuǎn)換的參考電壓是由穩(wěn)壓器 7805 的輸出電壓，存在一定的波動(dòng)，影響 AD 轉(zhuǎn)換的精確度。單片機(jī)電源電路主要由 MC1403 電路和帶擴(kuò)流功能的同相比例運(yùn)算電路組成。一般用作 8～ 12bit 的 A/D 芯片的