基于单片机多路数据采集系统.doc

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1、福建电脑年第期基于单片机多路数据采集系统刘焰（长江大学电子信息学院湖北荆州）【摘要】：数据采集系统用于将模拟信号转换为计算机可以识别的数字信号该系统目的是便于对一些物理量进行监视、控制。本文介绍一种经济、实用的多道敖据采集系统：它以为棱心，配以转换器件，使用四个数码管来进行显示。采用的是动态扫描显示。系统实现八道数据自动退回采集与显示，适用于非快速变化信号的多路检测。系统软件可在上仿真。【关键词】：单片机；数据采集；、引言数据采集系统从严格的意义上来说。应该是用计算机控翩。模拟量直接的一输入。，数字量由的输出并直接接到单片机的口的的多路数据自动检测或巡回检测并且能够对数据实行存储、处（ 口作为

2、输入）。理、分析计算以及从检测的数据中提取可用的信息。供显示、记录、打印或描绘的系统。数据采集系统一般由数据输入通道数据存储与管理，数据处理数据输出及显示这五个部分组成。输入通道要实现对被测对象的检测采样和信号转换等工作。数据存储与管理要用存储器把采集到的数据存储起来。建立相应的数据库并进行管理和调用。数据处理就是从采集到的原始数据中。删除有关干扰噪声，无关信息和必要的信息提取出反映被测对象特征的重要信息。另外，就是对数据进行统计分析，以便于检索；或者把数据恢复成原来物理量的形式以可输出的形态在输出设备上输出，例如打印。显示，绘图等。数据输出及显示就是把数据以适当的形式进行输出和显示。本次设计

3、是在现场物理信号通过传感器转换为旺的基础上，由单片机进行远距离传输并还原为的电信号，通过显示。系统最多显示路数据。、统硬件电路其他引脚如： 等直接接到单片机的口（口作为输出）最后的结束信号端口直接接到单片机口。数码管显示电路本设计选用个数码管显示数据连通道号共用个位数码管每次数据传输完调用延时程序使数据持续显示秒经过比较分析在设计中采用了共阳极动态显示模式并将数码管的段码端直接接到单片机输出端口口。而数码管的公共端我则接到了单片机输出端口口因为只有个系统硬件电路如图：）将图：系统硬件电路数码管我只用到了。这时只要口送出数字的显示代码数码管就图：整体的流程图模拟信号转换为卜数字信号并传送给单片机

4、然后由单片机进行数据存储及数据处理最终由显示器显示。完成对模拟信号的采集。苴片机图：时钟接口电路（分频电路）明能正常显示数字。系统软件的设计整个系统软件设计主要有三大块：加转换部分：显示数据的转换存储部分；数据的显示部分。系统采用模块化编程将各部分功能分别实现。整体的流程与单片机的接口设计图如图所示。与单片机的硬件接口方式一般有：查询方式、中断方式和等待延时方式。本设计采用查询方式。由于芯片内部投有时钟脉冲源我选择利用单片机提供的地址锁存控制输入信号经触发器二分频后作为的时钟输入。当访问外存储器时（的输出作为外部锁存地址的低字节的控制信号：当不访问外部存储器时。端以的时钟振荡频率固定地输出正脉

5、冲。又因 ，转换程序流程图加转换过程：将路模拟量持续输入模拟量输入端。首先将。都置，然后置再清零进行转换通道地址的时钟频率有一定的范围故我取单片机的锁存即选择转换通道打图：转换程序淹程图的时钟频率为则端输出的频率为，再经二分频后为。符合对时钟的要求。分频电路图如图所示。由于内部设有地址锁存器所以通道地址由口的低位直接与的、相连。通道基本地址为万方数据开。将置再清零，发送一启动脉冲，即启动转换，此时转换结束信号变为低电平。查看是否为高电平，为高电平则表示转换完毕。等待转换完毕后将输出允许信号输入端（）置高电平此时就可将转换的一路数据输入到单片机某一存储空间中。将置低电平，即停止、甘年第期福建电脑

6、数据输出。存储转换数据的地址。通道号。判断是否转换完路模拟量。是则全部清零从第条重新开始转换。否则继续转换下路模拟量。具体流程图如图所示：显示数据的转换存储从矾输入的模拟量经转换后的到的是一个二进制数我们无法知道实际电压是多少。于是需要我们转换成实际模拟电压值并显实出来便于记录。由于是位转换转换成的二进制最大为，又因的基准电压我设计的是。可用如下公式表示模拟量与转换后的二进制数的关系：对，： 秒就会因为人眼的视觉残留效应，看到四位不同的数字稳定显示。仿真分析通过编程调试可得结果如图梗缀量一钾程拟量转按后的进制藿史一一一将公式的右边换成十进制：覆损量进察辩按后豹十进制数筮落图仿真结果在显示数据的

7、转换存储模块部分中我主要的任务是将单片机读到的数据再次转换成模拟量的数值大小并将这个数值注：第一个数码管显示通道，后三个数码管显示数据。个的整数值，小效值这三个十迸制值存入相应存储地址中去。具体的编程思想：设定路模拟量转换成的二进制数存在中，显示的数据存在。中。通道号存在中。电压（）量示辅 盟“叠竹鼍铒显示电路程序流程显示这部分主要也分两部分：整数部分的显示小数部分的显示，我设定的模拟电压输入值范围是：。故数据显示整数部分只有：、 共个段代码，小数部分只有：、共个段代码。具体的编程思想：）设置扫描字扫描，目的是确定开哪个数码管工作。 、。表：模拟输入电压、数码管显示数据小结通过本次软硬件结合的

8、方法实现了多路数据的采集系统的设计直到仿真成功。设计中所用的芯片、仪器、设备相对简单，成本较低从而为数据采集方面提供了一个有章可循方法。并且还可与上位机通信。将数据与上位机交换。参考文献：徐爱均单片机实战教程，电子工业出版社。年谭浩强，一单片机应用教程，清华大学出版社年。确定后送段代码到该最码管显示数据。 万光敏，单片机实验与实验教程（一）北京航空航天大学出版社：沙占左，单片机外国电路设计，电子工业出版社 ” ”。 。开每一个数码管工作都延时不断循环这样只要扫描（上接第页）协议转换先对来自上位机的数据解析。然后根据数据的命令头进行数据变换或进入查找相应数据进而启动相应的串口发送任务或设置任务。

9、无中断发生，且环形队列为空时，信号量机制使得收发任务全部挂起。这时操作系统重新调度其他任务运行。利用信号量机制，在操作系统的调度下通信的过程具有最高的运行优先级，其他任务只有通信的空闲时间内运行，从而数据的流速不会被其他任务影响，实验证明系统有较高机之间的以太网通讯。设计中通过采用芯片。克服了原先使用位单片机处理器所带来的资源短缺和处理能力有限等问题。软件上采用裁减所得的协议，不仅提高了数据的传输效率。也极大地简化了编程的复杂度。嵌入操作系统使系统的实时性极大提高。利用操作系统提供的信号量机制实现通信任务的同步与互斥。很好地保证了通信速率和数据的完整性。系统运行状况良好，工作稳定，软件上稍加改

10、变就可应用于其他串口设备上，具有广阔的应用前景。参考文献：用立功微控制嚣基硇与实战北京航空航天大学出版社王呈基于的墒程北京：清华大擘出版社用立功嵌入式系统软件开发实倒匕京航空航天大学出版社著。邵贝贝译嵌入式实时操作系统一北京航空航天大学出版社。杜春雷体系结构与壕程北京清隼大学出版杜名 艮 嚷狮钾 谢希仁计算机网络北京：电干工业出版社棚乃琦昊跃计算机操作系统北京：电子工业出版社图通信任务结构图总结本文所设计的串口网络转换器实现了多光端机同时与上位万方数据严蔚敏教据结构北京清率大学出版杜马忠梅。马广云徐英慧等嵌入式处理器蛄构与应用基础北京：匕京航空航天大学出版社）设定段代码存储顺序：、 ）判断哪个

11、数码管工作。以确定段代码地址。叟粪置要主！矍擎袭鬈！置皇挚孽翟：一、。一。：军蔓兰。享藤薹支；毒孬。出社，舛年：型塑晷至呈委耋三磐。、讳翔基于单片机多路数据采集系统作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：引用次数：刘焰长江大学电子信息学院,湖北,荆州,434023福建电脑FUJIAN COMPUTER2008，24(11)0次参考文献(5条)1.徐爱均 8051单片机实践教程 20052.谭浩强 MCS-51单片机应用教程 20043.万光毅 单片机实验与实验教程(一) 20034.沙占左 单片机外国电路设计 20035.康华先 电子技术基础数字部分 2004相似文献(10条)1.期刊论

12、文 田亚娟 基于单片机的数据采集控制 -甘肃科技纵横2004,33(4)以8051单片机为核心,采用并行8位0809ADC芯片作为A/D转换器,并用8255作为显示器接口芯片,组成了数据采集电路.本文通过用此电路对某液压系统进行温度检测,来论述基于单片机的数据采集控制.2.期刊论文 谢智波.万忠.XIE Zhi-bo.WAN Zhong 低成本数字式照度计的研制 -浙江万里学院学报2005,18(4)从市场的实际需求出发,提出一款新颖的照度计技术指标.介绍了实现该技术指标的基于单片机控制的数字式照度计.给出了关键部分的电路图和流程图.3.期刊论文 杨士荣.姚长达 多路数据采集系统 -中国科技财

13、富2008(4)数据采集系统用于将模拟信号转换为计算机可以识别的数字信号.该系统目的是便于对某些物理量进行监视.数据采集系统的好坏取决于他的精度和速度.设计时,应在保证精度的情况下尽可能的提高速度以满足实时采样、实时处理、实时控制的要求.在科学研究中应用该系统可以获得大量动态;是研究瞬间物理过程的重要手段;亦是获取科学奥秘的重要手段之一.本文采用新颖的方法完成设计,用到的集成芯片主要有8051单片机、ADC0809、DAC0832等.ADC0809主要作用是对八路模拟信号进行选择采集,并将其转化为八位数字信号,再送至主控制器(8051单片机);采集完毕后,再由主控制器将信号传输到DAC0832

14、的串行输入端,最后由DAC0832将数字信号转换为模拟信号并通过放大(LM324)与滤波电路输出.软件部分即为控制单片机的工作进程,程序由C语言完成并在MedWin开发软件中进行的调试与仿真.4.期刊论文 许建明 单片机控制的数字温度计 -邵阳学院学报2002,1(2)根据8051的特点及A/D转换器的原理,实现温度测量的数字化和自动化.本文主要对由Intel公司8051、ADC0809组成的数字温度计硬件和软件进行探讨和研究,并列出了部分汇编源程序以供参考.5.会议论文 颜则东.曹洲.敬辉.邵航 模数转换器辐射效应技术研究 1999模数转换器(ADCs)在卫星电子系统上有广泛的应用，怎样实现

15、ADCs辐射效应的全面测试是型号设计和加固技术验证评估所面临的一个问题。该文介绍了模数转换器电性能测试的一般方法和技术，并就针对ADC0809模数转换器研制成功的测试系统作了详细的介绍。测试系统采用上位机的控制方法，其核心部分是基于8051单片机的动态测试器，该动态测试根据上位机命令可完成ADC0809启动、模拟信号输入、转换数据采集、采样数据回送等功能。上位机测试系统软件采用Visual Basii语言编程，应用面向对象编程思想，实现了可靠的控制；界面设计采用Windows界面易于使用操作。测试系统能对ADC0809进行辐照环境下的动态测试，可比较分析辐照前后ADC0809器件的传输特性曲线

16、变化、微分、积分线性误差变化及数据处理分析。采用该测试系统完成了ADC0809器件的总剂量效应和高能质子损伤试验研究，获得了期望的实验数据。6.会议论文 颜则东.曹洲.警辉.邵航 模数转换器辐射效应测试技术研究 1999模数转换器(ADCs)在卫星电子系统上有广泛的应用，怎样实现ADCs辐射效应的全面测试，是型号设计和加固技术验证评估所面临的一个问题。该文介绍了模数转换器电性能测试的一般方法和技术，并就针对ADC0809模数转换测试系统作了详细的介绍。测试系统采用上 、下位机的控制方法，其核心部分是基于8051单片机的动态测试器，该动态测试器根据上位机命令可完成ADC0809启动、模拟信号输入

17、、转换数据采集、采信数据回送等功能。上位机测试系统软件采用Visual Basic语言编程，应用面向对象编程思想，实现了可靠的控制。7.期刊论文 王莉莉.WANG Li-li 数据采集系统设计 -南宁职业技术学院学报2009,14(3)介绍了以PC机为主机、单片机为从机的数据采集系统的工作原理和设计方法.新的数据采集系统主要由A/D转换器ADC0809、8051单片机、LED显示器和PC机组成.其中PC机控制单片机系统定时采集-路电压信号并在2个LED显示器上显示采集到的数据,同时PC机能够将采集到的电压数据绘成曲线并进行保存.8.期刊论文 罗炜.黄炎会 农村盗电报警系统设计 -荆门职业技术学

18、院学报2001,16(6)介绍了一种农村盗电报警系统,共分两个部分:一是系统的硬件部分,包括8051单片机,ADC0809,8279芯片,显示器四个主要部分;二是系统的软件部分,主要介绍系统程序流程图.9.学位论文 任海燕 工程地表面不平度测量系统的研究 2004本文介绍了一种使用光学传感技术来测量工程地表面不平度的测量仪器，主要介绍了它的设计与实现。该仪器运用工程地表面不平度对光信号的调制来实现工程地表面不平度评定参数的测量与质量的评估。光信号的发射与接收功能分别由固定在一起的发光二极管和接收二极管组成，本仪器使用三路测量方法大面积的测量工程地表面不平度，首先将地面不平度信号转变成光信号，解

19、调成电信号后经放大滤波后进行数字化处理。放大后的多路电信号经采样、量化、编码完成A/D转换变成数字信号，这一过程均由8051单片机AT89C52控制A/D转换器ADC0809完成，测量数据将直接写入外部RAM中，A/D转换完成后，单片机将从RAM中读取测量数据并计算出测量结果(用来表征地面不平度的标准差)，并由微型打印机打印计算结果，并打印测量曲线，如果方便与计算机相连，可通过串口将测量数据传输到计算机进行结果输出，曲线拟合及打印，并将测量记录存储在数据库中，以便查询。工程地表面不平度的光学测量技术与计算机技术相结合，不仅具有非接触测量，多路传感技术的特点，而且具有了操作简单，制作成本低，自动

20、化、智能化的优点。 本文给出了工程地表面不平度测量仪器的设计实现过程，分析了工程地表面不平度的评定方法、工程地表面不平度指数的试验标定，并重点介绍了数据采集板的制作方法、信号处理电路的硬件设计及软件设计，然后给出了工程地表面不平度测量的步骤，试验的结果分析以及图形分析，最后提出了在测量系统中采用ARM的设计构思。10.学位论文 贾华宇 超声波电动机双相实验电源的研究与设计 2004该论文介绍了超声波电动机双相实验电源研究的背景和意义,分析了行波型超声波电动机的原理及其定子环结构,根据其等效电路提出了对实验电源的设计要求.论文对目前常见的几种超声波电动机驱动电源的设计方案进行了详细的分析,比较了

21、各自的优缺点,在此基础上提出了该论文的设计方案.该论文的设计主要由控制电路和电源电路两大部分组成.控制电路以8051单片机为核心,控制频率及相位差的电路分别由两块高精度DA转换器MAX530构成,采用模数转换器ADC0809采集孤极电压的变化情况,以此测量电机的最佳工作点,并检测电机是否运行在最佳工作状态;通过单片机内部的定时/计数器分别对频率和相位差进行计算.电源电路中DC-AC回路采用推挽逆变电路实现,驱动脉冲由UC3875提供,推挽电路的直流输入电压由Buck-Boost变换器提供,Buck-Boost电路根据输出端反馈信号的变化调节输出电压的大小,达到稳定输出电压的目的.实验证明该系统基本符合超声波电动机实验电源的各项要求,且具有如下特点:(1)首先在逆变电路的设计中,采用了UC3875芯片,使电路更加简单,易于控制.(2)该系统可对多种型号的超声波电动机的各项指标进行测试,完全符合电机测试电源的要求.(3)由于采用了高精度的DA转换器,系统在频率调节和相位调节等方面具有较高的精确度.(4)构成系统的元件或芯片容易购买,且价格便宜,所以这套电路具有一定的市场前景.本文链接：下载时间：2010年1月6日