基于单片机的多路数据采集系统设计论文

1、基于单片机的多路数据采集系统设计物理与电子信息学院 电子信息科学与技术专业学号：指导教师：摘要：本文介绍了基于单片机的数据采集的硬件设计和软件设计，数据采集系统是模拟域与数字域之间必不可少的纽带， 它的存在具有着非常重要的作用。本文 介绍的重点是数据采集系统，而该系统硬件部分的重心在于单片机。数据采集与 通信控制采用了模块化的设计，数据采集与通信控制采用了单片机AT89S52 来实现，硬件部分是以单片机为核心，还包括 A/D 模数转换模块，显示模块，和 串行接口部分。该系统从机负责数据采集并应答主机的命令。8 路被测电压通过模数转换器 ADC0809进行模数转换， 实现对采集到的数据进行模拟量

2、到数字量 的转换，并将转换后的数据通过串行口MAX232 传输到上位机，由上位机负责数据的接受、处理和显示，并用 LED 数码显示器来显示所采集的结果。软件部 分应用VC+编写控制软件，对数据采集系统、模数转换系统、数据显示、数据 通信等程序进行了设计。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。关键词：数据采集；89C52 单片机；ADC0809 ； MAX232The Design Of Multi-channel Data Acquisition System Based1On SCM聞創沟燴鐺險爱氇谴净。Li ZheCollege of Physics and Electronic InformationE

3、lectronic information scienee andtech no logyNo: 010414055残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。Tutor: Zhai Yan-LeiAbstract:This article describes the hardware desig n and software desig n of the data on which based onsignal-chip microcomputer .The data collection system is the link between the digital domain and an alog doma

4、in .It has an very importa nt fun ctio n. The in troductive point of this text is a data to collect the system. Thehardware of the system focuses on signal-chip microcomputer .Data collection and com mun icati on con troluse modular desig n. The data collected to con trol with corresp ondence to ado

5、pt a machine 8051 to carry out.The part of hardware s core is AT89S52, is alslodes A/D conv ersi on module, displaymodule, and the serial in terface. Slave machi ne is resp on sible for data acquisition andanswering the host machine.8 roads were measured the electric voltage to pass the in general u

6、se mold-few conv ersi on of ADC0809,the realizati on carries on the conv ersi on thatimitates to measure the nu meral to measure towards the data that collect .Then send thedata to the host machine through MAX232.the host machine is resp on sible for data anddisplay, LED digital display is resp on s

7、ible display the data. The software is partlyprogrammed with VC+. The software can realize the function of mon itori ng and con trolling the whole system. It desig ns much program like data-acquisiti on treatment,data-display and data-com muni cati on ect锕极額閉镇桧猪訣锥。Key words: AT89C52; ADC0809; MAX232

8、2摘要.0彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。目录. .2謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。1 引言. .4厦礴恳蹒骈時盡继價骚。1.1 研究背景及其目的意义.4茕桢广鳓鯡选块网羈泪。1.2 国内外研究现状. .4鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。1.3 该课题研究的主要内容内容.4籟丛妈羥为贍债蛏练淨。2 数据米集.5預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。2.1 数据米集系统. . 5渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。2.2 方案器件选择.6铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。2.2.1 A/D 模数转换的选择 .6擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。2.2.2 单片机的选择.6贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。2.2.3 串行口的选择.6坛搏乡囂忏蒌鍥铃氈淚。2.2.4 显示部分.6蜡變黲癟報

9、伥铉锚鈰赘。2.2.5 按键.6買鯛鴯譖昙膚遙闫撷凄。3 硬件电路. .6綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。3.1 主机电路.6驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。3.1.1 主机电路原理图设计 .7猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。3.1.2 单片机. .7锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。3.1.3 LED 数码显示器的应用原理.7構氽頑黉碩饨荠龈话骛。3.2 从机电路.7輒峄陽檉簖疖網儂號泶。3.2.1 从机电路原理图设计 .7尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。3.2.2 单片机之间的通信.8识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。3.2.3 模数转换器 ADC0809.8凍鈹鋨劳臘错痫婦胫籴。4 软件部分. .9恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。34.1 简介 KeilUvi

10、sion2 . 9鯊腎鑰诎漣鉀沩懼統庫。4.2 主机程序设计.9硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。4.3 从机程序设计 . 13阌擻輳嬪諫迁择植秘騖。5 调试结果. 15氬嚕躑竄贸恳彈濾颔澩。6 总结.15釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。参考文献.15怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。附录 1 .15谚辞調担鈧谄动禪泻類。附寸录 2.16嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。41引言1.1 研究背景及其目的意义近年来，数据采集及其应用受到了人们越来越广泛的关注，数据采集系统也有了迅 速的发展，它可以广泛的应用于各种领域。熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。数据采集系统起始于 20 世纪 50 年代，1956 年美国首先研究了用在军事上的测试系 统，目标是测

11、试中不依靠相关的测试文。 20 世纪 70 年代后期，数据采集系统发展过程 中逐渐分为两类，一类是实验室数据采集系统，一类是工业现场数据采集系统1。20 世纪 80 年代随着计算机的普及应用， 数据采集系统得到了很大的发展， 开始出现了通用的 数据采集与自动测试系统。该阶段的数据采集系统主要有两类，一类以仪表仪器和采集 器、通用接口总线和计算机组成。第二类以数据采集卡、标准总线和计算机构成。鶼渍螻 偉阅劍鲰腎邏蘞。20 世纪 90 年代至今，该阶段的数据采集系统采用模块式结构，根据不同的应用要 求，通过简单的增加和更改模块，并结合系统编程，就可扩展或修改系统，迅速组成一 个新的系统。纣忧蔣氳頑

12、莶驅藥悯骛。1.2 国内外研究现状数据采集系统是通过采集传感器输出的模拟信号并转换成数字信号，并进行分析、 处理、传输、显示、存储和显示。它起始于 20 世纪中期，在过去的几十年里，随着信息 领域各种技术的发展，在数据采集方面的技术也取得了长足的进步，采集数据的信息化 是目前社会的发展主流方向。颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。1.3 该课题研究的主要内容内容数据采集技术是信息科学的重要分支之一 , 它研究信息数据的采集、存储、处理以 及控5制等问题。本系统采用下位机负责模拟数据的采集 , 从单片机负责采集八路数据， 并应答主机发 送的命令，上位机即主机是负责处理接受过来的数字量的处理及显示，主机和从机之

13、间 用RS-232行通信。濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。2数据采集2.1 数据采集系统 数据采集，又称数据获取，是利用一种装置，从系统外部采集数据并输入到系统内 部的一个接口。数据采集技术广泛引用在各个领域。銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。在该系统中需要将模拟量转换为数据量，而 A/D 是将模拟量转换为数字量的器件。 在该系统中采用的是 8051 系列的单片机。 它完成数据读取、 处理及逻辑控制， 数据传输 等一系列的任务。双机通信的串行口可以采用 RS232C 标准接口，由芯片 MAX232 实现 双机的通信。而数据的显示则采用的是 LED 数码管，在生活中接触也较多2。挤貼綬电麥结 鈺贖哓类。完成毕业设计所

14、需要的系统框图如图 2.1 所示：6图 1 系统框图2.2 方案器件选择2.2.1 A/D 模数转换的选择：在本设计选用的是逐渐逼近式A/D 转换器一一 ADC0809.222 单片机的选择：而本设计选用的是 AT89C52.2.2.3 串行口的选择：该串行口我选用了标准 RS-232C 接口，常用的芯片是 MAX232。2.2.4 显示部分:本设计选用的是八段发光二极管数码显示器。采用动态扫描显示法。2.2.5 按键键盘是一种常见的输入设备，用户可以向计算机输入数据或命令。非编码键盘有两种方法：一种是独立按键接口；另一种是矩阵式按键接口。该系统曹勇矩阵式按键。赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。73硬件电

15、路3.1 主机电路该系统是一个主从式多路数据采集系统，它的主机包括按键和显示两部分。3.1.1 主机电路原理图设计图 2 主机电路原理图3.1.2 单片机P0 口用来显示显示数据，由于 P0 口输出两路数据，所以需要连接 74HC573 进行数据的 锁存和传输，并由 P2.6 和 p2.7 控制。P1 口接按键进行采集通道的选择。塤礙籟馐决穩賽釙冊 庫。3.1.3 LED 数码显示器的应用原理简单的讲， LED 数码显示器就是由发光二极管组成的 LED 数码显示器有两种连接方式：共阴极接法；共阳极接法。该系统上采用共阴极接法3。裊樣祕廬廂颤谚鍘芈蔺。3.2 从机电路3.2.1 从机电路原理图设

16、计从机单片机 P1.0-P1.2 口接 ADC0809 的 A、 B、 C 端，进行地址的选择。 P2 口接 ADC0809的 0UT1-0UT8。单片机 ALE 接四分频，四分频输出接 ADC0809 的 CLK 端。P1.4 接 OE,P1.58接 E0C,P1.6 接 ADC0809 的 START 和 ALE 端。仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驚。9图 4 单片机与 MAX232 的连接图3.2.3 模数转换器 ADC0809322 单片机之间的通信单片机与 MAX232 的连接如图 3.6 所示COMPIMC71nFU5C51nFC1-C1 +T1OUTT1INR1INR1OUTT2OUTT2I

17、NR2INR2OUTVS+VS-C2-C2+C9 41nFC1C0MAX232RO R RERIDTRCTSTXDRTSRXD94814132DSRDCDC61nFC871nF111651210101、ADC0809 时序图图 5 ADC0809 的时序图4软件部分4.1 简介 KeilUvision2Keil 提供了包括 C 编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境(UVISION )将这些组合在一起。其使 用的过程为：新建工程、新建程序文件、把程序文件添加到工程文件开始调试。绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。4.2 主机程序设计本软件系统有一个

18、主程序，五个子程序，五个子程序分别为向串口发送数据子程序putc_to_serialport()键盘扫描子程序 Keys_Scan() LED 显示子程序 Display_Result(int d)、延时子程序 Delay()主机串口接收中断子程序 SerialNT() interrupt 45。骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙11瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。图 6 主程序12图 7 向串口发送数据子程序putc_to_serialport图 8 LED 显示程序 Display_Result(int d)()13鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。图 9 键盘扫描子程序 Keys_Scan()14图 10 主机串口接受中断

19、子程序Serial_INT() in terrupt 44.3 从机程序设计该部分的程序包括一个主程序、三个子程序，三个子程序分别为从机串口接收中断函数Serial_INT() in terrupt 4、向串口发送数据子程序 putc_to_SerialPort(uchar c 和模数转换子程序 ADCON。串口发送数据子程序如图 7栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。图 11 主程序15结束选定循环采集方式图 12 模数转换子程序 ADCON16图 13 从机串口接收中断函数Serial_INT() in terrupt 45调试结果在整个系统中，主机用到了 9 个按键，按键 0 按下后，发送一个 00H

20、 的数据给从机， 而从机接收到这个信号就开始调用一个循环采集方式，按键 1-8 用于选择采集方式，分 别送相应的采集线路的通道号给从机，然后再将从机转换好的数据和采集线路的通道号 发送给主机并用 LED 数据显示器显示出来；当主机没有按键按下时，则发送一个数 F 给 LED6。辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。6总结在翟老师充分了解每个学生对知识掌握程度的基础上， 通过对论文知识体系以及框 架结构的精心筛选，最终确定了我的论文设计内容。在具体的设计过程中，翟老师不厌 其烦的给与设计上的指导方案，实践、修正，再实践、再修正，反反复复最后设计完成。 这些给了我极大地帮助和动力。这些总能让我在困惑的时候看到光明

21、。在此感谢翟老师 的悉心指导，使我的毕业设计一步步走向完善，取得今天的成功。峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。参考文献1严洁. 单片机原理及其接口技术 M. 机械工业出版社 ,2010:65-105.2范红刚 .51 单片机自学笔记 M. 北京航空航天大学出版社， 2009:116-130.3高云.基于 MSP430 的温室多路数据采集系统M.西安电子科技大学出版社，2009:No.8.詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜。4常铁原，王欣，陈文军 . 多路数据采集系统的设计 M. 电子工业出版社， 2008:No.11.5李丽敏 . 基于单片机的多路数据采集系统的设计 M. 电子科技大学出版社， 2008:No.4.6彭

22、伟.单片机 C 语言程序设计实训 100 例M.电子工业出版社，2009:104-110.附录 117系统硬件电路仿真图:附录 2主机电路程序#in clude#defi ne uchar un sig ned char#defi ne uint un sig ned intuint KeyNo;sbit smgd=P2A6;sbit smgk=P2A7;ucharcodeLEDData=0X3F,0X06,0X5B,0X4F,0X66J0X6D,0X7D,0X07, 0X7F,0X6F,0X77,0X7C,0X39,0X5E,0X79, 0X71;void Delay(ui nt t)/定义

23、延时函数register uint bt;for(;t;t-)for(bt=0;bt 4;/该表达式将高 4 位移到低四位鳃躋峽祷紉诵帮废掃減。switch(Tmp)判断按键发生在哪列稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜。case 1:KeyNo=0;break;case 2:KeyNo=1;break;case 4:KeyNo=2;break;case 8:KeyNo=3;break;default:KeyNo=16;无键按下P1=0X0F;高 4 位置 0,放入 4 列陽簍埡鮭罷規呜旧岿錟。Delay(1);Tmp=P1A0 x0F;/ 改过处 #/ 按键后 00001111 将变成 0000XXXX，X

24、 中有一个为 0，3 个仍为 1，而异或操作会 把 3个 1 变成 0,唯一的 0 变成 1沩氣嘮戇苌 鑿鑿槠谔應。键盘扫描子程序*switch(Tmp)190-3 行分别附加起始值 0, 4, 8, 12钡嵐縣 緱虜荣产涛團蔺。 case 1:KeyNo+=0;break;case 2:KeyNo+=4;break;case 4:KeyNo+=8;break;case 8:KeyNo+=12;break;/* 向串口发送数据子程序void putc_to_serialport(uchar C) SBUF=C;while(TI=0);改过处TI=0;Display() smgk=1;P0=0X

25、07; smgk=0; smgd=1;P0=0X0F; smgd=0;void mai n() P0=0 x00;SCON=0 x50;于方式 1TMOD=0 x20;/T1 工作于模式 2PCON=0 x00;/波特率不加倍TH1=0 xFD;/波特率为9600TL1=0 xFD;TI=RI=0;TR1=1;/启动定时器 1IE=0 x90;/ 允许串口中断while(1) Delay(100);if(P1!=0X0F)Keys_Sca n();elseswitch(KeyNo)case 0:putc_to_serialport(0X00);循环按键即 4 列 1 行break;case 1

26、:putc_to_serialport(0XF8);break;case 2:putc_to_serialport(0XF9);break;case 3:putc_to_serialport(0XFA);break;case 4:putc_to_serialport(0XFB);break;case 5:putc_to_serialport(0XFC);break;case 6:putc_to_serialport(0XFD);break;主程序/串口工作20case 7:putc_to_serialport(0XFE);break;case 8:putc_to_serialport(0XFF);break;case 16:Display();/* 主机串口 接收中断函数void Serial_INT