基于AVR单片机的电力系统数据采集与通信系统设计

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基于AVR单片机的数据采集系统的设计

基于AVR单片机的数据采集系统的设计叶军【期刊名称】《大众科技》【年(卷),期】2013(000)009【摘要】介绍了基于AVR单片机的数据采集系统的硬件和软件设计。

该系统分为数据采集传输和数据显示两部分。

数据采集以ATMEGA328P为核心，利用该单片机进行多路数据采集。

通过CH340T芯片的USB转串口的功能，实现AVR单片机与PC机间采集数据的传输。

数据显示模块，通过Visual studio开发环境下的C#语言，运用.Net Framework提供的SerialPort类实现上位机采集数据的收集和显示。

%The paper introduces the hardware design and the software design of a data acquisition system based on AVR Microcontroller. The whole system can be divided into data acquisition module and data display module. In data acquisition module, ATMEGA328P is used to collect data in multi-channels. In order to send the converted data to PC port, the communication between AVR microcontroller and pc is achieved by utilizing the serial port function of CH340T chip. In the data display module, data is collected by and displayed in Visual studio environment.【总页数】3页(P15-16,3)【作者】叶军【作者单位】天津工业大学电子与信息工程学院，天津300387【正文语种】中文【中图分类】TP33【相关文献】1.基于AVR单片机的数据采集系统设计 [J], 李向江;樊京2.基于AVR单片机和MCP3302的数据采集系统 [J], 陈江烨;乔悦峰;高岩;张裔;高振涛3.基于AVR单片机大容量数据采集系统的设计 [J], 索亮;梁芳4.基干AVR单片机的海流计数据采集系统设计 [J], 陈长安;吴建岚;王升5.基于AVR单片机的智能数据采集系统 [J], 邵岩; 孙晓东; 薛建清因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于单片机的电网数据采集系统的设计

摘要家庭和实验室中各种对电压要求比较高的电器和设备，在电压产生过高或者过低的波动时会产生误差或者损坏，此时必须对电压进行实时的在线监测。

本系统采用凌阳SPCE061A单片机作为核心控制器件来控制的电压采集系统。

利用霍尔电压传感器来对220伏，50赫兹的电压信号进行数据采集。

经电压调理电路的调理和滤波器的滤波得到适合单片机的直流电压信号，进行采样信号的分析和处理，并与设定的基准值相比较，对其结果用LED实时输出。

本设计涉及语言学、计算机科学、信号处理、模/数电转换等诸多领域，在煤矿、生产制造都可广泛运用，该技术有非常广阔的应用前景。

关键词：单片机，波动，监测，数据采集，滤波AbstractThis design is based on acquisition system with microprocessor controlled voltage. Home and laboratory on the voltage requirements of various electrical appliances and equipment relatively high, too high or too low in voltage fluctuations generated when errors or damaged, it is essential for real-time monitoring of voltage. The system uses Sunplus SPCE061A MCU as the core control device, using Hall voltage sensor on 220 volts, 50 Hz voltage signal data acquisition. The conditioning circuit filter conditioning and filtering by taking into account wave devices for single chip DC voltage signal, sampled signal analysis and processing, and with the reference value set by comparing its results with real-time LED output. The design involves linguistics, computer science, signal processing, analog / digital power conversion and many other fields, in coal mines, production can be widely used, the technology has very broad application prospects.Key word: SCM , volatility , monitoring , data collection , filtering目录1 绪论 (4)1.1电压数据采集的现状 (4)1.2电压数据采集的基本原理 (4)1.3本系统设计的目的 (5)1.4本系统完成的功能 (6)2 模块特性介绍 (8)2.1SPCE061A模块的介绍 (9)2.2SPCE061A单片机的介绍 (11)3 系统的硬件设计 (18)3.1电压传感器的选择和设计 (18)3.2调理电路的设计 (20)3.3二阶滤波器的原理及设计 (22)3.4采样的方式和原理 (24)3.5整个电路的绘制 (25)4 系统软件的设计 (28)4.1编程语言的选择 (28)4.2编程环境的介绍 (29)4.3系统的程序 (31)5 采集系统调试与运行结果分析 (35)5.1数据采集系统硬件的调试 (35)5.2系统测试时出现的问题及解决方法 (36)5.3小结 (36)参考文献 (37)致谢 (38)1 绪论随着科学技术的飞速发展，对数据处理的实时性要求也愈来愈迫切。

课设之基于单片机的数据采集系统设计

课设之基于单片机的数据采集系统设计随着科技的飞速发展，数据采集系统也在逐渐普及。

而基于单片机的数据采集系统设计，是一种简单、可靠、成本低的方案。

一、系统概述数据采集系统是通过采集各种物理量（如温度、湿度、压力等）的信号，将其转换成数字信号，并进行处理和存储，从而实现对物理量的监测、控制和分析。

基于单片机的数据采集系统，是利用单片机的时序控制、数字转换和通信等功能，对物理量进行采集和处理的系统。

二、系统组成基于单片机的数据采集系统主要由传感器、信号调理电路、单片机、存储器和通信模块等组成。

其中：1.传感器：根据需要采集的物理量不同，可以选择多种类型传感器，如温度传感器、湿度传感器、气压传感器等。

2.信号调理电路：对传感器输出的信号进行放大、滤波、线性化等处理，使其符合单片机的输入要求。

3.单片机：选用低功耗、高集成度、性能稳定的单片机，进行数据采集和处理，并实现控制和通信等功能。

4.存储器：将采集到的数据进行存储，以便后期分析和处理。

5.通信模块：将采集到的数据通过串口、CAN、以太网等方式发送到远程计算机或其它设备，并实现数据交互和共享。

三、系统设计在设计基于单片机的数据采集系统时，需要进行如下步骤：1.选择合适的单片机：比较常用的单片机有STC、AVR、PIC、ARM 等，需根据具体需要进行选型。

2.设计信号调理电路：选择合适的电路元件（如运放、滤波电容、电阻等），进行电路设计和仿真，需要考虑到信号质量、成本和体积等因素。

3.编写单片机程序：根据需要，编写适合的程序，实现对信号的采集、处理、存储和通信等功能。

4.调试和测试：对完成的数据采集系统进行调试和测试，查看系统的稳定性、精度和响应时间等指标是否达到要求。

四、应用案例基于单片机的数据采集系统，广泛应用于自动化控制、实验室测量、环境监测和智能家居等领域，如温度、湿度、光照、气压和土壤含水量等的监测等。

例如，在环境监测中，基于单片机的数据采集系统可以采集空气质量、气压、温度、湿度等多项指标数据，通过数据分析和处理，提供科学依据和决策支持，实现环境保护和生态安全等目标。

基于AVR单片机的通信系统设计

基于AVR单片机的通讯系统设计摘要在当前社会，通信技术已经深入到各行各业中。

在本次系统设计中，将通信技术与单片机技术结合，完成了一个电压信号采集及通信过程。

系统设计过程中，了解通信技术中的相关通信方式及协议，用AVR单片机完成系统功能，分别完成硬件设计、软件设计及系统测试工作，达到对整个通信系统的控制。

本文以ATMEGA8单片机为控制核心，利用直流电压信号模拟输入信号，采集输入信号，将采集到的数据经数字信号处理后传给上位机分析并保存。

工作过程：1、单片机初始化所用到的功能模块的控制字，等待上位机的开始采集命令。

2、接收到上位机的命令后，从PC0(ADC0)端口采集电压信号，完成模数转换；3、读取转换后的数据，根据A/D转换器的输入/输出关系确定实际的电压信号值；4、将电压信号值保留一位小数，进行BCD编码后，通过异步通信方式发送给上位机；5、上位机通过GUI界面将数据实时显示出来，并可人为的保存采集的结果；关键字：AVR；ATMEGA8；电压采集；通信；MAX232AbstractIn moden time, technology has been penetrated into a large number of industry，under this environment。

It is useful to design the system which combine communication-technology with SCM technology to achieve a process of collect voltage and communication。

During the period of system designing，what is communication pattern and protocol must be known，on this basis，using A VR SCM to finish the function what we need in this system，which include circuit design、software design and test work。

基于AVR单片机的485通信系统设计

目录摘要.................................................................. - 1 -Abstract.............................................................. - 2 -1 引言........................................................... - 3 -2 系统总体方案确定................................................... - 4 -2.1 设计方案选择...................................................... - 4 -2.2 设计的内容以及要求................................................ - 4 -2.2.1 设计的内容...................................................... - 4 -2.2.2 设计的要求...................................................... - 4 -3 系统的组成及其工作的原理........................................... -4 -3.1 系统的组成........................................................ -5 -3.2 工作原理.......................................................... - 5 -4 硬件电路方案设计................................................... - 6 -4.1 系统硬件的介绍.................................................... - 6 -4.2 主机电路控制模块.................................................. - 6 -4.2.1 ATmega16 AVR单片机介绍......................................... - 7 -4.3 数据显示模块...................................................... - 8 -4.4 键盘输入模块...................................................... - 9 -4.5 通信电路模块...................................................... - 9 -4.5.1 RS-485协议.................................................... - 10 -4.6 从机控制模块..................................................... - 10 -4.6.1 单片机最小系统................................................. - 10 -5 软件设计......................................................................................................................................... - 12 -5.1 IAR FOR AVR软件的介绍........................................................................................................ - 12 -5.2 通信协议 ...................................................................................................................................... - 13 -5.2.1 串行通信协议RS232和RS485的比较 ........................................................................... - 13 -5.2.2 通信过程.................................................................................................................................. - 13 -5.3 主机程序 ...................................................................................................................................... - 14 -5.3.1 主程序总流程图 .................................................................................................................... - 14 -5.3.2 键盘输入的子程序................................................................................................................ - 15 -5.3.3 用数码管显示子程序 ........................................................................................................... - 16 -5.4 从机程序 ...................................................................................................................................... - 16 -5.4.1 从机总流程图......................................................................................................................... - 16 -5.4.2 接收并且显示主程序 ........................................................................................................... - 17 -6 实验调试和测试结果与分析..................................................................................................... - 18 -总结 ............................................................................................................................................... - 18 -谢辞 ............................................................................................................................................... - 18 -参考文献......................................................................................................................................... - 20 -蚌埠学院本科毕业设计（论文）基于AVR单片机的485通信系统设计摘要:现在的社会是一个数字化的时代，多机通信系统的应用已经广泛渗透到人们生活的方方面面，在科学研究的军事技术领域、文化艺术领域、工程设计领域都有它的应用。

基于单片机的电力数据采集系统设计

基于单片机的电力数据采集系统设计摘要本文介绍了基于单片机的电力数据采集的硬件设计和软件设计，电力数据采集系统是电力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。

本文介绍的重点是电力数据采集系统，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单片机STC89C52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，USB接口和串行接口部分。

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PCF8591进行模数转换，实现对采集到的数据进行模拟量到数字量的转换，并将转换后的数据通过USB-UART转换电路PL2303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Keil Uvision3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。

关键词：单片机,数据采集,STC89C52,PCF8591Based Microcontroller Of Data Acquisition System Design PowerAbstractThis article describes the hardware design and software design of the data on which based on signal-chip microcomputer .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 signal-chip microcomputer .Data collection and communication 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 machine.8 roads were measured the electric voltage to pass the in general use mold-few 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 RS-232.the 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 data-acquisition treatment,data-display and data-communication etc.Key Words: SCM, Data acquisition, STC89C52,PCF8591目录1 绪论............................................... 错误!未定义书签。

基于AVR单片机的数据采集系统设计

接口的ＤＡ输出芯片。
关键词：数据采集
ＵＳＡＶｔｂＢＲＭａｌａ
Байду номын сангаас
本文介绍了一套基于Ｍａｌ环境下的ＡＲ单片机数ｔｂａＶ据采集系统。使用ＡＶＲ系列的单片机中的Ａｍｅａ６作Ｔｇ１为微控制器，高了系统运行速度。同时它内部带有８通提道独立的ｌ０位精度Ａ／口，Ｄ接工作于降噪声模式，增强了抗干扰能力并降低了成本。信号采集结果通过ＵＳＢ接口直接送入ｍａａｌｆｂ的工作空间并使用ｍａｌｔｂ的ＧＵ界面显ａＩ示，于信号的分析与处理。便ｌ整体硬件方案框图基于ＡＶＲ单片机的数据采集系统工作原理结构图如下图ｌ所示。进行数据采集时其工作流程为：被测信号经过运放进行ｌｌ大后，模拟信号输入通道输入，到：放从送Ａｍｅａ６的ＡＴｇ１ＤＣ模块，Ｃ模块内嵌在ＡＲ单片机内ＡＤＶ部，以通过编程实现Ａ可ＤＣ转换；换结束以后把结果发转送到ＰＵＳＤ１ＤＩＢ２的数据缓冲区中；当ＰＵＳＤ１收ＤＩＢ２接到上位机发出的读数据请求时，就把数据发送到ＰＣ机端；而ＤＡＣ部分就是当接收到上机发来的ＤＡＣ转换请求命令和转换数据时，Ａｍｅａ６就会启动，控制Ｄ芯片Ｔｇ１ＡＴＶ５１，始进行ＤＬ６７开ＡＣ转换。其中系统中ＡＤＣ电路含４路输入，ＤＡＣ电路含２路输出，Ａ且ＤＣ的前两路输入增益可通过反馈电阻值来调节。

基于AVR单片机智能数据采集的研究

基于ＡＶＲ单片机智能数据采集的研究A VR单片机是Atmel 公司1997 年推出的RISC 单片机。

RISC（精简指令系统计算机）是相对于CISC（复杂指令系统计算机）而言的。

RISC 并非只是简单地去减少指令，而是通过使计算机的结构更加简单合理而提高运算速度的。

RISC 优先选取使用频率最高的简单指令，避免复杂指令：并固定指令宽度，减少指令格式和寻址方式的种类，从而缩短指令周期，提高运行速度。

由于A VR 采用了RESC 的这种结构，使A VR系列单片机都具备了1MIPS/MHz（百万条指令每秒/兆赫兹）的高速处理能力。

本文主要论述IIC总线以及无线传输的数据采集。

标签：A VR；IIC；无线传输；数据采集随着网络技术及通信技术的飞速发展，短距离无线通信以其特有的抗干扰能力，高可靠性，安全性好，受地理条件限制少。

安装简便灵活的优点，在许多领域都有广阔的应用前景。

甚至在一些特殊的应用领域，单片机通信不能采用有线数据传输方式，只能采用短距离的无线数据传输方式。

随着无线通信市场的不断发展，各大半导体厂商都推测出了自己短距离无线通信芯片和网络解决方案，也出现了许多无线通信协议。

如蓝牙技术。

Zigbee等无线协议。

基于nRF401的无线数据传输模块是一种超小型，低功耗，高速率的无线收发数据传输模块，nRF401所用频段为433MHZISM频段，是真正的单片UHF无线收发一体芯片。

系统的数据采集部分即控制器的前向通道大都采用智能传感器,温度传感器可采用目前比较流行的数字温度传感器DS18B20,用以采集环境比较恶劣的现场温度,DS18B20通过单线接口发送或接收信息,因此在中央微处理器和DS18B20之间仅需一条连接线.对于采集电压信号，可采用单片机的AD转换或者采用数字电压表进行电压测量并将数据传给单片机，测量电流可采用电流互感器将交流信号采样得到，并通过电流互感器产生一定比值的交流小信号，可以简单的串联一个电阻，电阻两端得到交流电压，通过加法器电路将电压抬高，得到直流电压量，并通过AD转换输入给单片机。

基于AVR单片机的数据采集器设计

长足的进步，将计算机技术融入到数据采集技术中
器的准确度，本文提出采用双斜式积分和自动量程
转换技术相结合的方法实现Ａ／Ｄ转换，目前常较
去也是一种趋势。因为数据采集器要求功耗低、抗干扰能力强、速度快等，ＡＶＲ单片机性能优越、而功能强大，符合上述特点，做数据采集器的ＣＵ比Ｐ
ｌｇｔｉｉａｎｏｄｒｔｃｉｖｈｏｅｏａａｃｌｃｉｎＵｓｎｒｃｓｏｔｏｆｔｅｍｉｒｃｎｒ１ｒＳｏｏｄｇｔｌｉｒｅｏａｈｅｅｔｅｒｌｆｄｔｏｌｔｏ．ｅｉｇｐｅｉｅｃｎｒｌｈｃｏｏｔｏｌ ’ ｏｅａａｏｎｕｓｐｏｏｔｎｌｔｈｉｅｏｔｏｖｒｉｎｉｔｅａｌｄａａｙｉｆｔｅｒｔａａｃｌｔｏｓｎｌｇｉｐｔｉｒｐｒｉａｏｔｅｔｆｉｓｃｎｅｓｏｏａｄｔｉｎｌｓｓｏｈｏｅｉｌｌｕａｉｎｏｍｎｅｃｃ
Ｄ转换器，转换器的精度很大程度影响了数字转换
的准确度，且电路需要搭配专门的译码和锁存电并路把模拟信号转换成合适的数字信号，这样就使系
统的电路设计相对复杂。因此，了提高数据采集为
别是准确性、实时性、自动化程度、可靠性等方面有

基于单片机的数据采集和无线数据传输系统设计

基于单片机的数据采集和无线数据传输系统设计一、本文概述随着信息技术的快速发展和物联网的广泛应用，数据采集和无线数据传输在各个领域都发挥着越来越重要的作用。

基于单片机的数据采集和无线数据传输系统设计，以其低成本、高效率、易扩展等特点，受到了广泛关注和应用。

本文旨在探讨基于单片机的数据采集和无线数据传输系统的设计原理、实现方法以及在实际应用中的优势与挑战。

本文将首先介绍系统的整体架构，包括数据采集模块、单片机处理模块和无线数据传输模块的设计。

然后，详细阐述各个模块的工作原理和实现技术，包括传感器选型、数据采集电路设计、单片机选型与编程、无线传输协议选择以及数据传输的稳定性与可靠性保障等。

本文还将分析该系统设计在实际应用中的性能表现，如数据传输速度、传输距离、功耗等，并通过具体案例展示其在环境监测、智能家居、工业自动化等领域的应用效果。

文章将总结该系统设计的优点与不足，并对未来发展方向进行展望，以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考和启示。

二、单片机基础知识单片机（Microcontroller Unit，MCU）是一种集成电路芯片，它采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能集成到一块硅片上，构成一个小而完善的微型计算机系统。

单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、抗干扰能力强、性价比高等一系列优点，因此在工业控制、智能仪表、汽车电子、通信设备、家用电器、航空航天等许多领域得到了广泛应用。

单片机按照其内部结构可以分为多种类型，例如8051系列、AVR 系列、PIC系列、ARM系列等。

每种类型的单片机都有其独特的指令集、架构和外设接口，因此在使用时需要了解其具体的特性和编程方法。

在数据采集和无线数据传输系统设计中，单片机通常作为核心控制器，负责数据的采集、处理、存储和传输。

通过编程，单片机可以控制外设进行数据采集，如使用ADC（模数转换器）将模拟信号转换为数字信号，或者使用传感器接口读取传感器的输出值。

基于AVR单片机的数据采集系统设计

本文介绍了一套基于Matlab 环境下的AVR 单片机数据采集系统，其特点是成本低，采集数据速度快，实时性好。

本采集系统使用了带有10位分辨率AD 的微型处理器，接口电路采用USB 接口，DA 输出电路采用spi 关键词：摘要：李向江樊京（南阳理工学院南阳473004）基于AVR 单片机的数据采集系统设计信息技术与网络服务本文介绍了一套基于Matlab 环境下的A VR 单片机数据采集系统。

使用A VR 系列的单片机中的ATmega16作为微控制器，提高了系统运行速度。

同时它内部带有8通道独立的10位精度A/D 接口，工作于降噪声模式，增强了抗干扰能力并降低了成本。

信号采集结果通过USB 接口直接送入matlab 的工作空间并使用matlab 的GUI 界面显示，便于信号的分析与处理。

1整体硬件方案框图基于A VR 单片机的数据采集系统工作原理结构图如下图1所示。

进行数据采集时其工作流程为：被测信号经过运放进行1:1放大后，从模拟信号输入通道输入，送到ATmega16的ADC 模块，ADC 模块内嵌在A VR 单片机内部，可以通过编程实现ADC 转换；转换结束以后把结果发送到PDIUSBD12的数据缓冲区中；当PDIUSBD12接收到上位机发出的读数据请求时，就把数据发送到PC 机端；而DAC 部分就是当接收到上机发来的DAC 转换请求命令和转换数据时，ATmega16就会启动，控制DA 芯片TLV5617，开始进行DAC 转换。

其中系统中ADC 电路含4路输入，DAC 电路含2路输出，且ADC 的前两路输入增益可通过反馈电阻值来调节。

AD DAAVR 数据来集板USB 传输操作系统(CPC 机)Matlab 显示面板图1基于AVR 数据采集系统结框图2USB 接口电路USB 接口电路主要是完成上位机和数据采集设备之间的数据传输功能。

它的最大速度能达到12Mb/s ，数据的传输决定权完全由上位机来控制。

基于AVR单片机大容量数据采集系统的设计

ＭＸ３４是ＭＡＩＡ１０ＸＭ公司推出的可编程１２位精度串行输出ＡＤ转换芯片，／它具有８路模拟通道输入，每路都有独
立的采样保持（／电路。并行采样的功能极大地提高了ＴＨ）
展存储芯片的最佳选择。设计中采用了ｓｍｕｇ公司生产ｕｓｎ的ＮＮＡＤ型的ＫＦ６８Ｏ９５０ＵＭ芯片作为扩展存储。
ＷＲＰ２设为低电平，（Ａ）然后将Ｄｏ～Ｄ７位装载到并行总线，
再将ＷＲ置为高电平，数据在ＷＲ的上升沿锁存。转换结束
位ＥＬ（Ｐ０，ＯＣ接Ａ）所有选通通道转换结束指示，ＥＬ在ＯＣ的
下降沿，ｃ（Ｐ３和读Ｒ（Ｐ１置为低电平，将ｓ接Ａ）Ｄ接Ａ）把第
以实现采集数据的读取；其控制位与ＡｍｇｌＬ的Ａ扩展Ｔｅａ６口连接，控制ＡＤ转换、芯片配置等操作。
的数据存储容量是远远达不到的，因此扩展一个ＦＡＨ芯ＬＳ
片作为数据存储器。整个数据控制采集系统由三大模块组成，别是分ＭＡ３４数转化芯片构成的数据采集模块、９４０ＵＭＸ１０模ＫＦＧ８Ｏ存储芯片构成数据存储模块以及ＡｍｇｌＬ芯片组成的系ｔｅａ６
一
个转换结果置于并行总线。ＲＤ连续的低电平脉冲将转换
结果顺次放到总线上。时序中最后一个转换结果读取后，额
图１系统设计框图
外的读脉冲可以使指针重新指向第一个转换结果。

基于AVR单片机的无线数据采集系统

《自动化技术与应用》２００７年第２６卷第１１期130 | T echniques of Automation & Applications 经验交流Technical Communications１引言当前我国一些地区的电网结构薄弱，很多重要线路如果突然发生故障，仍然需要人工去操作、处理。

即浪费了时间，减少了供电量，同时又损害了客户的经济利益。

根据这种需求，设计了无线数传系统，整个无线数据通信系统是基于ＲＳ－２３２串口通信的一点对多点网络结构。

主控中心调度室工作人员对远方变电站实现了遥测、遥信、遥计、遥控。

２　系统总的框架如图１所示。

基于AVR 单片机的无线数据采集系统姜　平（合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽　合肥　２３０００９）摘要：针对电力系统的远程数据采集和控制，采用嵌入式单片机ＡＴｍｅｇａ１２８、数传电台ＭＤＳ设计的无线数据采集系统，在供、配电系统中得到了广泛的应用。

通过上位机的远程控制及时解决线路故障，确保电网的安全运行，提高供电质量。

介绍了以ＡＴｍｅｇａ１２８为核心的远控单元的设计、该类型单片机与数传电台的串行通信．介绍了串口通信及Ｃ和ＶＢ编程方法。

关键词：ＡＴｍｅｇａ１２８单片机；　数字电台；　Ｃ和ＶＢ语言中图分类号：文献标识码：文章编号：１００３－７２４１（２００７）１１－０１３０－０３The Design of a Digital Acquisition SystemJIANG Ping(HeFei University of Technology, Hefei 230009,China)Abstract: This paper introduces the design and realization of remote control cell cored by built-in single chip AVR, and it alsointroduces a programming method in C and VB language for this system.Key words: ATmega128;digital numbers;C and VB language图１系统总的结构图收稿日期：２００６－１０－３０３　设计思想在具体的应用中，如图１，一个主站作为控制中心，接收各个基站的上传数据。

基于AVR单片机的电力系统数据采集与通信系统设计

２根据非电类专业学生的实际情况调整课程体系。并合理安就需要教师精心设计一些具有应用性、研究性和创新性的实验项目排教学内容利用开放式实验教学系统．学生可以根据自己的兴趣和能力在校园网
实验项目．改变了过去教师统一安排实验的固定模目前，我校每年都有几千名学生学习《电工电子技术》课程由于上预约实验时间、激发了学生的学习主动性．并给予了学生较为广阔的思维和个性不同学科学生（比如工商管理专业与应用物理学专业学生）的基础不式．同．这就要求教师在讲课过程中对不同专业学生讲授的课程内容和深发展空间。总的来说．《电工电子技术》课程所面对的种种问题并非一朝一夕浅度要有所区别。教师可以将《电工电子技术》课程中的电路基础、模教学改革是一个长期且复杂的过程教学改革的重点是拟电路、数字电路知识按内容相关性划分培养成为高素质应用型人才教师知识三个知识层面。每个知识层面又由多个在课时和内容上要求不同培养学生的实践创新能力．要根据不同专业学生的实际．不断探索新的教学方法和手段．让非电的模块组成以满足不同专业的课程需求教师需要针对不同专业编写类专业《电工电子技术》课程取得更好的教学效果。出不同的教学方案，突出课程重难点同时，由于《电工电子技术》课程的内容涵盖面广，定理和公式多且不易于记忆．不记住定理和公式又无法解题．所以教师在教学过程中就是讲清概念和原理．对于教学中的基本公式、基本原理的复杂推导要学生理解透彻，让学生在课堂上真正的理解知识点、记住知识点。教师最好在每一章结束时把重点掌握的定理和公式归纳成容易记忆的表格，要求学生记住。同时。教师应该加强课堂上的例题讲解，有意识地强调相关定理和公式的重要性．并布置一些习题留给学生课后完

基于单片机的数据采集和无线数据传输系统设计

基于单片机的数据采集和无线数据传输系统设计基于单片机的数据采集和无线数据传输系统设计一、引言随着科技的发展和社会的进步，数据采集和无线数据传输系统在多个领域中扮演着重要的角色。

在工业自动化、环境监测、医疗健康、智能家居等应用中，数据采集和无线数据传输系统的设计和实现对于获取准确的数据和实现信息的快速传输至关重要。

本文将介绍一种基于单片机的数据采集和无线数据传输系统的设计，该系统旨在实现高效的数据采集和无线数据传输，满足不同应用场景中的需求。

二、系统设计1. 硬件设计该系统的核心部件为单片机，可以选择常用的单片机芯片，如51单片机或者Arduino等。

单片机负责实时采集传感器数据、运算处理和网络通信等基本功能。

除了单片机，还需要配备一些外设传感器，例如温湿度传感器、光照传感器、气压传感器等，根据实际需求进行选择和配置。

此外，还需要一块无线模块，用于实现数据的无线传输。

可以选择蓝牙模块、Wi-Fi模块或者LoRa模块等不同的无线通信模块，根据不同的传输距离和传输速率需求进行选择。

2. 软件设计系统的软件设计包括嵌入式程序的开发和手机APP的开发两部分。

嵌入式程序主要运行在单片机上，负责数据采集和处理、网络通信等功能。

可以使用C或者C++开发嵌入式程序，借助相应的开发工具进行编写和调试。

程序的开发过程需要根据传感器的种类和通信模块的类型进行相应的驱动编写和代码逻辑设计。

手机APP的开发是为了实现用户与数据采集系统的交互，可以使用Android或者iOS平台进行开发。

通过手机APP，用户可以远程获取实时数据、设定采样周期和查看历史数据等功能。

三、系统实现在实际搭建和调试过程中，首先要根据硬件设计选购相应的硬件模块和元件。

然后，进行硬件的连接和组装，包括将单片机与外设传感器、无线模块等进行连接，确保各组件之间的正常通信。

接下来，在PC机上进行嵌入式程序的开发和调试，将编写好的程序下载到单片机中进行运行。

同时，进行手机APP的开发并安装在相应的手机设备上。

基于AVR单片机的数据采集系统的设计

总第１５卷１６９期
２０１３年９月
大众科技
ＰｏｐｕｌａｒＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｖ０１．１５Ｎｏ．９
Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ２０１３
基于ＡＶＲ单片机的数据采集系统的设计
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｓｉｇｎｏｆａｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＡＶＲ
ＡＶＲｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏＵｅｒａｎｄｐｃｉｓａｃｈｉｅｖｅｄｂｙｕｔｉｌｉｚｉｎｇｈｅｔｓｃｒｉｍｐｏｒｔｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆＣＨ３４０Ｔｃｈｉｐ．Ｉｎｔｈｅｄａｔａｉｓｄｐｌａｙｍｏｄｕｌｅ，ａｔｄａｉｓｃｏｌｌｅｃｔｅｄｂｙａｎｄｉｓｄｐｌａｙｅｄｉｎＶｉｓｕａｌｓｔｕｉｏｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＡＶＲｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏＵｅｒ；ａｔｄａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ；ｓｅｒｉｌａｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ

基于AVR单片机的电力系统数据采集与通信系统设计

７９．０％、８７．Ｏ％。
２）利用红外光谱法对三种离子液体的化学结构进行初步表征．在４０００～２０００ｃｍ一区域出现ｃ — Ｈ基团的伸缩振动峰．且分别出现１７１１、
１２６９ｃｍｆＣ＝Ｏ基团的特征吸收峰）、１２８０ｃｍｆＰ＝Ｏ基团的特征吸收
教育装备．２００８（１ Nhomakorabea ）．［３］覃岭，李文辉，等ｌ高职（（ＣＡＤ／ＣＡＭ技术应用》课程项目化教学改革实践［ＪＪ＿职业技术教育．２００９（３５）．４］孙丽霞．高职开放式实验教学模式的探索『Ｊ１ｌ机械职业教育，２ｏｏ６（０３）．学院传统的学生学习课程考核评定是以学生的平时成绩（考勤、［５］肖国玲高职院校开放实验室的思考ｆＪ１．机械职业教育，２００５（１２）．作业、操作）加上期末考试的成绩来综合评定学生的课程学习情况这［［６］罗广思．对高职ＣＡＤ／ＣＡＭ校本课程开发的思考．中国职业技术教育，２００４
（上接第１７９页）２０００ｃｍ区域出现Ｃ — Ｈ基团的伸缩振动峰，在３结论３１２２ｃｍ－处为芳香环上Ｃ — Ｈ基团的特征峰，２９６１、２８８０ｃｍ处为脂肪１）通过实验．采用一步合成法制备了四种ＢｒＯｎｓｔｅｄ酸性离子液体：链上ｃ — Ｈ基团的特征峰：在１５２６、１４６２ｅｍ的吸收峰为Ｃ＝Ｃ基团的［Ｈｍｉｍ】ＣＨ３ＣＯ０，［Ｈｍｉｍ］Ｈ２ＰＯ４和［Ｈｍｉｍ］Ｃ４Ｈ７０２，收率分别为８５．５％、特征吸收峰；在１７１５、１２２０ｃｍ－・的吸收峰为Ｃ＝Ｏ基团的特征吸收峰。

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基于A VR单片机的电力系统数据采集与通信系统设计
【摘要】智能化是电力系统发展方向。

随着技术的发展和进步，以及市场对产品的功能和性能的不断提高，使得作为嵌入式系统的核心——单片机，朝着多选择、多功能、高速度、低价格、低功耗、大存储容量和强I/O功能等方向发展。

本次设计采用Atmel 公司的A VR单片机就是这样一种高性能、低功耗和采用精简指令集RISC结构的新型单片机。

【关键词】A VR单片机；数据采集；模块化
智能化是电力系统发展方向。

随着网络电子产品等与电力系统的紧密融合，分布式电源、储能装置、智能电器等快速发展，以及云计算、大数据、移动终端等现代信息技术的广泛应用，传统电网向智能电网的全面升级已成必然。

要顺应世界电网发展最新趋势，推广线路智能监控系统、智能调度控制系统、智能互动用电设备成为首要任务，因此需要建设贯穿各领域的高效信息传输的技术，进而加快电网各环节的智能升级改造，全面提高电网智能化水平。

1 本设计系统功能
本文基于A VR单片机的数据采集和通信系统的功能，应用两级计算机系统完成，上位机应用普通PC计算机，下位机采用单片机控制，下位机主要完成数据的采集及数据传输给上位机的功能，上、下位机之间以串行数据传输方式进行通信。

双方共同遵守同一个通信协议。

下位机接收到的上位机指令后将采集的数据处理后传给上位机。

上位机在软件的支持下对采集的数据进行分析处理。

本系统分成三个模块组成：模拟量采集模块、开关量、LCD、LED本地显示模块，通过串行口传输给上位机模块。

系统结构图如图1所示。

图1中的5个模拟量用遥控盒上的5个电位器来模拟输入。

经过芯片TLC2543进行模数转换，然后输入到ATmega64L中的PD口。

经过A VR单片机处理后再经PA口输出到液晶显示模块（LCM1）进行本地显示，经PD2口和PD3口输出到MAX232E的RXD和TXD进行RS-232的电平转换，最后通过串行电缆送到上位机。

系统利用遥控盒上8个开关的开和关模拟数字量输入的逻辑―1‖或逻辑―0‖，经过三态双向总线隔离/驱动芯片74HC245，输入到ATmega64L中的PE口。

A VR 单片机处理之后经PA口输出到8D锁存器74HC573中，然后经过驱动电路控制8个LED的亮或灭。

同时单片机同样经PD2和PD3输出到MAX232E的RXD 和TXD进行RS-232的电平转换，最后通过串行电缆送到上位机。

图1 基于A VR单片机的数据采集与通信系统结构图
2 设备选型
本设计采用ATmel公司的高性能低功耗的A VR单片机ATmega64L作为设备的核心控制器。

根据图1所设计的系统结构，选择外围电路器件分别为：锁存器74HC573、发光二极管LED、液晶显示器LCD芯片MAX232E、芯片74HC245、串行传输口RS232等，进而达到本系统的设计功能。

3 RS-232通信接口标准
本次设计，需要用单片机执行数据采集的任务，把采集结果通过单片机传送到上位计算机中去，最后由计算机完成数据处理过程，以及人机界面显示。

这需要在单片机和计算机之间建立通信结构。

此结构可以在单片机和计算机之间进行有效而正确的信息传输。

RS-232通信接口是美国电子工业协会（EIA）正式公布的串行通信接口标准，用来实现计算机和计算机之间、计算机和外设之间的数据传输。

RS-232串行接口总线适用于设备之间通信距离在15米以内而且速度不高于20Kbps的场合中。

RS-232在电气接口上采用负逻辑，即逻辑―1‖为-5V～-15V，而逻辑：―0‖ 则是+5V～+15V。

由于单片机采用的是TTL电平，即逻辑―1‖为+5V，逻辑―0‖为0V，因此为了实现单片机和计算机之间的通信，必须进行RS-232和TTL接口之间的电平转换。

本设计中实现TTL电平和RS-232电平转换的芯片是MAX232E.
MAX232E由+5V电源供电，主要由一个片内电压泵升电路、一个双重发送电路和一个双重接收电路组成。

电压泵升电路由两个电荷泵组成，用以实现升压和电压极性的转换。

4 A VR内部资源的C语言编程
本次设计所选择的ATmega64L型号单片机是一款片内资源丰富的单片机，它除了64KBFlash程序存储器和4KB片内SRAM数据存储器，53个可编程的I/O口外，还有全双工异步串行通信接口USART，同步串行接口SPI和35个中断源等。

对片内资源进行充分的开发和利用是设计ATmega64L单片机应用系统的关键。

本设计采用C语言编程，因为C语言的可移植性最佳而成为首选。

5 软件结设计
基于A VR单片机的数据采集和通信系统控制软件采用模块化设计。

从结构上看主要包括主循环体程序、接收数据程序、发送数据程序、中断服务程序和其
它控制程序。

5.1 主程序
主程序开始时进行定时器0，定时器1，定时器2，AD，DI，LCD，MCU 等的初始化，初始化主要是设置定时器的中断方式（如使设置定时器0溢出中断，定时器1比较中断，定时器2溢出中断），外部中断INT0，INT1中断方式（INT0下降沿产生异步中断请求，INT1上升沿产生异步中断请求）；AD，DI处于可以接收模拟量和开关量的状态。

然后程序进入循环状态，首先判断串口接收标志是否为1，如果是1且上位机处于使能发送状态则接收数据同时LCD显示遥控状态，如果上述条件不符合则跳入下一个判断即外部中断INT0控制的AD采样判断，首先判断中断标志是否为1，如果为1，则取样求平均值，在LCD上显示模拟量号（通道0，显示第1，2路模拟量，通道1显示第3，4路模拟量，通道2显示第5，6路模拟量）。

如果中断标志不为1，则跳入下一个判断开关量DI采样标志是否为1，如果为1，则检验DI口输入量是否有变化，如果有变化则保存数据，并置相应的指示灯亮，如果输入量无变化则检验上次开关量是否发送完毕，如果发送完毕，则发送下一个数据包。

如果未发送完毕或DI采样标志不为1则跳入下一次判断即外部中断INT1控制的按键中断，如果按键标志为1，则键值为1通道号加1，显示下两路模拟量，如果键值为2，则通道号减1，显示前两路模拟量；再将按键标志置为0此时结束程序进入下一次循环判断，如果按键标志为0直接结束程序进入下一次循环判断。

5.2 中断程序
定时器0中断主要完成模拟量的数据采集与平均值计算。

具体为：定时器0中断时间为20毫秒，用于AD采样计时；当AD采样次数满15次后判断采样结束标志，如果采样结束则计算平均值然后在LCD上进行显示后，产生AD中断，最后中断返回。

定时器1中断服务程序：定时器1主要完成扫描开关量输入状态，具体为：中断时间为250毫秒，如果有开关量输入，则置开关量输入标志为1，然后中断返回。

定时器2中断服务程序：定时器2中断服务程序主要完成按键处理，用于按键的去抖延时控制。

串行发送中断服务程序：串行中断服务程序主要完成向上位机传输数据的功能。

串行接收中断服务程序：串行接收中断服务程序主要完成接收上位机发送的数据的功能。

中断0服务程序：中断0主要完成模拟量的采集。

当6路模拟量采集完毕后，关中断，再将采集到的模拟量送入模拟量缓冲区，然后中断返回。

中断1服务程序：中断1主要完成按键处理，主要完成去抖延时的功能。

6 结束语
ATmega64L是片内资源非常丰富的单片机，对单片机片内资源进行充分的开发和利用。

是设计ATmega64L应用系统的关键。

在基于A VR单片机的电力系统数据采集与通信系统的软件设计方法中，采用模块化设计，以A VR单片机为控制核心，通过软件编程来实现系统功能。

运行结果显示，该数据采集与通信系统操作简单方便、运行正常、成本低廉，上位机与下位机通信均达到系统性能要求。

【参考文献】
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[2]余锡存，曹国华.单片机原理及接口技术[M].西安：电子科技大学出版社，1994，6.
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[4]谭浩强.C程序设计[M].北京：清华大学出版社，1999，7.
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[6]李长林.A VR单片机应用设计[M].北京：电子工业出版社，2005，5.。