基于单片机的数据采集系统设计

基于单片机的数据采集系统设计
作者：李博仑赵心宇
来源：《科学与财富》2016年第09期
摘要：数据采集系统主要研究数据的采集、存储、处理以及控制等问题。

而单片机具有体积小、控制功能强、易扩展等优势，所以研究基于单片机的数据采集系统具有非常重要的意义。

本文以AT89C51芯片单片机为例，探讨了基于单片机的数据采集系统。

关键词：AT89C51；采集；存储；控制
1 设计思路
本文数据采集系统的设计采用了单片机与PC机相连的结构。

具体的系统框图如下：
通过该系统图我们可以明显的看出，该基于单片机的数据采集系统的主要思路是：将采集的脉冲量，模拟量，开关量送到单片机AT89C51芯片进行处理，然后再通过LED显示将其显示出来。

电源给AT89C51进行送电，单片机和通讯模块实现信息的传输。

本系统的主程序设计为：送电——系统初始化——数据采集——送LCD显示——数据存储——传送电压标志开——传送电压到串口，然后再进行设计采集，完成整个流程。

送电——系统初始化——数据采集——送LCD显示——数据存储——传送电流标志开——传送电流到串口，然后再进行设计采集，完成整个流程。

送电——系统初始化——数据采集——送LCD 显示——数据存储——传送脉冲标志开——传送脉冲到串口，然后再进行设计采集，完成整个流程。

2 硬件设计
本设计的硬件主要主控制器：单片机AT89C51芯片；A/D转换芯片TLC0838；通信部分芯片MAX232；显示部分采用LCD液晶显示；键盘的接入采用独立式接法；电源使用5V电源供电。

选用单片机AT89C51芯片的原因是其具有较多的优点，主要包括：集成度非常高，并且体积小，可靠性非常高；单片机的控制功能非常强；同时具有电压低，功耗低的特点。

另外，其易扩展的特点也会为以后增加功能提供便利。

综上来说，采用单片机具有优异的性价比。

A/D转换芯片TLC0838的主要特点包括如下：其分辨率是8位的；和微处理器进行接口非常方便，并且还可以独立使用；同时该A/D转换芯片还可以满量程工作；供电可与选择的
单片机芯片一直为5V供电，范围在0-5V之间；该A/D转换芯片的输入和输出可与有效的和TTL、CMOS电平兼容；250KHz的时钟频率，转换时间是32μs；总的调整误差为±1LSB。

通讯部分所有芯片MAX232的特点主要包括：可以有效的完成双重功能，包括发送转换和接收转换；单一电源+5V供电；它的电路设计与连接非常简单，并且功能比较齐全。

另外，选用LCD液晶显示的原因是LCD芯片功耗低并且价格便宜，能够实现所设计的功能。

3 软件设计
软件设计的主程序如下。

#include
#include"key.h"
#include"LCD.h"
#include"define.h"
#include"rs232.h"
void main（）
{
voidmain（void）{//初始工作
unsigned int i =？0；
init_devices（）；//系统初始化，寄存器初值设置，中断设置等
while（1）
{
Read ADCON（）_；//调用A/D转换子程序
lcd_display（）； //送显示
{ // 对采集值进行存储
I2C_write（i，temperature）； //最大每组存储1000个数值
I2C_write（i+1，humidity）；
I2C_write（i+2，manometer）；
if（i>=3000）
i = 0；
}
4 总结
单片机因其价格低，编程容易，可靠性好，控制功能强，易扩展等特点，广受自动化设计者的青睐。

而基于单片机的数据采集系统设计也已经有非常多的成熟例子，本文从总体上分析了基于单片机的数据采集系统设计的框架和原理，为后续数据采集系统的设计提供了一定的理论支持。

在以后的设计中，要做好单片机芯片的选择，数据采集系统软件的设计工作，才能让基于单片机的数据采集系统更加稳定，更容易使用。

参考文献：
[1]王正万，李远英. 基于ZigBee技术的嵌入式Web数据采集系统的研究与应用[J].电子设计工程. 2016（03）
[2]余欢，王运圣，徐识溥，刘勇，黄攀攀. 基于ZigBee技术的葡萄温室环境数据采集系统研究[J]. 上海农业学报. 2016（01）
[3]韩锦如，宁俊保，王胜涛. 基于无线传感器网络技术的变电站温湿度数据采集系统[J]. 自动化应用. 2016（03）
[4]周学明，姜伟萍，胡逾峰. 基于开源系统的综合业务数据采集系统的开发研究[J]. 电子技术. 2016（03）
[5]杨伟，孙志雄，韩建文. 数据采集系统中现场可编程门阵列技术的应用[J]. 数字技术与应用. 2013（04）
[6]潘笑，高玉玲，康亚娜. 基于模糊PID的AT89C2051单片机智能温度控制系统[J]. 兵工自动化. 2006（05）
作者简介：
1.李博仑，男，单位：南京邮电大学，自动化系；
2.赵心宇，男，单位：南京邮电大学，自动化系。