基于单片机的多路数据采集系统设计本科生毕业论文

1 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。

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。

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。

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。

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，主机和从机之间用RS-232进行通信。

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。

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]。

完成毕业设计所需要的系统框图如图2.1所示：

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——ADC0809.

2.2.2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。

3 硬件电路

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。

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]。

3.2 从机电路

3.2.1 从机电路原理图设计

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OUT1-OUT8。单片机ALE接四分频，四分频输出接ADC0809的CLK端。P1.4接OE,P1.5接EOC,P1.6接ADC0809的START和ALE端。

图3 从机电路设计图

3.2.2 单片机之间的通信

单片机与MAX232的连接如图3.6所示

图4 单片机与MAX232的连接图

3.2.3 模数转换器ADC0809 1、ADC0809时序图

图5 ADC0809的时序图

4 软件部分

4.1 简介KeilUvision2

Keil 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[4]。

4.2 主机程序设计

本软件系统有一个主程序，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Serial_INT() interrupt 4 [5]。

图6主程序

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)

图9键盘扫描子程序Keys_Scan()

图10 主机串口接受中断子程序Serial_INT() interrupt 4

4.3 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() interrupt 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

。

图11 主程序