基于单片机89C51的轨道电路数据采集系统
基于89C51和FIFO的多路高速数据采集系统设计
基于89C51和FIFO的多路高速数据采集系统设计文章介绍了一种基于单片机89C51和FIFO的多路高速数据采集系统，给出了系统的总体设计方案，对各组成电路模块进行了详细的设计，用C语言编写了软件程序。
标签：89C51；FIFO；高速数據采集；A/D转换；信号调理引言数据采集是将被测的各种参量通过相应的传感器转换为模拟电信号，再将模拟电信号进行处理（放大或衰减），然后经过采样、量化、编码、数据预处理和传输等步骤，最后进行存储记录的过程，完成相应功能的系统称为数据采集系统。
随着高速数字处理以及高速数据采集系统要求的越来越高，现在的数据采集系统不仅要求其具有较高的采样速率和足够宽的工作带宽，还要有较高的精度以提高其动态范围。
我们通过FIFO（First-In First-Out）实现了单片机对B-dot磁探针信号的高速采集。
为了能够完成对B-dot磁探针信号的高速采集，并对采集到的大量数字信号进行缓存处理，作者采用TLE2072、AD7899、IDT7204、IDT71256和89C51单片机一起设计了一个多路高速数据采集系统，制定和设计完成相应的硬件及接口系统。
1 系统的整体设计图1所示为一个三路高速数据采集系统结构框图。
由图可知，该高速数据采集系统主要包括信号调理电路、A/D转换电路（ADC）、FIFO、89C51、SRAM、485总线和上位机等部分。
图1 3路高速采集系统结构框图ADC将采集到模拟信号实时转换为数字信号，以实现数字化采样。
在基于89C51高速数据采集系统中，89C51往往不能适应ADC的工作速率，因为ADC 总是在进行数据输出，如果由单片机直接读取A/D转换的数据，则系统的采样率会大大降低，所以在89C51和ADC之间增加了缓存器。
常用的缓存器有RAM、SRAM等，但是若用它们作为缓存器，采集系统必须增加地址发生电路，SRAM 还需要总线仲裁电路，因而使器件多，时序复杂，可靠性不高。
基于AT89C51单片机数字温度测量与显示系统的设计和制作
基于AT89C51单片机的数据采集系统的设计一．温度测量与显示系统的概述（一）本设计任务和主要内容本论文主要研究单片机控制的温度器，分别对测量、显示及系统设备的软、硬件各个部分进行了研究。
主要内容如下：当温度在安全范围内无任何动作。
当温度高于设置报警的上限值时风扇转同时红色led亮，当低于时继电器以留出接口，常闭和常开，用来连接设备以便使用（二）．主要芯片的介绍本课题采用单片机AT89C51控制的数字温度测量与显示系统，其功能的实现主要通过软件编程来完成，采用单片机AT89C51，它是低功耗、高性能的CMOS 型8位单片机。
片内带有4KB的Flash存储器，且允许在系统内改写或用编程器编程。
且AT89C51的使用寿命很长，数据保留时间也较长，可以达到十年的时间。
就是因为这一些类的特性，与优点。
所以本次设计我才会选择使用这一类的单片机来作为我实现此系统的工具。
附：AT89C51主要引脚及功能：二．系统主要硬件电路设计主要对课程设计的题目进行了分析，根据要实现的功能，综合比较几种设计方法，提出了实现系统功能的最佳方案。
本设计是一个数字温度控制系统，能测量温度，并能在超限的情况下进行控制、调整，并报警。
该系统采用MCS-51系列单片机AT89C51作为控制核心，该系统可以完成运算控制、信号识别以及显示功能的实现。
由于用了单片机，使其技术比较成熟，应用起来方便、简单并且单片机周围的辅助电路也比较少，便于控制和实现。
整个系统具有极其灵活的可编程性，能方便地对系统进行功能的扩张和更改。
MCS-51单片机特点如下：原理框图如图所示：原理框图（二）单片机主机系统电路AT89C51单片机是属于51系列单片机里的。
它的内部自带2K字节可编程FLASH存储器的低电压、高性能COMS 8位微处理器。
AT89C51单片机还与Intel MCS-51系列单片机的输出管脚和指令相互兼容。
由于AT89C51将多功能8位CPU 和闪速存储器结合在单个的芯片里，所以，AT89C51构成的单片机系统是所有系统里结构最简便，价格最便宜，使用效率最高的控制系统，它还节省了外部的RAM与ROM和接口器件，削减了硬件方便的开销。
基于89C51单片机的数采模块在线监测管道电位的试用
基于89C51单片机的数采模块在线监测管道电位的试用引言目前，国内已经形成了庞大的油汽管道网络，仅中石油、中石化等企业正在运行的成品油管道总里程达1.5万公里以上。
管道途经区域环境复杂，特别是穿越江河、湖泊，通过城市、村庄、矿区、山地等埋地敷设的管段，以及与铁路、公路、地铁、工厂、其它管道等公共设施交叉通过的管段，易出现外部干扰过大造成防腐层受损、金属电子缺失发生腐蚀，管道的保护电位不达标，严重影响了管道的使用寿命[1]。
为了即时查看和掌握整条管道阴极保护状况，连续和准确检测重点部位阴极保护电位等情况，问题管段试用了基于89C51单片机的实时数据采集模块，并通过PC机分析数据，省去了昂贵的信号处理仪，该系统如应用到成品油管道，可实现对重要部位阴保状况的实时监测、分析。
一、与地铁相交管道段概况1.与地铁交叉段管道保护电位超标与某地铁交叉管道段（5公里）受到严重的杂散电流干扰，经过多次测量，管道干扰电位在+7V到-6V之间波动，远大于-0.85V至-1.35V正常区间值。
该地铁在早上6：09开始运营，22：35分停止，使用1500V直流供电，属于直流长转子电机车辆，并配套设备有VVVF变频变压装置转换为AC380V及直流110V 供机车使用。
2.管道段的阴极保护电位监测拟采用综合排流系统方案进行治理，建立强制排流系统[2]，它是由强制排流泵、活性接地棒、传感器、极性辅助排流器、排流体组成。
为确保方案实施，先在K21和官坦河阀室处使用基于89C51单片机的信号采集模块对交叉段输油管道进行监测，采集相关电位、电流数据，分析确定干扰程度，然后实施动态排流方案。
二、监测模块构成简介1.基于89C51单片机的数据采集监测模块构成监测模块组成，即单片机部分，主要完成数据的采集、转换与存储任务；外联PC机部分，完成数据接收、显示等任务，通讯接口通过GPRS方式和GSM 方式将现场与管理中心的数据进行传输。
采集模块可设定每天采集一次信号，连续了解沿线管道的保护电位；又能够设定高密度采集时间段，采样频率达到1条/秒，有效检测杂散电流的干扰情况。
AT89C51的数据采集
基于AT89C51的数据采集系统设计新方法电子元器件应用引言近年来，随着制造技术的发展，单片机的价格越来越低，性能却不断提升，因而其应用范围也越来越广。
然而在开发基于单片机的应用系统时，传统方法一般都需要大量的硬件设备，这些设备极易损坏而且携带不方便。
为此，本文基于AT89C51数据采集系统详细说明了如何利用Pro-teus和两款串口仿真软件来进行单片机程序及外围电路的仿真设计。
采用该方法可以大大简化硬件电路测试和系统调试过程，对单片机系统开发具有指导意义。
本文介绍的基于AT89C5l单片机的数据采集系统能实现16路信号输入，每一路都是0～10 mV的信号，每秒钟采集一遍，从而将数据传给上位PC计算机。
1 硬件设计1．1 主控芯片AT89C51是一种带有4 KB闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8位微处理器，可为很多嵌入式控制系统提供灵活且价廉的方案。
所以，本设计采用ATMEL公司的AT89C51作为程序的主控芯片。
AT89C51数据总线是由P0口提供的，P0口本身能以多种方式提供数据总线和地址总线。
当ALE输出信号为高电平时，P0将输出的数据锁入总线驱动器中作为地址的低8位，然后和P2送出来的高8位地址一起组成一个完整的16位地址，以寻址到外部的64KB的地址空间。
AT89C51的地址总线比较简单(只有3个：RD、WR、PSEN)，其中RD是用来读取外部数据内存的控制线，WR是用来写数据到外部数据内存的控制线，PSEN是用来存取外部程序内存的读取控制线。
由于P0口是数据和地址分时复用口，故要进行地址锁存，本设计使用74HC573作为锁存器。
1．2 系统硬件电路本系统的硬件电路原理如图1所示。
因为ADC0809的地址选择端A、B、C都接地，所以ADC0809的数据采集通道只有IN0被选通。
16路模拟信号连接到多路选择模拟开关HCC4067后，即可通过地址选择端A、B、C、D进行选择，每一次选通一路，选通的通道经IO COM X和ADC0809的IN0相连，以进行A／D转换。
单片机(基于AT89C51的温度采集与显示系统设计)
基于AT89C51的温度采集与显示系统设计摘要：以ＡＴ８９Ｃ５１单片机为核心控制元件介绍了与ＤＳ１８Ｂ２０和ＭＡＸ７２１９显示驱动组成的温度采集系统的设计方案利用单片机空余Ｉ／Ｏ口以及上述元件的特性，构成该系统。
通过Ｐｒｏｔｅｕｓ进行仿真。
关键词：温度采集，ＡＴ８９Ｃ５１，ＤＳ１８Ｂ２０，ＭＡＸ７２１９目录1、系统概述……………………………………………………………….2、硬件介绍……………………………………………………………….3、软件设计……………………………………………………………….4、仿真结果……………………………………………………………….5、小结…………………………………………………………………….6、参考文献……………………………………………………………….1、系统概述温度传感器选用目前常用的数字温度传感器DS18B20，采用数码LED显示，显示驱动为ＭＡＸ７２１９，首先设计系统的总体原理图如下：系统可以简单地分为为５个模块，由外部提供８Ｖ－２４Ｖ直流电源供电。
电源模块将输入８－２４Ｖ的电源电压转换为５Ｖ，为系统中的芯片供电，可以使用７８０５等常用的三端稳压器芯片；温度传感器采集温度信号，温度传感器有模拟输出和数字输出两种形式，这里选择具有数字输出的ＤＳ１８Ｂ２０；单片机是系统的核心，选用ＡＴ８９Ｃ５１；系统采用ＬＥＤ数码显示器显示温度值，ＬＥＤ显示屏采用独立的显示驱动芯片ＭＡＸ７２１９，单片机将待显示的字符写入ＭＡＸ７２１９后，ＭＡＸ７２１９将会动态的刷新显示内容，无需占用单片机过多的资源。
尽管ＤＳ１８Ｂ２０的分辨率可已达到０．０６２５°Ｃ，但测量精确度为０．５°Ｃ，因此设计４位数的ＬＥＤ数码显示管就可以了，显示３位整数，１位小数。
2、硬件介绍：1、数字温度传感器DS18B20DS18B20数字温度计提供9位-24位（二进制）温度读数，以指示器件的温度，数据经过单线接口送入DS18B20或从DS18B20送出，因此从主机CPU到DS18B20仅需要一条DQ。
89C51单片机在多通道数据采集系统中的应用
示故障类型和发生的时间。若为软件死循环引起的故 障， 则 &%,’*" 的 “看门狗” 电路自动使程序跳出陷阱， 强迫系统复位， 但 ’((#’ 静态存储器中的数据保持不 变， 等上位机取走全部数据后， 才可重新设定数据采集 另一个时间段的起始时间， 进入下一个数据采集过程。 !2$ 上位机信息转存归档程序模块 -.&/0+ 上位机数据转存程序模块完成汉字菜单 提示， 选择输入有关工作参数， 操作者姓名， 查询时间， 检测点， 产品名称、 编码、 批号等； 建立数据库， 从中提 取信息， 并以列表或曲线形式显示在界面上； 根据需要 随时启动打印机打印检测结果归档永久保存。
赵仲生
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基于AT89C51的电阻抗成像数据采集系统_朱雯君
电机。
解码程序中计时可用中断或查询方式。
图3 控制系统主程序流程图该系统成功地实现了C8051F020和遥控技术的结合,大大提高了设备的技术含量和性能,具有体积小、精度高、结构简单和通用性广等特点。
它不仅实现了单电机的较远距遥控控制,而且成本优于其他遥控遥测系统。
该系统已在某油田生产使用,能在大于10m的距离范围内有效实现电机变频控制,且具有很高的可靠性和节能效果。
参考文献1 何立民.单片机应用系统设计.北京:北京航空航天大学出版社,19902 王成海,董建友.A D7865在电网数据采集中的应用.电子技术,2002(8):45～483 王淑红.三相PW M集成电路SLE4520及其应用.电子技术,2002(8):30～334 孙景琪.遥控彩色电视机集成电路及应用.北京:人民邮电出版社,1996基于AT89C51的电阻抗成像数据采集系统上海大学通信工程系(200072) 朱雯君 莫玉龙摘 要 电阻抗成像是近二十年来发展起来的一门全新的医学成像技术,是利用对物体表面的电测量来重建反映物体内部组织结构及功能变化的图像技术。
文章介绍了电阻抗成像的基本原理,着重阐述了由单片机控制的16电极的EIT采集系统设计思想,并具体介绍了该系统的各个功能模块及实验结果。
关键词 电阻抗成像 电极 数据采集 单片机1 电阻抗成像原理电阻抗成像(electrical impedance tomog raphy, EIT)技术是一种无创伤的以物体内部电阻率的分布为目标的重建体内组织图像的技术。
人体是一个大的生物电导体,各组织、器官均有一定的阻抗,当人体的局部器官发生病变时,病变部位的阻抗必然与其他部位不同,因此可以通过阻抗的测量来对人体器官病变进行诊断。
EIT技术具有相对于X射线、CT、核磁共振(M RI)无法比拟的优点:对人体检测无创伤、成像设备简单、成本低、操作方便等。
EIT的实现一般是通过在人体表面设置一定数量的电极,在选定的电极上施加一定模式的电流或电压,当人体表面加入一定的电流或电压时,由于体内不同的阻抗分布,就会在体表的电极上提取到不同的电压或电流。
数据转换数据基于AT89C51的数据采集系统设计新方法
数据转换/信号处理：基于AT89C51的数据采集系统设计新方法来源: 电子元器件应用时间: 2007-10-8 8:37:31DSP在无线传感系统中的应用3.5GHz无线接入系统技术及应用基于PXA255和嵌入式Q T的IP视频电话设计基于DSP E1－16XS的硬件开发平台设计引言近年来，随着制造技术的发展，单片机的价格越来越低，性能却不断提升，因而其应用范围也越来越广。
然而在开发基于单片机的应用系统时，传统方法一般都需要大量的硬件设备，这些设备极易损坏而且携带不方便。
为此，本文基于AT89C51数据采集系统详细说明了如何利用Pro-teus和两款串口仿真软件来进行单片机程序及外围电路的仿真设计。
采用该方法可以大大简化硬件电路测试和系统调试过程，对单片机系统开发具有指导意义。
本文介绍的基于AT89C5l单片机的数据采集系统能实现16路信号输入，每一路都是0～10 mV的信号，每秒钟采集一遍，从而将数据传给上位PC计算机。
1 硬件设计1．1 主控芯片AT89C51是一种带有4 KB闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8位微处理器，可为很多嵌入式控制系统提供灵活且价廉的方案。
所以，本设计采用ATMEL 公司的AT89C51作为程序的主控芯片。
AT89C51数据总线是由P0口提供的，P0口本身能以多种方式提供数据总线和地址总线。
当ALE输出信号为高电平时，P0将输出的数据锁入总线驱动器中作为地址的低8位，然后和P2送出来的高8位地址一起组成一个完整的16位地址，以寻址到外部的64KB的地址空间。
AT89C51的地址总线比较简单(只有3个：RD、WR、PSEN)，其中RD是用来读取外部数据内存的控制线，WR是用来写数据到外部数据内存的控制线，PSEN是用来存取外部程序内存的读取控制线。
由于P0口是数据和地址分时复用口，故要进行地址锁存，本设计使用74HC573作为锁存器。
1．2 系统硬件电路本系统的硬件电路原理如图1所示。
基于AT89C51嵌入式多功能数据采集器的设计与应用
标雍 时钟 ４５ Ｏ 接口 写 ｊ码 摹
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图 １ 多功 能数据 采集器 的组成 框 图
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计算机技术应用
《 Ｉ技术 》２ ０ 机＿ Ｕ ０７年第 ２期
多功 能数据 采集 器主要 采Ｈ美 国 Ａ ＭＬ公 司 ＝ ｊ ＴＥ
２ 多功 能数据采集 器的技术指标
（） １显示 ： 用 ２个 １２ ２点阵式 液 品显 示 采 ２ ×３
模块， 单面显示， 每个液晶可显示 ７ 个 １ ×１ ×２ ６ ６
点 阵汉字 ：
都有一个Ｔ人来完成一道工序，比如前幅， 后幅，
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多功 能采 集器 ，应 川条 码技 术 ，实现 智 能化数 据
３ 多功能数据采集器 的硬件组成原理
多功 能数据 采集器 的组 成框 图如 图 １ 示 。 所
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（） ６ 具备缓存 ２ ０ ０ ０个字符的能力，并具有掉
４ 多功能数据采集 器的软件设计
基于89C51单片机的远程数据采集系统设计
基于89C51单片机的远程数据采集系统设计
工业生产过程中常常需要对温度、湿度、压力、流量等各种工艺参数
随时进行检测和监控，同时还要将检测到的数据及时传递给上位机，以实现对
参数的随机查询，对信息的存储与处理，及时调整控制方案，提高生产效率和
产品质量。
为此，笔者以89C51 单片机作为主控制器设计了一种简单易行的远程数据采集系统。
1系统硬件电路的设计
远程数据采集系统框图，由两部分组成：一是基于89C51 实现的现场数据采集电路，二是PC 机与89C51 之间的远程通讯电路。
1．189C51 数据采集系统
数据采集系统的硬件原理如图1 所示。
该系统选用89C51 单片机作为主控制器，此芯片与8051 完全兼容，且
内部带有4 KB 闪速可编程、可擦除PEROM，工作时钟可高达24 MHz。
MAX691 主要用来实现掉电保护，同时起到“看门狗”的作用。
系统电源
突然断电时，MAX691PF0 端及时向89C51INT0 申请中断，保护采集的数据不丢失。
若软件执行中出现故障，89C51P3．2 经一定时间间隔没有脉冲输出时，MAX691 将起“看门狗”的作用，使RST 复位有效，重新启动系统。
数据存储器6116 主要作为数据传输的缓冲，显示电路由8155 完成，PA 口作键盘输入，PB 口作字形显示，PC 口作控制线用。
8155 内部256 BRAM 用于存放8 通道采集到的原始数据。
数据采集与转换由12 位A／D 转换器ICL7109 来完成。
7109 是高精度、。
基于单片机89C51的轨道电路数据采集系统
基于单片机89C51的轨道电路数据采集系统摘要：随着金温铁路信号设备的快速发展，数据采集势必在将得到越来越多的应用，而金温货线信号设备管内大部分车站都是6502系统，且未安装微机监测设备，繁琐的模拟量测试，导致工作效率大大降低，且在人工测试读数势必存在较大误差。
若全线安装微机监测设备，成本将巨大，性价比不高，毕竟金温货线管内小站大多只有两三股道。
因此本人以采集480轨道电路电压值为例，设计了一款简易且成本低廉的单片机采集系统。
即基于单片机89C51的轨道电路数据采集系统，利用了MCS51产品的优越性能和经济性，设计出的具有相当的可行性数据采集系统。
单片机采用AT89C51，模数转换使用AD0809，串口通讯芯片RS-232（MAX232CPE）。
核心程序由C程序编写，分为显示子程序，A/D转化子程序，串口通讯协议，主函数采用调用各子程序运行。
在PC端采用VB6.0的控件的功能，实现数据的采集和记录，生成的文本文件直观的体现了轨道电路电压值。
关键词：数据采集.单片机.轨道电路一总体设计：AT89C51是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。
片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。
在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89C51为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案。
控制系统采用AT89C51单片机，A/D转换采用ADC0809.系统除能确保实现要求的功能外，还可以方便地进行其它功能的扩展.数据采集系统设计方案框图如图1.1：图1.1 系统总体设计图1.1 电路设计：电路分为三个模块：稳压电源模块，系统主体模块，和串口通讯电路。
电路由A/D转换、数据处理及显示控制等组成，电路原理图如图1.2所示。
A/D转换由集成电路0809完成，0809具有8路模拟输入端口，地址线（23～25脚）可决定对哪一路模拟输入作A/D转换。
基于AT89C51SND1单片机的数据采集系统
基于AT89C51SND1单片机的数据采集系统摘要在实际的工作中需要对现场的温度、湿度、压力、流量等各种工艺参数随时进行采集、检测和监控，同时还要将采集到的数据及时传递给上位机，以实现对参数的随机查询，对信息的存储与处理，及时调整控制方案，提高生产效率和产品的质量。
为此我们利用AT89C51SND1单片机作为主控制器，设计了一个简单易行的数据采集系统。
我们的系统利用AT89C51SND1的强大功能来实现对模拟信号的采集和输出、显示。
通过其自带的AD转换采集来自实际生活中的各种模拟信号（比如：温度、压力、还有连续的声音信号等），并且利用一个多路模拟开关CD4051可以实现多路数据的采集。
采集到的数据误差小于0.1%，一旦出现故障且具有报警功能。
在软件设计过程中，使用的编程工具是C语言，它可读性强，简单可靠。
关键词：数据采集 C语言单片机AbstractIn the actual work, The scene temperature, the humidity, the pressure, the current capacity and each kind of craft parameter need to be carried on gathering, examinating and monitoring whenever needed. Simultaneously, the gathered data is promptly transmitted to the position machine, so as to realize stochastically inquiry to the parameter, process and memorize with the information, adjust the control plan promptly, and enhance the production efficiency and the product quality. Thus, we use the AT89C51SND1 microprocessor control unit as the host controller to have designed a design a simple and feasible data acquisition system. Our system realizes gathering and the output, the display of the simulated signal with formidable function of the AT89C51SND1.It gathers each kind of simulated signal (for instance: the temperature, the pressure, the continual sound signal and so on ) of the practical life with the AD transformation. It also can realize multichannel data gathering with a multichannel analog switch CD4051. The gathered data error is smaller than 0.1%, once it appears the break soon makes the police function work. In the software design process, the programming tool is the C language. It has strongly readability, and it’s simple and reliable.Keywords:Data Acquisition C Language MCU目录引言 (1)1 概述 (2)1．1本课题研究的背景和意义 (2)1．2本课题的任务和要求 (3)1．3课题设计总体方案的确定 (3)2 数据采集系统的组成与基本原理 (5)2．1数据采集系统的基本组成 (5)2．2数据采集系统的工作原理 (9)2.3数据采集系统的硬件框图 (2)3 数据采集系统的软件设计 (2)3.1主程序流程图及说明 (2)3.2初始化显示子程序的编程 (7)3.3 LCD数据显示程序的编程 (9)3.4键盘模块的编程 (12)4 数据采集系统的调试 (13)4.1主程序功能的调试 (13)4.2 LCD显示程序的调试 (14)4.3键盘功能的调试 (14)致谢 (15)附录 (16)附录A (16)附录B (16)附录C (16)参考文献 (17)引言在工业生产过程中，为了保证系统的安全正常运行以及实时的监控与检测但在实际工作现场中要做到实时监测却很难，这要用到数据采集系统。
基于AT89C51数据采集设计
目录第一章绪论 (1)1.1 研究背景及其目的意义 (1)1.2 研究的主要内容 (2)第二章数据采集 (3)2.1 数据采集系统 (3)2.2 方案论证 (4)2.2.1 A/D模数转换的选择 (4)2.2.2单片机的选择 (5)2.2.3 显示部分 (5)第三章硬件部分 (6)3.1 电路设计原理 (6)3.2 电路仿真图 (7)第四章软件部分 (8)4.1 简介KeilUvision2 (8)4.2 程序设计 (13)第五章调试结果 (18)总结 (18)参考文献 (19)第一章绪论本文从工程角度出发, 详细介绍了基于AT89C51单片机的数据采集系统所需的硬件电路配置以及相关的程序设计, 同时用基于Proteus和Keil接口的单片机外围硬件电路构成了一个实用的数据采集系统。
所得出的仿真结果完整地展示了一个单片机系统新的开发思路。
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，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。
被采集数据是已被转换为电讯号的各种物理量，如温度、水位、风速、压力等，可以是模拟量，也可以是数字量。
采集一般是采样方式，即隔一定时间（称采样周期）对同一点数据重复采集。
采集的数据大多是瞬时值，也可是某段时间内的一个特征值。
准确的数据量测是数据采集的基础。
数据量测方法有接触式和非接触式，检测元件多种多样。
不论哪种方法和元件，均以不影响被测对象状态和测量环境为前提，以保证数据的正确性。
数据采集含义很广，包括对面状连续物理量的采集。
在计算机辅助制图、测图、设计中，对图形或图像数字化过程也可称为数据采集，此时被采集的是几何量（或包括物理量，如灰度）数据。
20世纪90年代至今，在国际上技术先进的国家，数据采集系统已成功的运用到军事、航空电子设备及宇航技术、工业等领域。
基于单片机AT89C51的数据采集系统设计
基于单片机AT89C51的数据采集系统设计
陈铭;陈俊
【期刊名称】《中国水运（下半月）》
【年(卷),期】2008(008)010
【摘要】本文介绍了基于单片机AT89C51的智能化多路数据采集系统的原理、结构和功能.系统能对8路信号进行智能化、高速采集,并将采集得到的数据通过直接存取控制方式或CPU控制方式送入外扩存储器或通过串行121送至Pc机,以利于数据的分析、处理.
【总页数】2页(P132-133)
【作者】陈铭;陈俊
【作者单位】襄樊学院物理与电子信息技术系,湖北,襄樊,441053;襄樊市卫生监督局,湖北,襄樊,441000
【正文语种】中文
【中图分类】TP361
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基于AT89C51单片机的数据采集系统及频谱分析电路
目录摘要 (1)Abstract (2)1．绪论 (3)1.1设计数据采集及其频谱分析电路的意义 (3)1.2数据采集及其频谱分析的主要功能 (3)2.数据采集硬件电路设计 (4)2.1方案选择及设计思想 (4)2.2设计方案的框图 (5)2.3工作原理 (5)2.4电路中主要芯片的引脚对应的功能 (6)2.4.1主控芯片AT89C51 (6)2.5原理图及连接关系 (8)2.5.1数据输入模块 (8)2.5.2模数转换模块 (8)2.5.3 主控电路 (9)3．数据采集软件设计 (11)3.1系统模块层次图 (11)3.2程序流程 (11)3.3程序源代码 (11)4.频谱分析硬件电路设计 (15)4.1方案论证 (15)4.2频谱分析硬件电路设计 (17)4.2.1数据采集 (17)4.2.2运算核心设计 (17)4.2.3控制核心设计 (18)4.2.4示波器显示部分设计 (20)4.2.5供电设计 (21)5.频谱分析软件电路设计 (24)5.1单片机部分 (24)5.2 FPGA部分 (25)5.3 测试说明 (28)5.3.1单频信号的频谱测试 (28)5.3.2调幅信号的频谱测试 (28)5.3.3调频信号的频谱测试 (28)5.3.4信号识别准确度测试 (29)5.3.5测试结果分析 (29)总结 (30)致谢 (32)摘要本毕业设计数据采集部分采用的是单片机AT89C51和模数转换芯片ADC0808采集系统。
用电位器模拟输入电压，经过AT89C51控制ADC0808将输入模拟电压转换成数字信号，频谱分析部分是基于外差原理的数字式频谱分析，系统采用XlinxVIRTEX-II100万门的FPGA，将本振扫频、混频、放大、低通滤波、提取峰值等工作全部通过数字化实现。
控制方面，有凌阳16位单片机SPCE061A作为控制核心，实现人机接口和最后频谱图的模拟示波器显示。
本论文主要描述了硬件设计部分和软件设计部分，硬件部分更是详细分析了本数据采集及其频谱分析的各个部分的电路原理，以及各个模块之间的线路连接。
基于单片机AT89C51的电流信号采集系统
基于单片机AT89C51的电流信号采集系统【摘要】本文采用以AT89C51为核心的采样系统，辅以可编程的程控放大器模块以及AD转换模块等。
该系统有较多的优点，如：采样速度快，数据分析较精确，电路结构简单等。
【关键词】AT89C51 程控放大器AD转换1、引言近年来，人们对电信号的采集越来越重视，且对采样系统的精度要求越来越高。
因为采样结果精度的高低直接影响到了人们对模拟信号的分析，进而影响到了人们所采取的措施。
本文采用了以AT89C51为核心的采样系统，其采集速度快。
并且还采用了AD526所构成的程控放大模块，提高了的对电流信号的采集精度。
2、芯片功能介绍AT89C51是美国ATMEL公司生产的，具有功耗低、性能高、速度快、系统掉电后重要数据和重要信息不会丢失等特点，并且它兼容了MCS--51系列的单片机，其可重复可擦除的次数很高，可以达到1000次，这不仅有利于系统程序的调试，还可通过系统程序的调整，使系统具有更多的功能；该单片机具有32位可编程I/O线、128*8位的内部RAM、片内振荡器和时钟电路，最高频率可达24Msps等功能，这些功能完全可达到系统设计要求。
AD526是一款性价比高，可通过程序控制的可编程增益放大器（SPGA），并且提供了多种增益放大倍数，分别为1、2、4、8、16五种增益。
其内部拥有电阻网络、TTL兼容型锁存输入以及放大器等多种功能。
双芯片级联情况下其增益范围为1至256的二进制增益，且增益误差小，温度漂移低至0.5ppm/℃，线性度低，建立10V信号变化时间快，直流进度好等优点。
MAX118是MAX公司生产的一款速具有8个通道的8位模数转换芯片，通道之间的转换速度快，很容易与ups接口进行连接，带有1uA的关断模式，+5V 电源供电，采样频率为1Msps。
在本设计系统中，该芯片与单片机AT89C51的连接也是十分方便的。
3、系统工作原理本系统是以AT89C51为核心的控制系统，配以AD526构成的程控放大电路以及MAX118构成的模数转换电路。
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基于单片机89C51的轨道电路数据采集系统摘要：随着信号设备的快速发展，数据采集势必在将得到越来越多的应用，而货线信号设备管内大部分车站都是6502系统，且未安装微机监测设备，繁琐的模拟量测试，导致工作效率大大降低，且在人工测试读数势必存在较大误差。
若全线安装微机监测设备，成本将巨大，性价比不高，毕竟货线管内小站大多只有两三股道。
因此本人以采集480轨道电路电压值为例，设计了一款简易且成本低廉的单片机采集系统。
即基于单片机89C51的轨道电路数据采集系统，利用了MCS51产品的优越性能和经济性，设计出的具有相当的可行性数据采集系统。
单片机采用AT89C51,模数转换使用AD0809,串口通讯芯片RS-232(MAX232CPE)。
核心程序由C程序编写，分为显示子程序，A/D转化子程序，串口通讯协议，主函数采用调用各子程序运行。
在PC端采用VB6.0的控件的功能，实现数据的采集和记录，生成的文本文件直观的体现了轨道电路电压值。
关键词：数据采集.单片机.轨道电路一总体设计：AT89C51是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。
片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。
在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89C51为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案。
控制系统采用AT89C51单片机,A/D转换采用ADC0809.系统除能确保实现要求的功能外,还可以方便地进行其它功能的扩展.数据采集系统设计方案框图如图1.1：图1.1 系统总体设计图1.1 电路设计：电路分为三个模块：稳压电源模块，系统主体模块，和串口通讯电路。
电路由A/D转换、数据处理及显示控制等组成,电路原理图如图1.2所示。
A/D转换由集成电路0809完成,0809具有8路模拟输入端口,地址线(23～25脚)可决定对哪一路模拟输入作A/D转换。
22脚为地址锁存控制,当输入高电平时,对地址信号进行锁存。
6脚为测试控制, 当输入一个2μs宽高电平脉冲时,就开始A/D转换。
7脚为A/D转换结束标志,当A/D转换结束时,7脚输出高电平。
9脚为A/D 转换数据输出允许控制,当OE脚为高电平时,A/D转换数据从端口输出。
10脚为0809的时钟输入端,连接至单片机30脚，而不通过分频器14024。
单片机的P1口用于连接RT1602C（DB0—DB7）,P3.4—P3.6用于连接RT1602C（RS、RW、E）。
P0端口作A/D转换数据读入用,P2端口用作0809的A/D转换控制。
图1.2 Protel电路图图1.3 实物图根据自己的设计图纸焊制了简易的电路板，即实验板电路。
采用的是排线连接为主，提高电路板的调试的时候的灵活性，可以避免焊接上错误引起不必要的麻烦，板上还外加了单片机的烧入口为编程调试时提供方便。
如图1.3所示：1.2 PC采集端：主要功能：实现与实验板的通讯，采集和记录实时数据（可将采集数据保存到一个TXT文件中），对不同波特路的单片机采集，实现多串口通讯，也可以定时发送。
二．硬件部分2.1 A/D转化功能实现在微机过程控制和数据采集等系统中，经常要对一些过程参数进行测量和控制，这些参数往往是连续变化的物理量，如电压、温度，压力，流量，速度和位移等。
这里所指的连续变化即数值是随时间连续可变的，通常称这些物理量为模拟量，然而计算机本身所能识别和处理的都是数字量。
这些模拟量在进入计算机之前必须转换称二进制数码表示的数字信号。
能够把模拟量变成数字量的器件模数转换器（A/D）。
本系统主要是ADC0809是CMOS的8位A/D转换器，片内有8路模拟开关，可控制8个模拟量中的一个进入转换器中。
从外部模拟信号输入,通过ADC0809转换,输出数字信号. ADC0809的管脚图如图2.1.1.VCC,V+ 接电源+5V2.IN0~IN7 模拟输入端3.D0~D7 数字输出端4.C,B,A 采样通道选择5.ALE 地址锁存控制端6.START 测试控制端7.EOC 结束标志位8.OE 数据输出允许控制端9.CLOCK 时钟输入端10.GND,V- 接地端图 2.1 ADC0809的管脚图2.2 ADC0809与AT89C51管脚接线原理A/D转换由集成电路0809完成,0809具有8路模拟输入端口,地址线(23～25脚)可决定对哪一路模拟输入作A/D转换.22脚为地址锁存控制,当输入高电平时,对地址信号进行锁存.6脚为测试控制, 当输入一个2μs宽高电平脉冲时,就开始A/D转换.7脚为A/D转换结束标志,当A/D转换结束时,7脚输出高电平.9脚为A/D转换数据输出允许控制,当OE脚为高电平时,A/D转换数据从端口输出.10脚为0809的时钟输入端, P2端口用作0809的A/D转换控制2.3 LCD显示器以及RS-232通讯2.3.1 RT1602C模块与AT89C51之间的接线原理RT1602C液晶显示模块可以和单片ATB9C51直接接口（即AT89C51也如此）其中9号管脚让RESET脚接出的就是51芯片的复位电路，单片机的复位电路在刚接通电时，刚开始电容是没有电的，电容内的电阻很低，通电后，5V的电通过电阻给电解电容进行充电，电容两端的电会由0V慢慢的升到4V左右（此时间很短一般小于0.3秒），正因为这样，复位脚的电由低电位升到高电位，引起了内部电路的复位工作；当按下复位键时，电容两端放电，电容又回到0V了，于是又进行了一次复位工作[这是手动复位原理]。
此电容其实就是上电复位延时电容。
耐压高于6V以上的电容都可以。
2.3.2 MAX232CPE与AT89C51之间的连接原理为了实现与PC端的通讯，系统电路中必须加入RS-232串口通讯电路如图2.2所示图2.2 串口通讯电路此电路功能就是实现串口通讯功能驱动与串口数据接收功能， max232cpe 的芯片，必须+5V电源才会工作。
2.4轨道电路电压与ADC0809之间的连接原理如图2.1 ADC0809的IN0~IN7模拟输入端，普通两股道车站例如双潮站有XJG、XWG、 1DG、 1DG1、 1G、IIG、SJG、SWG、2DG、2DG1共10个轨道电路区段，所以我们只要两套本文设计的采集系统板件即可。
即按统一的按顺序分别连接ADC0809的IN0~IN7。
三、软件设计3.1主函数:系统上电后,程序先将P2口置0,然后调用显示子函数和A/D转换测量子函数并进入循环.系统默认为依次循环显示8个通道的电压值,也就是同时能采集八个轨道电路区段的数值，每个通道的数据显示时间在1s左右,按一定电压测量的周期约为8s.主函数执行流程图如图3.1所示.3.2 模/数转换测量子函数模/数(A/D)转换测量子函数用来控制对0809的8路模拟输入电压进行A/D 转换并将对应的数值移入内存单元.其程序流程如图3.2所示.图3.1 主函数流程图图3.2 A/D转换测量子函数流程图3.3 RS-232通信协议串行通信有异步通信和同步通信两种基本通信方式。
在异步通信中：数据是一帧一帧传送的，数据的发送和接收都将一位起始位（低电平）作为开始的标志随后是5.8位数据位（低位在前!高位在后）接下来是一位奇偶校验位（可省略）最后一位停止位（高电平）作为传送结束的标志。
设甲机发送数据、乙方接收数据，其发送和接收的原理和过程是：甲机发送时，先保护现场，关中断，然后发一个低电平，使乙机产生外部中断。
乙机接收的外部中断信号后，进入中断接收程序，先保护现场，关TO、INTO中断，准备接收数据。
甲机按照规定10位异步数据格式，先发一个起始位低电平，再根据低位在前、高位在后的顺序和规定的时序的一位一位地发送数据，共发送8位，然后发一个停止位高电平，直到发送结束。
乙机当扫描到甲机发来的起始位低电平时，按相同的格式和时序接收数据，直到数据全部发送完毕，恢复现场，打开TO,INTO中断。
3.4 PC数据采集平台建立随着现代科技发展，铁路经营生产离不开计算机，特别是PC，每时每刻都遇到看见，而且用到。
PC是也是生产管理中功能最齐全的工具，所以作为一个完善的数据采集系统，必须有它的PC端控制和采集，在此主要借助MicrosoftVisual Basic 6.0 中文版建立一个采集软件。
实现的主要功能：串口通讯，开闭串口，数据记录保存拓展功能：能随时手动选择波特率，手动选择串口，送字发符。
3.4.1串口通讯的程序设计原理前面介绍了串行通讯的基本原理，程序设计过程并不复杂，就是使用MSCOMM 控件，此控件提供很多方便操作的属性和方法，利用它们可以很方便地实现目的。
首先初始化串口，比如端口号，波特率等属性，然后打开端口，通过接受缓冲区读上行数据，通过发送缓冲区来写下行数据。
最后通过事件驱动来反映数据的到达与发送过程，另外在通讯过程中的错误的产生也可以通过CommEvent属性来管理。
4总结对89C51或相类似的单片机来说，最让人欣慰的是价廉物美，避免了在设计中耗费大量的财力。
用C程编写单片机程序，对于本文设计者不太熟练解汇编等其他语言的来说，会比较轻松，在编程的时候参考了些程序，也采取了调用了比较成熟晚上的子程序。
如果应用股道较多大型车站，轨道电路电压物理量较多时，系统还需要调准，主函数必须采用数组的方式来编程。
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