多路数据采集系统的设计

序言

随着计算机技术、电磁兼容技术、传感器技术和信息技术的飞速发展和普及，数据采集与处理系统得到了广泛的应用。例如：在生产过程中，应用这一系统可对生产现场的工艺参数进行采集、监视和记录，为提高产品质量、降低生产成本提供信息和手段；在科学研究中，应用这一系统可获得大量的动态信号，是研究瞬间物理过程的有力工具，也是获得科学奥秘的重要手段之一。总之，不论在哪个应用领域，数据采集与处理越及时，工作效率、性能价格比就越高，取得的经济效益就越好。总之，数据采集是工、农业控制系统中至关重要的一环[1]。

数据采集是工、农业控制系统中至关重要的一环，在医药、化工、食品、等领域的生产过程中，往往需要随时检测各生产环节的温度、湿度、流量及压力等参数。同时，还要对某一检测点任意参数能够进行随机查寻，将其在某一时间段内检测得到的数据经过转换提取出来，以便进行比较，做出决策，调整控制方案，提高产品的合格率，产生良好的经济效益。

本毕业设计对一种多路数据采集系统进行了初步的研究，该多路数据采集系统能对多路模拟信号进行采集和处理。系统以89C51为控制单元核心，利用模数转换器AD0809完成模数转换功能，结合单片机RS232串口功能，实现八路信号的采集、存储、显示及与PC机通信等功能，形成了良好的人机界面。

第1章绪论

1.1多路数据采集系统介绍

随着工、农业的发展，多路数据采集势必将得到越来越多的应用，为适应这一趋势，作这方面的研究就显得十分重要。在科学研究中，运用数据采集系统可获得大量的动态信息，也是获取科学数据和生成知识的重要手段之一。总之，不论在哪个应用领域中，数据采集与处理将直接影响工作效率和所取得的经济效益。

此外，计算机的发展对通信起了巨大的推动作用。算机和通信紧密结合构成了灵活多样的通信控制系统，也可以构成强有力的信息处理系统,这样对社会的发展产生了深远的影响。数据通信是计算机广泛应用的必然产物[2]。

数据采集系统，从严格的意义上来说，应该是用计算机控制的多路数据自动检测或巡回检测，并且能够对数据实行存储、处理、分析计算以及从检测的数据中提取可用的信息，供显示、记录、打印或描绘的系统。

数据采集系统一般由数据输入通道，数据存储与管理，数据处理，数据输出及显示这五个部分组成。输入通道要实现对被测对象的检测，采样和信号转换等工作。数据存储与管理要用存储器把采集到的数据存储起来，建立相应的数据库，并进行管理和调用。数据处理就是从采集到的原始数据中，删除有关干扰噪声，无关信息和必要的信息，提取出反映被测对象特征的重要信息。另外，就是对数据进行统计分析，以便于检索；或者把数据恢复成原来物理量的形式，以可输出的形态在输出设备上输出，例如打印，显示，绘图等。数据输出及显示就是把数据以适当的形式进行输出和显示。

由于RS-232在微机通信接口中广泛采用，技术已相当成熟。在近端与远端通信过程中，采用串行RS-232标准，实现PC机与单片机间的数据传输。在本毕业设计中对多路数据采集系统作了初步的研究。本系统主要解决的是怎样进行数据采集以及怎样进行多路的数据采集，并将数据上传至计算机[2]。

1.2 设计思路

多路数据采集系统采用ADC0809模数转换器作为数据采集单元和AT89C51单

片机来对它们进行控制,不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点,而且可以大幅度提高采集数据的灵敏度及指标。通过MAX232电平转换芯片实现单片机与PC 机的异步串行通信，设计中的HD7279实现了键盘控制与LED显示显示功能。本文设计了一种以AT89C51和ADC0809及RS232为核心的多路数据采集系统。

多路数据采集系统就是通过键盘控制选择通路，将采集到的电压模拟两转换成数字量实时的送到单片机里处理从而显示出采集电压和地址值，最终控制执行单片机与PC机的异步串行通信。

连接好硬件后，给ADC0809的三条输入通路通入直流电压。4-F键为功能键，4-E键为复位键，F键为确认键。1－3键为通道选择键，分别采集三个通道的数据值并实时显示出数值和地址值。结合单片机RS232串口功能还实现了与PC机的异步串行通信功能。

1.2.1电路的基本构成

多路数据采集系统硬件电路由AT89C51单片机最小系统、ADC0809模数转换电路、HD7279键盘控制与LED显示电路、RS232串行通信电路四部分组成。

该电路采用AT89C51单片机最小化应用设计，ADC0809接成的是总线方式电路，P0口是作为系统扩展的地址总线口，其端口总线地址为7FFFH。

图1-1 系统硬件方框图

1.2.2 各硬件模块的功能

1.单片机：把ADC0809采集过来的数据进行处理实现实时的显示并能实现与

PC机的串行通信

2. A/D采集：将采集到得模拟电压值转换成数字量

3.键盘控制：选择数据采集的通路及控制功能

4.地址/数据显示：显示通路地址值、电压值

5.PC机通信：结合单片机RS232串口功能，实现八路信号的采集、存储、显

示功能

1.3系统设计方案

1.3.1具体设计要求

1.设计89C51最小开发系统板作为本设计的主控模块；

2.实现8路的数据采集并实时显示的功能；

3.能够实现用键盘控制采集通道的选择；

4.实现PC机与数据采集系统通过串口进行通信，并实时显示测量数据。

1.3.2 方案论证

针对上述设计要求，有两种方案可供考虑：

方案一：

采用键盘/显示芯片HD7279A，在一块印制板上能够同时实现按键和显示功能。独立的单片机最小系统，采集模块采用ADC0809及外围电路构成。串行通信采用RS-232标准，芯片MAX232实现了接口转换[3]。

方案二：

采用单片机最小系统、4*4矩阵键盘电路、单独显示电路、采集模块采用ADC0832及外围电路构成。串行通信采用RS-458标准，芯片MAX487实现了接口转换。

经过以上两种方案的比较，方案一具备了以下优点：

（1）硬件资源使用方便，便于调试，减少了出错的概率；

（2）程序比较简单，模块化，方便检查；

（3）RS-232是常用的的一种物理接口标准且适合短距离（大概十几米）。