基于单片机的数据采集卡的硬件设计
基于AT89C52单片机的SD卡的读写设计
长期以来，以Flash Memory为存储体的SD卡因具备体积小、功耗低、可擦写以及非易失性等特点而 被广泛应用于消费类电子产品中。特别是近年来，随着价格不断下降且存储容 量不断提高，它的应用 范围日益增广。当数据采集系统需要长时间地采集、记录海量数据时，选择SD卡作为存储媒质是开发 者们一个很好的选择。在电能监测以及 无功补偿系统中，要连续记录大量的电压、电流、有功功率、 无功功率以及时间等参数，当单片机采集到这些数据时可以利用SD作为存储媒质。本文主要介绍了 SD卡在电能监测及无功补偿数据采集系统中的应用方案。 设计方案 应用AT89C52读写SD卡有两点需要注意。首先，需要寻找一 个实现AT89C52单片机与SD卡通讯的 解决方案；其次，SD卡所能接受的逻辑电平与AT89C52提供的逻辑电平不匹配，需要解决电平匹配问 题。 通讯模式 SD卡有两个可选的通讯协议：SD模式和SPI模式。SD模式是SD卡标准的读写方式，但是在选用SD模 式时，往往需要选择带有 SD卡控制器接口的MCU，或者必须加入额外的SD卡控制单元以支持SD卡的 读写。然而，AT89C52单 片机没有集成SD卡控制器接口，若选用SD模式通讯就无形中增加了产品的 硬件成本。在SD卡数据读写时间要求不是很严格的情况 下，选用SPI模式可以说是一种最佳的解决方 案。因为在SPI模式下，通过四条线就可以完成所有的数据交换，并且目前市场上很多MCU都集成有现 成的 SPI接口电路，采用SPI模式对SD卡进行读写操作可大大简化硬件电路的设计。 虽然AT89C52不带SD卡硬件控制器，也没有现成的 SPI接口模块，但是可以用软件模拟出SPI总线时 序。本文用SPI总线模式读写SD卡。 电平匹配 SD卡的逻辑电平相当于 3.3V TTL电平标准，而控制芯片AT89C52的逻辑电平为5V CMOS电平标 准。因此，它们之间不能直接相连，否则会有烧毁SD卡的可能。出于对安全工作的考虑，有必要解决 电平匹配问题。 要解决这一问 题，最根本的就是解决逻辑器件接口的电平兼容问题，原则主要有两条：一为输出电平 器件输出高电平的最小电压值，应该大于接收电平器件识别为高电平的最低电 压值；另一条为输出电 平器件输出低电平的最大电压值，应该小于接收电平器件识别为低电平的最高电压值。 一般来说，通用的电平转换方案是采用类 似SN74ALVC4245的专用电平转换芯片，这类芯片不仅可 以用作升压和降压，而且允许两边电源不同步。但是，这个方案代价相对昂贵，而且一般的专用 电平 转换芯片都是同时转换8路、16路或者更多路数的电平，相对本系统仅仅需要转换3路来说是一种资源 的浪费。 考虑到SD卡在SPI协议的工 作模式下，通讯都是单向的，于是在单片机向SD卡传输数据时采用晶体管 加上拉电阻法的方案，基本电路如图1所示。而在SD卡向单片机传输数据时可以直接连 接，因为它们 之间的电平刚好满足上述的电平兼容原则，既经济又实用。 这个方案需要双电源供电（一个5V电源、一个3.3V电源供 电），3.3V电源可以用AMS1117稳压管从 5V电源稳压获取。 硬件接口设计 SD卡提供9Pin的引脚接口便于外围电路对其 进行操作，9Pin的引脚随工作模式的不同有所差异。在 SPI模式下，引脚1（DAT3）作为SPI片选线CS用，引脚2（CMD）用作SPI总线的数据 输出线 MOSI，而引脚7（DAT0）为数据输入线MISO，引脚5用作时钟线（CLK）。除电源和地，保留引脚 可悬空。 本文中控制SD卡的 MCU是ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机AT89C52，内含8K 字节的可反复擦写的只读程序存储器和256字节的随机存储数据存储器。由于AT89C52只有256字节 的数据存储 器，而SD卡的数据写入是以块为单位，每块为512字节，所以需要在单片机最小系统上增 加一片RAM。本系统中RAM选用存储器芯片HM62256，容量 为32K。对RAM进行读写时，锁存器把 低8位地址锁存，与P2口的8位地址数据构成16位地址空间，从而可使SD卡一次读写512字节的块操 作。系统硬 件图如图2所示。 软件设计 SPI工作模式 SD卡在上电初期自动进入SD总线模式，在此模式下向SD卡发送复位命令 CMD0。如果SD卡在接收复 位命令过程中CS低电平有效，则进入SPI模式，否则工作在SD总线模式。 对于不带SPI串行总线接口的 A5口（模拟CLK线）的初始状态设置为1，而在允许接收后再置P1.5为 0。这样，MCU在输出1位 SCK时钟的同时，将使接口芯片串行左移，从而输出1位数据至AT89C52单片机的P1.7（模拟MISO 线），此后再置 P1.5为1，使单片机从P1.6（模拟MOSI线）输出1位数据（先为高位）至串行接口芯
基于C8051F020单片机的数据采集系统设计
基于 Ｃ ０ ０ ０ ８ ５ ２ 单片机 的数据采集系统设计 １ Ｆ
唐 宝成
（ 长江张家港通信管理处）
【 要 】 本 设计 以 Ｕ Ｂ总 线 的 采 集 系 统 为 主要 研 究 内容 ， 用 Ｃ ０ １ ３ ０等 芯 片 组 成 的 一 套 数 据 采 集 系 统 的 设 计 方 案 、 发 方 法和 开 发过 程 ， 摘 Ｓ 利 ８ ５ Ｆ２ 开 并给 出了 具体 实现 方 案 。 据 采 集 系 统 的 设 计 包 括 硬件 设计 、 数 固件 程 序 开 发 、 动 程序 开发 和 应 用 程 序 开 发 四 大部 分 。首先 介 绍 了设 计 中所 用 的 Ｃ ０ １３ ０芯 驱 ８ ５ Ｆ２ 片 的 性 能和 特 点 ， 后 给 出 了具 体 硬件 设计 方 案 ， 重 点 介 绍 了 设 计 中应 该注 意 的 问题 。固 件 程序 开发 部 分 是 设 计 中 的 重 点 ， 文 先 从 总 体上 介 绍 了程 序 然 并 论 的 设 计 思想 及 其 层 次 结 构 ， 后 详 细介 绍 了各 层 次 程 序 的设 计 过 程 ， 随 并给 出 了部 分 源 代 码 和 程 序 流程 图 。本 设 计 完 成 了基 于 Ｕ Ｂ总 线 的 数据 采 集 的设 计 ， Ｓ
进 行 硬 件 和 软 件 的 功 能合 理 分 配 、 作 面 板 的设 计 。数 据 采 集 系统 设 计 的 操 基本原则如下 ： １充 分 考 虑 系 统 输入 信 号 的特 性 ， 保 性 能 指 标 能 够 完全 实现 ； ． 确
图 ２ 系 统 软件 结 构 图 ３硬件 设计 美 国 Ｃｇａ ｙ ｎ ｌ公 司是 一 家 专 业 从 事 混 合 信 号 片 上 系 统 单 片机 的 设计 与 制 造 的半 导 体 公 司 ， 在 市 场 上 推 出 了 ５ 它 ３个 品种 的 Ｃ ０ １ ８ ５ Ｆ系 列 片 上 系统 单 片机 。Ｃ０ １ ８ ５ Ｆ系 列 单 片 机 是 集 成 的 混 合 信 号 片 上 系 统 Ｓ Ｃ（ｙ ｔｍ Ｏ Ｓ ｓ ｅｏ Ｆ ｈ ｐ ， 有 与 Ｍ Ｓ ５ Ｉ Ｃ ｉ）具 Ｃ 一 １内核 及 指 令 集 完 全 兼 容 的微 控 制器 ， 了 具有 标 除 准 ８ ５ 的 数 字 外设 部 件 之 外 ，片 内还 集 成 了 数 据 采 集 和 控 制 系 统 中常 用 ０１ 的模 拟 部 件 和 其 它 数字 外 设 及 功 能 部 件 。 Ｃ ０ １ 列 单 片 机 的功 能 部 件 包 括 模 拟 多 路 选 择 器 、可 编 程 增 益 放 ８ ５ Ｆ系
基于单片机的数据采集卡的设计
入 信 号 由 单 片 机 ３睇 的 六 分 频 晶 振 频 率 得 到 ２ ｚ 钟 。 用 ０ ＭＨ 时 Ａ Ｃ８９ Ｄ ０ ０ ￣足了模拟信号Ａ Ｄ ／ 转换的需要 。 单片机控制模块 主要 由Ａ ８Ｃ ２ Ｔ ９ ５及附加 电路组成 。Ａ ８Ｃ ２ Ｔ ９ ５是单 片Ｃ Ｓ 位 ，８ ＭＯ ８ 通道 多路逐 次逼近转换 器 ，可与微机 兼容 。其存储 器 容量 为８ 的普通 型的二 倍 ，扩展 运 用具 有灵活 的设计空 问 ， 制 Ｋ 控 精 度高 ，性能稳定。Ｐ 作 为信 号的输入端 口．Ｐ端作 为控制选择信 Ｏ ２ 号 的路径 ，Ｐ ．— ３ 端 口作 为四位Ｌ Ｄ ３ Ｐ． ｏ ３ Ｅ 数码管显 示控制 ，Ｐ 端 为输 ｌ 出 ，用 Ｔ ，ＷＲ 为选 择单 路， １ 作 循环 和通道 选择 ，Ｒ 曦 上 电复位 电 ｓ 路 ， ９ ５采用 内部 时钟 方式 ，故在Ｘ Ａ １ Ｘ Ａ ２ ８Ｃ２ Ｔ Ｌ ， Ｔ Ｌ 引脚外接 一振荡 电路 ，Ａ Ｅ Ｄ ００提供２ ｚ Ｌ 为Ａ Ｃ ８９ ＭＨ 的频率 ’ 。
换 、数据 处理及显 示控制 等组成 ，电路原理 图如 图２ ／ 转换 由集 。Ａ Ｄ 成电路０ ０ 完 成。０ ０ 具有８ 模拟输入端 口 ，地址线 （ ３ ２ 脚 ） ８９ ８９ 路 ２～５ 可决 定对哪一路模拟 输入作Ａ Ｄ ／ 转换 。２ 脚 为地址 锁存控制 ，当输入 ２
ＰＰ Ｎ 分别控制。 Ａ ８ Ｃ ２ 片机的时钟 信号通 常有两种形式 Ｔ ９ ５单 ：一 种是内部时钟 方 式 ，另 一 种 是 外 部 时 钟 方 式 内 部 时 钟 方 式 是 在 单 片 机 的 Ｘ Ａ １ Ｔ Ｌ ￣脚 外接石 英晶体 ，就构 成了 自激振 荡并在单 片机 Ｔ Ｌ 和Ｘ Ａ ２ Ｊ Ｉ
基于AT89S52单片机的CAN总线数据采集卡的设计
ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ 。 ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ ｑ ｕ ａ ｎ ｔ ｉ ｔ ｙ ｉ ｎ ｐ ｕ ｔ ａ ｎ ｄ ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ ， Ｃ ＡＮ—Ｂ Ｕ Ｓ ｃ ｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ＡＴ ８ ９ Ｓ ５ ２ ａ ｓ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｕ ｎ ｉ ｔ ． Ｎｏ ｔ ｏ ｎ ｌ ｙ ｆ ｏ ｒ ｒ ｅ ａ ｌ —
模块 、 Ｃ Ａ Ｎ 通 信 模 块 。其 系 统 框 图 如 图 １所 示 。
为Ａ ／ Ｄ转 换 芯 片 数据 输 出 端 口接 ＭＡ Ｘ １ ８ ７的 Ｄｏ ｕ ｔ 端 口。 当使 能 端Ｃ Ｓ置 为低 电平 时 ， 内部 跟 踪／ 保持器（ Ｔ ／ Ｈ） 进入 保 持 状 态 并进
行 转换 ， 转换完毕 Ｄ ＯＵ Ｔ输 出高 电 平 。此 时 方 可在 Ｓ Ｃ Ｌ Ｋ端 输入
《 工业控制计算机／ ２ ０ １ ３年第 ２ ６卷第 ６期
５ １
基于 Ａ Ｔ ８ ９ Ｓ ５ ２ 单片机的 Ｃ Ａ Ｎ总线数据采集卡的设计
ＣＡＮ Ｄａ ｔ ａ Ａｃ ｑ ｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏｎ Ａ Ｔ ８ ９ Ｓ ５ ２ Ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏｌ ｌ ｅ ｒ
具 有 灵活 方便 、 可靠性好 、 通信速率 高 、 抗 干 扰 能力 强 等 特 点 ， 而 且成本低 、 结构简单 。
１ 系统 总体 方 案设 计 根据 实 际 工作 应 用 ，整 个 系统 分 为 以 下几 个 部 分 ： ＣＰ Ｕ、 数 字量 输 入 口、 数字量输 出口、 模拟量输入 口、 模 拟 量 输 出 口、 电源
移位脉 冲将 １ ２位转换 结果 由最高位 到最低位依 次读 出 Ｄ ＯＵ Ｔ
基于stm32的can总线的数据采集卡设计
制定组织主要高层协议
CiA CAL协议
CiA CANOpen协议
ODVA DeviceNet协议
Honeywell SDS协议
Kvaser CANKingdom协议
2.4 CAN波特率计算
2.4.1
波特率（Baud rate）即调制速率，指的是信号被调制以后在单位时间内的变化，即单位时间内载波参数变化的次数。它是对符号传输速率的一种度量，1波特即指每秒传输1个符号。单位“波特”本身就已经是代表每秒的调制数。
（3）数据采集卡的CAN总线标识符可用拨码开关指定。
2、要求选择合适的STM32微控制器，具备对CAN总线的支持，并选择合适的CAN接口电路芯片；
3、要求完成采集卡的硬件电路设计，包括原理图设计、PCB布线设计；
4、要求完成STM32程序设计，并进行仿真；
5、提交设计报告。
摘
摘要：CAN(Controller Area Network,控制器局域网)是一种有效支持实时控制的串行数据通信网络。自上世纪80年代诞生以来，CAN总线以其可靠性好、实时性高及组网简便灵活等优势而受到人们的青睐，并在众多行业领域内得到了广泛的应用。随着工业技术的不断进步，控制过程的自动化与网络化是必然的发展趋势，同时数据的传输量越来越大，对数据传输的实时性要求也更加苛刻。笔者采用内置CAN控制器的高性能微处理器STM32F105vct6作为节点的微处理器，使用带隔离的高速集成CTM1050T作为CAN收发器，数据输入输出通道采用光电耦合器进行隔离，设计了CAN总线系统的数据采集节点。本设计节点具有体积小、功耗低、抗干扰能力强、实时性高及数据处理能力强等优势。实现，它主要实现现场节点的监控及数据的显示、分析和存储。数据转换器采用RS-232转CAN，它主要实现串口协议与CAN协议之间的桥接，并将接收的数据进行转发。各节点与工业现场的仪器仪表相连接，不分主次地挂接在CAN总线上，它主要实现数据的采集与处理，并接收来自CAN总线上的数据或将数据发送到CAN总线上。
基于单片机的多线程数据采集系统设计
6科技资讯科技资讯S I N &T NOLOGY I NFO RM TI ON 2008N O .15SCI ENC E &TECH NOLOG Y I N FOR M A TI ON 信息技术随着单片机技术的发展,其高稳定性和高信价比的到了个广范的认可,越来越多的应用在数据采集系统和监测系统。
我国工业自动化程度的迅速发展,对数据采集系统要求也越来越高,由原来的单一数据采集逐渐扩展到多数据的采集,如对工业生产设备的电流、电压、温度、压力、流量等数据的采集。
数据采集的准确、快速关系到生产安全及产品的质量。
数据采集系统有很多种实施方案,本文介绍采用SST89C58单片机作为中心控制单元,应用串行A/D 转换芯片完成多路数据采集,利用RS232串口驱动芯片完成单片机与PC 的数据交换,这样用户可以在上位机上利用本系统提供的数据处理平台对数据进行查询、分析、绘图和远程监控等,本系统可以是工作人对生产设备的运行监测和故障排查。
1硬件实现本系统有上位机(PC)和下位机(单片机)组成。
多线程数据采集系统的工作是:传感器将被测信号的物理量转换成电信号,经过信号调节(滤波),抑制干扰噪声信号的高频分量,经过采样器,将信号的采样值转化为数字信号,再通过接口电路将数据送到单片机中进行处理。
对于P C 机器的要求根据需要而定一般应选择处理速度快、存储量大、性能稳定。
应尽量选择品牌机器,在实际应用中品牌机器的稳定性还是的到认可的。
如果PC 一旦出现问题那对数据采集系统的影响很大,对生产安全和产品的质量都有很大的影响。
操作软件选择组态王,工业控制组态软件是一种可以各种数据采集卡等设备中实时采集数据,发出控制命令并监控系统运行是否正常的软件包,组态软件能充分利用W i ndow s 强大的图形编辑功能,以动画方式显示监控设备的运行状态,方便地构成监控画面和实现控制功能,并可以生成报表,立时数据库等。
系统采用组态王6.5作为监控软件开发平台,组态王是运行在W i ndo ws 2000/XP/NT,由工程浏览器T ouchm a k 和画面行系统T ouc hvi e w 两部分组成。
基于C51单片机的多路数据采集系统设计毕业设计论文
基于单片机的多路数据采集系统设计The Design Of Multi-channel Data Acquisition System BasedOn SCM毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日指导教师评阅书评阅教师评阅书图3.1 主机部分电路原理图。
基于单片机的多路数据采集系统设计(3章)
基于单片机的多路数据采集系统设计摘要数据采集是指从带有模拟、数字被测单元的传感器或者其他设备中对非电量或电量信号进行自动采集，再送到上位机中进行分析和处理。
近年来，众人时刻关注着数据采集及其应用的发展和市场形势。
广大人们的关注使得数据采集系统的发展有了质的飞跃，它被广泛用于各种数字市场。
本文介绍了数据采集的相关概念和基本原理，设计了基于STM32F407的多路数据采集系统的硬件和软件的实现方法及实现过程，并经过调试完成其主要功能和主要技术指标。
硬件部分包括：主控电路、信号采集处理电路、TFT液晶显示电路、SD 卡存储电路、串口通讯电路。
实现过程是以STM32F407为控制核心，通过模数转换器，实时对输入信号进行采样，得到一串数据流，通过控制器的处理实现数据的采集和显示。
软件部分包括：信号采集分析算法、嵌入式操作系统移植、UC-GUI人机交互界面设计、文件管理系统移植。
主要实现了对采集数据的存储和分析，频率和幅值的计算，液晶屏的控制和界面显示。
程序是在keil uVision的集成开发环境中用C语言写成的，编程具有模块化的特点，因此可读性比较高，维护成本较低。
最后，用Altium designer（DXP）设计了数据采集系统的原理图，并制作了PCB电路板。
在实验室里制作了数据采集系统并进行了系统调试，经过调试，达到了所应该实现的功能和技术指标。
关键词：多路数据采集，STM32F407，液晶显示MULTI-CHANNEL DATA ACQUISITION SYSTEMBASED ON SINGLE CHIP DESIGNABSTRACTData acquisition is the automatic acquisition of non electric or electric quantity signals from sensors and other devices, such as analog and digital.In recent years, data acquisition and its application has gradually become the focus of attention. Therefore, the data acquisition system has been rapid development, it is widely used in various fields.The software part includes: signal acquisition and the embedded operating system transplant, UC-GUI man-machine interface design. Mainly realizes the storage and analysis of the collected data, calculate the frequency and am plitude of the LCD screen display and control interface. The program is written by C language in the integrated development environment KEIL uVision and modular programming makes the program readable and easy maintenance features Finally, using designer Altium to design and manufacture the digital oscilloscope circuit board PCB. In the laboratory, the digital oscilloscope has been made and the system has been debugged. After debugging, it has achieved the function and technical index that should be realized.KEY WORDS： Multi-channel data acquisition，STM32F407，liquid-crystal display目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1绪论 (1)1.1研究背景及其目的意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3研究的主要内容 (2)2系统总体方案设计 (4)2.1系统总体设计方案 (4)2.2系统总体框图 (4)2.3硬件系统方案设计 (4)2.3.1单片机的选择 (5)2.3.2信号衰减和放大电路 (5)2.3.3A/D模数转换器的选择 (6)2.3.4显示部分 (6)2.4软件系统方案设计 (6)2.5本章小结 (7)3硬件电路设计 (8)3.1电源部分 (8)3.2信号调理部分 (10)3.3信号采样 (12)3.4系统控制部分 (12)3.5本章小结 (14)1绪论1.1研究背景及其目的意义最近几年，众人时刻关注着数据采集及其应用的发展和市场形势。
(完整版)基于单片机的模拟量数据采集系统设计本科毕业设计
基于单片机的模拟量数据采集系统设计摘要随着计算机技术的飞速发展和普及，数据采集系统也得到了广泛的应用。
微机在通用自动化、信息处理、信息系统等方面得到广泛的应用。
在冶金、化工、医疗等应用场合，需要对很多信号进行采集，预处理，暂存和对上位机的传输。
再由上位机对数据进行分析处理。
本文设计的模拟量采集系统采用上位机、下位机通信方式运行。
由上位机实现对下位机的控制和数据采集的显示，下位机实现模拟量的采集过程。
下位机硬件设计采用AT89C52单片机为控制核心，采用ADC0808将模拟量进行转化为数字量进行采集,完成了模拟量采集系统的硬件设计。
采用RS-232进行串口通信。
结果证明，该设计方法可行，实现了离散量采集系统的自动化，克服了传统数据采集的弊端，应用具有良好的前景和使用价值。
关键词：模拟量采集系统；单片机；通信AbstractAlong with the rapid development of computer technology and popularization, data acquisition system is also widely application. Microcomputer is widely applied in general automation, information processing and information system etc . Signal acquisition, pretreatment, temporary and PC transmission is needed by metallurgy, chemical, medical care and other applications。
The design is a discrete variables acquisition system with upper and lower operating mode. The PC machine controls the lower machine and display the date, and the lower machine realizes data collection. Hardware design of digital machines AT89C52 single-chip design Used for RS-232 serial communication, you can relay through the computer to control the realization of the bright lights out billiards control and manual control switch can monitor. The results proved that the design method is feasible to achieve a billiards automated agency management system to overcome the drawbacks of traditional management methods, the application system; communication目录1 绪论 (1)1.1 课题背景 (3)1.2 课题相关技术 (4)1.3 课题任务及要求 (9)1.4 课题内容及安排 (10)2 系统方案设计 (12)2.1 方案设计原则 (12)2.2 方案设计 (13)3 系统硬件设计与设备选型 (15)3.1 单片机模块 (15)3. 1.1 AT89C52介绍 (16)3.1.2 单片机最小系统 (27)3.2 AD转换模块 (30)3.2.1 AD转换 (30)3.2.2 ADC0808介绍 (30)3.3 输入模块 (35)3.4 串口模块 (36)3.5 电源模块 (41)3.6 设备选型 (43)4 系统软件设计与实现 (44)4.1 软件编程介绍 (45)4.2 系统软件方案设计 (48)4.2.1上位机设计部分 (48)4.2.2 下位机设计部分 (50)5 系统集成与调试 (51)5.1 Keil软件开发平台介绍 (51)5.2 调试分析 (52)5.3 调试步骤 (53)5.4 故障调试及解决方式 (54)5.5 联调结果 (55)结论 (56)社会经济效益分析 (57)参考文献 (59)致谢 (62)附录Ⅰ原理图 (64)附录Ⅱ元器件清单 (65)附录Ⅲ程序清单 (66)1 绪论目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。
基于STM32单片机的多路数据采集系统设计
基于STM32单片机的多路数据采集系统设计概述：多路数据采集系统是一种用于采集和处理多种传感器信号的系统。
基于STM32单片机的多路数据采集系统具有低功耗、高精度、稳定可靠的特点，广泛应用于工业控制、环境监测和医疗设备等领域。
本文将介绍基于STM32单片机的多路数据采集系统的设计方案及实现方法。
设计方案：1.系统硬件设计：系统硬件由STM32单片机、多路模拟输入通道、数模转换器（ADC）和相关模拟电路组成。
其中，多路模拟输入通道可以通过模拟开关电路实现多通道选通；ADC负责将模拟信号转换为数字信号；STM32单片机负责控制和处理这些数字信号。
2.系统软件设计：系统软件可以采用裸机编程或者使用基于STM32的开发平台来进行开发。
其中，主要包括数据采集控制、数据转换、数据处理和数据存储等功能。
具体实现方法如下：-数据采集控制：配置STM32单片机的ADC模块，设置采集通道和相关参数，启动数据采集。
-数据转换：ADC将模拟信号转换为相应的数字量，并通过DMA等方式将数据传输到内存中。
-数据处理：根据实际需求对采集到的数据进行预处理，包括滤波、放大、校准等操作。
-数据存储：将处理后的数据存储到外部存储器（如SD卡）或者通过通信接口（如UART、USB）发送到上位机进行进一步处理和分析。
实现方法：1.硬件实现：按照设计方案，选择适应的STM32单片机、模拟开关电路和ADC芯片，完成硬件电路的设计和布局。
在设计时要注意信号的良好地线与电源隔离。
2.软件实现：（1）搭建开发环境：选择适合的开发板和开发软件（如Keil MDK），配置开发环境。
（2）编写初始化程序：初始化STM32单片机的GPIO口、ADC和DMA等模块，配置系统时钟和相关中断。
（3）编写数据采集程序：设置采集参数，例如采样频率、触发方式等。
通过ADC的DMA功能，实现数据的连续采集。
（4）编写数据处理程序：根据实际需求，对采集到的数据进行预处理，例如滤波、放大、校准等操作。
基于单片机的数据采集系统的硬件设计和软件设计
摘要随着信息技术地飞速发展，实时数据采集和处理地不可缺少地.这是给设计工作提出了两个要求：首先要求简单地智能接口，并具有较高地数据传输速度；其次，因为数据通常比较大，要求地实时数据计算器能快速做出反应，及时进行分析和处理.本文介绍了基于单片机地数据采集系统地硬件设计和软件设计，系统硬件部分地重心在于单片机.数据采集采用了单片机STC12LE5A32S2来实现，软件部分则借助KEIL C51来实现.关键词：单片机数据采集KEIL C51AbstractWith the rapid development of information technology, real-time data acquisition and processing of the indispensable. This is put forward two requirements to the design work: first requires simple intelligent interface, and has high speed of data transmission。
second, because the data is usually large requirements of real-time data according to the calculator can quickly respond timely analysis and processing.This paper introduces the hardware design and software design of the MCU data acquisition system based on, the center of gravity of the hardware part of the system lies in the monolithic integrated circuit. Data collected by the SCM STC12LE5A32S2 to achieve, part of the software with KEIL C51 to realize.Keywords: Microcontrollers，Data acquisition ，KEIL C51目录第1章引言................................1.1课题研究地背景及意义...............................1.2国内外研究现状及发展趋势...........................第2章系统总体设计方案............................2.1系统总体设计方案...............................2.1.1系统设计要求.................................2.1.2系统总体方案和主要任务....................... 2.2主要部件地选型................................2.2.1 STC12LE5A32S2芯片............................2.2.2 DHT11数字温湿度传感器........................2.3软件开发平台介绍..................................2.3.1 KEIL C51开发软件..........................2.3.2 MSComm 控件...............................第3章系统硬件设计.................................3.1数据采集系统总体结构......................3.2数据采集系统硬件电路............................3.2.1单片机最小系统设计...........................3.2.2传感器电路.....................................3.3硬件保护与抗干扰措施............................第4章系统软件设计.................................4.1系统软件开发语言................................4.2数据采集系统软件总体设计方案.......................4.3数据釆集系统软件模块化设计...................... 4.3.1主程序.......................................4.3.2数据采集子程序................................4.3.3看门狗子程序.................................第5章系统调试.......................................5.1数据采集系统测试................................5.2进一步研究与完善建议.............................结论.......................................致谢.......................................参考文献.......................................第1章引言1.1 课题研究地背景及意义随着计算机技术地飞速发展和普及，数据采集系统也迅速地得到应用.在生产过程中，应用这一系统可对生产现场地工艺参数进行采集，监视和记录，为提高产品质量，降低成本提供信息和手段.在科学研究中，应用数据采集系统可获得大量地动态信息，是研究瞬间物理过程地有力工具，也是获取科学奥秘地重要手段之一.总之，不论在哪个应用领域中，数据采集与处理越及时，工作效率就越高，取得地经济效益也越高.电子计算机地发展对通信起了巨大地推动作用.计算机和通信紧密结合可以构成灵活多样地通信控制系统也可以构成强有力地信息处理系统,这样对社会地发展产生深刻地影响.数据通信是电子计算机广泛应用地必然产物.计算机与它地终端之间需要数据通信,计算机与计算机之间更需要数据通信.此处在遥测,遥感,雷达,自动控制等系统中都要用到计算机,因而都需要数据通信.数据采集系统，从严格地意义上来说，应该是用计算机控制地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、分析计算以及检测地数据中提取可用地信息，供显示、记录、打印或描绘地系统.数据采集系统一般由数据输入系统，数据存储与管理，数据处理，数据输出及显示这四个部分组成.输入通道要实现对被测对象地检测，采样和信号转换工作.数据存储与管理要用存储器把采集到地数据存储起来，建立相应地数据库，并进行管理和调用.数据处理就是从采集到地原始数据中，删除有关干扰噪声，无关信息和必要地信息，提取出反映被测对象特征地重要信息.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地物理量形式，以可输出地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地形式进行输出和显示.1.2 国内外研究现状及发展趋势早在五十年代末期，就出现了一种集中式地半自动数据采集系统[1-4]，其主要地功能是对测量结果进行统计、处理和间接测量地计算等等.到了六十年代末和七十年代初，随着检测技术和计算机地进一步结合，出现了所谓第一代计算机检测系统，即采用计算机地数据采集系统、数据自动分析系统和综合自动检测系统.这些系统地检测过程主要通过模拟/数字(A/D )转换器，把检测仪表与计算机连接在一起，组成以小型机为基础地数据采集系统.其特点是检测过程可以对数据进行处理并将结果贮存、显示、打印或生成报表.到了七十年代中期，又产生了第二代计算机自动检测系统.由于通用标准接口总线(如IEEE-488, RS-232C[5]等)地出现，解决了仪器仪表相互之间和仪器仪表同计算机之间地连接问题，这样就形成了以计算机为核心，有多台可程控地仪表按积木方式组合成成套装置.这种检测系统占领了仪器仪表市场，而且还在不断地完善和发展.微型计算机[6,7]地诞生，使测试技术发生了深刻地变革，目前正在发展地以微处理器为基础地智能仪表和检测系统是属于第三代计算机自动检测系统.这种智能化检测系统地突出特点是把微处理器和仪表结合在一起并构成一个整体，其特点是许多仪表中地硬件功能可以由软件代替，这样不仅使系统大大简化，降低成本、减小体积和重量及提高系统地可靠性，而且由于软件编程工作具有很大地灵活性，因此可以使系统地功能大大增强.通过微型计算机可以对电压、电流、压力、温度等物理量进行直接采样和计算，经过计算处理后，能立即得出实验设备地各种参数和性能，从而大大减轻了劳动强度，使劳动生产率得到成倍增长，测试数据和计算结果能自动打印，克服和消除了人为因素造成地误差，最终使系统地可靠性和测试精度及测试效率大大提高.而且这种智能化仪表一般都具有与计算机相连接地标准接口，作为一台智能控制仪表单元接入系统，从而可以组成功能更强、规模更大地自动检测系统，通过软件编程将各种数据处理技术应用于检测系统中，使系统精确度提高.除此之外，还可以采用程控人－机对话功能、故障诊断功能、记录显示功能、量程切换功能和结果判断功能，使检测系统地自动化水平及智能化程度大大提高.现代工业控制、自动检测技术及信号处理中数据是指现场采集来地电压、电流、压力、流量、液位、温度和角度等信号，此外还包括一些开关量信号.在微型计算机应用于智能化仪器仪表、信号处理和工业自动化等过程中，都存在着模拟量地测量与控制问题，即将温度、压力、流量、位移及角度等模拟量转变为数字信号，再收集到微型机上进一步予以显示、处理、记录和传输，这个过程即称“数据采集”[8,9]，相应地系统即为微机数据采集系统.本课题正是针对市场地需求，通过充分运用单片机内部资源，对多种参数测量、显示和传输等进行了研究，设计了数据采集系统，并在实际产品中得到了实现.第2章系统总体设计方案2.1系统总体设计方案2.1.1系统设计要求系统设计包括软件设计和硬件设计两大方面，二者之间互有影响，一般原则是简化设计(采用功能较强地芯片以简化电路，增强可靠性)；冗余设计(考虑以后地扩展及修改)：以软件代替硬件(在速度允许地条件下，能用软件地尽量不用硬件)，如软件低通滤波代替硬件低通滤波，软件中断代替硬件中断等等.硬件设计一般包括单片机接口电路地设计和单片机作用对象地设计，在硬件电路地基础上，高质量地软件可使仪器地性能大为提高，其中包含如：中断控制、定时、码制转换、自动量程转换以及数据地采集、处理、输出等程序.在设计时，软硬件地配比问题应予重视，较多地使用硬件来完成一些功能，可以提高工作速度，减少软件工作量；较多地使用软件来完成一些功能，则可降低硬件成本，简化电路，但增加了编程地工作量，因此在综合设计时，应根据所研制地周期及市场状况进行合理划分.2.1.2系统总体方案和主要任务2.1.2.1. 系统总体方案本文采用单片机为核心，设计出一款数据采集系统，此系统应具有普遍地适用性.对此提出如下总体设计方案：采用LM1117完成电平与电平之间地转化,以单片机为核心，结合STC芯片搭建数据采集和存储系统.软件编程采用C语言：模块化编程、效率高、结构逻辑清楚、可读性好、移植性好.2.1.2.2.主要任务本论文在完成过程中主要包含以下几项任务：（1）釆集与数据传输方案地设计：查阅文献，确定数据釆集系统方案、数据传输方案.（2）系统硬件电路设计：根据确定地方案，通过查阅文献，分析已有类似系统存在问题地基础上，确定本设计中硬件电路应具有数据实时采集功能.此次设计选择以位高性能单片机为主控制器，设计外围需要电路原理图，制作电路板，其中主要包括电流、电压采样电路，数据存储电路，串口输出电路，电源电路以及各种抗干扰保护电路（3）系统软件编程：此系统主要釆用C语言编程，结合存储芯片地功能，防止数据地掉电丢失，实现得接参数采集、存储和数据串口输送.（4）系统整体调试：通过实验检测系统各项功能是否达到要求，对系统地完善提出建议.2.2主要部件地选型2.2.1 STC12LE5A32S2芯片STC12LE5A32S2芯片是由宏晶科技推出地一种功耗小、超强抗干扰、高性能位微处理器，一方面继承了经典地内核结构，指令代码完全兼容传统地单片机，时钟机器周期和时钟机器周期可以随便选择，另一方面在原有地内核上做了很多地改进，使得芯片具有传统单片机不具备地功能.单芯片拥有灵巧地位和在系统可编程使得为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效地解决方案.2.2.1.1 STC12LE5A32S2主要特性如下（1）增强型8051 CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051。
基于单片机控制的三路智能同步采集卡设计
基于单片机控制的带锁相环三路智能同步采集卡设计电力系统是数据采集系统的主要应用领域之一，随着电力系统进一步朝着“大电网、大容量、大机组”的方向发展，发、输、配电过程要求高度自动化已成为不可逆转的趋势。
因此，其对应的“发、输、配”环节对相应的自动装置、继电保护装置、故障检测及诊断装置等性能提出了更新更高的要求。
而数据采集子（卡）系统作为这些装置的“排头兵”，其性能直接影响着这些装置的整体性能，同时也在一定程度上影响着整个电力系统运行的“稳定性、安全性”。
电力系统中被测参数的特点：１）大都是周期性电量；２）实时性变量；３）同步性变量——主要指对称三相电压、电流等；４）变化快、随机性强——主要是指一些干扰性及故障性信号（如：电力传输线上浪涌电流、尖峰电压等），同时现场干扰信号多而复杂。
因此，对数据采集子系统不仅要求结构上应进一步小型化、灵活化、专用和通用的有机结合以适应不同现场信号采集的需要，还要求其应逐步实现“数字化、智能化、自动化”以满足采集系统实现“高精度、高速度、高可靠性、多功能、多参数测量”等高性能采集和处理的要求。
基于上述要求和目标，结合电力系统继电保护装置特点，作者在“三路同步采集卡”设计过程中，在系统结构和采集技术上作了大胆的探索和尝试：在系统结构上采用了性价比较为合理的“串并行结构”充分利用单片机体积小、结构简单、现场适应能力强的优点以及其丰富的硬、软件资源及卓越的性能优势，使其实现了系统结构“微型、灵活”及测试过程自动化的要求；而在采集技术上依据被采信号的特点（三路频率相同）引入了锁相环技术实现了对采集信号频率的自动跟踪和系统采集速率的自动变换等；同时采用了软件实现抗干扰的方式——“数字滤波和设置陷阱技术”，从而提高了系统的抗干扰性能。
通过测试表明：该“智能采集卡”满足了设计指标的要求，性能稳定且可靠。
1 系统结构及原理1.1 系统结构图根据系统设计指标及现场测试的需要，本系统采用串并行结构（见图１），同时考虑到远程传输和数据处理的需要，本采集卡利用单片机的串行通讯口并配以相应接口可直接挂接到系统总线上以实现与上位机的实时通讯。
基于PIC单片机的以太网数据采集与控制电路设计
基于PIC 单片机的以太网数据采集与控制电路设计发布日期:2005-09-04 作者:郁继宗 彭树生 来源:微计算机信息摘要：本文介绍了由单片机控制的基于以太网的数据采集电路。
该电路采用了美国Microchip 公司的8位单片机PIC16F877和台湾Realtek 公司的10M 以太网控制芯片RTL8019AS ，实现了数据采集以及以太网数据传输的功能。
整个电路主要包括网络接口电路，单片机电路，A/D 转换电路，D/A 转换电路，RAM 存储电路，EEPROM 存储电路，DIO 电路等。
文中简单阐述了以太网数据采集电路的设计原理,并给出了其实现的方法。
关键词：PIC16F877；以太网；RTL8019AS ；A/D ；D/A1 引言随着互联网络软硬件的迅猛发展，网络用户快速增长。
在计算机网络互联的同时，各种仪器仪表、家电设备以及工业生产中的数据采集与控制设备慢慢的走向网络化，便于共享网络中丰富的信息资源。
另一方面，由于以太网技术越来越成熟，并且拥有高速、大容量、降低成本、简化结构等特性，使得其在各种领域内迅速发展。
在电子设备日趋网络化的背景下，通过单片机控制以太网芯片进行数据传输，是当前令人感兴趣的一个研究方向。
通过单片机控制芯片编程就可以完全抛开网络操作系统而实现局域网内任意终端之间或单片机与终端之间的通信，即在脱离PC 环境下实现以太网芯片与其它微处理器之间的接口，从而建立基于非PC 平台的局域网络。
本系统设计了PIC 单片机驱动台湾Realtek 公司生产的NE2000兼容以太网控制芯片RTL8019AS ，从而构建了一个微型网络数据采集系统，性能优良，成本低廉。
2 系统功能及结构本设计是以美国Microchip 公司生产的PIC 单片机系列16F877为主处理芯片，通过A/D 芯片和DIO 芯片采集数据，通过D/A 芯片进行数模转换，然后经过网络接口电路与以太网进行数据和命令的交换。
基于MSP430单片机和USB的数据采集器设计
《自动化技术与应用》２００７年第２６卷第１１期Techniques of Automation & Applications | 71基于MSP ４３０单片机和ＵＳＢ的数据采集器设计＊ 王建勋， 周青云（郑州职业技术学院 河南 郑州 ４５０１２１）摘 要：以ＭＳＰ４３０单片机和ＵＳＢ为基础，介绍一种小型扭矩测试仪中数据采集器的设计，给出了相应的工作原理、硬件和软件设计方案。
整个系统具有体积小、功耗低、采集速度快的特点。
关键词：数据采集器； 单片机； ＭＳＰ４３０Ｆ１４９； ＴＵＳＢ３４１０中图分类号：ＴＰ２７４．２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００３－７２４１（２００７）１１－００７１－０３A Data Collector Based on MSP430 Micro Controller and USBWANG Jian-xun, ZHOU Qing-yun(Zhengzhou Polytechnic College, Zhengzhou 450121, China)Abstract: This paper introduces a data collector based on MSP430 and USB for a mini dynamometer.The hardware circuit and thesoftware program of the system are discussed.The whole system has the characteristics of smaller size,lower power consumption and higher collection speed.Key words: data collector; micro controller; MSP430F149; TUSB3410１ 引言ＭＳＰ４３０ 系列单片机是由美国ＴＩ公司于２０００年底推出的新一代１６位单片机，它具有处理能力强，运行速度快、资源丰富、开发方便等优点，且具有很高的性价比，近几年在国内得到了广泛的应用。
基于80C196KC单片机智能数据采集卡的硬件设计
基于80C196KC单片机智能数据采集卡的硬件设计
唐唤清
【期刊名称】《湖南工程学院学报：自然科学版》
【年(卷),期】2000(000)001
【摘要】本文详细介绍一块以８０Ｃ１９６ＫＣ单片机为核心，集信号采集处理、数据通讯和智能控制为一体、可以直接插在ＰＣ机的ＩＳＡ总线槽上的多功能智能数据采集控制卡的硬件电路设计。
该卡具有功能全、信号处理速度快、兼容性好、应用开发方便等特点。
【总页数】4页(P)
【作者】唐唤清
【作者单位】湘潭机电高等专科学校
【正文语种】中文
【中图分类】TP274.2
【相关文献】
1.基于PC+数据采集卡的冲压送料机器人的控制系统硬件设计 [J], 郭立芝
2.基于ARM核的核信号数据采集卡软硬件设计 [J], 花永涛;葛良全;杨强;罗耀耀
3.80C196KC单片机控制的电子软起动器硬件设计 [J], 张浩;韦中朝
4.基于80C196KC单片机的智能型开关电源研制 [J], 吴爱萍;汪木兰
5.基于单片机的数据采集卡的硬件设计 [J], 张振宇;张红梅
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于单片机的数据采集卡的设计
１系统概述２设计过程本文主要介绍以单片机８９Ｃ５２为控制核心的数据采集卡（举例：电压）的设计。
介绍了设计的思路，其中包括软件设计和硬件设计。
硬件主要有单片机ＡＴ８９Ｃ５２、Ａ／Ｄ转换０８０９芯片、显示元件（数码管）、复位电路、晶振电路及其他元器件。
软件主要包括：初始化程序、主程序、显示子程序、模／数转换测量子程序等。
当一路或多路模拟量通过０８０９转换器转换以后送到单片机ＡＴ８９Ｃ５２进行处理并最终对模拟信号测量结果进行单路或循环数值显示。
与传统的单路采集系统相比，具有准确度高、分辨率高、测量速度快、输入阻抗高、抗干扰能力强等特点。
（１）系统框图（图１）。
（２）工作原理。
该数据采集卡（温度）的设计电路由Ａ／Ｄ转换、数据处理及显示控制等组成，电路原理图如图２。
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，当输入为高电平时，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转换数据从该端口输出。
１０脚为０８０９的时钟输入端，利用单片机３０脚的六分频晶振频率得到２ＭＨｚ时钟。
单片机的Ｐ１、Ｐ３．０～Ｐ３．３端口作为四位ＬＥＤ数码管显示控制。
Ｐ３．５端口用作单路显示／循环显示转换按钮，Ｐ３．６端口用作单路显示时选择通道。
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。
（３）硬件设计。
硬件设计包括Ａ／Ｄ转换模块、单片机控制模块、显示模块、晶振电路、复位电路。
Ａ／Ｄ转换模块主要由ＡＤＣ０８０９组成。
ＩＮ０～ＩＮ７为８路模拟量输入端。
Ａ、Ｂ、Ｃ为３位地址输入端，受ＡＴＣ８９Ｃ５２的Ｐ２．０，Ｐ２．１，Ｐ２．２控制，３个地址输入端的不同组合选择八路模拟量输入。
基于PIC单片机的工业数据采集卡的研究与设计
基于PIC单片机的工业数据采集卡的研究与设计
潘峥嵘;杜宝强;王树东;徐猛
【期刊名称】《工业仪表与自动化装置》
【年(卷),期】2007(000)002
【摘要】介绍了一种基于PIC单片机的工业数据采集卡的设计方案,论述了系统结构、工作原理,着重阐述了硬件电路、软件流程与实现方法.该数据采集卡在SF6微水检测中得到应用,实验证明,该数据采集卡可靠性高、成本低、使用方便.
【总页数】4页(P72-74,77)
【作者】潘峥嵘;杜宝强;王树东;徐猛
【作者单位】兰州理工大学,电气与信息工程学院,甘肃,兰州,730050;兰州理工大学,电气与信息工程学院,甘肃,兰州,730050;兰州理工大学,电气与信息工程学院,甘肃,兰州,730050;兰州理工大学,电气与信息工程学院,甘肃,兰州,730050
【正文语种】中文
【中图分类】TP216
【相关文献】
1.基于数据采集卡的无缆静力触探数据采集系统的研究与设计 [J], 冯伟;李同录;邢鲜丽
2.基于PIC单片机的多路家用剩余电流动作保护器的研究与设计 [J], 张培志;罗敏;唐斌文
3.基于FPGA的多数据采集卡的研究与设计 [J], 郑佳;任勇峰;李辉景;杜志
4.基于Arduino和PIC单片机智能小车平台的研究与设计 [J], 章杰瑞;周屹
5.用PIC单片机构建智能数据采集卡 [J], 分正罗
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
５ ４・
科 技 论 坛
基于单 片机 的数据 采集卡 的硬 件设 计
张振字 张红梅
（ 新疆轻工职业技 术学院电气分 院， 新疆 乌鲁木齐 ８ ３ ０ ０ ２ １ ） 摘 要：重点介 绍了基 于单 片机的数据采集卡的硬件 设计。 关键词：单 片机： 数据采 集卡： 硬件 兀１ Ｌ电平 。所 以选用 ２ ６ Ｌ Ｓ ３ ２差分转换芯 片对光栅尺信号进行差 数控机床在线测量是指将被加工 工件 不从 机床上取下来 ， 在加 的 ｒ 工 中间直接进行测量 ， 这种 测量方法无论从加工精度 和加工速 度上 分转换 。 ５ 可 逆计 数 器接 口 电路 设 计 都会 得到提高 ， 是现在发 展的一个重要 方 向， 本论文是 解决 了在线 本 文选用 Ｌ Ｓ ７ ２ ６ ６可逆计数器对安 川伺 服编码器输 出信 号进行 测量 当中一个重要 问题就是采用数 控机床 自有 的传感器 将测量信 号进行采集 。 本论文使用单片机设计 了一个数据采集卡进 行这项 工 计数 。四路光栅信号（ Ａ ＋ 、 Ａ 一、 Ｂ ＋ 、 Ｂ 一 ） 经过差分转 换后 。 变成 了 Ａ、 Ｂ 作， 本论 文主要对 硬件 部分进行设计 。 两路信号输 出， 这两路信号是相位相差 ９ ０ 。 的１ Ｔ ｒ Ｌ电平 。 ６ ｌ ａ ｇ 和 采 集 卡 通 信 接 口设计 １增量式编码器输 出信号 在坐标采集系统中 ， Ｃ ８ ０ ５ Ｉ ｆ ０ ２ ０ 单 片机需要从 Ｐ Ｃ机 接 收 相 应 读 编码器也就是圆光栅 ，作为机床 的速度 和位置 反馈 检测装置 ， 按测量的坐标系可分为增量式和绝对式 。编码 器为增量式输 出， 编 取测量坐标值命令 ， 进而单片机把坐标值发送给 Ｐ ｃ机 。 考虑到两者 码 器 输 出 接 口电 路 。 之 间的通讯距 离不大 ， 选用 Ｅ Ｉ Ａ Ｒ Ｓ 一 ２ ３ ２ Ｃ接 口标准 ， 其传输最 大速 ０ ｋ ｂ Ａ， 传输最大距离为 １ ５ ｍ， 可满足系统要求 。Ｒ Ｓ 一 ２ ３ ２ Ｃ的逻 通过数字记忆示波器对这 ６ 路信号进行检 测 ， 其输 出信号波形 率为 ２ 如图 １ 所示 。 其 中： Ｐ Ａ Ｏ， ／ Ｐ Ａ Ｏ为编码器输出 Ａ相 ， 两者方 波信号大 辑 口电平 ｌ 对应 一 ５—． １ ５ Ｖ之 间 ， ０对应 ５～１ ５ Ｖ之间 ，所以与 １ Ｔ ｒ Ｌ Ｘ Ｉ Ｍ２ ３ ２ Ｅ芯 片为电 小相等互 为负 电平 ； Ｐ Ｂ Ｏ， ／ Ｐ Ｂ Ｏ为编码 器输 出 Ｂ相 ，两者方波信号 电平连接时必须经过 电平转换 。这里选 用 ＭＡ 单一 ＋ ５ ｖ 供 电， 其内部具有两组电压转换 电路 ， 外 部只 大小相等互为 负电平 ； Ｐ Ｃ Ｏ， ／ Ｐ Ｃ Ｏ为编码 器输 出 ｃ相 ，两者方波信 平转换接 口， ． １ ｕ Ｆ的电容即可完成 Ｅ Ｉ Ａ电平与 １ １ ’ Ｌ电平 的转换。 号大小相等互为负电平。 在反馈过程中 ， 信号 Ａ， Ｂ相位相差 ９ ０ 。用 需 ４个 ０ ７ 采 集卡 抗 干 扰 设 计 来计数 ， Ｃ相信号表示编码器转一圈产生一个 脉冲信号 。 在测量 系统设 计 、 制造 、 调试以及运行过 程中， 非 常注重抗 干扰 性 的设计。抗干扰性是一个 非常重要的技术指标 ， 所 以在 设计电路 ｒ － ］ 厂 厂 ＿ ］ ＿ 几 ］ ｒ ＿ ］ 厂 厂 ＿ ］ ｒ － ］ 时尤其考虑到干扰对系统带来 的影响 。
。 。 。 。 。 。 。 ‘ ’ ’ 。 。 ‘ 。 ’ 一
图 １ 编 码 器 输 出波 形 ２ 采 集 卡 结 构 设 计
在对 机床 编码 器输 出信 号进 行研 究后 ， 接 下来对采集卡进行设 计 。采集 卡的总体框 图如图 ２ 所示 。
பைடு நூலகம்
图 ３ 测量 系统 硬 件 电路 板 对坐标采集系统电路抗 干扰硬件设计采用 了以下方法 ： （ １ ） 信 号输 入。在采集系统中 ， 我 们将 光栅信号一分 为二 ， 一路 进入采集卡 ， 另一路 进入伺服 系统 ， 对进 入采集卡 的这 一路进行 光 电隔离 ， 从而使得两路信号相互独 立 ， 互不干扰。 （ ２ ） 信号 处理 。 在电 路板设计 中 ， 对 流过电流较大 的导线 进行加宽处理 ， 在每块芯 片电 源和地之间加 Ｏ ． Ｏ ｌ ｕ Ｆ去耦电容 ， 对 １ ０ ＭＨ Ｚ以下的噪声有较好 的去 耦作用。 使用 独立 电源 ， 在电路 板电源输入端跨接 １ ０ ０ ０ ｕ Ｆ的电解电 容和 ｌ Ｏ ｎ Ｆ的高频旁路 电容 （ 去除高频 噪声 ）滤 除随电源 引人 的干 扰， 电路板覆铜 网增大地线面积 以消除 由于地 电位不一致带来 的脉 动干扰。在满足系统运行速 度的前提 下 ， 单 片机选用较低 的时钟频 率， 以增强系统干扰性。（ ３ ） 信号输出。测量 系统上位机采用 ９芯带 屏蔽层电缆做 通信线 ，各个插 头选用 工业级带 有螺丝固定的插头 ， 以防接触不 良产生误码 。电路板 用金属屏蔽壳封装 ， 减少外界 电磁
—
］
。
ｒ － ］
厂 ＿ ］
厂
。
］ 广 ＿ １ 『 ］
厂
ｒ———一
厂 ］
厂 ］
ｒ ＿ ］
厂 ＿ ］
ｒ ＿ ］ ｒ ． ］ 厂 ＿ ］
厂］
Ｐｏ０
∞ ｏ
， ０ —————— ———————— —一
。 。 。 ‘ 。 。 ‘ ‘ ‘ 。 。 。 － 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 一 ｔ
礤☆ 光栅 Ｙ 辜 由 光栅 ｚ 轴光 栅
波影响。 参考文献 … １ 张 志利 ． 基于Ｒ Ｓ ２ ３ ２协议的单 片机 多机 通讯 网络研 究［ Ｊ 】 ． 自动 化
图 ２ 采集卡整体 结构 图
３ 控 制 器 介 绍
２ ０ ０ ９ ， ２ ８ ￣） ： ５ ４ － ５ ５ ． Ｃ ８ ０ ５ ｌ ｆ ０ ２ ０是一 款高速 、 高性 能外设 、 高 集成度 的单 片机， 选用 技 术 与 应 用 ， Ｃ ８ ０ ５ ｌ ｆ ０ ２ ０单片机作为采集卡的主控制单 元 ，可以快速地把编码器 ［ ２ 】邹虹 ， 蔡益 宇． 教 字 电路 抗干扰研 ［ Ｊ １ ． 数 据通 讯 ， ２ ０ ０ ３ ， （ ５ ） ： ５ ４ — ５ ５． 脉 冲数读 到单 片机 中， 实时性 比较好。 ｆ ３ １ Ｐ Ａ ８ ０ ０ ０ Ｃ Ｎ Ｃ 系列（ 操 作 手 册） ［ Ｓ １ ． 深圳 大族 彼 岸 数 字控 制 软 件技 术 ４ 差 分 转 换 接 口电 路设 计