完整版基于单片机的模拟量数据采集系统设计本科毕业论文Word文件下载.docx

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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

Abstract

Alongwiththerapiddevelopmentofcomputertechnologyandpopularization,dataacquisitionsystemisalsowidelyapplication.Microcomputeriswidelyappliedingeneralautomation,informationprocessingandinformationsystemetc.Signalacquisition,pretreatment,temporaryandPCtransmissionisneededbymetallurgy,chemical,medicalcareandotherapplications。

Thedesignisadiscretevariablesacquisitionsystemwithupperandloweroperatingmode.ThePCmachinecontrolsthelowermachineanddisplaythedate,andthelowermachinerealizesdatacollection.HardwaredesignofdigitalmachinesAT89C52single-chipdesignUsedforRS-232serialcommunication,youcanrelaythroughthecomputertocontroltherealizationofthebrightlightsoutbilliardscontrolandmanualcontrolswitchcanmonitor.Theresultsprovedthatthedesignmethodisfeasibletoachieveabilliardsautomatedagencymanagementsystemtoovercomethedrawbacksoftraditionalmanagementmethods,theapplicationhasgoodprospectsandthevalue.

Keywords:

singlechip;

dataacquisitionsystem;

communication

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。

导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，广泛使用的各种智能IC卡等等，这些都离不开单片机。

更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。

单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统

随着计算机技术的飞速发展和普及，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的工艺参数进行采集，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的动态信息，是研究瞬间物理过程的有力工具，也是获取科学奥秘的重要手段之一。

总之，不论在哪个应用领域中，数据采集与处理越及时，工作效率就越高，取得的经济效益

电子计算机的发展对通信起了巨大的推动作用.计算机和通信紧密结合可以构成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深刻的影响.数据通信是电子计算机广泛应用的必然产物.计算机与它的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.

在测量技术领域中，许多测量仪器的输入信号具有宽广的动态范围，在研制这类智能仪器时，首要任务是将模拟输入信号转换为相应的数字量．充分利用MCS-51的资源在软硬件协调控制下，对输入信号进行一系列的处理。

在单片机实时控制和智能仪器等各种应用系统中，被控制或被测量地对象，往往是一些连续变化的模拟量，如温度，压力，电流等。

对模拟量系统数字控制的第一步就是要对这些模拟量进行采集。

单片机系统是整个数据采集电路的控制核心。

在很多工业应用场合中,单片机广泛的用于数据和控制。

模拟信号采集系统可以应用到温度、电压、电流等模拟信号的采集中。

1.1课题背景

随着科学技术以及人们对新事物的认知程度的发展，模拟量数据采集已经迅速的发展到了广泛的领域。

电气化时代，带领着技术的革新，对于模拟量的采集也逐渐的发生着变化。

模拟量的采集应用在每一个电气化的领域，而对采集器的要求，也在逐渐的发生了巨大的变化，发展趋势也由繁到简。

有了模拟量采集系统，我们可以控制信号的输出，从而改变生活质量。

最开始的模拟量采集系统一般是指针式，人们根据指针的读数来确定信号的大小。

这样的系统本身就存在着误差，加上读数上的误差，可想而知结果会产生更大的误差。

而且指针接反很可能烧坏系统。

后来的是数字式，如数字式电压表，将指针的两端搭在电器的两端，就可以测量出电压的多少，直接的数字显示，这种电压表简洁易操作，便于携带，是我们的首选。

而且很难烧坏。

我们现在要研究的就是通过软件来实现模拟量的数据采集。

适合于各个领域的模拟量采集测量。

通过上位机（PC）机的显示，将数字显示在电脑上，便于直接的采集控制。

该课题的研究主要是为了更好的对数据进行采集、分析、处理以及反馈。

对自动控制领域的帮助很大。

1.2课题相关技术

基于单片机模拟信号采集系统采用上位机、下位机通信方式运行。

上位机的任务是发出采集信号以及完成对采集信号的显示，而下位机主要是执行上位机的指令，通过控制模数转换器，将模拟信号转化为数字信号送给上位机。

本课题主要应用到了信号采集技术，A/D转化技术等

1、数据采集技术

随着电子测量技术与计算机技术的发展，面对各种检测对象和大量的测试点，需要利用数据采集系统将多路被测量转换为数字量，再经过单片机或微型计算机进行数据处理，实现实时监控。

数据采集经常做成模块而且是典型的与PC机或控制器连接。

他们被用于自动化的测试中，为其它测试装备采集数据、控制和循环检测信号。

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件，由非熟练人员进行操作，并且测试任务是由测试设备高速自动控制完成的。

由于该种数据采集测试系统具有高速性和一定的灵活性，可以满足众多传统方法不能完成的数据采集和测试任务，因而得到了初步的认可。

大约在60年代后期，国外就有成套的数据采集设备产品进入市场，此阶段的数据采集设备和系统多属于专用的系统。

20世纪70年代中后期，随着微型机的发展，诞生了采集器、仪表同计算机溶为一体的数据采集系统。

由于这种数据采集系统的性能优良，超过了传统的自动检测仪表和专用数据采集系统，因此获得了惊人的发展。

从70年代起，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，另一类是工业现场数据采集系统。

就使用的总线而言，实验室数据采集系统多采用并行总线，工业现场数据采集系统多采用串行数据总线。

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极大的发展，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，一类以仪器仪表和采集器、通用接口总线和计算机等构成。

例如，国际标准ICE625（GPIB）接口总线系统就是一个典型的代表。

这类系统主要用于实验室，在工业生产现场也有一定的应用。

第二类以数据采集卡、标准总线和计算机构成，例如：

STD总线系统就是这一类的典型代表。

这种接口系统采用积木式结构。

把相应的接口卡装在专用的机箱内，然后由一台计算机控制。

第二类系统在工业现场应用较多。

这两种系统中，如果采集测试任务改变，只需将新的仪用电缆接入系统，或将新卡再添加到专用的机箱即可完成硬件平台重建。

显然，这种系统比专用系统灵活得多。

20世纪80年代后期，数据采集系统发生了极大的变化，工业计算机、单片机和大规模集成电路的组合，用软件管理，使系统的成本降低，体积减小，功能成倍增加，数据处理能力大大加强。

20世纪90年代至今，在国际上技术先进的国家，数据采集技术已经在军事、航空电子设备及宇航技术、工业等领域被广泛应用。

由于集成电路制造技术的不断提高，出现了高性能、高可靠性的单片数据采集系统（DAS）。

目前有的（DAS）产品精度已达16位，采集速度每秒达到几十万次以上。

数据采集技术已经成为一种专门的技术，在工业领域得到了广泛的应用。

该阶段数据采集系统采用更先进的模块式结构，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，迅速地组成一个新的系统。

该阶段并行总线数据采集系统向高速、模块化和

即插即用方向发展，典型系统有VXI总线系统，PCI、PXI总线系统等,数据位已达到32位总线宽度,采样频率可以达到100MSps[1]。

由于采用了高密度，屏蔽型，针孔式的连接器和卡式模块，可以充分保证其稳定性及可靠性，但其昂贵的价格是阻碍它在自动化领域普及的一个重要因素。

但是，并行总线系统在军事等领域取得了成功的应用。

串行总线数据采集系统向分布式系统结构和智能化方向发展，可靠性不断提高。

数据采集系统物理层通信，由于采用RS485、双绞线、电力载波、无线和光纤，所以其技术得到了不断发展和完善。

其在工业现场数据采集和控制等众多领域得到了广泛的应用。

由于目前局域网技术的发展，一个工厂管理层局域网，车间层的局域网和底层的设备网已经可以有效地连接在一起，可以有效地把多台数据采集设备联在一起，以实现生产环节的在线实时数据采集与监控。

2、A/D转化技术

A/D转换亦称“模拟数字转换器”，简称“模数转换器”。

将模拟量或连续变化的量进行量化（离散化），转换为相应的数字量的电路。

A/D变换包含三个部分：

抽样、量化和编码。

一般情况下，量化和编码是同时完成的。

抽样是将模拟信号在时间上离散化的过程，量化是将模拟信号在幅度上离散化的过程，编码是指将每个量化后的样值用一定的二进制代码来表示。

随着数字技术，特别是信息技术的飞速发展与普及，在现代控制。

通信及检测等领域，为了提高系统的性能指标，对信号的处理广泛采用了数字计算机技术。

由于系统的实际对象往往都是一些模拟量（如温度。

压力。

位移。

图像等）,要使计算机或数字仪表能识别。

处理这些信号，必须首先将这些模拟信号转换成数字信号；

而经计算机分析。

处理后输出的数字量也往