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【篇二:
检索式怎么写举个例子范文一:
范文六:
基于单片机的多路数据采集系统设计
原文:
全文
主题需要:
全、新、准
学科:
工科
概念:
数据采集系统设计
把概念转换为检索词:
单片机;
数据采集
表达式:
“单片机”与“数据采集”
检索目的:
数量(30-50)、年限(1~3年)
报刊、学位、专利、会议
语种:
中文
数据库:
维普
检索途径:
题名或关键词
检索词:
论文:
xxx
四川理工学院四川自贡64300
【摘要】本文介绍了基于单片机的数据采集的硬件设计和软件设计,数据采集系统是模拟域与数字域之间必不可少的纽带,它的存在具有着非常重要的作用。
本文介绍的重点是数据采集系统,而该系统硬件部分的重心在于单片机。
数据采集与通信控制采用了模块化的设计,数据采集与通信控制采用了单片机at89s52来实现,硬件部分是以单片机为核心,还包括a/d模数转换模块,显示模块,和串行接口部分。
该系统从机负责数据采集并应答主机的命令。
8路被测电压通过模数转换器adc0809进行模数转换,实现对采集到的数据进行模拟量到数字量的转换,并将转换后的数据通过串行口max232传输到上位机,由上位机负责数据的接受、处理和显示,并用led数码显示器来显示所采集的结果。
软件部分应用vc++编写控制软件,对数据采集系统、模数转换系统、数据显示、数据通信等程序进行了设计。
【关键词】数据采集89c52单片机adc0809max232
引言
传统的基于单片机的数据采集系统由于没有上位机的支持,不管采用什么样的数据存储器,它的存储容量都是有限的,所以不得不对存储的历史数据进行覆盖刷新,这样不利于用户对数据进行整体分析,因而也不能对生产过程的状况进行准确的把握。
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。
这样用户可以在上位机上编写各种程序对文件中的数据进行有效查询和分析,有利于工业过程的长期正常运行和检查。
该系统采用的是at89s52单片机,此芯片功能比较强大,能够满足设计要求。
第一章数据采集
1.1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。
70年代初,随着计算机技术及大规模集成电路的发展,特别是微处理器及高速a/d转
换器的出现,数据采集系统结构发生了重大变革。
原来由小规模集成的数字逻辑电路及硬件程序控制器组成的采集系统被微处理器控制的采集系统所代替。
由微处理器去完成程序控制,数据处理及大部分逻辑操作,使系统的灵活性和可靠性大大地提高,系统硬件成本和系统的重建费用大大地降低。
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,他需要考虑的指标有:
分辨率、转换时间、转换误差等等。
而单片机是该系统的基本的微处理系统,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。
在该系统中采用的是8051系列的单片机。
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,该器件比较简单,在生活中接触也较多。
数据采集系统一般由信号调理电路,多路切换电路,采样保持电路,a/d,单片机等组成。
完成毕业设计所需要的系统框图如图2.1所示:
图2.1系统框图
1.2方案论证
1.2.1a/d模数转换的选择
a/d转换器的种类很多,就位数来说,可以分为8位、10位、12位和16位等。
位数越高其分辨率就越高,价格也就越贵。
a/d转换器型号很多,而其转换时间和转换误差也各不相同。
(1)逐渐逼近式a/d转换器:
它是一种速度快、精度较高、成本较低的直接式转换器,
其转换时间在几微秒到几百微秒之间。
(2)双积分a/d转换器:
它是一种间接式的a/d转换器,优点是抗干扰能力强,精度比较高,缺点是数度很慢,适用于对转换数度要求不高的系统。
(3)并行式a/d转换器:
它又被称为flash(快速)型,它的转换数度很高,但她采用了很多个比较器,而n位的转换就需要2n-1个比较器,因此电路规模也极大,价格也很贵,只适用于视频a/d转换器等数度特别高的领域。
鉴于上面三种方案,在价格、转换速度等多种标准考量下,在本设计选用的是逐渐逼近式a/d转换器——adc0809.
1.2.2单片机的选择
单片机是一种面向大规模的集成电路芯片,是微型计算机中的一个重要的分支。
此系统是由cpu、随即存取数据存储器、只读程序存储器、输入输出电路(i/o口),还有可能包括定时/计数器、串行通信口、显示驱动电路(lcd和led驱动电路)、脉宽调制电路、模拟多路转换器及a/d转换器等电路集成到一个单块芯片上,构成了一个最小但完善的计算机任务。
单片机要使用特定的组译和编译软件编译程序,在用keiluvision2把程序下载到单片机内。
而本设计选用的是at89c52.
1.2.3串行口的选择
该串行口我选用了标准rs-232c接口,它是电平与ttl电平转换驱动电路。
常用的芯片是max232,max232的优点是:
(1)一片芯片可以完成发送转换和接收转换的双重功能。
(2)单一电源+5v供电
(3)它的电路设计与连接比较简单而且功能齐全。
1.2.4显示部分
led数码显示管是一种由led发光二极管组合显示字符的显示器件。
它使用了8个led显示管,其中7个用于显示字符,1个用来显示小数点,故通常称之为八段发光二极管数码显示器。
对led数码显示器的控制可以采用按时间向它提供具有一定驱动能力的位选和段选信号。
led数码显示有动态扫描显示法和静态显示。
在单片机中,为了节省硬件资源,多采用动态扫描显示法。
1.2.5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。
根据案件的识别方法分类,有编码键盘和非编码键盘两种。
通过硬件识别的键盘称编码键盘;
通过软件识别的键盘成为非编码键盘。
非编码键盘有两种接口方法:
一种是独立按键接口;
另一种是矩阵式按键接口。
第二章硬件部分
2.1主机部分
该系统是一个主从式多路数据采集系统,主机和从机均用单片机实现,它的主机部分负责数据处理和显示,主机和从机之间用rs-232进行通信。
它由at89s52、max232、led数码显示器组成。
2.1.1主机部分原理图设计
由于主机要对从机有一个命令,所以用到按键,将按键接到单片机at89c52的p3.4的端口上,按键的一端接地,当p3.4这条i/o线是一个低电平时,则表示按键按下。
主机还要负责对采集到的数据进行处理和led显示,用两个74hc573,一个与单片机at89c52的p2.7口相连用于位选,一个与单片机at89c52的p2.6口相连用于段选。
单片机的p0口的8位数据线与用于段选的74hc573的d0~d7相连,用于数码管上具体的数字的显示。
单片机p0口的八位数据线与用于位选的74hc573的d0~d7相连,用于在哪个数码管上显示。
主机跟从机的连接,又涉及到一个串行口双机通信的问题,根据单片机双机通信距离、抗干扰性等要求,选择rs-232c串行接口方法,选择串行口max232来连接主机和从机,将max232的11、12脚分别与单片机at89c52的p3.1,p3.2脚相连,再将max232上的13、14脚分别与db-9的3、6脚相连。
单片机at89c52的18、19脚与它的晶振电路相连,第9脚与它的复位电路相连。
其原理图如图2.1所示
图2.1主机部分电路原理图
2.1.2单片机
(1)单片机的概述
单片机是一种集成的电路芯块采用了超大规模技术把具有运算能力(如算术运算、逻辑运算、数据传送、中断处理)的微处理器(cpu),随机存取数据存储器(ram),只读程序存储器(rom),输入输出电路(i/o口),可能还包括定时计数器,串行通信口(sci),显示驱动电路(lcd或led驱动电路),脉宽调制电路(pwm),模拟多路转换及a/d转换器等电路集成到一块单片机上,构成一个最小然而很完善的计算机系统。
这些电路能在软件的控制下准确快速的完成程序设计者事先规定的任务。
总的而言单片机的特点可以归纳为以下几个方面:
集成度高、存储容量大、外部扩展能力强、控制功能强、低电压、低功耗、性能价格比高、可靠性高这几个方面。
(2)简介at89c52
at89s52具有以下标准功能:
8k字节flash,256字节ram,32位i/o口线,看门狗定时器,2个数据指针,三个16位定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。
另外,at89s52可降至0hz静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。
空闲模式下,cpu停止工作,允许ram、定时器/计数器、串口、中断继续工作。
掉电保护方式下,ram内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。
综上所述,单片机的引脚特点是:
1、单片机多功能,少引脚,使得引脚复用现象较多。
2、单片机具有四种总线形式:
p0和p2组成的16位地址地址总线;
p0分时复用为8位数据总线;
ale、psen、rst、ea和p3口的int0、int1、t0、t1、wr、rd以及p1口的t2、t2ex组成控制总线;
而p3口的rxd、txd组成串行通信总线。
89c52单片机的主要功能
?
与mcs-51单片机产品兼容
8k字节在系统可编程flash存储器
1000次擦写周期
全静态操作:
0hz~33hz
三级加密程序存储器
32个可编程i/o口线
三个16位定时器/计数器
八个中断源
全双工uart串行通道
低功耗空闲和掉电模式
掉电后中断可唤醒
看门狗定时器
双数据指针
掉电标识符
2.2从机部分
该系统的从机负责a/d模数转换,并应答主机的命令,需要用到adc0809、at59c52,又由于它们两个的时钟频率不一样,所以又要用到一个74ls74。
2.2.1从机的电路原理图设计
该部分需要对模拟量进行一次模数转换,则要用到一个adc0809,又因为它们之间的时钟频率不一样又需要用到一个74ls74对其进行一个二分频的工作,这个只需要将74ls74的第3根引脚与单片机at89c52的第30根引脚相连,将74ls74的第9根引脚与adc0809的时钟信号
引脚相连。
单片机at89c52的p0口与adc0809的d0~d7相连,而adc0809的adda、addb、addc分别与p0口的低三位相连。
其用到的max232与主机部分的电路连接方法一样。
其电路图所示
从机部分电路设计图
2.2.2单片机之间的通信
(1)串口通信rs-232c
计算机与计算机或计算机与终端之间的数据传送可以采用串行通讯和并行通讯二种方式。
由于串行通讯方式具有使用线路少、成本低,特别是在远程传输时,避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。
在串行通讯时,要求通讯双方都采用一个标准接口,使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。
rs-232-c接口(又称eiars-232-c)是目前最常用的一种串行通讯接口。
它是在1970年由美国电子工业协会(eia)联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。
它的全名是“数据终端设备(dte)和数据通讯设备(dce)之间串行二进制数据交换接口技术标准”该标准规定采用一个25个脚的db25连接器,对连接器的每个引脚的信号内容加以规定,还对各种信号的电平加以规定。
(2)简介max232
max232芯片是美信公司专门为电脑的rs-232标准串口设计的接口电路,使用+5v单电源供电,可以实现ttl电平与rs-232c电平相互转换的ic芯片。
内部结构基本可分三个部分:
第一部分是电荷泵电路。
由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。
功能是产生+12v和-12v两个电源,提供给rs-232串口电平的需要。
第二部分是数据转换通道。
由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。
其中13脚(r1in)、12脚(r1out)、11脚(t1in)、14脚(t1out)为第一数据通道。
8脚(r2in)、9脚(r2out)、10脚(t2in)、7脚(t2out)为第二数据通道。
ttl/cmos数据从t1in、t2in输入转换成rs-232数据从t1out、t2out送到电脑db9插头;
db9插头的rs-232数据从r1in、r2in输入转换成ttl/cmos数据后从r1out、r2out输出。
第三部分是供电。
15脚gnd、16脚vcc(+5v)。
总结
这个系统是一个主从式的数据采集系统。
系统调试以程序为主,硬件调试应先检测电路的焊接是否正确,然后用外用表检测或通电检测其是否有短路或断路。
软件调试包括调试程序和对硬件准确性的调试。
我们学习的知识是有限的,在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域,这方面的能力便会使我们受益匪浅。
通过这次设计我把所学的各种知识都联系起来把理论和实际联系了起来既巩固了旧知识有学到了新知识开阔了视野拓宽了思路培养了自己分析问题和解决问题的能力我要把我的毕业设计作为我在学习的最后一个历程画一个自己满意的句号。
【参考文献】
[1]严洁.单片机原理及其接口技术.机械工业出版社,2010,65-105
[2]范红刚.51单片机自学笔记.北京航空航天大学出版社,2009
[3]高云.基于msp430的温室多路数据采集系统.农机化研究,2009,no.8
[4]常铁原,王欣,陈文军.多路数据采集系统的设计.电子技术应用,2008,no.11
[5]叶红海,李丽敏.基于单片机的多路数据采集系统的设计与实现.2008,no.4
[6]彭伟.单片机c语言程序设计实训100例.电子工业出版社,2009,46-48,104-110基于单片机的多路数据采集系统设计
由于主机要对从机有一个命令,所以用到按键,将按键接到单片机at89c5
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