单片机数据采集系统设计报告.pdf-资料库

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大连理工大学硕士学位论文数据采集系统设计姓名：钟全刚申请学位级别：硕士专业：电子与通信工程指导教师：马灵芝20060113

大连理工大学专业学位硕士学位论文摘要本论文设计了～个可实现多种数据采集的数据采集系统。该系统由硬件部分和软件部分组成。硬件部分由数据采集和和数据处理两部分组成。数据采集部分采用多路开关方式进行，利用AD590温度传感器和电容式湿度传感器分别设计了温度采集电路和湿度采集电路，利用霍尔开关设计了频率采集电路，为了满足生产中多通道的要求，设计了8个模拟数据采集通道和1个数字数据采集通道。传感器将非电量信号变为电信号，经放大器放大后送入8位串行模数转换器TLC0838。数据处理部分采用AT89S51单片机为核心控制器件，当AT89S51单片机接到控制软件发出的通道采集指令，采集的信号通过串行接口送入单片机，由显示芯片HD7279A驱动LED数码管进行现场显示，再通过RS-485通信总线上传至上位机，由上位机进行显示、保存及打印。软件部分利用VisualBasic6．0编写了上位机控制软件，负责对整个系统控制和管理，且操作简单，具有良好的人机交互界面。采用汇编语言编程进行了判别通道、数据采集处理、数据显示、数据通信等程序的设计。针对电磁干扰对系统的干扰，本文提出了去藕电容的配置等三点抗干扰措旋，以增加系统的稳定性。关键词：数据采集系统：单片机：数据通信；上位机

大连理工大学专业学位硕士学位论文Data-acquisitionSystemDesignAbstractThethesishasdesignedadata-acquisitionsystemthatcanrealizemanykindsofdataacquisition．whichiSconsistofhardwarepartandsoftwarepart．ThehardwarepartiSconsistofdata-acquisitionanddata—treatmentsystem．Thedata-acquisitionworksinflameofmulti—channelswitch．Itdesignstemperature—acquisitioncircuitandhumidity-acquisitioncircuit、析t}lthehelpofAD590temperaturesensorandelectrichumiditysensor．Inordertomeetmanystandardsofmulti·channelsinproducing，itdesignseightanalog-dataacquisitionsystemandonedigital-dataacquisitionsystem．Thesensorchangesthenon-electronicsignalsintoelectronicsignals，andsendsthemtoeightTLC0838tandemmodulustransfersafterbeingamplified．Data-acquisitiontakesAT89S51singlechipmicrocomputerasthekeycontrollerelement,whentheAT89S5lreceivesthechannelacquisitionorderfromthecontrollingsoftware，thecollectedsignalswillbesenttothesinglechipmicrocomputerthroughtandeminterface，andwillbeshownaliveastheshowingchipsHD7279AdrivestheLED，andsenttothePCthroughRS-485tllemaincommunicationwire，alSOitwillbeshown．savedandprinted．。‘ThePCmonitoringsoftwareispartlyprogrammedwitllVisualBasic6．0．ThePCmonito"．nngsoftwarecallrealizethefunctionofmonitoringandcontrollingthewholesystem．Itisalsoveryeasytooperatewithniceinterfacewherehumansandcomputerscancommunicatewell．Itdesignsmuchprogramliketellingchannels，data-acquisitiontreatment，data2displayanddata-communicationetc，usingcompliedlanguages．Astotheinterferencefromtheelectromagnetismtothesystem，thethesisproposesthreemeaslestoresisttheinterferencelikecapacitancedispose．tosteadytllesystem．KeyWords：Data-acquisitionSystem；SingleChipMicrocomputer；Data-communication；PC

独创性说明作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。作者签名：鳢企国iIt；lt：埋：塑互毖2p

人连理工人学硕士研究生学位论文大连理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理1大学硕士、博士学位论文版权使用规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权人连理工人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。也刈。采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位沧文。作者签名舛全问：／新躲耋至生三堡!一年—生月—丑F1

大连理工大学专业学位硕士学位论文1．绪论r近年来，数据采集及其应用技术受到人们越来越广泛的关注，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f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，取得的经济效益就越大。。．、”‘、。’．．h．：‘’1．一数据采集技术的分类工业上使用的数据采集系统大致可分为四类i(1)基于通用微型计算机(如Pc机)的数据采集系统，这种系统主要功能是将采集来的信号通过外部的采样和A／D转换后的数字信号通过接口电路送入微机进行处理，然后再显示处理结果或经过D／A转换输出。它主要有以下几个特点：‘①系统较强的软、硬件支持。通用微型计算机系统所有的软、硬件资源都可以用来支持系统进往工作。，．．2。·．②具有自主开发能力。：1：，一：：。．。’，．‘0系统的软硬件的应用／配置比较小，系统的成本较高，但二次开发时，软硬件扩展能力较好。固在工业环境中运行的可靠性差，对安放的环境要求较高。程序在RAM中运行，易受外界干扰破坏。(2)基于单片机的数据采集系统它是由单片机及其一些外围芯片构成的数据采集系统，具有如下特点：①系统不具有自主开发能力。因此，系统的软硬件开发必须借助开发工具。②系统的软硬件设计与配置规模都是以满足数据采集系统功能要求为原则，因此系统的软硬件应用，配置比接近于1，具有最佳的性价比；系统的软件一般都有应用程序。0系统的可靠性好，使用方便。应用程序在ROM中运行不会因外界的干扰而破坏，而且上电后系统立即进入用户状态。(3)基于DSP数字信号微处理器的数据采集系统DSP数字信号微处理器从理论上而言就是一种单片机的形式，DSP数字信号微处理器与通用微处理器相比，除了它们的机构不同以外，其基本差别是：DSP数字信号微处

钟全刚：数据采集系统设计理器有能力响应和处理采样模拟信号得到的数据流，如乘法和累加求和运算【”。常用的，数字信号处理芯片有两种类型，一种是专用DSP芯片，另一种是通用DSP芯片。基于DSP数字信号微处理器的数据采集系统的特点如下：精度高、灵活性好、可靠性高、容易集成、分时复用等，但同时其价格不菲。．(4)基于混合型计算机采集系统．一．．．，这是-种近年来随着8位单片机出现而在计算机应用领域中迅速发展的一种系统结构形式。它是由通用计算机(PC机)与单片机通过标准总线(例如RS-485标准)相连而成。单片机及其外围电路构成的部分是专为数据采集等功能的要求而配置的，，主机则承担数据采集系统的人机对话、大容量的计算、记录、打印、图形显示等任务固。混合型计算机数据采集系统有以下特点：’一①通常具有自开发能力。．’--一②系统配置灵活，易构成各种大中型测控系统。．+0主机可远离现场而构成各种局域网络系统。’、’’@充分利用主机资源，但不会占有主机的全部CPU时间。“。’1．2基于单片机的数据采集系统、．。基于单片机的数据采集系统是以单片机为核心控制器件。单片机具有体积小、功耗小、成本低、可靠性高、灵活方便、价格廉以及控制功能强等特点而得到广泛的应用。利用单片机的硬件、软件资源，实现信号采集的智能化控制和管理。1．2．1基本组成．，●●t‘，基于单片机的数据采集系统是以单片机为核心控制器件，‘结合外围电路所构成。基本组成如图1．1所示【3】。图1．1数据采集系统的组成…。，’F!g．1二IConst_itutesofdata-acquisitions垮tem采集系统硬件主要包括传感器、A／D转换器、单片机、输入，输出接口电路等。由单．●片机做为控制单元的数据采集系统的工作过程可分为以下几个步骤：数据采集是将被测·：-·+量的信号转换为能够被单片机所识别的信号并输入给单片机；数据处理是由单片机执行以测试为目的的算法程序后，得到与被测参数对应的测量值或形成相应的决策与判断；：，-

大连理工大学专业学位硕士学位论文数据输出是将处理结果送给输出设备，进行显示、储存等操作。f272采集方式’?。‘‘一个具体的采集系统的构成，根据所测信号的特性而定。力求做到既能满足系统的性能要求又能在性能价格比上达到最优。根据这个要求，采集系统可分为以下几种采集方式[41。‘(1)单通道数据采集单通道数据采集是：被采集的模拟信号只有一个，如图1．2所示。堡垫一传感器信号l(s)采样／保持(S／H)篓臌№(A／D)I一图1．2单通道数据采集框图Fig．1．2Frameofsingle-channeldata-acquisitionsystem主机(2)多通道数据采集多通道数据采集是：被采集的模拟信号有两个或两个以上。多路模拟信号的采集有以下几种结构形式j·‘’①多路A／D转换方式二．这种结构由多个A／D转换芯片构成。对每路输入信号都有独立的采样保持电路S／H、A／D转换电路及I／O接口电路，每一路占有一个通道。结构框图如图1．3所示。●主机图1．3多路A／D转换方式框图Fig．1．3Frameofmulti-channelA／Dtransform这种方式通常用于高速数据采集和需要同时采集多路数据的情况。其优点是通道数增加时，最高采样频率不会受到影响，并可同时采集多路信号，保持了各信号之间的同步关系。缺点是成本较高、体积较大。

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