單片機(ji)數(shu)據采集系(xi)統設計思(si)路(lu)與方法
時間：2018-07-25 ; 來源(yuan)：未(wei)知
數(shu)據(ju)采集(ji)系(xi)統(tong)主要(yao)(yao)研(yan)究數(shu)據(ju)的(de)采集(ji)、存(cun)儲、處理和控(kong)制(zhi)。但(dan)單片機具有體積小(xiao)、控(kong)制(zhi)功能強、易(yi)于(yu)擴展等優點。因此，研(yan)究基于(yu)單片機的(de)數(shu)據(ju)采集(ji)系(xi)統(tong)具有十分重(zhong)要(yao)(yao)的(de)意(yi)義。本文以AT89C51芯片單片機為例，探討了基于(yu)單片機的(de)數(shu)據(ju)采集(ji)系(xi)統(tong)。
一、設計思路
本(ben)文(wen)數據采集(ji)系(xi)統(tong)的(de)設計采用了(le)單片(pian)機與PC機相連的(de)結構。具體(ti)的(de)系(xi)統(tong)框圖如下：
通(tong)過(guo)該(gai)系統(tong)圖我們可以明顯(xian)(xian)(xian)的(de)看出(chu)，該(gai)基(ji)于(yu)單(dan)片(pian)機(ji)的(de)數(shu)據采集(ji)系統(tong)的(de)主要(yao)思路(lu)是：將采集(ji)的(de)脈沖(chong)量，模擬量，開關量送(song)(song)到(dao)單(dan)片(pian)機(ji)AT89C51芯片(pian)進(jin)(jin)行處理(li)，然后(hou)再(zai)通(tong)過(guo)LED顯(xian)(xian)(xian)示(shi)將其顯(xian)(xian)(xian)示(shi)出(chu)來。電源給AT89C51進(jin)(jin)行送(song)(song)電，單(dan)片(pian)機(ji)和通(tong)訊模塊實(shi)現(xian)信(xin)息的(de)傳輸。
本系統的主程序設(she)計為(wei)：送(song)電(dian)――系統初始(shi)(shi)化――數(shu)(shu)據采(cai)集(ji)――送(song)LCD顯示(shi)――數(shu)(shu)據存(cun)儲――傳(chuan)送(song)電(dian)壓標志開(kai)――傳(chuan)送(song)電(dian)壓到串(chuan)口(kou)，然(ran)后再進行設(she)計采(cai)集(ji)，完成(cheng)整個流程。送(song)電(dian)――系統初始(shi)(shi)化――數(shu)(shu)據采(cai)集(ji)――送(song)LCD顯示(shi)――數(shu)(shu)據存(cun)儲――傳(chuan)送(song)電(dian)流標志開(kai)――傳(chuan)送(song)電(dian)流到串(chuan)口(kou)，然(ran)后再進行設(she)計采(cai)集(ji)，完成(cheng)整個流程。送(song)電(dian)――系統初始(shi)(shi)化――數(shu)(shu)據采(cai)集(ji)――送(song)LCD顯示(shi)――數(shu)(shu)據存(cun)儲――傳(chuan)送(song)脈沖標志開(kai)――傳(chuan)送(song)脈沖到串(chuan)口(kou)，然(ran)后再進行設(she)計采(cai)集(ji)，完成(cheng)整個流程。
二、硬件設計
本設計的硬(ying)件主(zhu)要主(zhu)控制器(qi)：單片機AT89C51芯(xin)片;A/D轉換芯(xin)片TLC0838;通(tong)信(xin)部分(fen)芯(xin)片MAX232;顯示(shi)(shi)部分(fen)采用LCD液(ye)晶顯示(shi)(shi);鍵(jian)盤的接入采用獨立式(shi)接法;電源使用5V電源供電。
選用單(dan)片(pian)(pian)機AT89C51芯片(pian)(pian)的(de)(de)原(yuan)因(yin)是其(qi)具(ju)有較(jiao)多(duo)的(de)(de)優點，主要包括(kuo)：集成(cheng)度非常(chang)(chang)高(gao)，并且(qie)體積小(xiao)，可(ke)靠性非常(chang)(chang)高(gao);單(dan)片(pian)(pian)機的(de)(de)控制功能(neng)非常(chang)(chang)強(qiang);同時具(ju)有電壓(ya)低，功耗低的(de)(de)特點。另外，其(qi)易擴(kuo)展(zhan)的(de)(de)特點也會為以后增加功能(neng)提供便(bian)利。綜上來(lai)說，采(cai)用單(dan)片(pian)(pian)機具(ju)有優異的(de)(de)性價比。
A/D轉(zhuan)換(huan)芯(xin)片(pian)TLC0838的(de)(de)(de)(de)主要特點包括如下：其分辨(bian)率(lv)是8位的(de)(de)(de)(de);和(he)微(wei)處理器進行接口非常方便，并且還(huan)可(ke)以獨(du)立使用;同時該A/D轉(zhuan)換(huan)芯(xin)片(pian)還(huan)可(ke)以滿(man)量程工(gong)作;供電(dian)可(ke)與選擇的(de)(de)(de)(de)單片(pian)機芯(xin)片(pian)一直(zhi)為5V供電(dian)，范圍(wei)在0-5V之間(jian)(jian);該A/D轉(zhuan)換(huan)芯(xin)片(pian)的(de)(de)(de)(de)輸入和(he)輸出可(ke)與有效(xiao)的(de)(de)(de)(de)和(he)TTL、CMOS電(dian)平兼容;250KHz的(de)(de)(de)(de)時鐘頻(pin)率(lv)，轉(zhuan)換(huan)時間(jian)(jian)是32μs;總的(de)(de)(de)(de)調(diao)整誤差為±1LSB。
通訊部分所(suo)有芯(xin)片MAX232的特點主要包(bao)括：可以有效的完(wan)成雙(shuang)重(zhong)功(gong)(gong)能(neng)，包(bao)括發送轉(zhuan)換(huan)和接(jie)(jie)收(shou)轉(zhuan)換(huan);單一電(dian)源+5V供電(dian);它(ta)的電(dian)路設計與(yu)連接(jie)(jie)非常簡單，并且功(gong)(gong)能(neng)比(bi)較(jiao)齊全。
另外，選(xuan)用LCD液晶顯示的(de)原因是LCD芯片功耗低并且價格便(bian)宜(yi)，能(neng)夠實現所設計(ji)的(de)功能(neng)。
三、 軟件(jian)設(she)計
軟件設計的(de)主程序(xu)如下。
#include
#include"key.h"
#include"LCD.h"
#include"define.h"
#include"rs232.h"
void main()
{
voidmain(void){//初始(shi)工(gong)作
unsigned int i =?0;
init_devices();//系統初始(shi)化，寄(ji)存器初值(zhi)設置，中斷設置等
while(1)
{
Read ADCON()_;//調用A/D轉換子(zi)程序(xu)
lcd_display(); //送顯(xian)示
{ // 對采集值(zhi)進(jin)行存儲(chu)
I2C_write(i，temperature); //最大每組存儲1000個數值
I2C_write(i+1，humidity);
I2C_write(i+2，manometer);
if(i>=3000)
i = 0;
}
四、總結
單片(pian)機因其價格低，編程容易，可靠(kao)性好，控(kong)制功(gong)能強，易擴(kuo)展等特點(dian)，廣(guang)受自(zi)動化設計(ji)(ji)者的(de)青睞。而基(ji)于(yu)(yu)單片(pian)機的(de)數據(ju)(ju)(ju)采(cai)(cai)集系(xi)統(tong)(tong)(tong)設計(ji)(ji)也已經有(you)非常多的(de)成熟例子，本文從總(zong)體上分析了(le)基(ji)于(yu)(yu)單片(pian)機的(de)數據(ju)(ju)(ju)采(cai)(cai)集系(xi)統(tong)(tong)(tong)設計(ji)(ji)的(de)框架(jia)和原(yuan)理，為后續數據(ju)(ju)(ju)采(cai)(cai)集系(xi)統(tong)(tong)(tong)的(de)設計(ji)(ji)提供了(le)一定的(de)理論支持。在以后的(de)設計(ji)(ji)中，要做好單片(pian)機芯(xin)片(pian)的(de)選擇，數據(ju)(ju)(ju)采(cai)(cai)集系(xi)統(tong)(tong)(tong)軟件的(de)設計(ji)(ji)工作，才能讓基(ji)于(yu)(yu)單片(pian)機的(de)數據(ju)(ju)(ju)采(cai)(cai)集系(xi)統(tong)(tong)(tong)更(geng)加穩定，更(geng)容易使(shi)用。
