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1、目目 录录第第 1 1 章章 前言前言1.1 数据采集技术介绍.31.2 通信技术介绍 .4第第 2 2 章章 单片机数据采集系统总体功能介绍和说明单片机数据采集系统总体功能介绍和说明. .6 62.1 系统实现的功能.62.2 系统各部分的功能.72.2.1 信号调理部分.82.2.2 数据处理部分.10第第 3 3 章章 单片机数据采集系统硬件设计单片机数据采集系统硬件设计.14143.1 主要芯片介绍.143.1.1 8051AH 的功能特点 .143.1.2 ADC0809 的功能特点 .183.1.3 DS12887 的功能特点 .203.2 功能模块电路设计.243.2.1 数据采
2、集模块电路设计.243.2.2 查询打印模块电路设计.29第第 4 4 章章 单片机数据采集系统软件设计单片机数据采集系统软件设计.314.1 单片机数据采集的分析与设计 .334.2 单片机与 PC 通信的分析与设计 .424.3 查询，打印功能的实现 .46第第 5 5 章章 误差分析误差分析.5151第第 6 6 章章 结束语结束语.5252致致 谢谢.5353参考文献参考文献.5454附附 录录.55552基于单片机数据采集系统基于单片机数据采集系统的设计的设计摘摘 要要：面对大量的数据，人工处理已远远无法满足时代的要求，依靠微电子技术来实现数据的采集、存储和显示，成为适应时代步伐的唯
3、一有效捷径。本系统采用模数转换、微处理器、存储器等芯片来实现 8 路数据的采集，将采集的信号进行存储，按时间上传到上位机 PC，通过不同模式的选择进行数据采集、查询、打印和显示等。在文中较系统的介绍了从模拟信号到数字信号的转换过程和讨论了转换过程中的技术参数等问题，在文中最后还进行了系统存在的一些误差分析。关键词关键词：单片机，数据，采集，打印，查询，上位机通信ABSTRACTKEYKEY WORDS:WORDS: signal chip micro-computer 、acquisition、PC-communcation3第第 1 1 章章 前前 言言数据采集技术研究信息数据的采集、传输、
4、存储、处理以及控制等，它是信息科学的一个重要分支。在智能仪器，信号处理以及工业自动化控制领域，都存在数据的测量与控制问题。将外部世界存在的温度、压力、流量、电流、电压、流速、开关量、位移以及角度等模拟量转换为数字信号，再将收集到的数据显示、处理、传输与记录的这一过程即称为“数据采集” ，相应的系统即为数据采集系统（DAS） 。数据采集技术已在雷达、通信、水声、遥感、地质勘探、振动工程、无损检测、语声处理、智能仪器、工业自动控制以及生物医学工程等领域有着广的应用。随着科学和技术的需要，在速度、分辨率、精度、接口能力、软件设计以及抗干扰能力等方面向现代数据采集技术提出了越来越高的要求。可以预言：随
5、着大规模集成电路技术与计算机科学技术的发展，数据采集技术的应用领域更为广阔20 世纪 90 年代后期，各国的单片机和外围芯片大量涌入我国，各种开发工具和软件应有尽有，大大提高了我国单片机的应用水平。目前，单片机正在过程控制、数据采集、智能仪表、机电一体化、家用电器以及网络技术等领域中发挥着重要的控制作用。面对大量的数据，人工处理已远远无法满足时代的要求，依靠微电子技术来实现数据的采集、存储和显示、查询，成为适应时代步伐的唯一有效的出路。设计以单片机为核心的数据采集、存储和显示、查询、打印系统，可以把传感器信号经过处理后，进行控制和存储传给上位机 PC，以满足远程控制和无人工作站的建立。数据采集
6、和自动控制技术广泛地渗透到化工、轻工、热工、电力、水力、能源、环保、航空、航天、机械制造和精密仪器等各个领域，需求广泛。一个数据采集系统通常可用两种方法实现，一种是利用传统的数据采集系统设计方法，另一种是利用现有的一些数据采集系统芯片(即处理器)为核心构成。对于传统的数据采集系统设，它的硬件一般由传感器、信号调理电路、多路开关、采样保持电路、模数转换电路、微处理器、存储器等组成。而对于利用数据采集芯片的系统，由于芯片集成了AD 转换、闪速电擦除存储器、定时计数器等电路，加上它的高转换速度和高精度，能大大降低系统开发时间和成本、缩小设备体积、提高系统可靠性和电气性能指标，较适合于设计低功耗、便携
7、式的数据采集系统。在一个数据采集系统中 AD 转换又是十分重要的环节。它的精度会直接影响到整个采集系统的精度。本文将利用传统的数据采集系统设计方法，以实现不同传感器信号的处理。用单片机来对系统进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高采集数据的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。4第第 2 2 章章 单片机数据采集系统总体功能介绍和说明单片机数据采集系统总体功能介绍和说明在检测系统中，各个组成部分是以信息流的过程来划分的。检测时，首先获取被测量的信息，并通过信息的转换把获得的信息变换为电量，然后进行一系列的处理，再用指示仪或显示仪将信息输出，或由计算机对数
8、据进行处理，最后把信息输送给执行机构。所以一个检测系统主要分为信息的获得、信息的转换、信息的处理和信息的输出等几个部分。123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:31-May-2006Sheet of File:C:Documents and Settingsuser业业业业业业业业业业MyDesign.ddbDrawn By:业业业0业业业1业业业2业业业3业业业4业业业5业业业6业业业7A/D业业业业业业业业业EPROMRAMRAM业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业RAM业业业业2
9、.1 系统实现的功能1、8 路数据采集：可以进行 8 路 05V 的模拟电压进行循环采集，每路采集的 8 次，超出界限LED 显示报警，将采得的数据求平均。2、及时保存数据：对采集的数据按时间及时进行保存。3、数字实时显示：LED 将实时显示采集的数据，并且能够显示查询时输入的查询量和查询到的数据。4、可以将采集的数据及时上传到上位 PC 机功能；5、可按时间查询历史数据，也很方便的打印出来2.2 系统各部分的功能要完成这些功能主要依靠传感器、信号处理电路、显示装置、数据处理装置和执行机构等。其具体组成框图如图 1 .2. 1 所示。 模 数 转 换信号处 理8051单片机RS-232串口键盘
10、电路盘LED 显示模块串行微型打印机DS12887 日 历/时钟存 储 器传 感 器5被检测的各种参数（温度、流量、压力、位移、速度等）由传感器变换成易于后续处理的电信号。由于传感器输出信号太弱或信号质量不高，应经过前端预处理电路进行放大、滤波等，然后经过数据采集系统转换成数字量，并通过接口送入存储器，经过单片机运算、变换处理后，由数据分配子系统和接口输出到执行机构，由基本系统及其接口输出用于显示、记录、打印或绘制成各种图表、曲线等。此外，其他仪器仪表或系统通过通信子系统及接口完成相互之间的信息交换和互连。所以我们把微机自动检测系统也常称为计算机数据采集系统，或简称为数据采集系统。微机自动检测技术不仅能解决传统的检测技术不能或不易解决的问题，而且能简化电路、增加功能、提高精度和可靠性等，还能实现人脑的部分功能，使自动检测系统具有智能化，实现代替人工自动检测的目的，随着微机自动检测技术的不断发展，自动检测系统会变得更加智能化、多功能化。2.2.1 信号调理部分信号调理电路的主要作用就是把传感器输出的电学量变成具有一定功率的模拟电压信号或数字信号，以推动后级的输出显示或记录设备、数据处理装置及执
