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1、基于单片机离散量数据采集系统设计院 系北方科技学院专 业自动化班 级B641301学 号B64130102姓 名林 潇 桐指导教师乔 志 华负责教师乔 志 华沈阳航空工业学院2010年6月沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文）摘 要随着计算机技术的飞速发展和普及，数据采集系统也得到了广泛的应用。微机在通用自动化、信息处理、信息系统等方面得到广泛的应用。在冶金、化工、医疗等应用场合，需要对很多信号进行采集，预处理，暂存和传输。本文设计的离散量采集系统采用上位机、下位机通信方式运行。由上位机实现对下位机的控制和数据采集的显示，下位机实现离散量的采集过程。下位机硬件设计采用STC89C52RC
2、单片机为控制核心，运用TLP521进行光电隔离，采用八位三态同相输出总线缓冲器74HC541为输入缓冲部分，而输出部分则采用的是锁存器74HC574，和拨动开关作为开关控制,完成了离散量采集系统的硬件设计。采用RS-232进行串口通信，可以通过电脑来控制继电器实现离散量采集方法的控制。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：离散量采集系统；单片机；通信AbstractAlong with the rapid development of computer technology and popularization,
3、 data acquisition system is also widely application. Microcomputer is widely applied in general automation, information processing and information system etc . Signal acquisition, pretreatment, temporary and PC transmission is needed by metallurgy, chemical, medical care and other applications。The d
4、esign is a discrete variables acquisition system with upper and lower operating mode. The PC machine controls the lower machine and display the date, and the lower machine realizes data collection. Hardware design of digital machines STC89C52RC single-chip design for the control of the core to the u
5、se of photoelectric TLP521 isolation, the use of eight three-state bus buffer with an output of 74HC541 for input buffer part of the output part is used in latch 74HC574, Used for RS-232 serial communication, you can relay through the computer to control the realization of the bright lights out bill
6、iards control and manual control switch can monitor. The results proved that the design method is feasible to achieve a billiards automated agency management system to overcome the drawbacks of traditional management methods, the application has good prospects and the value.Keywords: single chip; da
7、ta acquisition system; communication目 录1 绪论11.1 课题背景11.2 课题相关技术21.3 课题任务51.4课题内容及安排52 系统方案设计62.1方案设计原则62.2 方案选择63 系统硬件设计93.1单片机模块93.1.1 STC89C52RC介绍103.1.2 单片机最小系统123.2 输入输出模块153.2.1 光电隔离模块153.2.2 输入模块173.2.3 输出模块193.3 串口模块213.4 设备选型244 系统软件设计与实现254.1 软件编程介绍254.1.1 C语言介绍254.1.2 VB介绍264.2 下位机软件方案设计27
8、4.2.1主程序设计部分284.2.2初始化程序设计部分284.2.3中断程序设计部分294.3 上位机软件方案设计315 系统集成与调试325.1 Keil软件开发平台及介绍325.2 调试分析335.3 调试分析335.4 故障调试及解决方法335.5 联调结果346 结论35参考文献36致 谢38附录 原理图39附录 程序清单40IV沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文）1 绪论随着现代世界经济的不断发展，计算机技术得到飞速发展和普及。各个行业为了不断改善企业的服务质量，提高工作效率都进入了计算机控制时代，由于对管理要求的不断提高，在很大程度上使企业不得不改变传统的数据采集方式。数
9、据采集系统是信号处理系统是信号与信息处理系统不可缺少的组成部分，现代微电子技术和通信技术的发展，对数据采集的精度和速度也越来越高了。如今的离散数据采集已经达到了一定水平。1.1 课题背景随着计算机技术的迅猛发展和普及，现代社会已经进入了信息化的社会。社会中的各个方面，各个行业为了加大了企业的发展进程和自己的竞争能力，不得不甩掉传统的管理模式和经营方法。为了使自己的管理模式和经营方法做到最好，对自己企业的一些数据就要做到即快速有准确的掌握。那么这是传统的数据采集方法是达不到这一要求的，但是利用电脑来采集这些数据就可以达到这样的要求。那么数据采集技术就是基于这样一个社会大背景下的一个必然的产物，它
10、使我们的社会发展的生产上了一个新的台阶。工业上使用的数据采集系统大概分为四类：第一类使用通过微型计算机（如PC机）的数据采集系统。它的特点有:（1）系统较强的软、硬件支持。通过微型计算机所有的软、硬件资源都可以用来支持系统进行工作。（2）具有自主开发能力。（3）系统的软、硬件的应用配置较小，系统的成本比较高。程序在RAM中运行，易受外界干扰破坏。（4）在工业环境中运行的可靠性差，对安放环境要求高。第二类基于单片机的数据采集系统。特点如下：（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。（3）系统的可靠性
11、好，使用方便，不易受外界的干扰而破坏，而且上电后系统立即进入用户状态。第三类基于DSP数字信号微处理器的数据采集系统。第四类基于混合型计算机采集系统。这是一种近年来随着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（如RS-232）相连而成。单片机及外围电路构成的部分是专为数据采集能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。混合型计算机数据采集系统的特点如下：（1）通常具有自主开发能了。（2）系统配置灵活，易构成各种大中型测控系统。（3）主机可远离现场而构成各种局域网络系统。（4）充
12、分利用主机资源，但不会占有主机的全部CPU时间。那么本设计在选择类型方面，就是比较了以上四种类型的优缺点来进行选择的。在根据设计的的要求就选择第四种基于混合型计算机采集系统。1.2 课题相关技术离散数据采集系统采用上位机、下位机通信方式运行。上位机实现输出的显示和对下位机的控制等功能，而下位机主要是执行上位机的指令，通过上位机发来的指令来采集离散数据，同时将采集的开关控制量的变化发送给上位机。本课题主要是对下位机的研究，主要采用了弱电控制强电技术和数据采集技术，下面分别对这两种技术进行介绍。1、弱电控制强电技术强电和弱电从概念上讲，一般是容易区别的，主要区别是用途的不同。强电是用作一种动力能源
13、，弱电是用于信息传递。具体而言，它们大致有如下区别：（1）交流频率不同强电的频率一般是50Hz（赫），称“工频”，意即工业用电的频率，弱电的频率往往是高频或特高频，以KHz（千赫）、MHz（兆赫）计。（2）传输方式不同强电以输电线路传输，弱电的传输有有线与无线之分。无线电则以电磁波传输。（3）功率、电压及电流大小不同强电功率以KW（千瓦）、MW（兆瓦）计、电压以V（伏）、KV（千伏）计，电流以A（安）、kA（千安）计；弱电功率以W（瓦）、mW（毫瓦）计，电压以V（伏）、mV（毫伏）计，电流以mA（毫安）、uA（微安）计，因而其电路可以用印刷电路或集成电路构成。当然，强电中也有高频（数百KHz）
14、与中频设备，但电压较高，电流也较大。又如手电筒与电动剃须刀虽然电压很低，功率及电流很小，仍属强电。由于现代技术的发展，弱电己渗透到强电领域，如电力电子器件、无线遥控等，但这些只能算作强电中的弱电控制部分，它与被控的强电还是不同的。弱电控制强电一般是通过可控硅或继电器之类的开关设备来实现的。2、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
15、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
