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1、中南大学 本科生毕业论文（设计）题 目 基于单片机的数据采集系统设计学生 屠 超 指导教师 邓联文 副教授 学 院 物理科学与技术学院 专业班级 电子工程0701班 完成时间2009年4月28日 / 目 录目录1摘要2ABSTRACT31 绪论41.1 数据采集器概述41.2 数据采集的发展历程41.3 数据采集的选择与应用62 开发环境72.1 画图工具 Protel99软件72.2 编程工具 KEIL C5182.3 烧写器103设计过程113.1 系统功能与结构简介113.2 硬件芯片选择与功能简介123.3 原理介绍183.4 软件设计203.5 PC机上数据接收软件制作213.6 调
2、试过程253.7 系统精度274 结论与展望284.1 结论284.2 展望28致29参考文献30附录一外文翻译31附录二程序48摘 要随着信息领域各种技术的发展，在数据采集方面的技术也取得了长足的进步，采集数据的信息化是目前社会的发展主流方向。各种领域都用到了数据采集，在石油勘探、地震数据采集领域已经得到应用。随着测控技术的迅猛发展，以嵌入式计算机为核心的数据采集系统己经在测控领域中占到了统治地位。数据采集系统是将现场采集到的数据进行处理、传输、显示、存储等操作。数据采集系统的主要功能是把模拟信号变成数字信号，并进行分析、处理、存储和显示。国大大小小很多公司多开发了数据采集器和卡之类的产品，
3、这使信息的数字化提供了极大的方便。本次毕业设计课题，数据采集器制作，是利用ATMEL公司的89C51单片机和AD0809芯片做一个采集模拟电压信号，转换为数字信号，再由单片机经过串口发送给PC机处理，另外三个数码管LED显示采集的数字信息。关键词：单片机；数据采集；信号处理；AD0809芯片ABSTRACTAlong with the development of information field various technologies, the technology in the aspect of data collection has also gotten rapid advanc
4、e, gather the informative process of data is now society develop the direction of main stream. Various fields have used data collection , in petroleum exploration and seismic data collection field have gotten application. As measuring to control technical swift development, with embedded computer fo
5、r key data collection system Ji go through in measure to control field in have taken dominance position. Data collection system is to carry out the data that the collection on-the-spot goes to to handle , transmits and shows , stock etc. operation. The major function of data collection system is sim
6、ulated signal become digital signal, and analyse handling , stock and show. Domestic size many companies have developed data collection ware and the product that blocks and so on , this makes the digitlization of information have offered maximum convenience. This graduated design program, data colle
7、ction ware produce is the only flat machine of 89 C51 that uses the company of ATMEL with AD0809 chip do a collection simulated voltage signal, conversion number word signal passes string mouth again by only flat machine to dispatch to the handling of personal computer, additionally, 3 number pipe L
8、EDs show the digital information of collection. Keywords: Only flat machine;Data is gathered;Handle1绪 论1.1 数据采集器概述数据采集系统，正如名字所暗示的，是一种用来采集信息成文件或分析一些现象的产品或过程。在最简单的形式中，技术人员将烤箱的温度记录在一纸上就是数据采集。随着技术的发展，通过电子设备，这个过程已经得到简化和变得比较精确、多用途和可靠。设备从简单的存储器发展到复杂的电脑系统。数据采集产品像聚焦点一样为系统服务，和一系列产品一起，诸如传感器显示温度、水流、程度或者过程。数据采集技
9、术在过去30到40年以来已经取得了很大的飞跃。举例来说,在 40 年以前,在一个著名的学院实验室中,为追踪用青铜做的坩埚中的温度上升情况的装置是由热电偶、继电器、查询台、一捆纸和一支铅笔。今天的大学学生很可能在PC机上自动处理和分析数据，有很多种可供你选择的方法去采集数据。至于选择哪一种方法取决于多种因素，包括任务的复杂度、你所需要的速度和精度、你想要的证据资料等等。无论是简单的还是复杂的，数据采集系统都能够运行并发挥它的作用。1.2 数据采集的发展历程1.2.1 铅笔和纸早期的铅笔与纸的旧方式对于一些情形仍然是可行的，而且它便宜、易获得、快速和容易开始。而你所需要的就是捕捉到多路数字信息（D
10、MM），然后开始用手记录数据。不幸的是这种方法容易发生错误、采集数据变慢和需要太多的人工分析。此外，它只能单通道采集数据；但是当你使用多通道DMM时，系统将很快变得非常庞大和笨拙。精度取决于誊写器的水平，并且你可能需要自己动手依比例输入。举例来说, 如果DMM 没有配备处理温度的传感器,旧需要动手找比例。考虑到这些限制，只有当你需要实行一个快速实验时，它才是一个可接受的方法。1.2.2长条图表记录仪后来出现了多种版本的长条图表记录仪允许你从多个输入取得数据。他们提供数据的长备纸记录,因为数据是图解的格式,他们易于现场采集数据。一旦建立了长条图表记录仪，在没有操作员或计算机的情况下，大多数记录仪
11、具有足够的部智能运行。缺点是缺乏灵活性和相对的精度低，时常限制在百分点。你能很清楚地感觉到与笔只有小的改变。在多通道较长时间的监控，记录仪能发挥很好的作用，除此之外，它们的价值得到限制。举例来说，他们不能够与另外的装置轮流作用。其他的顾虑就是笔和纸的维护,纸的供给和数据的存储,最重要的是纸的滥用和浪费。然而，记录仪相当容易建立和操作，为数据快速而简单的分析提供永久的记录。1.2.3 PC机插件卡片PC机插件卡片是单板测量系统，它利用ISA或PCI总线在PC机扩大插槽。它们时常具有高达每秒1000的阅读速率。8到16通道是普遍的，采集的数据直接存储在电脑里，然后进行分析。因为卡片本质上是计算机的
12、一部分,建立测试是容易的。PC机卡也相对的便宜,一部分地，因为他们以来主机PC去提供能源、机械附件和使用界面。1.2.4 数据采集器与国外研究现状数据采集器是典型的单机仪器，一旦配备它们,就能测量、记录和显示数据而不需要操作员或计算机参与。它们能够处理多信号输入，有时可达120通道。精度可与无与伦比的台式 DMMs 匹敌,由于它在22字、 0.004个百分率的精度围运转。一些数据采集器有能力按比例测量,检查结果不受使用者定义的限制,而且输出为控制作信号。近十几年来，随着移动通信技术飞速发展，越来越多的信息采集和远程控制系统采用了无线数据传送技术，它与有线数传相比主要有布线成本低、安装简便、便于
13、移动的优点，而且随着互联网技术的迅猛发展和快速普与，越来越多的基于单片机为微控制器的的测控设备或智能仪器仪表都需要通过互联网上进行数据交换或传输数据。1.3 数据采集的选择与应用在缺点上，PC机插件卡片时常只有12字的容量,因此你不能察觉输入信号的小变化。此外,PC机的电子环境经常很容易发出噪声、产生高速率的时钟和总线噪声，电子接触面限制PC机插件卡片的精度。这些插件卡片也测量一定围的电压。为了测量其他输入信号，如电压、温度和阻力，你也许需要一些外部信号监测的器件。其它关心包括复杂的校正和全部的系统成本,尤其如果你需要购买额外信号监测器件或用PC机适应插件卡片。把这些考虑进去，如果你的需要在卡
14、片的能力和限制围变动，PC机插件卡片给数据采集提供吸引人的方法。使用数据采集器的一个好处就是他们的部监测信号。大部分能够直接地测量若干不同的输入信号，而不需要额外的信号监测器件。一个通道能够监测热电偶、温阻器（RTD）和电压。热电偶为准确的温度测量提供具有参考价值的补偿，是很典型的配备了多路插件卡片。设智能数据采集器帮助你设定测量周期和具体指定每个通道的参数。一旦你全部设定好，数据采集器就如同无与伦比的装置运行。它们存储的数据分布在存中,能够容纳500000或更多的阅读量。与PC机连接容易将数据传送到电脑进行进一步的分析。大多数数据采集器可设计为柔性和简单的组态和操作, 而且经由电池包裹或其它
15、方法，多数提供远程位置的操作选项。靠 A/ D 转换技术,一定的数据采集器阅读的速率比较低，尤其是跟PC机插件卡片比较。然而，每秒250的阅读速率比较少见。要牢记正在测量的许多现象本质上是物理的，如温度、压力和流量，而且一般有较少的变动。此外，因为数据采集器的监测精度,多量且平均阅读没有必要，就像它们经常在PC记插件卡片一样。在前面的分析基础上，现在开始发展数据采集器，数据采集器是采集数据的理想选择。2 开发环境2.1 Protel99软件在这里我用了PROTEL99设计原理图和画PCB板。Protel99SE是Protel公司近10年来致力于Windows平台开发的最新结晶，能实现从电学概念设计到输出物理生产数据，以与这之间的所有分析、验证和设计数据管理。因而今天的Protel最新产品已不是单纯的PCB（印制电路板）设计工具，而是一个系统工具，覆盖了以PCB为核心的整个物理设计。 最新版本的Protel软件可以毫无障碍地读Orcad、Pads、Accel(PCAD)等知名EDA公司设计文件，以便用户顺利过渡到新的EDA平台。Protel99 SE共分5个模块，分别是原理图设计、PCB设计
