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1、摘要本论文的目的就是设计实现一个具有一定实用性的实时数据采集系统。本文介绍了基于单片机的数据采集的硬件设计和软件设计。数据采集系统是模拟域与数字域之间必不可少的纽带，它的存在具有非常重要的作用。本文介绍的重点是数据采集系统，而该系统硬件部分的重心在于单片机。数据采集与通信控制采用了模块化的设计，数据采集与通信控制采用了单片机AT89C51来实现，硬件部分是以单片机为核心，还包括A/D模数转换模块，显示模块，和串行接口电路。本系统能够对8路模拟量，8路开关量和1路脉冲量进行数据采集。被测数据通过TLC0838进行模数转换，实现对采集到的数据进行模拟量到数字量的转换，并将转换后的数据通过串行口MA
2、X232传输到上位机，由上位机负责数据的接受、处理和显示，并用LCD显示器来显示所采集的结果。对脉冲量进行采集时，通过施密特触发器进行整形后再送入单片机。本文对数据采集系统、模数转换系统、数据显示、数据通信等程序进行了设计。关键词 数据采集 AT89C51单片机 TLC0838 MAX232- I -AbstractWe should combine with the structure of concrete hardware and characteristics ofrelevant software to design the system.The purpose of this th
3、esis is to design a practicalreal-time data collection system.This article describes the hardware design and software design of the data on which based on signal-chip microcomputer .The data collection system is the link between the digital domain and analog domain.The hardware of the system focuses
4、 on signal-chip microcomputer .Data collection and communication control use modular design. The data collected to control with correspondence to adopt a machine 8051 to carry out. It has an very important function. The introductive point of this text is a data to collect the system. The part of har
5、dwares core is AT89C51, is also includes A/D conversion module, display module and the serial interface.The system can eight analog, eight digital pulse volume and one for data acquisition8 roads were measured the electric voltage to pass the in general use mold-few conversion of TLC0838,the realiza
6、tion carries on the conversion that imitates to measure the numeral to measure towards the data that collect .Then send the data to the host machine through MAX232.the host machine is responsible for data and display, LCD display is responsible display the data. The software is partly programmed wit
7、h VC+. The software can realize the function of monitoring and controlling the whole system. It designs much program like data-acquisition treatment,date-display and data-communication ect.Keywords Data Acquisition AT89C51 TLC0838 MAX232 目 录 摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景11.2 国内外文献综述31.3 论文研究内容3第2章 数
8、据采集系统设计思路52.1 系统主要功能52.2 方案比较52.2.1主从式结构52.2.2单片机与PC机相连结构72.3系统主程序设计72.4 本章小结9第3章 数据采集系统的硬件设计103.1 主控制器部分103.1.1 单片机的组成103.1.2 单片机的特点103.1.3 单片机的选择113.2 输入部分的选择133.2.1 A/D转换芯片的选择133.2.2 开关量的采集143.2.3 脉冲信号的采集153.3通信部分的选择153.4 显示接口部分193.5 键盘接口部分203.6 电源部分的设计213.7 单片机抗干扰电路213.8 本章小结22第4章 数据采集系统的软件设计234
9、.1 软件总体设计框架234.2标准RS-232接口软件设计244.3 LCD显示子程序设计264.4键盘模块软件设计274.5 本章小结28结论29致谢30参考文献31附录A32附录B35附录C38附录D39- 63 -第1章 绪论1.1 课题背景数据采集，又称数据获取，是利用一种装置，从系统外部采集数据并输入到系统内部的一个接口。数据采集技术广泛应用在各个领域。近年来，数据采集及其应用受到了人们越来越广泛的关注，数据采集系统也有了迅速的发展，它可以广泛的应用于各种领域。数据采集技术是信息科学的重要分支之一，它研究信息数据的采集、存储、处理以及控制等问题。它是对传感器信号的测量与处理, 以微
10、型计算机等高技术为基础而形成的一门综合应用技术。数据采集也是从一个或多个信号获取对象信息的过程。随着微型计算机技术的飞速发展和普及，数据采集监测已成为日益重要的检测技术，广泛应用于工农业等需要同时监控温度、湿度和压力等场合。数据采集是工业控制等系统中的重要环节,通常采用一些功能相对独立的单片机系统来实现，作为测控系统不可缺少的部分，数据采集的性能特点直接影响到整个系统。尽管现在以微机为核心的可编程数据采集与处理技术作为数据采集技术的发展方向得到了迅速的发展，并且适于通用微机(如IBM PC 系列) 使用的板卡级数据采集产品也已大量出现，组成一个数据采集系统简单到只需要一块数据采集卡,把它插在微
11、机的扩展槽内，并辅以应用软件,就能实现数据采集功能，但这并不会对基于单片机为核心的数据采集系统产生影响，因为单片机功能强大、抗干扰能力强、可靠性高、灵活性好、开发容易等优点，使得基于单片机为核心的数据采集系统在许多领域得到了广泛的应用。数据采集系统起始于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，由非成熟人员进行操作，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。大概在60年代后期，国内外就有成套的数据采集设备和系统多属于
12、专用的系统1。20世纪70年代后期，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，因而获得了惊人的发展。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，一类是工业现场数据采集系统1。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很大的发展，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有两类，一类以仪表仪器和采集器、通用接口总线和计算机组成。这类系统主要应用于实验室，在工业生产现场也有一定的应用。第二类以数据采集卡、标准总线和计算机构成，这一
13、类在工业现场应用较多。20世纪80年代后期，数据采集发生了很大变化，工业计算机、单片机和大规模集成电路的组合，用软件管理，是系统的成本减低，体积变小，功能成倍增加，数据处理能力大大加强11。20世纪90年代至今，在国际上技术先进的国家，数据采集系统已成功的运用到军事、航空电子设备及宇航技术、工业等领域。由于集成电路制造技术的不断提高，出现了高性能、高可靠的单片机数据采集系统(DAS)。数据采集技术已经成为一种专门的技术，在工业领域得到了广泛的应用。该阶段的数据采集系统采用模块式结构，根据不同的应用要求，通过简单的增加和更改模块，并结合系统编程，就可扩展或修改系统，迅速组成一个新的系统。数据采集
14、系统的应用领域十分广泛。随着科学技术的发展，对有用的信号进行数据采集，分析，计算，提取等有较好的应用。一般数据采集系统主要应用于：1生物医学信号处理2多媒体技术与人机交互3导航与现代通信技术4遥感，遥测的应用5人工智能与模式识别，计算机技术与可视化6雷达，声纳信号处理7微弱信号处理技术随着数据采集系统被广泛应用，在特定的行业中要获得较精确的数据，都需要对该系统进行特殊的要求：如工业现场环境恶劣，很多设备都是对数据采集产生很大的干扰源，而且一般的采集器都有多路的信号输入，他们的地线相连会导致干扰通过地线进入正在采集的信号，使得数据采集不准确，因此数据采集的抗干扰设计十分重要。所以，在数据采集系统
15、的发展过程中，为满足特定的要求，数据采集系统的发展前景主要有：1系统抗干扰性。保证获得的数据更准确。2实时通信。保证数据处理单元能较快的得到需要处理的数据，提高主机的运行效率。3高速数据采集。一般数字信号的获取需要通过对模拟信号进行采集，这就需要高速，高性能的A/D转换器。4低功耗性。适合于电池供电和空间受限的工作环境以及便携式场合。1.2 国内外文献综述数据采集系统是通过采集传感器输出的模拟信号并转换成数字信号，并进行分析、处理、传输、显示、存储和显示。它起始于20世纪中期，在过去的几十年里，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、科学实验、飞机飞行、地震数据采集领域已经得到应用。我国的数字地震观测系统主要采用TDE-124C型TDE-224C型地震数据采集系统。近年来，又成功研制了动态范围更大、线性度更高、兼容性更强、低功耗可靠性的TDE-324C型地震数据采集系统。该数据采集对拾震计输出的电信号模拟放大后送至A/D数字化，A/D采用同时采样，采样数据经DSP数字滤波处理后，变成数字地震信号。该数据采集系统具备24位A/D转化位数，采样率有50HZ、100HZ、200HZ1。由
