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1、兰州交通大学课程设计论文目录1、概述述11.1开开关量的的采集111.2数数字量采采集与处处理21.3模模拟量的的采集222、温度度传感器器的选择择33、单片片机硬件件电路的的设计443.1 AT889C551与存存储器芯芯片的扩扩展43.1.1 AAT899C511芯片的的性能及及特点443.1.2 拓拓展芯片片61116的性性能及特特点73.1.3 AAT899C511与存储储器芯片片61116的扩扩展83.2 多路开开关选择择93.3 A/DD转换器器电路的的设计993.4 MAXX2322实现串串行通信信104 、系系统软件件的设计计114.1 系统统主程序序114.2 模拟量量采集程
2、程序1224.3 开关关量采集集程序1124.4 脉冲量量采集程程序1335 、小小结144参考文献献：15512机务设备备检修数数据采集集系统设设计1、概述述机务设备备数据采采集是机机务设备备数据采采集与通通讯系统统的重要要组成部部分,它它与系统统硬件相相配合,对机务务段检修修设备的的工作进进行准确确的检测测和数据据处理,并把检检测数据据及时送送监控计计算机,进入数数据库,进行统统计、打打印和归归档,既既为保证证检修质质量提供供了可靠靠依据,同时也也为机务务段加强强科学管管理、提提高经济济效益、减减少物料料和工时时浪费、提提高检修修效率提提供了科科学手段段和工具具。本次课程程设计的的主要内内
3、容在于于进行机机务设备备检修数数据处理理功能模模块的设设计，其其主要功功能在于于数据采采集，包包括8路路开关量量、8路路模拟量量、1路路脉冲量量的数据据采集。设计原理理：根据据任务书书中提供供的数据据进行分分析和计计算，选选择合适适的单片片机芯片片组成测测试、通通讯系统统，选用用A/DD转换器器、信号号调理电电路、锁锁存器、多多路开关关选择器器等元件件。模拟拟量的采采集需要要用传感感器对实实际物理理量进行行采集，转转换成相相关的电电压或者者电流，经经过A/D转换换器后输输出对应应数字量量，进入入单片机机处理并并保存在在扩展的的存储器器中；数数字量的的采集需需进行隔隔离放大大之后将将信号输输入单
4、片片机处理理并保存存；脉冲冲量的采采集需对对信号进进行防抖抖、放大大处理，使使输入信信号转换换成相应应的TTTL电平平。根据据连接成成型的硬硬件元件件图进行行软件设设计，分分配口地地址并给给出每个个功能模模块相应应的程序序段。1.1开开关量的的采集开关量采采集包括括事件顺顺序记录录（SOOE）型型开关量量和普通通型开关关量两种种。SOE型型开关量量信号指指事故信信号、断断路器分分合及重重要继电电保护的的动作信信号。监监控系统统采用中中断方式式迅速响响应这些些信号并并进行记记录优先先传递。普普通型开开关量信信号是指指除SOOE型开开关量信信号以外外的那部部分开关关量信号号，包括括各类故故障信号号
5、、隔离离开关的的位置信信号、设设备运行行状态信信号、手手动自动动方式选选择的位位置信号号等。监监控系统统对这些些信号的的采集为为扫查方方式。对开关量量信号的的处理包包括光电电隔离、硬硬件及软软件滤波波、基准准时间补补偿、数数据有效效性合理理性判断断、启支支相关量量处理功功能（如如启支事事件顺序序记录、发发事故报报警、画画面自支支推出以以及自支支停机等等），最最后经格格式经处处理后存存入实时时数据库库。1.2数数字量采采集与处处理数字量信信号主要要指水位位等BCCD码输输入量。采采用多点点开关量量并行采采集，然然后转换换为相应应模拟量量数值。对对数字量量的处理理包括光光电隔离离、数字字滤波、码码
6、制变换换、数据据有效性性合理性性判断、标标度变换换等，以以格式化化处理后后存入实实时数据据库。1.3模模拟量的的采集模拟量分分为电气气模拟量量、非电电气模拟拟量及温温度量。对对模拟量量信号的的处理包包括回路路断线检检测、数数字滤波波、误差差补偿、数数据有效效性合理理性判断断、标度度换算、梯梯度计算算、越复复限判断断及越限限报警，最最后经格格式化处处理后存存入实时时数据库库。数据采集集系统一一般由数数据输入入通道、数数据存储储与管理理、数据据处理、数数据输出出及显示示这五个个部分组组成。输输入通道道要实现现对被测测对象的的检测、采采样和信信号转换换等工作作。数据据存储与与管理要要用存储储器把采采
7、集到的的数据存存储起来来，建立立相应的的数据库库，并进进行管理理和调用用。数据据处理就就是从采采集到的的原始数数据中，删删除干扰扰噪声、无无关信息息和不必必要的信信息，提提取出反反映被测测对象特特征的重重要信息息。另外外，就是是对数据据进行统统计分析析，以便便于检索索；或者者把数据据恢复成成原来的的物理量量形式，以以可输出出的形态态在输出出设备上上输出，如如打印、显显示、绘绘图等。在这个过程中主要用到信息采集板，信息采集板包括CPU、RS232讯通接口、RS485通讯网络接口等，信号采集获得开关量和经过标准化处理的传感器信号，进行信号采集，并经过数学处理，然后进行图文显示、储存和网络通讯。系统
8、硬件总体框图如图1所示：AT89C51并行接口芯片隔离电路脉冲量开关量A/D转换多路开关传感器信号调理LED显示器矩阵键盘图1 系系统硬件件总体框框图2、温度度传感器器的选择择传感器是是感受规规定的被被测量并并按照一一定的规规律转换换成可用用于输出出的信号号的器件件或装置置实现测测量和控控制的首首要环节节，是测测控系统统的关键键部件。如如果没有有传感器器对原始始被测信信号进行行可靠的的捕捉和和转换，测测量和控控制的任任务都无无法实现现，因此此我们需需要对传传感器和和信号处处理电路路有一个个比较清清楚的认认识，并并掌握传传感器的的使用和和信号调调理电路路 。在这个模模块设计计过程中中，选择择K型
9、热热电偶传传感器来来测量温温度，KK型热电电偶作为为一种温温度传感感器，KK型热电电偶通常常和显示示仪表，记记录仪表表和电子子调节器器配套使使用。KK型热电电偶可以以直接测测量各种种生产中中从0到13300范围的的液体蒸蒸汽和气气体介质质以及固固体的表表面温度度。 K型热电电偶通常常由感温温元件、安安装固定定装置和和接线盒盒等主要要部件组组成。kk型热电电偶是目目前用量量最大的的廉金属属热电偶偶，其用用量为其其他热电电偶的总总和。KK型热电电偶丝直直径一般般为1.244.0mmm。 正极（KKP）的的名义化化学成分分为：NNi：CCr=992：112，负负极（KKN）的的名义化化学成分分为：N
10、Ni：SSi=999：33，其使使用温度度为-220013000。 K型热电电偶不能能直接在在高温下下用于硫硫，还原原性或还还原，氧氧化交替替的气氛氛中和真真空中，一般不用于弱氧化气氛。热电偶测温必须由热电偶、连接导线及显示仪表三部分组成。图2是最简单的热电偶测温示意图。 图2 热热电偶温温度计示示意图按图2组组成的热热电偶蕊蕊及测温温电偶丝丝1 ，如如果将热热电偶的的热端加加热，使使得冷、热热两端的的温度不不同，则则在该热热电偶回回路中就就会产生生热电势势，这种种物理现现象就称称为热电电现象(即热电电效应)。在热热电偶回回路中产产生的电电势由温温差电势势和相接接触电势势两部分分组成 接触电电
11、势：它它是两种种电子密密度不同同的导体体相互接接触时产产生的一一种热电电势。当当两种不不同的导导体A和和B相接接触时，假假设导体体A和BB的电子子密度分分别为NNa和NNb并且且NaNb，则则在两导导体的接接触面上上，电子子在两个个方向的的扩散率率就不相相同，由由导体AA扩散到到导体BB的电子子数比从从B扩散散到A的的电子数数要多。导导体A失失去电子子而显正正电，导导体B获获很电子子而显负负电。因因此，在在A、BB两导体体的接触触面上便便形成一一个由AA到B的的静电场场，这个个电场将将阻碍扩扩散运动动的继续续进行，同同时加速速电子向向相反方方向运动动，使从从B到AA的电子子数增多多，最后后达到
12、动动态平衡衡状态。此此时A、BB之间也也形成一一电位差差，这个个电位差差称为接接触电势势。此电电势只与与两种导导体的性性质相接接触点的的温度有有关，当当两种导导体的材材料一定定，接触触电势仅仅与其接接点温度度有关。温温度越高高，导体体中的电电子就越越活跃，由由A导体体扩散到到B导体体的电子子就越多多，致使使接触面面处所产产生的电电场强度度越高，因因而接触触电势也也就越大大。这样样将1产产生的温差差热电势势通过连连接导线线2在显显示仪表表3中显显示出来来。3、单片片机硬件件电路的的设计3.1 AT889C551与存存储器芯芯片的扩扩展3.1.1 AAT899C511芯片的的性能及及特点该系统采采
13、用的是是AT889C551，AAT899C511是一种种带4KK字节FFLASSH存储储器（FFPERROMFlaash Proograammaablee annd EErassablle RReadd Onnly Memmoryy）的低低电压、高高性能CCMOSS 8位位微处理理器，俗俗称单片片机。AAT899C20051是是一种带带2K字字节闪存存可编程程可擦除除只读存存储器的的单片机机。单片片机的可可擦除只只读存储储器可以以反复擦擦除10000次次。该器器件采用用ATMMEL高高密度非非易失存存储器制制造技术术制造，与与工业标标准的MMCS-51指指令集和和输出管管脚相兼兼容。由由于将多
14、多功能88位CPPU和闪闪烁存储储器组合合在单个个芯片中中，ATTMELL的ATT89CC51是是一种高高效微控控制器，AAT899C20051是是它的一一种精简简版本。AAT899C单片片机为很很多嵌入入式控制制系统提提供了一一种灵活活性高且且价廉的的方案。外外形及引引脚排列列如图33所示。AT899C511是一种种带4KK字节FFLASSH存储储器（FFPERROMFlaash Proograammaablee annd EErassablle RReadd Onnly Memmoryy）的低低电压、高高性能CCMOSS 8位位微处理理器，俗俗称单片片机。AAT899C20051是是一种带
15、带2K字字节闪存存可编程程可擦除除只读存存储器的的单片机机。单片片机的可可擦除只只读存储储器可以以反复擦擦除10000次次。由于于将多功功能8位位CPUU和闪烁烁存储器器组合在在单个芯芯片中，AATMEEL的AAT899C511是一种种高效微微控制器器，ATT89CC20551是它它的一种种精简版版本。AAT899C单片片机为很很多嵌入入式控制制系统提提供了一一种灵活活性高且且价廉的的方案。引引脚排列列如图22所示图3 AAT899C511引脚结结构主要特性性：CS-51兼兼容4K字字节可编编程FLLASHH存储器器寿命：10000写/擦循环环数据保保留时间间：100年全静态态工作：0Hzz-244MHzz12888位位内部RRAM12888位位内部RRAM三级程程序存储储器锁定定12888位位内部RRAM32可可编程II/O线线两个116位定定时器/计数器器5个中中断源可编程程串行通通道低功耗耗的闲置置和掉电电模式片内振振荡器和和时钟电电路下面分别别叙述这这些引脚脚的功能能。 (1) 主电源源引脚Vcc：电源端端。 GNDD：接地地端。(2) 外接晶晶体
