基于单片机数据采集系统设计

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1、前言数据采集系统是结合基于计算机的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统，它主要完成数据信息的采集、A/D转换、压缩处理，然后通过PC接口总线将处理后的数据送入计算机作进一步处理。随着计算机技术的飞快发展和普及，以数据采集系统为核心的设备也迅速在国内外得到了广泛的应用，现代工业生产和科学研究对数据采集的要求越来越高，如在工业控制中现场数据的采集，温度、压力等数据的采集，在比较重要场所安装的监控设备，还有视频会议、可视电话等场合中，都需要进行高速数据采集。现在常用的采集方式是数据采集板卡，常用的有A/D采集卡以及422、485等总线板卡，采用板卡不仅安装麻烦，价格昂贵，容易受

2、到机箱内环境的干扰，通讯过程中极易产生错误，而且由于计算机插槽数量和地址、中断资源的限制，不可能挂接很多设备，在一些电磁干扰性强的测试场所，可能无法专门对其作电磁屏蔽，从而导致采集的数据失真，针对上述问题，急需采用新的技术解决。通用串行总线(UniversalSerialBus)的出现，很好的解决了以上这些问题。它是由Compaq、Hp、Intel、Lucent(朗讯)、Microsoft、NEC和Philips七家公司联合推出的新一代标准口总线，该总线是一种连接外围设备的机外总线，最多可连接127个设备，为微机系统扩充和配置外部设备提供了方便，不仅解决了I/O插口不够的问题，而且建

3、立了一条连接和访问外设的方法，这些方法可以有效的减少总体成本，减少硬件冲突。因此，我们能够利用USB总线接口比较容易的实现低成本、高可靠性的多点数据采集系统。由于USB的种种优点，被越来越多的厂商和用户所接受，出现了USB打印机、摄像机等产品。尽管目前USB接口的应用主要集中在电脑的周边外设，但是USB产品进入工控领域将是必然的趋势，所以本课题的研究是具有一定的现实意义和经济意义的。第一章基于单片机的温度数据采集系统设计方案1.1系统设计任务与要求本次设计是基于单片机的数据采集系统设计，包括数据的采集与控制模块、数据的显示模块、数据的传输模块与数据的报警控制模块等。由于温度数据采集技

4、术日渐成熟，且温度数据采集应用范围比较广，所以这次采集的数据是温度。温度传感器热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。1.2系统总体方案的设计本次设计采用DS18B20温度传感器，因为其芯片兼容了A/D转换模块，所以在其设计上可以简化A/D转化模块，对于其它的优点将在元件介绍中详细说明。本次设计还设计有LCD液晶显示模块，使温度可以直接显示出来，被人们直接观察到。通信模块采用TTL转USB的串口通信，芯片采用接法简单、使用方便的PL2303芯片。它是一集成模块，用最

5、简单的外部电路、最少的外部器件和最小的电路板面积实现USB2.0到UART的转换。PL2303外围电路非常简单，而与单片机连接时，只要将它的TXD和RXD连到单片机的RXD和TXD就行了．1.3系统工作流程，见图1-1系统上电初始化DS18B20进行数据的采集并将数据以二进制的形式传至单片机单片机对数据进行处理数码管进行温度显示通过串口将数据传至计算机图1-1系统工作流程1.4系统硬件、软件介绍1.4.1本系统所用的硬件有：见表1-2。表1-2系统硬件清单器件名称数量AT89S52单片机1个LCD16021个DS18B201个蜂鸣器1个TTL转USB模块1个PNP1个下载线1个电容若

6、干电阻若干导线若干1.4.2软件组成软件有：keil软件、windows操作系统和串口调试助手等软件组成。第二章数据采集系统主要元件介绍2.1AT89S52单片机介绍2.1.1AT89S52单片机的特点及引脚AT89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。AT89S52具有以下标准功能：与MCS5

7、1兼容；8K支持在线编程(ISP)的FLASH结构程序存储器，1000次擦写寿命；工作电压为4.0V~5.5V；全静态工作：0~24MHz；3级程序安全加密保护；256*8位内部RAM；32个可编程I/O端口；3个16位定时器/计数器；8个中断源；一个全双工异步串口；支持低功耗及掉电模式；支持中断从掉电模式唤醒；内置看门狗；双数据指针；工业级产品，温度范围(-40°C到85°C)，PU为无铅环保产品。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软