基于单片机的多通道数据采集系统设计

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1、基于单片机的多通道数据采集系统设计摘要：本文设计了一种基于单片机的多通道数据采集系统，设计采用主从单片机结构的多机数据通信方式，有效、灵活的扩大了数据采集通道。系统用PC机作为采集数据的后续处理和存储，提升了设计系统的功能和应用领域，实现了多路信号的高效数据采集。关键词：数据采集；多通道；单片机；串行通信1  引言在许多计算机应用控制系统中，数据采集是其不可缺少的重要组成部分，随着电子技术和计算机技术的飞速发展，实现数据采集的方式、方法很多。目前已有各种各样高速、高精度、多通道的数据采集卡及新兴的片上数据采集系统问世，使得计算机的应用向着更

2、深、更广阔的领域渗透。由于应用目的、方式、方法以及运行环境的各不相同，计算机的应用系统也体现出多样性，其现有的数据采集系统也不可能做到一切通用，其价格也是一个因素。单片机技术的发展为多通道的数据采集提供了又一种有效方法，可实现众多数据采集和数据处理的应用要求。为解决某系统的数据采集问题，设计采用基于主从单片机的多通道数据采集方式，其设计思路为：由主单片机子系统控制多个从单片机子系统，每个从单片机在主单片机的控制下，可完成多路数据采集及临时存储功能，而主、从单片机之间通过串行通信完成数据和控制命令的传输，同时利用PC机强大的数据处理及存储能力

3、，通过并行口接收主单片机传送来的各个从单片机子系统的采集数据，其设计如下。2  数据采集系统设计设计的数据采集系统框图如图1所示。单片机选用MCS-51系列单片机，A/D转换器可根据精度要求选用8位或12位转换器。2.1从单片机子系统设计从单片机子系统的设计是根据被检测信号的种类和通道数目的不同，有不同的具体设计要求，但一般来说，被检信号通过信号检测电路或传感器电路，再经过放大滤波和整形进入模数转换器，即A/D转换器。从单片机按一定方式从A/D转换器读出转换数据，送入RAM中暂存，RAM中暂存的数据可以循环队列的方式存储，存入的采集数据放在

4、对尾。采集完成后，传送给主单片机的暂存数据由对头取出。其从单片机子系统框图如图1所示，采集程序流程如图2所示，从单片机与主单片机的通信程序流程如图3所示。2.2主单片机子系统设计主单片机子系统通过串行通信，采用查询的方式完成对从单片机的控制通信，并完成与PC机的数据传输。2.2.1主从单片机的数据通信主从单片机的数据通信采用单片机的多机串行通信方式，其原理是：主、从单片机在串行通信控制寄存器中将通信方式设置成方式2或方式3，同时置多机通信SM2位为“１”，这时，只有当串行口接收到的第九位数据，即RB8为“1”时，才置中断标志RI=1，若接收

5、到的RB8为“0”，则不产生中断标志，信息丢失。从单片机均安排一个唯一的8位地址，主单片机查询与某从单片机通信时，首先送出RB8置为1的8位地址数据，各从单片机在串行口接收到地址数据与本身地址编号比较，若是查询自己则将SM2置0，此时即可与主单片机完成RB8需为0的串行通信，通信完成后再将SM2置1，等待下次查询产生中断，从而实现多机通信。2.2.2主单片机与PC机的数据通信主单片机与PC机的数据通信设计采用异步、全互锁的双向并行通信方式，数据的传输速率高且成本低，易于实现。其并行通信接口电路的设计是：其主单片机子系统与PC机并行通信接口之

6、间要采用光电隔离芯片连接，避免信号干扰。数据通过锁存器锁存，同时并口的状态信号和控制信号要控制触发器的输出电平翻转来告诉通信双方何时取数，何时送数，确保数据传输的安全、可靠。并行通信方面的介绍有很多，这里就不在赘述。3  结束语本文设计了基于单片机的多通道数据采集系统，采用主从单片机结构，可使多通道的采集信号按信号种类或应用要求灵活进行分类，由不同从单片机子系统进行采集，提高了数据采集的效率同时也极大的扩展了系统的采集通道，对采集频率的影响也小。从单片机子系统还可进行数据预处理等功能，减少了PC机的运算时间。主从单片机采用串行通信可使通信距

7、离更远，极大方便了不同现场情况的实际应用要求。 参考文献[1]王幸之,钟爱琴,王雷,王闪.AT89系列单片机原理与接口技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2004.[2]王力虎,李红波.PC控制及接口程序设计实例[M].北京:科学出版社,2004.[3]刘乐善.32位微型计算机接口技术及应用[M].武汉:华中科技大学出版社,2006.[4]张毅刚.单片机原理及应用[M].北京:高等教育出版社,2005.