基于单片机的多点采集系统

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1、中北大学2013届毕业设计说明书1引言多点采集，是利用一种装置，从系统外部多点采集数据并输入到系统内部的一个接口。被采集数据是已被转换成为电信号的各种物理量，如温度、风速、压力等采集的数据大多是瞬时值，也可是某段时间内的一个特征值。准确的数据测量是数据采集的基础。数据测量方法有接触式和非接触式，检测元件也多种多样。不论使用哪种方法和元件，均以不影响被测对象状态和测量环境为前提，以保证采样数据的正确性。在互联网行业快速发展的今天，多点采集已经被广泛应用于互联网及分布式领域，多点采集领域已经发生了重要的变化。国内外各种多点采集器先后问世将多点采集带入了一个全新的时代。多点采集系

2、统根据不同的应用需求有不同的定义，这就使得多点采集系统的发展显得尤为重要。多点采集系统的任务就是根据不同的地理环境对信号进行采集，如实现采集地点的任意性，采集时间的任意性，然后将采集的模拟信号转换成单片机能够识别的数字信号，送入单片机进行相应的处理，得出相应的数据，并将其进行显示或加以通信，以便实现对采集量的实时监视和处理。在生产与生活的各个方面多点采集系统几乎无处不在，凡是有自动监控系统的地方都会有多点采集系统的出现，随着工业生产生活不断发展的需要，对多点采集系统的要求越来越高，尤其是根据不同的需求实现以不同的方式采集数据。温度作为一个与人们生活密切相关的物理量一直以来都

3、得到各方面的重视，因此本课题以对多点温度数据的采集完成整个设计，该课题的研究具有较大的发展前景和一定的经济价值。第50页共49页中北大学2013届毕业设计说明书2系统设计方案整个系统采用模块化设计，硬件结构由传感器和单片机、LED数码管、蜂鸣器、LED灯等装置组成，传感器将物理参量转换为电压变化并将转换结果输送给芯片进行处理，芯片将处理结果发送给单片机，采用AT89S51读取芯片的数据，单片机控制显示电路实时显示各路的采集数据，同时控制报警系统工作，保证系统安全运行单片机还将数据通过总线送给上位机，上位机设有显示功能、报警功能和设置下位机报警参数的功能。下位机有按键设置强制

4、控制。能够实时显示报警参数和调节报警上限。2.1方案选择2.1.1测量单元的选择方案一：本设计的测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件作为温度传感器，将由温度变化所引起的电压变化采集过来，然后进行A/D转换，这样，单片机就可以进行数据处理，同时，也可以通过上位机或LED屏，将被测温度实时地显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，测温电路比较麻烦，设计模块较大，不利于多点采集。方案二：采用集成芯片和传感器搭配完成测温单元。在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只K型热电偶与MAX6675芯片搭配作为温度测量模块。此模块，可以很容易的将温

5、度变化转换成电压变化，通过MAX6675将电压变化转换成与实际温度相应的数字量，采用此模块能满足设计要求。从以上两种方案比较，很容易看出，采用方案二具有很强的优越性，模块电路比较简单且抗干扰能力强，系统的稳定性得到很大的提高，同时下位机软件设计也能更加简洁，单片机运行效率更高，因此采用了方案二作为温度测量模块。2.1.2显示单元的选择方案一：使用LED静态显示，这种方法编程简单而且不用另加驱动模块，可以直接与单片机管脚相连，能达到较高的显示指标，而且显示程序简洁。但是静态显示占用了较多的I/O口。只能应用于显示位数不多的情况。虽然LED静态显示也能通过外加锁第50页共49页

6、中北大学2013届毕业设计说明书存器的方法节约I/O口，但是这种方法必须在每一个显示位加一个锁存器锁存单片机送出的显示字段，同时还要控制锁存器的锁存时间与显示字段的协调，这样就加大了编程的工作量，同时也大大增加了硬件的数量，扩大了系统的面积，既不实用也不经济。方案二：使用LED动态显示完成显示单元，动态扫描在一定程度上节省了I/O口的使用，减少了硬件的数量，系统面积得到减小，既经济又实惠。但这种方法需要加外部驱动，以此增加输出电流来更好的驱动数码管显示，电路虽简单，但是还需要特定的编程来完成动态扫描，增加了编程的难度和编程的工作量。通过以上两种显示方法的比较，考虑本设计最终

7、输出的数据位较多，单片机没有太多的输出口来完成静态显示，同时考虑到实际要求和设计的经济性本，设计最终决定使用动态显示。2.1.3下位机方案选择单片机自1971年诞生以来经过飞速的发展，单片机技术已经得到了巨大的提高单片机已经广泛应用于人类生活的方方面面。单片机的型号也多种多样，本文设计采用AT89S51单片机。AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS的8位单片机，片内含有4kBytes的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术，兼容标准MCS-51指令系统以