模拟电网数据采集系统的单片机设计 【毕业设计+开题报告+文献综述】

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1、本科毕业设计文献综述电子信息工程模拟电网数据采集系统的单片机设计前言近年来，计算机技术的飞速发展和普及，数据采集系统在多个领域有着广泛的应用，各种单片机的数据采集系统广泛应用于工业生产、测量以及工业控制技术领域，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发展的主流方向。[11]国内外很多大大小小的公司开发了数据采集器之类的产品，这使得为实现信息的数据化提供了极大的方便。[6]主题单片机也被称为微控制器，因为它最早是被使用于工业控制领域。单片机是由芯

2、片内仅有CPU的专用处理器发展而来。[1]最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更灵巧，更容易集成进复杂的而提及要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80就是最早的按这种思想设计生产出来的处理器。从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳了。[10]单片机的发展纵观我们现在生活的各个领域从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机网络通讯与数据传输，到工业化自动过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC卡等，这些都离不开单片机。[4

3、]在以前没有单片机的时候，制作这些东西智能通过使用复杂的模拟电路，可是这样制作出来的产品不仅体积大，而且成本高。并且由于长期的使用，电子元件会不断老化，控制的精度自然也就会降低，以致达不到标准。在单片机生产后，我们就能控制这些东西变为智能化了。[15]45我们只需要在单片机外围接一点简单的接口电路，核心部分是由人为的写入程序来完成。这样不仅使产品的体积变小了，而且成本也降低了，长期使用也一样能打到较高的控制精度。所以，它将会越来越受到人们的欢迎，在将来将会有更多的人来接受它并使用它。[8]据统计，我

4、国单片机年容量已达3亿片，而且每年已大约20%的速度增长，但相对于世界市场我们的占有率还不到1%。特别是沿海地区较多产品需要使用单片机，并且不断的向内地辐射，所以，单片机在我国具有广阔的发展前景。[13]单片机控制系统一个单片机控制系统主要包括：信息采集模块、LED显示模块、按键输入模块、I/O输入/输出模块、光电隔离模块，通讯模块等。[1]1.采用LED显示采用LED显示。缺点在于功耗大,占用的单片机资源多，在有限的空间内显示的数据有限，而本系统要求显示的数据量较少，相比之下成本比LCD液晶要低的

5、多。LED显示原理LED发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“P-N结”。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原

6、理。[2]2.键盘为了在控制系统中完成采集通道的选择，还需要为该系统设置键盘。由于功能要求简单，仅用三个按键即可完成选择功能，但为了适应功能的扩展，采用十六个4*4标准键盘进行查询设置，可以设置时间及设置密码锁的功能。3.A/D转换原理A/D转换是指将模拟量离散化转换成计算机能接受的数字量。其主要指标是分辨率、满刻度误差、输出模拟量的类型和范围、转换时间及与CPU的接口方式。ADCADC0809模数转换器的引脚功能以及管脚如图1所示。[14]IN0～IN7:８路模拟量输入。A、B、C:３位地址输入，

7、２个地址输入端的不同组合选择八路模拟量输入。ALE:地址锁存启动信号，在ALE的上升沿，将A、B、C上的通道地址锁存到内部的地址锁存器。45D0～D7:八位数据输出线，A/D转换结果由这８根线传送给单片机。OE:允许输出信号。当OE=1时，即为高电平，允许输出锁存器输出数据。START:启动信号输入端，START为正脉冲，其上升沿清除ADC0808的内部的各寄存器，其下降沿启动A/D开始转换。EOC:转换完成信号，当EOC上升为高电平时，表明内部A/D转换已完成。CLK:时钟输入信号，0809的时钟

8、频率范围在10～1200kHz，典型值为640kHz。图1ADC0809管脚图4.串行接口串行通信是指数据一位一位地顺序传递，其特点是通信线路简单，只要一对传输线就可以实现双向通信，特别适用于远距离通信，但传送速率较慢。串行通信又分为异步通信与同步通信两种。串行通信线路上传送的是数字信号，表示传送数字信号能力的指标为数据数率，起单位为bps（bitpersecond），即每秒钟传送的二进制位数。串行接口标准，目前普遍采用的一种标准是RS-232-C，此借口标准采用25