基于单片机的多路数据采集系统

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1、基于单片机的多路数据采集系统设计指导老师：张焕梅082012120赵君萍数据采集系统的概念将模拟信号转换为数字信号、并进行存储和计算机处理、显示的过程称为数据采集,而相应的系统则为数据采集系统。数据采集系统的发展数据采集系统起始于20世纪50年代，1956年美国首先研究了用在军事上的测试系统。20世纪70年代后期，随着微型机的发展，诞生了采集器、仪表同计算机溶为一体的数据采集系统。20世纪80年代随着计算机的普及应用，数据采集系统得到了很大的发展，开始出现了通用的数据采集与自动测试系统。20世纪90年代至今，在国际上技术先进的国家，数据采集系统已成功的运用到军事、航空电子设备及宇航技术、

2、工业等领域。数据采集系统的意义近几年来，数据采集及其应用技术受到人们越来越多的关注。在生产过程中，应用这一系统可对生产现场的工艺参数进行采集、监视和记录，为提高产品的质量、降低成本提供信息和手段，在科学研究中，引用数据采集系统可获得大量的动态信息。总之，无论在哪个应用领域中，数据采集与处理越及时，工作效率就越高，得到的经济效益就越大。基于单片机的数据采集系统的优越性尽管现在以微机为核心的可编程数据采集与处理技术得到了迅速的发展，而且组成一个数据采集系统只需要一块数据采集卡，把它插在微机的扩展槽内并辅以应用软件，就能实现数据采集功能，但这并不会对基于单片机为核心的数据采集系统产生影响。相较于

3、数据采集卡成本和功能的限制，单片机具多功能、高效率、高性能、低电压、低功耗、低价格等优点，而双单片机又具有精度较高、转换速度快、能够对多点同时进行采集，因此能够开发出能满足实际应用要求的、电路结构简单的、可靠性高的数据采集系统。课题研究的主要内容本系统采用下位机负责模拟数据的采集。从单片机负责采集八路数据，并应答主机发送的命令，上位机即主机是负责处理接受过来的数字量及显示。系统框图A/D转换器的选择渐逼近式A/D转换器：它是一种速度快、精度较高、成本较低的直接式转换器，其转换时间在几微秒到几百微秒之间双积分A/D转换器：它是一种间接式的A/D转换器，优点是抗干扰能力强，精度比较高，缺点是速

4、度很慢，适用于对转换速度要求不高的系统并行式A/D转换器：它又被称为快速型，它的转换速度很高，但它采用了很多个比较器，而n位的转换就需要2n-1个比较器，因此电路规模也极大，价格也很贵，只适用于视频A/D转换器的速度特别高的领域鉴于上面三种方案，在价格、转换速度等多种标准考量下，在本设计选用的是逐渐逼近式A/D转换器——ADC0809单片机的选择单片机是一种面向大规模的集成电路芯片，是微型计算机中的一个重要的分支。此系统是由CPU、随即存取数据存储器、只读程序存储器、输入输出电路（I/O口），还有可能包括定时/计数器等。AT89C52是低电压、高性能的8位单片机，片内含8K字节的可反复檫写

5、的ROM和256字节的RAM，器件采用高密度、非易失性存储技术生产，功能强大的AT89C52单片机可灵活应用于各种控制领域。因此，选用AT89C52通信方式的选择在通信领域内，有两种数据通信方式：并行通信和串行通信。由于并行通信的前提是统一时序传播信号，用同一时序接收信号，而过分提高时钟频率将难以让数据传送的时序与时钟合拍，布线长度稍有差异，数据就会以与时钟不同的时序传送；另外提升时钟的频率还容易引起信号线间的干扰。因此，并行通信难以实现高速化。另外，增加位宽无疑会导致主板和扩充板上的布线数目增加，成本随之攀升。在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便地连接起来进

6、行通讯。因此,选用串行口显示部分选用LED数码显示管，它是一种由LED发光二极管组合显示字符的显示器件。它使用了8个LED显示管，其中7个用于显示字符，1个用来显示小数点，故通常称之为八段发光二极管数码显示器。LED驱动方式驱动方式有静态驱动和动态驱动静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O多，如驱动6个数码管，静态显示则需要6×8＝48根I/O来驱动。而AT89C52只有32根I/O，所以这种驱动方式不合适。动态驱动需要增加一个位选通芯片和一个段选通芯片，只需要8个I/O就可完成，能够节省大量的I/O，而且功耗更低。所以选定动态驱动LED数码显示器有两种连接方式：共阴极接法

7、共阳极接法LED的共阴极接法把发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极，使用时公共阴极接地。每个发光二极管的阳极与输入端相连。LED的共阳极接法把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极，使用时公共阳极接+5V。系统的主机部分该系统是一个主从式多路数据采集系统，主机和从机均用单片机实现，它的主机部分负责数据处理和显示，主机和从机之间用RS-232C进行通信。它由AT89C52、MAX232、LED数码显示器组成。主机部分的原理