数据采集系统.doc

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1、多路数据采集与传输系统摘要数据采集系统作为沟通模拟域与数字域的必不可少的桥梁有着非常重要的作用。本文介绍的重点是数据采集系统。数据采集与通信控制采用了模块化的设计，数据采集与通信控制采用了单片机8051来实现，硬件部分是以单片机为核心，还包括模-数转换模块，显示模块，和串行接口部分，还有一些简单的外围电路。8路被测电压通过通用ADC0809模-数转换，实现对采集到的数据进行模拟量到数字量的转换，由单片机对数据进行处理，用LCD显示模块来显示所采集的结果，并将数据通过串行口传输到PC机上，MCU与PC机间

2、的电平匹配采用MAX232接口芯片，由PC机完成数据接收和显示，VB程序编写了更加人性化的人机交互界面。关键词：单片机，LCD，模数转换，串行传输多路数据采集与传输系统前言在各种测控系统中，往往需要对一些参数进行测量并送回计算机进行监控及处理，因此多路数据采集系统被广泛应用于各种测控场合。单片机作为微型计算机的一个重要分支,应用广泛,对人类社会产生了巨大的影响。Intel公司生产的51系列单片机，由于具有集程度高、处理功能强、可靠性好、系统结构简单、价格低廉、易于使用等优点。在我国已经得到了广泛应用。在

3、智能仪器仪表、工业检测控制、电力电子、机电一体化方面取得了瞩目的成就。数据采集系统作为沟通模拟域与数字域的必不可少的桥梁地位十分重要。基于单片机的数据采集系统完全能够满足各种测控系统需要，实时性好，应用前景广阔。对于本设计而言，其主要任务就是将0～5伏的直流电压进行测量并送到远端的PC机上进行显示。由于采集的是直流信号，对于缓慢变化的信号不必加采样保持电路，选用了市面上比较常见的逐次逼近型ADC0809芯片，其转换速度快，价格低廉，可以直接将直流电压转换为计算机可以处理数字量。考虑到本系统是采用5伏电池

4、供电，选用了低功耗的LCD显示器件，以满足其在终端显示采集结果的需求。终端键盘控制采用尽可能少的键来实现控制功能，为了防止键盘不用时的误操作，设置了锁键功能，在键盘的输入的消抖方面采用了软件消抖的方法，以降低硬件的开销，来提高系统的抗干扰能力。软件设计方面，采用了功能模块化的设计思想；键盘模数转换等采用了中断的方式来实现，大大提高了单片机的效率，实时处理能力。在上位机PC端运用了可视化编程语言VB，界面简单明了，人机交互性界面好。多路数据采集与传输系统第一章课题分析与方案论证1.1数据采集系统在任何计算

5、机测控系统中，都是从尽量快速，尽量准确，尽量完整的获得数字形式的数据开始的，因此，数据采集系统作为沟通模拟域与数字域的桥梁起着非常重要的作用。70年代初，随着计算机技术及大规模集成电路的发展，特别是微处理器及高速A/D转换器的出现，数据采集系统结构发生了重大变革。原来由小规模集成的数字逻辑电路及硬件程序控制器组成的采集系统被微处理器控制的采集系统所代替。因为由微处理器去完成程序控制，数据处理及大部分逻辑操作，使系统的灵活性和可靠性大大的提高，系统的硬件成本和系统的重建费用大大的降低。数据采集系统一般由信

6、号调理电路，多路切换电路，采样保持电路，A/D，单片机组成。1.1.1信号调理电路调理与放大电路：包括：阻抗匹配、放大电路、隔离电路、滤波等电路。（1）阻抗匹配：放大电路与传感器之间往往存在阻抗不匹配的现象，信号要进入A/D转换器也存在阻抗匹配问题，阻抗不匹配会使信号在传输过程中严重畸变，导致严重检测误差，条例过程中必须十分注意阻抗匹配问题，一般阻抗匹配可以由运算放大器组成的跟随器完成。多路数据采集与传输系统（2）信号放大电路：是信号调理电路的核心，一般传感器输出的物理信号量值很小，需要通过放大调理电路

7、来增加分辨率和敏感性，将输入信号放大为A/D转换所需要的电压范围，为了获得尽可能高的精度，应将输入信号放大至与ADC量程相当的程度。（3）信号隔离电路：隔离是指使用变压器、光电耦合或电容耦合等方法在被测系统中与测试系统之间传输信号，避免直流的电流或电压的物理连接的一种手段。（a）数据采集系统所监测的设备可能会有高压瞬变现象，足以使计算机与数据采集板损坏，隔离可使传感器信号与计算机隔离开，使系统安全得到保障。（b）保证数据采集各个环节间不受地电位或共态电压差异的影响，从而影响测试精度，这是因为在采集信号时

8、，都需要以“地”为基准，如果在两“地”之间存在电位差，就可能导致地环路产生，从而导致所采集的信号再现不准确，若这一电位差太大，可能危机测量系统的安全，利用隔离电路的信号模块可以消除地环路，并保证准确的采集信号。模拟信号的隔离比数子信号的隔离难度大的多，成本高，常用的方法是，采用线性光耦或两个特性几乎完全接近的普通光耦用特殊的电路实现，另外，直接采用具有隔离作用的仪表放大器也行。（4）信号滤波：几乎所有的数据采集系统都会不同程度的受到来自电源