基于单片机的煤矿巷道数据采集系统硬件设计

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1、毕业设计开题报告题目:基于单片机的煤矿巷道数据采集系统硬件设计学院：电子工程学院专业班级：电子信息工程电子081学生姓名：学号：指导教师：2012年3月24日淮海工学院毕业设计开题报告1.课题设计研究的意义：数据采集系统的任务，就是采集传感器输出的模拟信号转换成计算机能识别的信号，并送入计算机，然后将计算得到的数据进行显示或打印，以便实现对某些物理量的监测，其中一些数据还将被生产过程中的计算机控制系统用来控制某些物理量。数据采集系统的市场需求量大，特别是随着技术的发展，可用数据器为核心构成一个小系统,而目前国内生产的主要是数据采集

2、卡，存在无显示功能、无记忆存储功能等问题，其应用有很大的局限性，所以开发高性能的，具有存储功能的数据采集产品具有很大的市场前景。随着电子技术的迅速发展，一些高性能的电子芯片不断推出，为我们进行电子系统设计提供的更多的选择和更多的方便，单片机具有体积小、低功耗、使用方便、处理精度高、性价比高等优点，这些都使得越来越广泛的选用单片机作为数据采集系统的核心处理器。一些高性能的A/D转换芯片的出现也为数据采集系统的设计提供了更多的方便，无论是采集精度还是采样速度都比以前有了较大的提高。其中一些知名的大公司如MAXIM公司、TI公司、ADI

3、公司都有推出性能比效突出的A/D转换芯片，这些芯片普通具有低功耗、小尺寸的特点，有些芯片还具有多通道的同步转换功能。这些芯片的出现，不仅因为芯片价格便宜，能够降低系统设计的成本，而且可以取代以前繁琐的设计方法，提高系统的集成度。2国内外的研究现状：数据采集器是目前工业控制中应用效多的一类产品，数据采集器的研究在国内外已经相当成熟，而且数据采集器的种类不断增多，功能越来越强大，主要体现为体积小、功能多样、和使用方便等方面。比如美国FLUKE公司的262XA系列数据采集器是一种小型、便携、操作简单、、使用灵活的数据采集器。它可单独使用

4、又可与计算机连接使用，它具有多种测试功能，多种数据存储功能和控制方式。在国内，由于数据采集技术不断发展，市场上出现各种新型的数据采集器。例如北京凯文斯系统集成系统有限公司E16（单端），可编程增益为1，2，4，8倍，分辨率为十六位，采用率为16位，采样最高频率决定于微机的CPU及处理速度，一般60~80KHZ。国内的数据采集器与国外的数据采集器相比，在技术上仍有一定的差距。目前国内的数据采集器在高精度、高速度、实时数据采集和数据采集器的现场处理能力等方面仍有不足，不能满足运动控制、爆炸检测、医疗设备、快速生产过程和变电站自动化等领

5、域的要求。3数据采集系统的组成3.1数据采集单片机数据采集电路包括单片机电路、A/D转换电路、按键电路、显示电路、通信电路等。3.2单片机技术在信号采集系统中，单片机控制整个系统工作，将采集到的数据传输到上位机，若上位机有反馈信息、指令，单片机收到上位机发来指令后还需对外围设备进行相关的控制。常用的单片机有MSC51系列单片机、PIC系列单片机、AVR系列单片机，各系列单片机都有自己的特点。51系列单机应用非常广泛，有很多电气公司推出了与51单片机兼容的单片机如ATMEL公司的AT89S51、PHILIS公司系列的单片机、Sili

6、con出品的C8051系列单片机。以现在常用的AT89C51为例：AT89C51是一种低功耗、高性能CMOS8位单片机，片内含4Kbytes可编程的Flash只读存储器，器件采用高密度、非易失性存储技术生产，集成有Flash程序存储器，既可在线编程又可用传统的方法编程。PIC单片机采用CISC结构，寄存器组采用RAM结构形式，只需要一个周期就可以完成访问与操作，具路技术有指信令少、指行速度快、低电压、低功耗的优点。AVR单片机的特点是带编程能力程序存储器，增加了很多特殊功能的外设，适合于多种应用。目前单片机种类发展较快，型号繁多，

7、要根据设计不同系统的功能的要求选择不同的单片机，一般来说控制关系较简单的小家电，可以采用RISC型单片机，控制关系比较复杂的场合，如通信产品、工业控制系统可CISC单片机。3.3A/D转换器能够把模拟量转换成数据字量的元器件称为A/D转换器,包括单片机在内的微机所能识别的是数字量，然而在现实生活中的物理量都是一些模拟量，必须经过A/D转换器才能转换成数字量。A/D转换器的主要特性参数有分辩率、转换时间、通道数、采样速率等。目前市场上A/D转换器有很多种，性能和价格差别很大。A/D转换器按转换方式分可分为并行式模数转换器、连续逼近式

8、模数转器、连续计数式模数转器、双斜率式模数转换器，根据数据的输出方式分可分为并行输出的A/D转换器、并行输出的A/D转换器。并行式模数转换器的转换速度最快、连续逼近式模数转器次之、连续计数式模数转器和双斜率式模数转换器转换速度最慢。随着电子技术的发