李博侖 趙心宇
摘要:數據采集系統主要研究數據的采集、存儲、處理以及控制等問題。而單片機具有體積小、控制功能強、易擴展等優勢,所以研究基于單片機的數據采集系統具有非常重要的意義。本文以AT89C51芯片單片機為例,探討了基于單片機的數據采集系統。
關鍵詞:AT89C51;采集;存儲;控制
1 設計思路
本文數據采集系統的設計采用了單片機與PC機相連的結構。具體的系統框圖如下:
通過該系統圖我們可以明顯的看出,該基于單片機的數據采集系統的主要思路是:將采集的脈沖量,模擬量,開關量送到單片機AT89C51芯片進行處理,然后再通過LED顯示將其顯示出來。電源給AT89C51進行送電,單片機和通訊模塊實現信息的傳輸。
本系統的主程序設計為:送電——系統初始化——數據采集——送LCD顯示——數據存儲——傳送電壓標志開——傳送電壓到串口,然后再進行設計采集,完成整個流程。送電——系統初始化——數據采集——送LCD顯示——數據存儲——傳送電流標志開——傳送電流到串口,然后再進行設計采集,完成整個流程。送電——系統初始化——數據采集——送LCD顯示——數據存儲——傳送脈沖標志開——傳送脈沖到串口,然后再進行設計采集,完成整個流程。
2 硬件設計
本設計的硬件主要主控制器:單片機AT89C51芯片;A/D轉換芯片TLC0838;通信部分芯片MAX232;顯示部分采用LCD液晶顯示;鍵盤的接入采用獨立式接法;電源使用5V電源供電。
選用單片機AT89C51芯片的原因是其具有較多的優點,主要包括:集成度非常高,并且體積小,可靠性非常高;單片機的控制功能非常強;同時具有電壓低,功耗低的特點。另外,其易擴展的特點也會為以后增加功能提供便利。綜上來說,采用單片機具有優異的性價比。
A/D轉換芯片TLC0838的主要特點包括如下:其分辨率是8位的;和微處理器進行接口非常方便,并且還可以獨立使用;同時該A/D轉換芯片還可以滿量程工作;供電可與選擇的單片機芯片一直為5V供電,范圍在0-5V之間;該A/D轉換芯片的輸入和輸出可與有效的和TTL、CMOS電平兼容;250KHz的時鐘頻率,轉換時間是32μs;總的調整誤差為±1LSB。
通訊部分所有芯片MAX232的特點主要包括:可以有效的完成雙重功能,包括發送轉換和接收轉換;單一電源+5V供電;它的電路設計與連接非常簡單,并且功能比較齊全。
另外,選用LCD液晶顯示的原因是LCD芯片功耗低并且價格便宜,能夠實現所設計的功能。
3 軟件設計
軟件設計的主程序如下。
#include
#include"key.h"
#include"LCD.h"
#include"define.h"
#include"rs232.h"
void main()
{
voidmain(void){//初始工作
unsigned int i =?0;
init_devices();//系統初始化,寄存器初值設置,中斷設置等
while(1)
{
Read ADCON()_;//調用A/D轉換子程序
lcd_display(); //送顯示
{ // 對采集值進行存儲
I2C_write(i,temperature); //最大每組存儲1000個數值
I2C_write(i+1,humidity);
I2C_write(i+2,manometer);
if(i>=3000)
i = 0;
}
4 總結
單片機因其價格低,編程容易,可靠性好,控制功能強,易擴展等特點,廣受自動化設計者的青睞。而基于單片機的數據采集系統設計也已經有非常多的成熟例子,本文從總體上分析了基于單片機的數據采集系統設計的框架和原理,為后續數據采集系統的設計提供了一定的理論支持。在以后的設計中,要做好單片機芯片的選擇,數據采集系統軟件的設計工作,才能讓基于單片機的數據采集系統更加穩定,更容易使用。
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作者簡介:
1.李博侖,男,單位:南京郵電大學,自動化系;
2.趙心宇,男,單位:南京郵電大學,自動化系。