基于单片机的便携远程多路数据采集系统

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1 u: g/ s9 W) P* y, b, E摘要:为了在油井压裂过程中进行远程数据采集,设计开发了便携式远程多路数据采集系统。系统结构紧凑,采用AT89C52
- W- u( o8 M: r3 c. T2 a: k" e单片机作为中心控制单元,应用12位高精度并行A/D转换芯片AD574和8通道故障保护模拟开关MAX354 实现8路数据
  [( g% b  M, v1 H采集;利用RS- -485串行通讯进行数据传输,传输距离可达1.2km;接收端再将信号转换为RS-232电平,使用便携式手提电
" B# X* a" g/ F" b9 d脑的串口接收数据,将采样数据存储在PC机中,便于数据的实时处理和分析。
关键词:多路数据采集;单片机;远程;RS -485
引言
在工业生产和各种科学技术研究过程中，常常要对各种数
( ]* a8 f5 V6 L1 J3 ]$ t: |据进行采集和处理,通常用的采集方式是在PC机或者工控机
( i# f6 n2 ~0 V  Z4 c内安装数据采集卡，例如AD卡及RS- 422卡、RS- 485卡。采集
卡易受机箱内环境的影响,以及计算机插槽数量和地址、中断
资源的限制,不能挂接很多设备。尤其是在进行油井压裂作业
4 I/ N6 [" w) }' y, `) B, Y时,因为压裂工作现场比较危险，而又同时需要对压裂时的各
- a* _% |; M- `! v( }( O种数据进行采集和处理,以便进行远程实时监控,因此利用工
控机进行远程数据采集处理,就难以满足远程数据传输和便携
1 n+ O) o3 F0 ~8 v的要求。本文探讨-种基于单片机和手提电脑的远程数据采集
系统,既可以进行远程数据采集,而且灵活轻便利于携带，同时
/ u7 b; x$ o# F! e: D  {也减低了设备成本。.
" z' o: T+ R; j1主要芯片介绍
3 n7 C& W# p' MAT89C52是-一个低功耗,高性能CMOS 8位单片机,片内
含8k Bytes的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器。器
, B& ?, K0 P- \) `% D2 Z$ t件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造。
AT89C52有128 bytes 的On-Chip 随机存取数据存储器
(RAM) ,32个外部双向输人输出(I/O)口,1个6向量两级中断
3 U3 i6 K9 A& l- i% ^: b9 I结构,3个16位可编程定时计数器,1个全双工串行通信口,片
内时钟振荡器。此外, AT89C52还设计和配置了振荡频率可为
/ \8 O8 G* a& ^. v# @5 Z0Hz并可通过软件设置的省电模式。空闲模式下,CPU暂停工

6 R4 r+ b/ S# g! Q5 _" G) o, t作,而RAM定时计数器、串行口、外中断系统可继续工作,掉电
模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至
+ |* c0 ~2 u: U8 ^4 R外中断激活或硬件复位。
" m6 P1 l! a& Z# L! sAD574是美国模拟数字公司(Analog) 推出的单片高速12
位逐次比较型A/D转换器,内置双极性电路构成的混合集成转
换芯片,具有外接元件少,功耗低,精度高等特点,并且具有自
$ n, F2 Q+ s0 H: f0 _动校零和自动极性转换功能,只需外接少量的阻容件即可构成
一个完整的AD转换器,其模拟电压输人范围有四种:0-10V和
0- -20V,0+5V和0- +10V ,数据输出格式为12位和8位可选,本
文采用12位数据格式，这样可以提高数据的精度。
MAX485接口芯片是MAXIM公司的一种RS- 485芯片,它
% f, Z* Y! K4 m6 ]) j0 s  M8 C9 h完成将TTL电平转换为RS- 485电平的功能。采用单一电源+
5V工作,额定电流为300μA,采用半双工通讯方式,数据传输
% F* T( b. ~% B% X4 {2 p/ D4 e率高达2.5Mbps。在一条RS- 485总线上可以挂接最多32个
* R- n' O) p/ a4 p4 }& ^( J9 QMAX485收发器。这样可以通过编程利用一台手提电脑通过
9 ]) m% m+ R4 Z. pRS- 485总线同时对多套该系统进行数据采集。
2系统硬件设计
0 O. J* U! Q- l, X整个采集系统分为数据采集发送端和数据接收端。数据采
集发送端主要由AT89C52单片机、AD574A A/D采样芯片、
' Z+ |% u& w& ]& v8 ^% sMAX354故障保护模拟开关和MAX485芯片构成，完成多路信
+ K& G/ z" i  y4 E号的采集和串行数据的发送功能。数据接收端由一个RS- 485
, X3 }% }: q. f0 I1 Y- k7 O- c电平转RS- 232C电平的电路,以及-.台便携式手提电脑构成。
  r2 f) y2 \- A; I4 F) s% x数据采集端和发送端通过一条屏蔽的双绞线电缆连接。
2.1数据采样电路
采样电路由AD574和MAX354组成,在-一个采样周期内,
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AT89C52是-一个低功耗,高性能CMOS 8位单片机