基于单片机的便携远程多路数据采集系统

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$ [& i5 ^6 ?3 @6 a# n6 Y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
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
1 _8 O. N/ D) l. K  P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
# L" ]8 ]9 U6 J* Q: ^' M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
* T$ x# R! M  Y5 i引言
- s+ Y. Z' `0 V在工业生产和各种科学技术研究过程中，常常要对各种数
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
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
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
* H; ~/ p# I: u6 N! ]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
& c7 c% n' Y9 e0 C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
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
, \2 a: _4 L/ I7 ?/ C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
! p, s. a* d% N也减低了设备成本。.
1主要芯片介绍
AT89C52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
' L9 \( ?3 ~+ F/ E/ R' r件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造。
3 ~- ~% W0 \" ]1 [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
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
; p  G" O% v5 P8 F1 }内时钟振荡器。此外, AT89C52还设计和配置了振荡频率可为
0Hz并可通过软件设置的省电模式。空闲模式下,CPU暂停工
" o5 \7 j8 a5 w6 S
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
, J2 k% o. G1 q7 g- a4 P1 _外中断激活或硬件复位。
" W: x6 f+ H, b; L. BAD574是美国模拟数字公司(Analog) 推出的单片高速12
: r# ]; v6 Z' Q6 A9 I& a/ L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
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
! O$ }/ Q( N7 W1 l8 [2 M' S文采用12位数据格式，这样可以提高数据的精度。
, \# L, O1 k! k, T# n' oMAX485接口芯片是MAXIM公司的一种RS- 485芯片,它
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
2 e$ \3 S9 c- ?率高达2.5Mbps。在一条RS- 485总线上可以挂接最多32个
MAX485收发器。这样可以通过编程利用一台手提电脑通过
RS- 485总线同时对多套该系统进行数据采集。
2 y8 t6 C7 f1 q- D2系统硬件设计
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、
MAX354故障保护模拟开关和MAX485芯片构成，完成多路信
号的采集和串行数据的发送功能。数据接收端由一个RS- 485
( m4 _* b/ b2 u$ a4 W# M电平转RS- 232C电平的电路,以及-.台便携式手提电脑构成。
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