基于单片机的数据采集系统设计

ByGrith4

; a  ~: Z$ a$ B* k5 }摘要:介 绍一种以AT89S52单片机和TLC1543A/D转换器为核心的单片机数据采集系统,并进行了单片机和AD芯
" _0 S. e. _6 h5 ?! z片的接11电路和软件程序的设计。该系统具有结构紧凑、工作稳定可靠、可扩展性强等特点。
) u5 L' b( q$ Q3 I' A关键词:AT89S52单片机;数据采集;系统设计
数据采集技术是一种实用的电子技术，它广泛
  U1 C7 D6 h  V; X应用于信号检测、信号处理、仪器仪表等领域。近年
6 |; q: m& j1 B# F+ C& t& ~; Q来,随着数字化技术的不断发展,数据采集技术也呈
现出速度更快、通道更多、数据量更大的发展趋势。
数据采集是为了对温度、压力、流量、速度、位移、光
; l% ]  y  ~4 [) ~5 E  Q- D$ f' b& ~强度.声音等物理量进行在线测量和控制,通过传感
器把上述物理量转换成模拟物理量的电信号,然后
将模拟电信号经过处理并转换成计算机能识别的数
. ~' O4 v, B1 w8 z& U- O5 C. r字量,送进计算机处理存储、传输和显示。
1系统分析与总体设计
6 t, m+ q9 d' H4 i- o& e6 j, z+ N- @通用数据采集系统由硬件和软件两部分组成。
硬件由单片机、A/D转换器和显示驱动电路等组成,
软件包括主程序、系统监控、定时/中断等子程序组
* b. _: ?5 O; P成。硬件和软件只有密切配合、协调一致,才能组成
一个高性能的数据采集系统。在系统开发过程中,
硬件和软件的设计是相互关联的，不能截然分开,
' g; @2 ?0 p( a: u5 s硬件设计时应考虑系统资源及软件的实现方法，而
软件设计时又要了解硬件的工作原理。
3 |6 k6 l" \$ w( |$ l) f! N* R本系统是采用AT89S52单片机、串行A/D转换器、
0 _8 ]9 _" E8 t* A% P0 f( QLED显示驱动芯片、非易失存储器、监控芯片
(WATCHDOG)和LED数码管等器件设计的一套多路
! g5 z% T; u9 a9 N+ W通用数据采集系统。该系统可将各种标准变送器送
3 r' U" n: y/ V来的模拟电信号(4~20mA或0--5V)经过A/D转换和程
4 r  }: i9 O# u: k序运算处理转换成相应非电量的数值并实时显示和
. L# M8 e" u. h# g8 c存储，利用VC++设计的数据接收处理软件，上位机
6 O7 r3 m2 M3 fPC通过RS232串口可以接收来自数据采集系统的各
项数据,并作进- -步处理。该系统以单片机为核心，
  h$ @& k& I4 B: c
: w0 T/ u3 T* ~# ]' |# g结合监控电路AD转换器键盘控制电路非易失存
- c+ c: P4 T6 z' k储器、日历/时钟电路、串行通讯接口、显示驱动芯
片,加上匹配电源构成了一个小型数据采集系统。
2数据采集系统的硬件设计
2.1硬件组成设计
/ l. n, ~) p3 H3 p3 g--般在系统硬件电路设计时，应尽可能选择标
4 F( N5 |) p+ K& o+ O准化模块化的典型电路.及符合单片机应用系统的
常规用法。硬件结构应结合应用程序设计--起考虑。
. Y& e( z5 w; [5 s& C软件能实现的功能尽可能由软件来完成,以简化硬
件结构。系统中相关的器件要尽可能做到性能匹配。
单片机外接电路较多时,必须考虑其驱动能力。可靠
性及抗干扰设计是硬件设计不可缺少的-部分。可
0 E+ N! G# i: Z1 E$ d& A靠性、抗干扰能力与硬件系统自身素质有关,必须认
4 g9 b. T7 ^' y1 K9 D+ y真对待。
本设计中，选择AT89S52单片机作为系统的
5 O2 H4 q4 c, _! v) amcu单元,以及TLCl543作为AD芯片。AT89S52是
; N4 P& k. y2 \$ R1 K美国ATMEL公司生产的8位Flash型单片机，该机使
用高密度非易失性存储器技术制造，与工业上标准
的80C51指令系统和引脚兼容。片内集成的8KBFlash
! D3 X6 E. o$ i% ]: c4 K* x9 M程序存储器既可用传统方法进行编程也可以在线编
8 R, U4 O5 J- u: [! v程(ISP)。该器件最高工作频率可达33MHz,具有更
快的计算速度。AT89S52内部集成了看门狗计时器，
不需要像89C51那样外接看门狗计时器单元。该单
7 i8 N: L& y$ ~5 X3 Y, |片机可广泛应用于各种复杂控制领域，并且灵活性
高、成本低。TLCI543具有高速( 10微秒转换时间)、高
精度(10位分辨率，最大+1LSB不可调整误差)和低
噪声的特点。TLC1543是接口比较简单的串行A/D转

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近年来,随着数字化技术的不断发展,数据采集技术也呈现出速度更快、通道更多、数据量更大的发展趋势