基于单片机的数据采集系统设计

ByGrith4

- h3 O1 o. \, p" _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
" d# i- L" Y+ H2 \+ L7 l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。
" {# j" P4 O4 @$ P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
应用于信号检测、信号处理、仪器仪表等领域。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。
; e* D! f3 {2 m- X9 f数据采集是为了对温度、压力、流量、速度、位移、光
0 j+ G" o% y( N6 s/ O; K9 n6 `2 U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
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
通用数据采集系统由硬件和软件两部分组成。
9 L  |- A+ }1 J( F$ z& A硬件由单片机、A/D转换器和显示驱动电路等组成,
3 ~" j* I1 }7 f7 h软件包括主程序、系统监控、定时/中断等子程序组
" B8 j! i; p8 i- X5 E$ n" ?( R4 b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,
( E* D; B/ h9 K4 V1 s硬件和软件的设计是相互关联的，不能截然分开,
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。
& ?: D3 p! H* Y8 N本系统是采用AT89S52单片机、串行A/D转换器、
LED显示驱动芯片、非易失存储器、监控芯片
* ]$ |4 Q5 E3 P& a9 x(WATCHDOG)和LED数码管等器件设计的一套多路
通用数据采集系统。该系统可将各种标准变送器送
来的模拟电信号(4~20mA或0--5V)经过A/D转换和程
2 s( S: P4 p& }8 R' J序运算处理转换成相应非电量的数值并实时显示和
6 R; r8 J; N4 d) L存储，利用VC++设计的数据接收处理软件，上位机
PC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，
# Z+ t! C% {  k/ {% k
) y1 e4 E% s* p/ U, Z$ w8 h( u' K, F结合监控电路AD转换器键盘控制电路非易失存
2 ~4 z0 o8 K" Q) t8 u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 X; ^/ `/ d) c2.1硬件组成设计
--般在系统硬件电路设计时，应尽可能选择标
4 d+ H* i2 i# r9 e  b: f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。
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
# f6 `8 ], N8 x9 b7 T4 p8 |* Y" }性及抗干扰设计是硬件设计不可缺少的-部分。可
靠性、抗干扰能力与硬件系统自身素质有关,必须认
. X- z! x7 S% L- q6 D5 R- l# @真对待。
本设计中，选择AT89S52单片机作为系统的
9 M$ Y0 ~8 w) _$ Rmcu单元,以及TLCl543作为AD芯片。AT89S52是
美国ATMEL公司生产的8位Flash型单片机，该机使
, x: c( }) R/ r# O# Z用高密度非易失性存储器技术制造，与工业上标准
  ?/ C$ H  T9 U# ~- J% _3 ?7 D的80C51指令系统和引脚兼容。片内集成的8KBFlash
1 w( X/ n, }5 I5 _; a7 b8 P3 `程序存储器既可用传统方法进行编程也可以在线编
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
/ S8 ^5 d* j( L. y: L/ l片机可广泛应用于各种复杂控制领域，并且灵活性
: z/ u+ ^" i. w4 B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
; C- E$ T( i6 `& m0 g; G; s5 v  X9 ]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