基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李博侖　趙心宇

摘要：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要研究數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、處理以及控制等問題。而單片機(jī)具有體積小、控制功能強(qiáng)、易擴(kuò)展等優(yōu)勢，所以研究基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有非常重要的意義。本文以AT89C51芯片單片機(jī)為例，探討了基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：AT89C51；采集；存儲(chǔ)；控制

1 設(shè)計(jì)思路

本文數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用了單片機(jī)與PC機(jī)相連的結(jié)構(gòu)。具體的系統(tǒng)框圖如下：

通過該系統(tǒng)圖我們可以明顯的看出，該基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要思路是：將采集的脈沖量，模擬量，開關(guān)量送到單片機(jī)AT89C51芯片進(jìn)行處理，然后再通過LED顯示將其顯示出來。電源給AT89C51進(jìn)行送電，單片機(jī)和通訊模塊實(shí)現(xiàn)信息的傳輸。

本系統(tǒng)的主程序設(shè)計(jì)為：送電——系統(tǒng)初始化——數(shù)據(jù)采集——送LCD顯示——數(shù)據(jù)存儲(chǔ)——傳送電壓標(biāo)志開——傳送電壓到串口，然后再進(jìn)行設(shè)計(jì)采集，完成整個(gè)流程。送電——系統(tǒng)初始化——數(shù)據(jù)采集——送LCD顯示——數(shù)據(jù)存儲(chǔ)——傳送電流標(biāo)志開——傳送電流到串口，然后再進(jìn)行設(shè)計(jì)采集，完成整個(gè)流程。送電——系統(tǒng)初始化——數(shù)據(jù)采集——送LCD顯示——數(shù)據(jù)存儲(chǔ)——傳送脈沖標(biāo)志開——傳送脈沖到串口，然后再進(jìn)行設(shè)計(jì)采集，完成整個(gè)流程。

2 硬件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)的硬件主要主控制器：單片機(jī)AT89C51芯片；A/D轉(zhuǎn)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(dú)立式接法；電源使用5V電源供電。

選用單片機(jī)AT89C51芯片的原因是其具有較多的優(yōu)點(diǎn)，主要包括：集成度非常高，并且體積小，可靠性非常高；單片機(jī)的控制功能非常強(qiáng)；同時(shí)具有電壓低，功耗低的特點(diǎn)。另外，其易擴(kuò)展的特點(diǎn)也會(huì)為以后增加功能提供便利。綜上來說，采用單片機(jī)具有優(yōu)異的性價(jià)比。

A/D轉(zhuǎn)換芯片TLC0838的主要特點(diǎn)包括如下：其分辨率是8位的；和微處理器進(jìn)行接口非常方便，并且還可以獨(dú)立使用；同時(shí)該A/D轉(zhuǎn)換芯片還可以滿量程工作；供電可與選擇的單片機(jī)芯片一直為5V供電，范圍在0-5V之間；該A/D轉(zhuǎn)換芯片的輸入和輸出可與有效的和TTL、CMOS電平兼容；250KHz的時(shí)鐘頻率，轉(zhuǎn)換時(shí)間是32μs；總的調(diào)整誤差為±1LSB。

通訊部分所有芯片MAX232的特點(diǎn)主要包括：可以有效的完成雙重功能，包括發(fā)送轉(zhuǎn)換和接收轉(zhuǎn)換；單一電源+5V供電；它的電路設(shè)計(jì)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(jià)格便宜，能夠?qū)崿F(xiàn)所設(shè)計(jì)的功能。

3 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)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(tǒng)初始化，寄存器初值設(shè)置，中斷設(shè)置等

while（1）

{

Read ADCON（）_；//調(diào)用A/D轉(zhuǎn)換子程序

lcd_display（）； //送顯示

{ // 對采集值進(jìn)行存儲(chǔ)

I2C_write（i，temperature）； //最大每組存儲(chǔ)1000個(gè)數(shù)值

I2C_write（i+1，humidity）；

I2C_write（i+2，manometer）；

if（i>=3000）

i = 0；

}

4 總結(jié)

單片機(jī)因其價(jià)格低，編程容易，可靠性好，控制功能強(qiáng)，易擴(kuò)展等特點(diǎn)，廣受自動(dòng)化設(shè)計(jì)者的青睞。而基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)也已經(jīng)有非常多的成熟例子，本文從總體上分析了基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)的框架和原理，為后續(xù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了一定的理論支持。在以后的設(shè)計(jì)中，要做好單片機(jī)芯片的選擇，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)工作，才能讓基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)更加穩(wěn)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(xué)，自動(dòng)化系；

2.趙心宇，男，單位：南京郵電大學(xué)，自動(dòng)化系。