基于单片机数据采集及传输系统的研究

### 基于单片机数据采集及传输系统的研究 #### 概述 本文主要探讨了一种基于GMS97C2051单片机为核心的数据采集与传输系统的设计与实现方法。该系统适用于模拟量较少或者变化缓慢的信号（如温度、压力等）的采集场景，并且在这些场合下相较于传统的总线型A/D卡，该系统更加经济高效。该设计通过集成TLC2543 12位串行A/D转换器实现了数据采集，然后通过单片机串口将数据传送给上位机（例如IBM PC兼容机），最终形成了一种串行数据采集与传输的模式。 #### 主要器件介绍 1. **TLC2543 串行A/D转换器** - **特性**：该转换器具备12位分辨率，能在工作温度范围内实现10μs的快速转换，支持11个模拟输入通道，拥有三种内置自测试模式。其采样率可达66kbps，线性误差在最大值时仅为+1LSB。此外，还支持单、双极性输出以及可编程的MSB或LSB前导和输出数据长度。 - **引脚说明**： - AIN0～AIN10：模拟输入端。 - ：片选端。 - DIN：串行数据输入端。 - DOUT：A/D转换结果的三态串行输出端。 - EOC：转换结束端。 - CLK：I/O时钟。 - REF+：正基准电压端。 - REF-：负基准电压端。 - VCC：电源。 - GND：地。 2. **GMS97C2051单片机** - **简介**：这是一款由武汉力源公司和韩国LG公司联合推出的8位单片机，指令系统与MCS-51系列完全兼容，与AT89C2051兼容并可直接替换。该单片机具有更高的性价比。 - **引脚说明**：具体引脚排列如图2所示。 3. **MAX3232 电平转换器** - **作用**：该转换器作为RS-232收发器，可以方便地实现从TTL电平到RS-232电平的转换，只需要单+5V电源供电，并配合外部几个电容器即可实现。 - **引脚说明**：具体引脚排列如图3所示。 #### 硬件设计 系统的硬件设计围绕GMS97C2051单片机构建，TLC2543负责模拟信号的采集与转换。转换后的数字信号通过单片机的P3.5（9脚）接收。通道的选择和控制数据则通过P3.4（8脚）发送至TLC2543内部的地址和控制寄存器。采集到的数据通过单片机的串行口（3、2脚）经过MAX3232进行电平转换后，传送至上位机的串口COM1或COM2。系统还包括一个用于调试的串行LCD显示电路，用于实时监测采集和传输的数据。 #### 单片机软件设计 单片机程序主要包含两个模块：“DATA_SAM”数据采集模块和“RS232”串行数据传输模块。其中，TLC2543的通道选择和方式数据为8位，包括通道选择、输出数据长度以及输入数据的导前位选择等功能。在每次I/O周期读取的数据都是上一次转换的结果，因此，第一次读数通常需要丢弃以确保数据准确性。 该基于单片机的数据采集与传输系统提供了一种高效、经济的解决方案，特别是在模拟量较少或信号变化缓慢的应用场景中。通过对关键组件的精心选择和设计，系统不仅具备了较低的功耗、高精度和高可靠性，而且接口简单，易于实现，具有较高的实用价值。