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基于单片机的数据采集系统设计毕业设计论文.doc
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2023-07-01
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基于单片机的数据采集系统设计毕业设计论文.doc
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- I -
摘要
本论文的目的就是设计实现一个具有一定实用性的实时数据采集系统。
本文介绍了基于单片机的数据采集的硬件设计和软件设计。数据采集系统是
模拟域与数字域之间必不可少的纽带,它的存在具有非常重要的作用。本文
介绍的重点是数据采集系统,而该系统硬件部分的重心在于单片机。数据采
集与通信控制采用了模块化的设计,数据采集与通信控制采用了单片机
AT89C51 来实现,硬件部分是以单片机为核心,还包括 A/D 模数转换模块,
显示模块,和串行接口电路。本系统能够对 8 路模拟量,8 路开关量和 1 路
脉冲量进行数据采集。被测数据通过 TLC0838 进行模数转换,实现对采集到
的数据进行模拟量到数字量的转换,并将转换后的数据通过串行口 MAX232
传输到上位机,由上位机负责数据的接受、处理和显示,并用 LCD 显示器来
显示所采集的结果。对脉冲量进行采集时,通过施密特触发器进行整形后再
送入单片机。本文对数据采集系统、模数转换系统、数据显示、数据通信等
程序进行了设计。
关键词 数据采集 AT89C51 单片机 TLC0838 MAX232
- II -
Abstract
We should combine with the structure of concrete hardware and
characteristics ofrelevant software to design the system.The purpose of this thesis
is to design a practicalreal-time data collection system.This article describes the
hardware design and software design of the data on which based on signal-chip
microcomputer .The data collection system is the link between the digital domain
and analog domain.The hardware of the system focuses on signal-chip
microcomputer .Data collection and communication control use modular design.
The data collected to control with correspondence to adopt a machine 8051 to
carry out. It has an very important function. The introductive point of this text is
a data to collect the system. The part of hardware’s core is AT89C51, is also
includes A/D conversion module, display module and the serial interface.The
system can eight analog, eight digital pulse volume and one for data acquisition8
roads were measured the electric voltage to pass the in general use mold-few
conversion of TLC0838,the realization carries on the conversion that imitates to
measure the numeral to measure towards the data that collect .Then send the data
to the host machine through MAX232.the host machine is responsible for data
and display, LCD display is responsible display the data. The software is partly
programmed with VC++. The software can realize the function of monitoring and
controlling the whole system. It designs much program like data-acquisition
treatment,date-display and data-communication ect.
Keywords Data Acquisition AT89C51 TLC0838 MAX232
- III -
目 录
摘 要……..............................................................................................................I
Abstract.................................................................................................................II
第 1 章 绪论 .........................................................................................................1
1.1 课题背景 ................................................................................................1
1.2 国内外文献综述.....................................................................................3
1.3 论文研究内容.........................................................................................3
第 2 章 数据采集系统设计思路 ..........................................................................5
2.1 系统主要功能.........................................................................................5
2.2 方案比较 ................................................................................................5
2.2.1 主从式结构 ...................................................................................5
2.2.2 单片机与 PC 机相连结构.............................................................7
2.3 系统主程序设计......................................................................................7
2.4 本章小结 ................................................................................................9
第 3 章 数据采集系统的硬件设计 ....................................................................10
3.1 主控制器部分.......................................................................................10
3.1.1 单片机的组成 ............................................................................10
3.1.2 单片机的特点 ............................................................................10
3.1.3 单片机的选择 ............................................................................11
3.2 输入部分的选择...................................................................................13
3.2.1 A/D 转换芯片的选择 .................................................................13
3.2.2 开关量的采集 ............................................................................14
3.2.3 脉冲信号的采集 ........................................................................15
3.3 通信部分的选择....................................................................................15
3.4 显示接口部分.......................................................................................19
3.5 键盘接口部分.......................................................................................20
3.6 电源部分的设计...................................................................................21
3.7 单片机抗干扰电路 ...............................................................................21
3.8 本章小结 ..............................................................................................22
- IV -
第 4 章 数据采集系统的软件设计 ....................................................................23
4.1 软件总体设计框架 ...............................................................................23
4.2 标准 RS-232 接口软件设计 ..................................................................24
4.3 LCD 显示子程序设计 ...........................................................................26
4.4 键盘模块软件设计 ................................................................................27
4.5 本章小结 ..............................................................................................28
结论.....................................................................................................................29
致谢.....................................................................................................................30
参考文献 .............................................................................................................31
附录 A .................................................................................................................32
附录 B .................................................................................................................35
附录 C .................................................................................................................38
附录 D .................................................................................................................39
- 1 -
第 1 章 绪论
1.1 课题背景
数据采集,又称数据获取,是利用一种装置,从系统外部采集数据并输
入到系统内部的一个接口。数据采集技术广泛应用在各个领域。
近年来,数据采集及其应用受到了人们越来越广泛的关注,数据采集系
统也有了迅速的发展,它可以广泛的应用于各种领域。
数据采集技术是信息科学的重要分支之一,它研究信息数据的采集、存
储、处理以及控制等问题。它是对传感器信号的测量与处理, 以微型计算机
等高技术为基础而形成的一门综合应用技术。数据采集也是从一个或多个信
号获取对象信息的过程。随着微型计算机技术的飞速发展和普及,数据采集
监测已成为日益重要的检测技术,广泛应用于工农业等需要同时监控温度、
湿度和压力等场合。数据采集是工业控制等系统中的重要环节,通常采用一
些功能相对独立的单片机系统来实现,作为测控系统不可缺少的部分,数据
采集的性能特点直接影响到整个系统。
尽管现在以微机为核心的可编程数据采集与处理技术作为数据采集技
术的发展方向得到了迅速的发展,并且适于通用微机(如 IBM PC 系列) 使
用的板卡级数据采集产品也已大量出现,组成一个数据采集系统简单到只需
要一块数据采集卡,把它插在微机的扩展槽内,并辅以应用软件,就能实现数
据采集功能,但这并不会对基于单片机为核心的数据采集系统产生影响,因
为单片机功能强大、抗干扰能力强、可靠性高、灵活性好、开发容易等优点,
使得基于单片机为核心的数据采集系统在许多领域得到了广泛的应用。
数据采集系统起始于 20 世纪 50 年代,1956 年美国首先研究了用在军事
上的测试系统,目标是测试中不依靠相关的测试文件,由非成熟人员进行操
作,并且测试任务是由测试设备高速自动控制完成的。由于该种数据采集测
试系统具有高速性和一定的灵活性,可以满足众多传统方法不能完成的数据
采集和测试任务,因而得到了初步的认可。大概在 60 年代后期,国内外就
有成套的数据采集设备和系统多属于专用的系统
[1]
。
20 世纪 70 年代后期,随着微型机的发展,诞生了采集器、仪表同计算
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