基于单片机的数据采集系统设计

ByGrith4

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
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。
/ A, S" i3 ~5 V关键词:AT89S52单片机;数据采集;系统设计
' H" k" ~: M; ^# y/ w数据采集技术是一种实用的电子技术，它广泛
( _- D1 x0 _7 ?/ J: _应用于信号检测、信号处理、仪器仪表等领域。近年
) c; e% J$ c2 i' H! U0 v, _9 G来,随着数字化技术的不断发展,数据采集技术也呈
2 @* I$ h$ h0 q! T# P现出速度更快、通道更多、数据量更大的发展趋势。
$ |0 T& r* j: `# g+ x& w数据采集是为了对温度、压力、流量、速度、位移、光
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。
* _7 K# `' M% _2 y1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。
1 d, a4 [2 k% k% x( C2 h5 ?4 K0 m  N' H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
. d3 N( T: }; B% C成。硬件和软件只有密切配合、协调一致,才能组成
. M9 h# o6 [8 ~  Y. O一个高性能的数据采集系统。在系统开发过程中,
( i1 A; {7 j( w: b  F+ `( j, d硬件和软件的设计是相互关联的，不能截然分开,
4 @' Z; Q0 e; ^) b1 q9 A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。
& g. r* |: @: J) B, d本系统是采用AT89S52单片机、串行A/D转换器、
, X# F9 e" U" f6 d/ d2 b# wLED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
通用数据采集系统。该系统可将各种标准变送器送
5 W6 }0 ?8 ^. v" h来的模拟电信号(4~20mA或0--5V)经过A/D转换和程
0 B, V$ j. S5 N7 Z+ k9 Z- X# I序运算处理转换成相应非电量的数值并实时显示和
存储，利用VC++设计的数据接收处理软件，上位机
1 ?/ E8 t% J- r5 z- jPC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，
7 q/ E# x' Q" l9 I
/ h6 h* `* J( G5 i结合监控电路AD转换器键盘控制电路非易失存
- @" C+ [8 K3 z- Z储器、日历/时钟电路、串行通讯接口、显示驱动芯
) I' D! [7 I  q8 s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
, L8 S4 m2 k; T* _2.1硬件组成设计
--般在系统硬件电路设计时，应尽可能选择标
准化模块化的典型电路.及符合单片机应用系统的
* A0 C. E1 g! ?4 L2 H常规用法。硬件结构应结合应用程序设计--起考虑。
% \' `& g( i  l' i) a软件能实现的功能尽可能由软件来完成,以简化硬
* U" S4 ~) [- b3 I5 B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
, I+ L( O% J) y! l3 @! _性及抗干扰设计是硬件设计不可缺少的-部分。可
# T6 G  S  C2 `( w7 K1 J9 K靠性、抗干扰能力与硬件系统自身素质有关,必须认
+ a. o) B5 f6 O2 ]- V, C真对待。
5 F" T6 W6 `$ e/ j5 A本设计中，选择AT89S52单片机作为系统的
mcu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
用高密度非易失性存储器技术制造，与工业上标准
& {- C8 q: A3 M的80C51指令系统和引脚兼容。片内集成的8KBFlash
7 {! U3 E) T7 \5 b& E5 z( A  P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，
; J4 G' Q! J1 {: a2 }+ ^不需要像89C51那样外接看门狗计时器单元。该单
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
) O; l) v/ T' b( b* Y% I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